AC 전류는 어떻게 전원을 공급할 수 있습니까?

AC와 DC의 차이점을 이해합니다. 내가 이해하지 못하는 것은 AC가 앞뒤로 움직일 때 동일한 전자를 반복해서 재사용 할 때 AC 전원이 어떻게 작동합니까?

시각적 사진은 이 링크가 0:35 입니다.

새로운 전자가 필요하지 않습니까? 결국?

@ Photon의 대답은 상당히 광범위하지만, 유일하게 누락 된 것은 전기 에너지가 실제로 어떻게 전달되는지입니다. 단순한 종류의 옴 부하가있는 간단한 경우에는 극성을 전환하는 것만으로 DC와 동일합니다.

그림을 원한다면 톱을 상상해보십시오. 같은 나무 블록을 앞뒤로 잡아 당깁니다. 동일한 톱니를 사용하면 양방향으로 이동할 때 힘 (및 힘)이 가해 지므로 층별로 제거 할 수 있습니다.

전자의 경우는 매우 비슷합니다. 교류 전압은 일정한 부하를 통해 계속해서 밀어냅니다. 이들이 부하를 통과함에 따라 부하 전 고전압 노드에서 부하 후 저전압 노드로 이동하여 제 1 상태와 제 2 상태 사이의 에너지 차이를 발생시킨다.

그런 다음 AC 극성이 반전되고 다시 고전압 노드에 있으며 부하를 통과하여 저전압 노드로 전달됩니다. 다시, 이전 상태는 더 많은 에너지를 가졌으므로 에너지는 부하로 전달됩니다.

전기 회로에 사용 된 에너지는 전자에서 "포함"되지 않으며, 회로에서 에너지가 소비 될 때 전자는 사용되지 않습니다.

회로의 에너지는 여러 가지 형태로 나타날 수 있습니다.

전기장 : 양전하 캐리어와 음전하 캐리어가 서로 분리 될 때 생성됩니다.

자기장 : 전하 캐리어가 움직일 때 생성됩니다.

운동 에너지 : 일반적으로 전기 회로 에너지의 일부로 간주되지 않지만 회로의 에너지가 전기 형태에서 자기 형태로 변환됨에 따라 중간 단계로 작용합니다. 또는, 예를 들어, 전계가 전하 운반체를 가속시킨 후 운동 에너지를 포기하여 저항성 물질에서 열 진동을 발생시켜 열을 생성하는 경우.

전자기 방사선 : 진동하는 전기 또는 자기장이 전자기장에서 자체 유지 진동을 생성 할 때 생성됩니다.

유추로, 진자 스윙을 고려하십시오. 에너지는 끊임없이 움직이는 에너지로 잠재적 인 에너지와 운동 에너지 사이에서 전달되고 있습니다. 그러나 진자의 질량은 다 사용되지 않으며 (적어도 진자의 작동 결과가 아님) 교체 할 필요가 없습니다.

편집 : 물론 광 다이오드 및 압전 변환기와 모터, 감마선 신틸 레이터 및 회로가 다양한 다른 형태로 에너지를 변환 할 수있는 기타 장치에 대해서도 이야기 할 수 있습니다. 나는 여기서 특별한 경우를 무시하고 회로 분석을 할 때 관련된 에너지에 대해서만 이야기하고 있습니다.

AC 에너지가 어떻게 전달되는지 이해하는 데 방해가되는 DC 에너지가 소스에서로드로 전달되는 방식에 대한 오해가 있다고 생각합니다.

많은 사람들이 머리 속에 가지고있는 그림은 전원이 어떻게 든 전자에 에너지를 공급한다는 것입니다. 그런 다음 전자는이 에너지를 운반하는 와이어 아래로 흘러 전자가 부하를 통과 할 때 에너지를 방출합니다. 나는 당신의 전기에 대한 당신의 정신적 인 그림이 이와 같은 것이라고 확신합니다. 그리고 그것이 당신이 전기를 보는 방법에 가깝다면, AC 에너지 원이 에너지를 어떻게 전달하는지에 대한 문제는 당황합니다. 결국, 전자는 부엌의 전구에서 발전소의 발전기로 돌아가는 방향으로 초당 50 번 또는 60 번씩 흐르지 않습니다. 우리는 전자가 전자보다 훨씬 느리게 움직이는 것을 알고 있습니다 (전자는 전류, 도체의 크기 등과 같은 여러 요인에 따라 한 시간 정도 미터 단위로 움직입니다). 주방 조명과 발전기 사이에 변압기가 있다고 가정하면 전자가 다른 2 개의 전기 회로이기 때문에 이해가되지 않습니다. 전선이 연결되어 있지 않습니다.

