Jednosmerna i naizmenična struja — šta znače natpisi na punjaču telefona?
Oznake na punjačima i uređajima (DC, crtice, AC, ~), jednosmerna struja iz baterije i naizmenična iz utičnice, grafik naizmeničnog napona, period i frekvencija f = 1 / T, mreža 230 V i 50 Hz, i zašto je Teslina naizmenična struja pogodna za prenos na daljinu (transformatori).
Video
Pojmovi
- Natpisi na punjaču
- Na punjaču telefona, adapteru rutera ili napajanju laptopa uvek postoje dve linije: šta uređaj uzima iz utičnice (ulaz) i šta daje uređaju (izlaz). Uz broj volti stoji i znak: talasić „~“ ili slova AC, ili crtice „=“, „⎓“ ili slova DC. Talasić znači naizmeničnu struju, a crtice jednosmernu. Punjač, dakle, iz utičnice uzima naizmeničnu struju i pretvara je u jednosmernu, kakva treba bateriji telefona.
- Baterija i utičnica
- Zamisli da elektroni u žici mogu da se vide. Kod lampe na baterije bi se svi polako pomerali stalno u istom smeru — to je jednosmerna struja. Kod lampe uključene u utičnicu bi se klatili napred-nazad: malo u jednu stranu, pa u drugu, pa opet nazad, pedeset puta u sekundi. To je naizmenična struja. Razlika je u izvoru: baterija ima stalan plus i minus, a u utičnici se uloge dva kontakta stalno smenjuju. Zato se izvor naizmenične struje na šemi crta kao krug sa talasićem.
- Grafik napona
- Ako bismo crtali napon utičnice u toku vremena, dobili bismo talasastu liniju: napon raste do najveće vrednosti, pa opada kroz nulu do najveće vrednosti suprotnog znaka, pa se vraća — i tako stalno, periodično, slično kretanju klatna. Struja kroz uređaj prati isti ritam, pa joj se smer u svakom ciklusu promeni dva puta.
- Period i frekvencija
- Vreme jednog celog ciklusa je period $T$, a broj ciklusa u sekundi frekvencija $f = \dfrac{1}{T}$, koja se meri u hercima (Hz) — kao frekvencija zvuka ili klatna. Kod nas je frekvencija mreže 50 Hz: pedeset celih ciklusa u sekundi, pa je period 0,02 s.
- Mreža u kući
- Naše utičnice daju naizmenični napon od 230 V (starije knjige i uređaji pominju 220 V). To je takozvani efektivni napon. Elektrane cele kontinentalne Evrope, od Portugala do Grčke, povezane su u jednu mrežu i rade usklađeno, istom frekvencijom od 50 Hz.
- Zašto Tesla i naizmenična struja
- Struja od elektrane do grada putuje stotinama kilometara žice, a žice se pri tome greju i troše deo energije — utoliko više što je struja jača. Naizmenični napon se lako podiže i spušta transformatorom: na dalekovodima se podigne na stotine hiljada volti, pa za istu prenetu energiju kroz žice teče mnogo slabija struja i gubitak je mali, a pred gradom se napon opet spusti. Nikola Tesla je osmislio sistem takve naizmenične struje i izborio se da njime zamene tadašnju jednosmernu mrežu. Danas skoro ceo svet koristi naizmeničnu struju u kućnoj mreži.
Formule
| Oznaka | Šta znači | Jedinica |
|---|---|---|
| $f$ | frekvencija naizmenične struje | Hz |
| $T$ | period (vreme jednog punog ciklusa) | s |
Obrnuto: $T = \dfrac{1}{f}$. Mreža: 50 Hz, $T = 0{,}02\ \mathrm{s}$.
Pitanja
Pitanje 1 od 10
1. Kakvu struju daje baterija?
2. Šta se kod naizmenične struje periodično menja?
3. Kojom oznakom se obeležava naizmenična struja?
4. Šta znači oznaka DC na uređaju?
5. Kolika je frekvencija gradske mreže kod nas?
6. Koliki je napon kućne utičnice u Srbiji?
7. Kako se računa frekvencija iz perioda?
8. Šta je period naizmenične struje?
9. Zašto je naizmenična struja pogodna za prenos na daljinu?
10. Ko je osmislio sistem naizmenične struje koji danas koristi većina sveta?
Rešeni zadaci
Koliki je period naizmenične struje frekvencije 50 Hz?
-
$T = \dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{50\ \mathrm{Hz}} = 0{,}02\ \mathrm{s}$Period je recipročna vrednost frekvencije.
U nekim zemljama mreža ima frekvenciju 60 Hz. Koliko punih ciklusa napon prođe za 5 s?
-
$N = f \cdot t = 60\ \mathrm{Hz} \cdot 5\ \mathrm{s} = 300$Frekvencija je broj ciklusa u sekundi.
Koliko puta u sekundi struja u mreži od 50 Hz promeni smer?
-
U jednom ciklusu smer se promeni dva puta.Jednom kad napon prođe kroz nulu naniže, jednom naviše.
-
$2 \cdot 50 = 100$Pedeset ciklusa u sekundi.
Test
Kod računskih zadataka reši u svesci i upiši rezultat (decimalni broj sa zarezom, npr. 2,5), a kod ostalih izaberi tačan odgovor.
Naizmenična struja ima period 0,08 s. Kolika je njena frekvencija?
Koliko punih ciklusa napravi naizmenični napon frekvencije 40 Hz za 14 s?
Struja naizmeničnog izvora frekvencije 25 Hz koliko puta u sekundi promeni smer?
Na adapteru rutera piše „izlaz 12 V DC“. Šta to znači?
Bravo, čas je završen!
Želiš sertifikat? Napravi besplatan nalog, pa uradi test još jednom (treba bar 3 od 4 tačno). Rezultati se tada čuvaju, a sertifikat možeš da odštampaš ili podeliš.
Napravi besplatan nalogPohvali se i pozovi drugara:
Sledeći čas: 30. Merenje struje, napona i otpornosti — kako se pravilno uključuje multimetar?