- Μηνύματα
- 25.652
- Reaction score
- 22.250
Κάποτε είχα ποστάρει στο avforum ένα θέμα για το εναλλασσόμενο ρεύμα - οι παλαιότεροι ίσως να το θυμάστε. Μιας και βρήκα σε έναν παλιό δίσκο κάποια από εκείνα τα αρχεία που είχα φτιάξει, αλλά και διότι λέγονται διάφορα κατά καιρούς, είπα να το φρεσκάρω λιγάκι και να το τοποθετήσω εδώ - έτσι να υπάρχει. Θεωρώντας ότι κάποια πράγματα ίσως να μην είναι αυτονόητα, ας πάρουμε το θέμα από την αρχή, ώστε να γίνει πιο εύκολα κατανοητό, αλλά και πληρέστερα τεκμηριωμένο, και χωρίς ακαταλαβίστικα μαθηματικά.
Όπως είναι ίσως ευρέως γνωστό, το ρεύμα της οικιακής κατανάλωσης στην Ευρωπαϊκή ήπειρο είναι ονομαστικής τάσης 230Volt, και είναι εναλλασσόμενο, (AC, alternating current). Με άλλα λόγια - και σε αντιδιαστολή με το συνεχές τοιούτο, το εναλλασσόμενο ρέει αμφίδρομα σε ένα κύκλωμα. Η πηγή του εναλλασσόμενου ρεύματος χαρακτηρίζεται από το γεγονός, ότι οι ακροδέκτες της εναλλάσσουν την πολικότητα μεταξύ τους στο πέρασμα του χρόνου. Η αρχή λειτουργίας της μηχανής που αναλαμβάνει ρόλο παραγωγής εναλλασσόμενου ρεύματος, βασίζεται στο ηλεκτρομαγνητικό φαινόμενο, κατά το οποίο, όταν ένας αγωγός που βρίσκεται μέσα σε μαγνητικό πεδίο διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα i, τότε αναπτύσσεται επάνω του μια δύναμη F, γνωστή ως δύναμη Laplace, που είναι κάθετη προς το επίπεδο που ορίζουν η μαγνητική ροή του πεδίου και το ρεύμα. Μάλιστα, το άνυσμα αυτής της δύναμης βρίσκεται με κατάλληλη διάταξη των δακτύλων του δεξιού χεριού.
Τα παραπάνω φαίνονται σ' αυτή την εικόνα. Εάν προτείνουμε τον αντίχειρα του δεξιού χεριού προς την κατεύθυνση του ρεύματος i (current intensity) που διαρρέει τον αγωγό (επάνω), και τον δείκτη προς την κατεύθυνση των μπλε βελών της μαγνητικής ροής, τότε η δύναμη που ασκείται επάνω στον αγωγό θα είναι κάθετη προς την παλάμη του χεριού και προς την κατεύθυνση που λυγίζει ο μέσος δάκτυλος. Εννοείται βέβαια, ότι αυτή η δύναμη ασκείται μόνο στο τμήμα του αγωγού που βρίσκεται μέσα στο χώρο της μαγνητικής ροής.
Εάν τα πράγματα εφαρμοστούν στην πράξη έτσι όπως φαίνονται στην εικόνα, το αποτέλεσμα είναι κινητήρας, δηλαδή μια μηχανή που καταναλώνει την ηλεκτρική ηλεκτρική ενέργεια που δίνουμε στον αγωγό της και παράγει μηχανική ενέργεια, κίνηση. Η συνήθης περίπτωση κινητήρα είναι αυτή, όπου αυτός δημιουργεί περιστροφική κίνηση, ενώ ειδική περίπτωση αποτελεί ο κινητήρας του ηλεκτροδυναμικού μεγαφώνου, όπου η κίνηση που παράγεται είναι παλινδρομική. Σ' αμφότερες τις περιπτώσεις ο αγωγός περνά πάντα από το ίδιο σημείο, δηλαδή δεν κινείται προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση, απομακρυνόμενος στο διηνεκές από το σημείο εκκίνησής του. Άρα, είναι αναγκαία η χρήση ηλεκτρικού ρεύματος εναλλασσόμενης φοράς, ώστε ο αγωγός να απομακρύνεται μεν έως και προς κάποιο μέγιστο σημείο, αλλά να επιστρέφει πάλι στην αρχική του θέση και να ξεκινά νέα περίοδο κίνησης. Βέβαια, στην περίπτωση περιστροφικού κινητήρα, όπως όλα τα ηλεκτρικά μοτέρ, είναι εφικτή η αντιστροφή της συνδεσμολογίας του αγωγού με τέτοιο τρόπο, ώστε αυτός να τροφοδοτείται πάντα με συνεχές ρεύμα, οπότε έχουμε την περίπτωση του μοτέρ συνεχούς ρεύματος.
Σε έναν παλινδρομικό ηλεκτρικό κινητήρα όπως αυτός του μεγαφώνου, αυτό δεν είναι εφικτό, οπότε η χρήση εναλλασσόμενου ρεύματος είναι μονόδρομος. Βέβαια, το μεγάφωνο θα λειτουργήσει και με συνεχές ρεύμα, αλλά ο αγωγός του (το πηνίο φωνής) θα κινηθεί προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση, θα τερματίσει τη διαδρομή που του επιτρέπει η ανάρτησή του και μετά θα εμποδίζεται να κινηθεί. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την ελαχιστοποίηση της αντίστασης του αγωγού και συνεπακόλουθα τη μεγιστοποίηση του ρεύματος που θα τον διαρρέει. Το αποτέλεσμα θα είναι η υπερθέρμανση του αγωγού και η καταστροφή της εξωτερικής του μόνωσης, πράγμα που θα καταστήσει άχρηστο το μεγάφωνο. Έτσι λέμε ότι το μεγάφωνο "κάηκε".
