⚡ Никто не знает, что такое электрический ток. Часть 2. Чем отличаются постоянный и переменный ток?

Многие знают что существует постоянный электрический ток и что существует переменный электрический ток И к сожалению знания часто на этом заканчиваются но мы сейчас не об этом Наша задача разобраться с тем чем с физической точки зрения постоянный ток отличается от переменного этот ролик относится к циклу роликов которые собственно запланирован на канале и в котором мы будем разбираться со спецификой и особенностями электрического тока как физического явления Ну и поскольку вот эта вот Тема очень распространена поскольку вопросов обычно на эту тему очень много Давайте попробуем найти какие-то скажем так основы на которых будут строиться наши знания на связи как всегда Юрий Трифонов и сегодня мы продолжаем разбираться с понятием электрического тока и рассматриваем отличие переменного тока от постоянного электрического тока чаще всего представление строится только на том что график постоянного электрического тока - это Прямая линия а график переменного электрического тока - это синусоида тут на самом тема Очень глубокая и можно сильно ВС усложнить но мы попробуем напротив всё упростить и остановимся именно вот на этих вот базовых понятиях переменного и постоянного толка Кстати мы В некоторой мере перескочили с темы на тему потому что пропустили огромное количество тем промежуточных но один хороший человек который постоянно поддерживает проект попросил разобраться именно с постоянным и переменным током что мы собственно и делаем А те знания мы обязательно наверстаем так Откуда всё это Бер проще всего отталкиваться от изучения способов получения электрического то первые электрические батарейки давали конечно же постоянный электрический ток и более того долгое время постоянный электрический ток использовался и в стандартных сетях с которыми работали люди в то время и освещение было с постоянным током И вообще все приборы были ориентированы на постоянно электрический ток сам по себе переменный ток конечно существовать мог его грубо говоря открывать не надо но были проблемы со способами его получения никто даже и не думал что это будет актуально А проблема была очень большая Дело в том что при работе с постоянным электрическим то происходит такая штука Как паразитное рассеивание мощности и происходит по одной из простых причин это нагрев электрических цепей с которыми Мы работаем так вот постоянный электрический ток более интенсивно нагревает все провода с которыми он взаимодействует нагревает устройство по которому он собственно проходит и поэтому происходит рассеивание мощности которые отнимает энергию И падает КП всей сист долгое время использовали только эту сино сго который предложил использовать специфический способ получения электрического тока мнение пересмотрели и переменный электрический ток собственно стал захватывать у мои сердца некоторое время происходила так называемая война токов Вы можете легко найти это явление там в общем-то скорее такая штука политическая и там себя очень скажем так в кавычках хорошо проявил Эдисон когда убил слона электрическим переменным током и много чего ещё Гадкого такого происходило что же рассмотрим детально методы получения собственно говоря электрического тока проще всего всего с батарейкой есть Чан с электролитом в Чан с электролитом помещены два электрода и в результате прохождение электрохимической реакции на одной части скапливаются положительно заряженные частички а на другой части скапливаются отрицательно заряженные частички у электродов получаются разные заряды и при подключении внешней нагрузки и замыкания цепи эти заряды начинают обмениваться и цепь собственно говоря замыкает главное вычленить только одно что при прохождении такой реакции кно электроду подходят одни частички одного знака а к другому электроду подходят другие а дальше они протягиваются через цепь по действием вот той самой силы притяжения про которую мы ещё обязательно поговорим когда такая цепь замыкается частички скопившиеся на одном электроде начинают путешествия по этой цепи начинают перемещаться и приходит другой электрод цепь замкнутая частички путешествуют их количество постоянное оно не меняется точнее как оно в принципе меняется когда батарейка начинает разряжаться Но это отдельная большая тема в которой мы обязательно ещё Вник нем дополнительно А сейчас с концентрируются на том что вот это вот количество частичек Это облако которое скопилось вокруг