Prąd stały, zmienny i przemienny w prostych słowach

You are currently viewing Prąd stały, zmienny i przemienny w prostych słowach

Czym różni się prąd stały od zmiennego? Jak wytworzyć prąd zmienny? Jak wygląda prąd przemienny? Co to jest okresowość sygnału? W prostych słowach o zmienności prądu.


Od czego zależy ,,kształt” prądu?

Zanim przejdziemy do przeróżnych kształtów prądu elektrycznego, warto byś zdawał sobie z jednej rzeczy sprawę. Napięcie oraz prąd to dwa nierozerwalne zjawiska. Można powiedzieć, że prąd w pewnym sensie naśladuje napięcie. Jeśli napięcia w obwodzie nie ma, to nie płynie w nim prąd. Kiedy napięcie wzrasta dwukrotnie, to również dwukrotnie rośnie wartość natężenia prądu. I choć prąd potrafi czasami na te zmiany reagować dość leniwie (bywa, że się spóźnia), a niekiedy zbyt energicznie (wtedy wyprzedza napięcie), to fakt powiązania obu zjawisk jest niezaprzeczalny. Jeśli zastanawiasz się jak ta zależność działa z czysto fizycznego punktu widzenia, to napisałem na ten temat artykuł:

Czym jest prąd elektryczny? – TeoriaElektryki.pl

Dziś skupimy się na kształcie prądu, czyli tym jak jego wartość może zmieniać się w czasie. Udowodnię Ci przy okazji, że prąd zmienny to nie żadna wiedza tajemna, a bardzo proste i logiczne zagadnienie, oparte na znanych nam prawach fizyki. Zapraszam!

Jak wygląda prąd stały?

Zgodnie z tym co napisałem na początku, prąd naśladuje napięcie. Idąc tym tokiem rozumowania, jeśli napięcie w obwodzie będzie stałe, to wygeneruje przepływ prądu stałego. Ale co to znaczy, że napięcie jest stałe? Najprościej rzecz ujmując napięcie jest stałe wtedy, kiedy jego wartość nie zmienia się wraz z upływem czasu. Nie ważne czy minie 5 sekund, 30 sekund, czy 5 minut. W ten sposób działają np. zasilacze, ładowarki do telefonów czy zwykłe baterie, generując stałe napięcie zasilające nasze laptopy i telefony. Oto jak możemy sobie takie stałe napięcie narysować na wykresie.

Skok napięcia w momencie włączenia żarówki

Obrazek ten opisać możemy następującą sytuacją: Wyobraź sobie, że chcesz zasilić małą żarówkę z baterii o napięciu 3 V. Przed podłączeniem baterii napięcie w obwodzie wynosi 0 V. Po około 5 sekundach podłączasz baterię, przez co napięcie natychmiast skacze do wartości 3 V. Zauważ, że od momentu podłączenia napięcie baterii nie ulega dalszym zmianom. Dlatego właśnie nazywamy je napięciem stałym.

Pod wpływem takiego napięcia w obwodzie zaczyna płynąć prąd stały. Co to oznacza? Ładunki elektryczne przemieszczają się w takim wypadku się od jednego do drugiego bieguna baterii ze stałą średnią prędkością, a zasilana żarówka świecić stałym, jasnym światłem.

Oczywiście po kilku godzinach bateria zacznie się rozładowywać, przez co jej napięcie będzie maleć, a światło żarówki przygasać. Mimo to baterie uznaje się za źródła napięcia stałego, gdyż rozładowywanie to naturalny proces degradacji ogniw, a nie jakaś dodatkowa funkcjonalność.

A teraz ważna uwaga: choć prąd i napięcie mają ten sam kształt, to nie znaczy, że mają one tę samą wartość! Napięcie 3 V rzadko kiedy powoduje przepływ prądu o natężeniu aż 3 A. O tym jak duży prąd popłynie decyduje budowa obwodu i wchodzące w jego skład urządzenia. W przypadku małej żarówki może to być wartość w okolicach np. 200 mA:

Tutaj był obrazek pokazujący przebieg prądu i napięcia, ale coś poszło nie tak :(
Kształt prądu stałego jest taki sam jak stałego napięcia, choć ich wartości są różne

Kiedy prąd się ,,zmienia”?

Wiesz już, że źródło napięcia stałego (np. bateria) powoduje przepływ stałego prądu. Ale czy da się przy pomocy takiej baterii wytworzyć prąd zmienny? Brzmi to absurdalnie – zmienny prąd ze stałego napięcia. O dziwo jest to możliwe, ale trzeba skorzystać z pewnej sztuczki.

