Elektronik Basics: Lichtmaschinen und Wechselstrom
Wenn Sie Ihre elektronische Schaltungen von der Tyrannei der Batterien befreien wollen, die schließlich sterben, werden Sie müssen lernen, wie Sie Ihre Schaltungen von einem Wechselstrom (AC) Stromversorgung funktioniert. Das bedeutet, dass ein gutes Verständnis der Netzspannung an.
Eine gute Möglichkeit, Ihre Meinung zu umgehen, wie AC funktioniert, ist auf dem Gerät zu suchen, die am häufigsten verwendet, um es zu erzeugen: die Generator. Ein Wechselstromgenerator ist ein Gerät, das eine Drehbewegung umwandelt, in der Regel aus einer Turbine, die durch Wasser, Dampf angetrieben wird, oder eine Windmühle, in elektrischen Strom. Durch seine Natur schafft ein Generator Wechselstrom.
Im wesentlichen ein großer Magnet ist innerhalb eines Satzes von stationären Drahtspulen angeordnet. Der Magnet ist auf einer rotierenden Welle montiert ist, die mit einer Turbine oder Windmühle verbunden ist. Somit wird, wenn Wasser oder Dampf die Turbine durchströmt oder wenn der Wind die Windmühle dreht, dreht sich der Magnet.
Wie der Magnet dreht, bewegt sich sein Magnetfeld über die Spulen von Draht. Wegen des Phänomens der elektromagnetischen Induktion, die sich bewegende Magnetfeld induziert einen elektrischen Strom in den Drahtwicklungen. Die Stärke und Richtung des elektrischen Stroms hängt von der Position und Richtung des rotierenden Magneten.
Man sieht, wie der Strom in dem Draht an vier verschiedenen Positionen der Drehung des Magneten induziert wird. In Teil A ist der Magnet an seinem weitesten Punkt entfernt von den Spulen und in der gleichen Richtung wie die Spulen ausgerichtet ist. In diesem Moment wird das Magnetfeld nicht induzieren überhaupt keine elektrischen Strom. Somit ist die Glühbirne dunkel.
Aber da der Magnet im Uhrzeigersinn zu drehen beginnt, kommt der Magnet an die Spulen näher, so dass mehr seines Magnetfeldes zu den Spulen ausgesetzt wird. Das sich bewegende Magnetfeld induziert einen Strom, der stärker wird als der Magnet näher an den Spulen weiter dreht. Dies bewirkt, dass die Glühbirne zu leuchten.
der Magnet erreicht seinen nächsten Punkt an die Spulen, wie an dieser Stelle in Teil B gezeigt, der Strom und die Spannung sind an ihrem Maximum, und die Glühbirne leuchtet am hellsten Bald.
Da der Magnet gegen den Uhrzeigersinn weiter dreht, beginnt er nun von der Spule weg zu bewegen. Das sich bewegende elektrische Feld weiterhin in der Spulenstrom zu induzieren, aber der Strom (und die Spannung) abnimmt, wenn der Magnet zieht sich weiter weg von den Spulen. Wenn der Magnet seine entfernteste Punkt von den Spulen erreicht, in Teil C gezeigt, geht der Strom aufhört und die Glühbirne dunkel.
Da der Magnet weiter dreht, wird es nun wieder näher an die Spulen. Aber dieses Mal wird die Polarität des Magneten umgekehrt. Daher induziert der elektrische Strom in dem Draht durch das sich bewegende Magnetfeld in der entgegengesetzten Richtung ist, wie in Teil D. erneut gezeigt, leuchtet die Glühlampe als Strom, der durch sie erhöht.
Und so weiter. Bei jeder Umdrehung des Magneten, beginnt Spannung bei Null und steigt stetig bis zu ihrer maximalen Punkt, dann fällt, bis es wieder Null erreicht hat. Dann wird der Prozess umgekehrt, wobei der Strom in der entgegengesetzten Richtung fließt.