כיצד המרה לזרם

אי אפשר להפוך זרם למתח או מתח לזרם, מכיוון שמדובר בתופעות שונות מיסודותיהן. מתח נמדד בקצותיו של מוליך או מקור EMF, בעוד הזרם הוא מטען חשמלי הנע דרך חתך רוחב של המוליך.

ניתן להמיר מתח או זרם רק למתח או זרם בסדר גודל שונה, במקרה זה הם מדברים על המרה של אנרגיה חשמלית (כוח).

אם המתח יורד במהלך ההמרה של אנרגיה חשמלית, הזרם עולה, ואם המתח עולה אז הזרם יורד. כמות האנרגיה בכניסה והתפוקה תהיה זהה בערך (מינוס כמובן ההפסד בתהליך ההמרה) בהתאם לחוק שימור האנרגיה.

הסיבה לכך היא שהאנרגיה החשמלית A היא בתחילה האנרגיה הפוטנציאלית (אנרגיית מיקום בשדה חשמלי) של מטען חשמלי, כלומר A = U * q. וה- I הנוכחי - אינו אלא תנועת המטען q בשדה החשמלי לאורך זמן t, כלומר I = q / t.

לכן, בתהליך המרת אנרגיה A1 = U1 * q1 בכניסה - לאנרגיה A2 = U2 * q2 ביציאה של התקן המרה מסוים - או ההפרש הפוטנציאלי (U2

או שכמות הטעינה המועברת לזמן יחידה פוחתת (q2

כדי לבצע המרה כזו של אנרגיה חשמלית הם משתמשים בתופעה של אינדוקציה אלקטרומגנטית, שהתגלתה על ידי מייקל פאראדיי בסוף קיץ 1831, ומשמשת כיום בשנאים ובממיר מתח דופק כדי להפחית או להגדיל את המתח (בהתאמה, כדי להגדיל או להוריד את הזרם). בשלב הבא אנו שוקלים את התהליך של שינוי כזה באופן כללי.

כאשר הזרם I משתנה (עולה ומצטמצם) בסליל מוליך עם השראות L - השדה המגנטי B הנוצר על ידי זרם זה וחודר לאזור S המוגבל על ידי סליל זה משתנה - השטף המגנטי Φ = B * S = L * אני

כמה מהר משתנה הזרם אני בסליל - כך גם השטף המגנטי Φ, מחלחל לאזור S שמוגבל על ידי סליל זה. הזרם החילופי I בסליל הוא ביחס ישר למתח U המופעל על קצות הסליל. לפיכך, ככל שהמשרעת U גדולה יותר, כך גדלה המשרעת של הזרם I בסליל וגדלה המשרעת של השטף המגנטי Φ של הסליל עם הזרם.

מייקל פאראדיי הראה כי שטף מגנטי משתנה בזמן מסוגל לגרום EMF (מתח) במעגל המכסה את האזור של שטף מגנטי משתנה זה, ושיעור השינוי של השטף המגנטי dF / dt משפיע על גודל EMF שהתקבל: ככל ששיעור השינוי של השטף המגנטי גבוה יותר, כך גבוה יותר הוא מתח בקצוות המעגל.

כתוצאה מכך, אם אנו ממקמים סליל אחר (משני) בטווח השטף המגנטי המשתנה, אז יופעל בו EMF (מתח בקצוות), פרופורציונלי לקצב השינוי של השטף המגנטי - ככל שהשטף המגנטי גדול יותר וככל שהוא משתנה מהר יותר - האינדוקציה תהיה גדולה יותר סליל EMF. אם יש כמה (N) פניות משניות והן מחוברות בסדרה, אז ה- EMF המושרה יצטרף לתוכן.

ואם המעגל המשני סגור, אז המטען (הזרם) הנע לאורכו ייצר שטף מגנטי משלו, מול שטף המגנטי העיקרי בכיוון ושווה בעוצמתו אליו.

אם סיבובי המעגל המשני דומים לחלוטין לסיבוב הראשוני בתכונות מגנטיות, צורה ושראות, אז במקרה זה הזרם שנגרם על ידי EMF המושרה יחולק באופן שווה בין כל הסיבובים המשניים. לפיכך, ככל שיותר סיבובים מחוברים בסדרה, כך נוצר מתח יותר ביציאה ופלט זרם פחות כאשר המעגל סגור לעומס.

זה עובד על עיקרון זה שנאיהגדלת או ירידה של מתח לסירוגין, ובהתאם, ירידה או הגדלת זרם חילופין. אם יש יותר סיבובים ראשוניים ופחות משניים, אז יהיה יותר זרם לכל סיבוב של הסליל המשני, אך המתח בקצוות הסליל המשני יהיה פחות בסך הכל (פרופורציה ליחס הסיבובים בפיתולים), כלומר, זרם היציאה יגדל לעומת הכניסה, והמתח יירד.