одного из электродов начинает перемещаться по вот этой вот цепи и тем самым получается электрический ток И тут на самом деле интересный момент вот эти вот частички опять про которые мы говорили в первом выпуске мы сказали что никто до конца не понимает Какие частички участвуют в процессе мы сказали что вот этот вот момент проведения прохождения тока Через проводник он тоже довольно спорный потому что есть мнение что с одной стороны происходят вибрации частичек они никуда не двигаются а с другой стороны частички действительно перемещаются в структуре проводника такая батарейка может со временем разряжаться плотность заряда уменьшается и частичек грубо говоря становятся меньше они расходуются сами электроды потихонечку портятся и реакционная способность меняется когда всё это происходит напряжение на батарее падает а ток естественно через батарею и через нагрузку при всм при этом нужно понимать что вот это вот изменение не относят этот вид тока к переменному переменный ток - Это особое понятие А почему о особое но здесь наверное лучше всего обратиться именно к графикам Потому что когда вы увидите синусоиду У вас наверное уже не возникает вопроса почему оно собственно отличается смотрим на график и видим что при постоянном токе это вот такая вот прямая которая проходит через ось ординат параллельно оси абсцис и в случае переменного тока это совсем другой график в случае переменного тока мы наблюдаем не просто синусоиду а видим что значения тока меняются с допустим единички до минус единички это очень важно таким образом По сути дела иллюстрируется смена направления электрического тока в цепи и вот главное отличие переменного тока в том что постоянно наблюдается вот эта вот синусоида постоянно наблюдается смена знака электрического тока с положительного на отрицательный А что это значит в языке физики Это значит что направление токов цепи постоянно меняется но как так может про хо Что это за такая непонятная логика если постоянный ток - это процесс электрохимический связанный с работой батареи то переменный ток это вращение маховика есть у нас электростанция опять всё будем сильно упрощать есть там генераторы маховики крутится у нас там часто паром когда он там кипятится это в теплоэлектростанциях и но как ещё не суть важно важно другое что при кручении генератора получается переменный электрический ток А почему так происходит тут на самом деле тоже не так всё сложно можно объяснить всё очень просто можно объяснить всё чуточку сложнее начнём с простого с простого всё логично помните схему такого генератора схема такого генератора представлена двумя магнитика и рамка или замкнутым контуром который крутится между этими магнитика эта рамка может вращаться по самым разным причинам это к дело не относится её может вращать там как поток воды так и поток пара так и просто кто-то может педали крутить это может быть генератор который ве двигатель внутренне возгорания но факт в том что рамка вращается и здесь мы сталкиваемся с интересной штукой Мы помним что электрические Магнитные поля взаимосвязанные и не могут существовать отдельно так вот здесь мы имеем то же самое Электричество и магнетизм идут Рука об руку весь курс который мы с вами изучаем и есть тут такое интересное явление если проводник Замкнутый контур перемещать в магнитном поле то на концах этого замкнутого контура появляется разность потенциалов или напряжения электрический ток А теперь посмотрим на ту самую простую схемку про которую мы уже сказали если у нас есть два магнитика и есть рамка которая вращается в этом магнитном поле то получается что вот эти вот два Витка рамки проходят мимо магнитиков с некоторым интервалом А теперь вернёмся на секундочку к графику и вспомним что синусоида описывается радиус вектора и собственно синус это тригонометрическая функция в которой мы наблюдаем как вот этот вот Вектор бегает по окружности единичный вектор и вот эти вот отношения катетов которые получаются гипотенуза к катету как раз-таки и рождают всякие синусоиды косинусоиды и вот эти вот странные графики фактически это периодическая функция просто её растягивают вот так вот вдоль одной оси X для тех у кого до сих пор возникают вопросы с тем как появляются вообще периодические функции и как грубо говоря Работают синусоиды но здесь есть простая аналогия Ну возьмите маятник Заставьте его качаться Пускай из этого маятника сыплются песок на некоторую поверхность А теперь перемещайте поверхность на которую сыплется песок перпендикулярна