그러나 이것이 작동하는 방식이 아닙니다. 에너지는 전자를 통해 소스에서로드로 전달되지 않습니다. 에너지는 전선 아래로 흐르지 않습니다. 대신, 전기 에너지는 소스, 전선 및 부하 주변 공간의 전자기 (EM) 필드를 통해 전기 소스에서 전기 부하로 이동합니다.

배터리, 일부 전선 및 저항기로 구성된 DC 회로의 아래 그림을보십시오. 녹색 화살표는 전류 흐름으로 인해 발생하는 자기장을 나타냅니다. 빨간색 화살표는 전압원으로 인한 전기장을 나타냅니다. 파란색 화살표는 에너지 자속 밀도 또는 전기 및 자기장의 교차 곱인 Poynting 벡터를 나타냅니다 . Poynting 벡터는 면적당 에너지 전달률로 생각할 수 있습니다.

에너지가 배터리에서 저항으로 흐르고 있음을 주목하십시오. 또한 에너지는 전선이 아닌 전선 주변의 공간을 통해 저항으로 흘러 들어갑니다.

DC 소스를 AC 소스로 교체하는 경우 전기 및 자기장을 살펴보면 전류가 스위칭 방향이더라도 포 이닝 벡터가 여전히 소스에서로드를 가리키고 있음을 스스로 확신 할 수 있어야합니다. Poynting 벡터는 두 필드의 교차 곱이므로 필드가 바뀌더라도 방향은 동일하게 유지됩니다.

위에서 말한 것의 과학적 타당성에 대한 의견에는 몇 가지 질문이 있습니다. 회로에서 전자기 에너지가 어떻게 이동하는지는 적어도 1800 년대 후반부터 알려져 있습니다. John Henry Poynting의 이름을 딴 Poynting 벡터는 1884 년 논문에서 전자기장의 에너지 전달 에 관한 논문에서이 이론을 설명했습니다 . 이 논문은 꽤 읽기 쉽고 이론을 잘 설명합니다. 그는 설명한다 :

이전에는 전류가 도체를 따라 이동하는 것으로 간주되었으며 주로 도체에주의를 기울였으며 회로의 어느 부분에서나 나타나는 에너지는 전혀 고려되지 않으면 전류에 의해 도체를 통해 전달되어야했습니다. 그러나 패러데이와 맥스웰의지도하에 유도 에너지와 1 차 회로에서 멀리 떨어진 곳에 유도 전류와 전자기 작용이 존재함으로써 패러데이와 맥스웰의지도하에 도체 주변의 매체를 매우 중요한 역할을하는 것으로 보았습니다 현상의 발달. 우리가 에너지 운동의 연속성을 믿는다면, 즉 한 지점에서 사라지고 다른 지점에서 다시 나타날 때 그것이 중간 공간을 통과 했어야한다고 믿는다면,

그는 계속해서 말합니다.

Maxwell의 이론부터 시작하여 자연스럽게 문제를 고려하게됩니다. 전류에 대한 에너지가 지점 간, 즉 경로 및 경로에 따라 회로의 일부에서 어떤 경로로 이동하는지 열 또는 다른 형태로 변하는 부품에 대해 전기 및 자기로 처음 인식 될 수 있습니까?

$4\pi$

그런 다음 에너지가 와이어에 들어가고 가열되는 방법을 보여줍니다.

그러면 전류의 에너지 중 어느 것도 와이어를 따라 이동하지 않지만 와이어를 둘러싼 비전 도성 매체에서 들어오는 것처럼 보입니다. 중심에 도달 할 때까지 자력이없고, 따라서 에너지가 전달되지 않을 때까지 와이어의 감소는 열로 변환되었습니다. 전도 전류는 수반되는 자기력 및 기전력을 갖는 이러한 내부 에너지 흐름과 도체 내에서 열로의 에너지 변환으로 구성 될 수있다.