Όπως είναι ίσως ευρέως γνωστό, το ρεύμα της οικιακής κατανάλωσης στην Ευρωπαϊκή ήπειρο είναι ονομαστικής τάσης 230Volt, και είναι εναλλασσόμενο, (AC, alternating current). Με άλλα λόγια - και σε αντιδιαστολή με το συνεχές τοιούτο, το εναλλασσόμενο ρέει αμφίδρομα σε ένα κύκλωμα. Η πηγή του εναλλασσόμενου ρεύματος χαρακτηρίζεται από το γεγονός, ότι οι ακροδέκτες της εναλλάσσουν την πολικότητα μεταξύ τους στο πέρασμα του χρόνου. Η αρχή λειτουργίας της μηχανής που αναλαμβάνει ρόλο παραγωγής εναλλασσόμενου ρεύματος, βασίζεται στο ηλεκτρομαγνητικό φαινόμενο, κατά το οποίο, όταν ένας αγωγός που βρίσκεται μέσα σε μαγνητικό πεδίο διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα i, τότε αναπτύσσεται επάνω του μια δύναμη F, γνωστή ως δύναμη Laplace, που είναι κάθετη προς το επίπεδο που ορίζουν η μαγνητική ροή του πεδίου και το ρεύμα. Μάλιστα, το άνυσμα αυτής της δύναμης βρίσκεται με κατάλληλη διάταξη των δακτύλων του δεξιού χεριού.

Τα παραπάνω φαίνονται σ' αυτή την εικόνα. Εάν προτείνουμε τον αντίχειρα του δεξιού χεριού προς την κατεύθυνση του ρεύματος i (current intensity) που διαρρέει τον αγωγό (επάνω), και τον δείκτη προς την κατεύθυνση των μπλε βελών της μαγνητικής ροής, τότε η δύναμη που ασκείται επάνω στον αγωγό θα είναι κάθετη προς την παλάμη του χεριού και προς την κατεύθυνση που λυγίζει ο μέσος δάκτυλος. Εννοείται βέβαια, ότι αυτή η δύναμη ασκείται μόνο στο τμήμα του αγωγού που βρίσκεται μέσα στο χώρο της μαγνητικής ροής.
Εάν τα πράγματα εφαρμοστούν στην πράξη έτσι όπως φαίνονται στην εικόνα, το αποτέλεσμα είναι κινητήρας, δηλαδή μια μηχανή που καταναλώνει την ηλεκτρική ηλεκτρική ενέργεια που δίνουμε στον αγωγό της και παράγει μηχανική ενέργεια, κίνηση. Η συνήθης περίπτωση κινητήρα είναι αυτή, όπου αυτός δημιουργεί περιστροφική κίνηση, ενώ ειδική περίπτωση αποτελεί ο κινητήρας του ηλεκτροδυναμικού μεγαφώνου, όπου η κίνηση που παράγεται είναι παλινδρομική. Σ' αμφότερες τις περιπτώσεις ο αγωγός περνά πάντα από το ίδιο σημείο, δηλαδή δεν κινείται προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση, απομακρυνόμενος στο διηνεκές από το σημείο εκκίνησής του. Άρα, είναι αναγκαία η χρήση ηλεκτρικού ρεύματος εναλλασσόμενης φοράς, ώστε ο αγωγός να απομακρύνεται μεν έως και προς κάποιο μέγιστο σημείο, αλλά να επιστρέφει πάλι στην αρχική του θέση και να ξεκινά νέα περίοδο κίνησης. Βέβαια, στην περίπτωση περιστροφικού κινητήρα, όπως όλα τα ηλεκτρικά μοτέρ, είναι εφικτή η αντιστροφή της συνδεσμολογίας του αγωγού με τέτοιο τρόπο, ώστε αυτός να τροφοδοτείται πάντα με συνεχές ρεύμα, οπότε έχουμε την περίπτωση του μοτέρ συνεχούς ρεύματος.
Σε έναν παλινδρομικό ηλεκτρικό κινητήρα όπως αυτός του μεγαφώνου, αυτό δεν είναι εφικτό, οπότε η χρήση εναλλασσόμενου ρεύματος είναι μονόδρομος. Βέβαια, το μεγάφωνο θα λειτουργήσει και με συνεχές ρεύμα, αλλά ο αγωγός του (το πηνίο φωνής) θα κινηθεί προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση, θα τερματίσει τη διαδρομή που του επιτρέπει η ανάρτησή του και μετά θα εμποδίζεται να κινηθεί. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την ελαχιστοποίηση της αντίστασης του αγωγού και συνεπακόλουθα τη μεγιστοποίηση του ρεύματος που θα τον διαρρέει. Το αποτέλεσμα θα είναι η υπερθέρμανση του αγωγού και η καταστροφή της εξωτερικής του μόνωσης, πράγμα που θα καταστήσει άχρηστο το μεγάφωνο. Έτσι λέμε ότι το μεγάφωνο "κάηκε".