направлению движения маятника вы заметите что у вас получается та самая синусоида а горбы синусоиды будут иллюстрировать крайнее положение маятника в момент его раскачивания и характеризуется это естественно амплитудой Ну а откуда берутся эти вот кружки которые есть во-первых на канале про это есть ролик Я советую его посмотреть там есть про радиана и про Градусы там доходчиво всё объяснено как раз вон для тех кто в вопросе пытается разобраться во-вторых Ну синусоида - это грубо говоря циклическая функция раскачивание маятника про которые мы только что сказали это циклический процесс а Как проще всего изобразить циклический процесс Ну конечно же чтобы точка вращалась по окружности вот вам собственно и объяснение того что происходит в данном случае мы имеем примерно Ту же самую схему Представьте что у нас вместо вот этого вот единичного вектора вращается та самая рамка про которую мы говорим когда получается что рамка проходит мимо магнитика мы имеем максимальное значение тока и это в общем-то логично чем ближе проводник к магнити тем больше будет инициировать напряжение внутри когда рамка начинает удаляться от магнитика мы наблюдаем что значение силы тока в проводнике уменьшается и происходит Это потому что банально рамка Ну скажем так дальше от магнитика это пока всё по простому объяснению идём дальше рамка идёт по кругу и подходит к другому магнити у которого уже противоположное направление поля попадая туда и по пути этому направлению Мы видим что у нас синусоида продолжает скажем так убывать или возрастать в зависимости от того В какую сторону мы крутим нашу рамку и мы видим что по мере приближения к другому магнетикус к минус единички перемещаясь по окружности когда рамка вращается между магнитика одна то отдаляется то приближается делает она это циклично мы имеем тригонометрическую функцию и э тригонометрическая функция в виде синусоид описывает процесс изменения значения силы тока в той цепи к которой мы подключили э вращающийся рамку процесс является периодическим потому что он другим здесь просто являться и не может рамка с одинаковой скоростью вертится внутри вот такой вот системы и одинаково проходит через плюса магнит Ну и если обратиться к более усложнённые направленные линии магнитной индукции сво линии магнитного поля в этих линиях и когда рамка образует определенный угол С этими линиями напряженности поля то получается определенная значение тока это значение меняется потому что рамка пересекает линии напряжённости магнитного поля в разных точках и получаются разные значения Ну а дальше вспоминаем тригонометрию вспоминаем поведение синуса И тем самым понимаем что вот это периодичность как ки связана с точками пересечения линий магнитной индукции магнитного поля наверное проще всё-таки ориентироваться что где-то рамка ближе где-то она дальше И в общем-то это не будет большой ошибкой что же теперь мы видим что В некоторой противовес тому что мы сказали про постоянный электрический ток переменный электрический ток появляется в результате такого вот циклического процесса его значение плавает в отличие от значения постоянного по той причине что периодически меняется положение собственно той штуки которая ток производит Из всего сказанного мы делаем простой вывод электрический ток всего также остаётся базовым физическим явлением а переменный и постоянный ток не являются какими-то самостоятельными явлениями и относятся к характеристикам электрического тока что в случае постоянного тока что в случае переменного тока у нас имеет место упорядоченно направленное движение заряженных частиц только в одном случае это направление движения заряженных частиц у нас постоянно меняется по той причине которую мы привели выше а в другом случае у нас это движение и направление этого движения сохраняется постоянно в общем-то это и есть основное отличие тока от переменного здесь не нужно искать каких-то скрытых особенностей Здесь всё просто описывается направлением и характеристиками Ну и ввиду всего этого получается что Если электрический ток грубо говоря один а всё остальное это характеристики то наверное эти виды токов могут превращаться в друг друга Ну в общем-то конечно могут и это то что вы ежедневно используете в своей скажем так деятельности в своём быту если у нас с электростанции приходит переменный электрический ток то дома у нас ноги приборы работают с постоянным током и фактически эти виды токов могут превращаться в друг друга часто возникает вопрос А если