Richard Feynman도 물리학 강의에서 이에 대해 이야기 합니다. 이 현상에 대한 설명을 마친 후, Feynman은 충전 커패시터가 에너지를 얻는 방법을 도출합니다.

그러나 그것은 우리에게 독특한 것을 말해줍니다. 우리가 커패시터를 충전 할 때 에너지가 전선으로 떨어지지 않습니다. 간격의 가장자리를 통해 들어옵니다.

Feynman은 Poynting과 같이 에너지가 어떻게 전선에 들어가는 지 설명합니다.

다른 예로, 전류를 전달할 때 저항 와이어에서 어떤 일이 발생하는지 묻습니다. 와이어에는 저항이 있기 때문에 전기장을 따라 전류가 흐릅니다. 와이어를 따라 전위 강하가 있기 때문에, 와이어 바로 표면에 평행 한 전기장이 있습니다. 또한 전류로 인해 와이어 주위를 통과하는 자기장이 있습니다. E와 B는 직각입니다. 따라서 그림과 같이 방사상 안쪽으로 향한 Poynting 벡터가 있습니다. 전선에 에너지 흐름이 도처에 있습니다. 물론 열 형태로 와이어에서 손실되는 에너지와 같습니다. 그래서 우리의“미친”이론은 전자가 외부의 전기장에서 와이어로 흐르는 에너지로 인해 열을 생성하기 위해 에너지를 얻고 있다고 말합니다. 직감은 전자가 와이어를 따라 에너지가 밀려 나오게하므로 에너지가 와이어를 따라 아래로 (또는 위로) 흐르도록해야합니다. 그러나 이론은 전자가 실제로 전기장에 의해 밀려 나고 있는데,이 전기장은 아주 멀리 떨어진 일부 전하에서 왔으며 전자는이 전기장에서 열을 발생시키기 위해 에너지를 얻습니다. 에너지는 어떻게 든 먼 전하에서 넓은 공간 영역으로 흐른 다음 와이어로 흐릅니다. 전자는이 필드에서 열을 발생시키기 위해 에너지를 얻습니다. 에너지는 어떻게 든 먼 전하에서 넓은 공간 영역으로 흐른 다음 와이어로 흐릅니다. 전자는이 필드에서 열을 발생시키기 위해 에너지를 얻습니다. 에너지는 어떻게 든 먼 전하에서 넓은 공간 영역으로 흐른 다음 와이어로 흐릅니다.

당신이 알아야 할 것은 P = IV입니다. 전자는 앞뒤로 움직입니다. 전자가 후진하는 동안 V는 항상 음수이므로 P = (-) * (-)의 부호는 양수입니다. 따라서 전류의 순방향 및 역방향 흐름 동안 긍정적 인 작업 (예 : 전구의 텅스텐 필라멘트 가열)이 수행됩니다.

전자를 무시하십시오. 전자를 통한 전기에 대한 학습은 대부분의 시간을 잘못 인도 할 것입니다. 우선, 그들은 잘못된 방향으로 가고 있습니다. 둘째, 그들은 잘못된 속도로 여행하고 있습니다. 드리프트 속도는 전기 신호 속도보다 훨씬 느립니다.

금속의 전기 전송은 "뉴턴의 요람" 과 훨씬 비슷해 보입니다. . 전자는 한쪽 끝이 가고, 전기장은 전기장의 반발을 통해 전달되고, 다른 쪽 끝은 전자가 나옵니다.

(전자를 신경 써야하는 상황 : 반도체 접합, 음극선 관, 가스 방출 장치, 열이 온성 밸브)

나는 단지 전기가 전자를 움직이는 데 사용되는 에너지 일 뿐이라고 명시 적으로 말하고 싶었습니다. 전자는 절대로 만들어 지거나 손실되거나 충전되거나 소비되지 않습니다. 전기로 수행되는 모든 작업은 전자의 움직임으로 수행됩니다.

표류 된 물 역학의 비유를 사용하려면 터빈이있는 수로를 상상해보십시오. 물이 흐르지 않으면 터빈이 돌아 가지 않고 아무런 작업도 수행되지 않습니다. 물이 계속 흐르는 경우 (직류 에서처럼) 터빈도 계속 회전하며 작업이 완료됩니다. 마찬가지로, 물이 앞뒤로 흐르면 (교류), 터빈도 앞뒤로 회전하며 작업이 완료됩니다. 흐름과 관련하여 이외의 상태, 수질 또는 수량은 변하지 않았습니다.

교류 터빈은 지속적으로 회전하는 터빈만큼 유용하지만 다르게 적용해야합니다. 또한, 전기와 마찬가지로, 올바른 메커니즘이 적용되면, 연속 회전 터빈에 부착 된 차축으로부터의 회전은 진동 차축으로 변환 될 수 있으며, 그 역도 마찬가지입니다.

일반적으로 회로의 전자에 대해 걱정하지 않아도됩니다. IC와 같은 초소형 장치에서 가능합니다.

이론에 얼마나 깊이 들어가고 싶은가에 따라 다르지만 일반적으로 호스에서 물처럼 전자가 흐르고 있다고 생각합니다.

변압기는 서로 가까이에있는 2 개의 코일 코일입니다 .AC 때문에 작동합니다. 구리선은 전류의 변화와 반응합니다 .DC 인 경우 DC에 있으면 전력이 공급되지 않습니다. 현재가 바뀌면? 그때 변압기 내부의 전원이 한 코일에서 다른 코일로 전달 될 때입니다.

와이어 코일에 DC를 넣으면 자석이됩니다. 자석을 움직이면 다른 코일이 근처에 있습니까? 그것은 전류를 픽업합니다. 그것은 확실히 자유 에너지가 아닙니다. 자동차의 교류 발전기는 이와 같이 작동하며 중앙 부분은 자석 (회전하는 부분)이되고 코일은 감겨 있고 회전하는 전기자에 가깝게 설정되며 전류는 일반적으로 3 개의 코일입니다. 발전기가 작동하는지 테스트하는 한 가지 (위험한) 방법은 엔진 키를 가동하여 시동하지 말고 발전기가 켜져 있으면 발전기 풀리 중앙에 자기 드라이버를 넣는 것입니까? 드라이버가 해당 풀리에 강력하게 당겨집니다. 그렇지 않다면? 일반적으로 브러시가 마모되었거나 교류 발전기가 좋지 않기 때문입니다.

발전기가 어떻게 작동하는지에 대한 설명이 AC를 시각화하는 데 도움이 될 것이라고 생각합니다.

회로에 가해진 힘 (전압)은 전자 (충전 된 원자 입자)가 특정 방향 (매우 빠르지 만 매우 짧은 거리)으로 이동하는 전기장을 유발합니다. 이러한 전자는 다른 전자를 충돌시켜 충돌합니다 (전자는 서로 자기 적으로 격퇴하므로 가해진 힘이 도체 원자를 통해 매우 빠르게 전달됨). 다른 전자들은 약간의 충돌과 열에 약간 저항하지만, 대부분의 에너지는 회로를 통해 에너지 파동으로 캐스케이드되어 결국 어떤 일을하는 장치 (예 : 전구에 불이 들어 오게하여 매우 저항력이있는 물질을 일으킴) 모터 회 전자 등을 회전시키는 자기력을 유발하는 모터의 가열 또는 권선. 도체에서 원자를 둘러싸고있는 전자는 방울을 떨어 뜨린 조약돌에 반응하는 연못의 물과 같이 에너지가 이들을 통해 흐르는 매체의 역할 만합니다. 에너지 파가 연못을 통과하기 위해 더 많은 물이 필요하지 않습니다. 그러나 일단 에너지가 소산되거나 전류가 중단되면 쇼가 끝납니다. 이것이 전기 에너지 전달의 본질입니다.

한 형태에서 다른 형태로 에너지를 전달하는 것은 전자의 움직임입니다. 전자는 소모되지 않고 단지 움직이고 그 과정에서 한 지점에서 다른 지점으로 에너지를 전달합니다.