просто поставить какой-то размыкатель и постоянно нажимать там на педаль на кнопочку и создавать вот эти вот импульсы тока Будет ли такой ток переменно нет такой ток не будет переменного это будет постоянный пульсирующий ток это один из видов тока с которым скажем так мы тоже периодически работаем и сталкиваемся но сама фишка переменного тока в том что он меняет направление фишке следует что один ток можно легко и превратить в другой если вы помните на канале когда-то был ролик про полупроводники и в этом ролике мы рассказывали что полупроводник в виду своей специфической структуры способен пропускать электрический ток в одну сторону и не способен пропускать в другую сторону там всё это описывается специфическим расположением дырок и специфическим расположением электронов они могут перемещаться в одну сторону но не могут перемещаться в другую сторону и вот если мы используем такую штуку в цепи которая называется кстати говоря полупроводниковый диод то таким образом мы можем превратить переменный электрический ток в пульсирующий постоянный электрический ток Ну а дальше некоторыми ухищрения некоторыми способами можем превратить это и в постоянный ток без различных импульсов но так или иначе такая штука есть есть и обратный способ превращения постоянного толков переменный электрический толк на практике она тоже нужна и Вы наверняка слышали про такие устройства как инвертор инвертор способен превратить электрический ток постоянный который поступает например от аккумулятора автомобиля в тот самый переменный электрический ток который меняет своё направление если мы создадим хитрую механическую машинку которая сможет не просто размыкании на кнопочку а ещё и делать переполюсовка на батарее и таким образом менять направление движения токов Цепи то мы с вами собственно добьёмся нужного эффекта Но механически это сделать будет ну скажем прямо довольно сложно Хотя и возможно поэтому на практике в инверторах используются более хитрые штуки используются транзисторы которые как раз-таки и повторяют ту схему про которую мы сейчас говорим схема там будет довольно сложная она основана на мощных транзисторах и как раз-таки вот это вот периодическое размыкание замыкание цепи с перед полисов кой позволяют получить из постоянного электрического тока переменный электрический ток когда это анализирует появляются интересные мысли я опять прихожу к тому что всё завязано на информации энергии и материи которая получается это эги энергия подчиняется информация если энергия подчиняется информация и скажем так наполняет систему в соответствии с тем что отмечено в Информации то и таких вопросов как-то возникать уже и не должно При всём при этом описать тогда разницу электрического тока Ну вообще очень просто А по факту электрический ток - это Форма существования энергии и вот эти вот более скажем так глубокие мысли приводят к тому что всё видится какой-то единой системой в которой существует всего несколько факторов Почему так потому что проводники состоят вроде как из частичек частички вроде как ведут себя специфическим образом и частички ведут себя так что они взаимодействуют с энергией напрямую всё это не описывается Зато Посредством передачи энергии очень легко описать например ну повреждение проводника при воздействии электрического тока ведь грубо говоря частички начинают вать изза того что слишком много энергии и проводник наме обгорает и вот Подумайте этом досуги и подумайте именно с позиции единства строения всего что есть в природе ведь достаточно проанализировать Как себя ведут там растения животные как дует ветер и так далее и тому подобное и всё вырисовывается в какую-то вот такую интересную слаженную стройную систему и это на самом деле очень такая штука ну скажем так интригующая и штука даже захватывающая поэтому я Рекомендую вам на таких простых вопросах искать какие-то более сложные моменты скрытые моменты про эти моменты не каждый задумывается но когда о них задумываешься всё становится значительно интереснее Я не хочу сказать что вся система построена неправильно И что мы везде ошибаемся если бы мы везде ошибались то мы не смогли бы сделать скажем там вот видеокамера которая снимает ролик но При всём при этом объяснение не всегда является полным и я думаю что процесс связаны с электрическим током намного сложнее чем те которые мы собственно видим в учебниках и я не вижу смыс в своих роликах пересказывать доскональный учебник я лучше постараюсь найти какую-то простую и понятную аналогию