Napięcie to różnica potencjałów między dwoma punktami. W przypadku baterii różnica potencjałów między jej biegunami (plusem i minusem) wynosić może 1,5 V, 3 V, a w przypadku dużych ogniw nawet 9 V. Napięcie baterii możemy zmierzyć zwykłym multimetrem dostępnym już za 20zł, jednak to co zobaczymy na jego wyświetlaczu może nas nieco zadziwić. Dlaczego? Bo w zależności od tego w jaki sposób trzymamy baterię, wyświetlacz wskaże nam wartość dodatnią lub ujemną!

Zmiana polaryzacji baterii oznacza ,,odwrócenie” napięcia

Dlaczego tak jest? Wynika to z zasady działania multimetru. Zauważ, że sondy multimetru widoczne na powyższym rysunku mają różne kolory – czerwony i czarny. Sondę czerwoną powinniśmy przykładać zawsze do potencjału wyższego, czarną do niższego (najczęściej do masy, określanej jako 0 V). Pomiar wyświetlany na ekranie multimetru jest różnicą potencjału między sondami. Trzymając się zasad kolorystyki, wynik widoczny na multimetrze pozostanie dodatni (odejmujemy wyższy potencjał od niższego). Jeśli się pomylimy, wynik będzie ujemny. Widać to doskonale w poniższych równaniach:


U1 = V+ – V = 3 V – 0 V = 3 V
U
2 = V – V+ = 0 V – 3 V = – 3 V


Zmiana polaryzacji baterii

Przykład multimetru pokazuje, że sposób podłączenia baterii może mieć znaczenie. Jakie są tego skutki? Jak wiemy prąd płynie zawsze od plusa do minusa. Zamieniając w obwodzie bieguny baterii miejscami (zwyczajnie odwracając baterię) sprawimy, że prąd popłynie… w drugą stronę. Przekładając w ten sposób baterię wielokrotnie, uzyskujemy obrazek widoczny na poniższej animacji:

Co tutaj się dzieje? Fachowo powiemy, że zmieniamy polaryzację napięcia w obwodzie, a co za tym idzie zmieniamy kierunek płynącego prądu. Zmiana, za chwilę zmiana, potem znowu zmiana…Wygląda na to, że właśnie wytworzyliśmy prąd zmienny! Oto jak wygląda wykres takiego napięcia i prądu:

Raz napięcie jest dodatnie (3 V), za chwilę ujemne (-3 V). To samo dzieje się z prądem, gdyż jak wiemy zawsze stara się on naśladować napięcie. Oczywiście bawiąc się w takie ręczne przekładanie baterii sprawiamy, że chwilami napięcie wynosi 0 V, a prąd 0 A, przez co żarówka na moment gaśnie. Jeśli bardzo nam to przeszkadza, to czas ten można bez problemu skrócić do ułamków sekund stosując różne przełączniki. Z kolei wykorzystując urządzenia takie jak tranzystory, czasy przełączenia spadają do ułamków milisekund.

Jak widać zmiana polaryzacji napięcia stałego wytwarza prąd zmienny o dość ,,kanciastej” naturze. Od prawie 200 lat znane są jednak sposoby wytwarzania nieco ładniejszych ,,kształtowo” prądów i takimi się właśnie teraz przyjrzymy.

Prąd zmienny i okresowy

Ogólnie rzecz biorąc prąd zmienny to taki, który zmienia się w czasie w… dowolny sposób. Raz rośnie, raz maleje i może się to dziać w zupełnie nieprzewidywalny i losowy sposób, jak na rysunku poniżej:

Wykres prądu zmiennego

Oczywiście żadne normalne urządzenie nie jest zasilane prądem o takim kształcie. Wyobrażasz sobie robienie tostów, gdy opiekacz przez 5 minut ledwie podgrzewa kanapkę, by po chwili zupełnie i bez uprzedzenia spalić ją na popiół? Tego typu losowe sygnały kojarzą mi się bardziej z przeróżnymi pomiarami (temperatury, wilgotności), gdzie wartość mierzona potrafi być faktycznie nieprzewidywalna i zależeć od wielu czynników.

Standardowe przebiegi elektryczne zasilające twoje urządzenia (takie jak opiekacz) to sygnały znacznie bardziej uporządkowane. Zazwyczaj posiadają one ładne, foremne kształty, a królem tego typu sygnałów jest przebieg sinusoidalny. Znajdziesz go w każdym gniazdku elektrycznym swojego domu:

Sygnał sinusoidalny

Nie potrzeba dogłębnej analizy i szerokiej wiedzy by stwierdzić, że przebieg ten jest już znacznie bardziej przewidywalny od poprzedniego. Wygląda on trochę jak płynąca fala – sygnał raz jest na powierzchni, raz pod powierzchnią osi. Zupełnie jak w przykładzie z przekładaniem baterii – tam też prąd był raz dodatni, a raz ujemny, z tym że tutaj całość jest gładka i ,,płynna”. Takiego efektu nie da się uzyskać za pomocą baterii i jedynie specjalne generatory są w stanie w ten sposób ,,produkować prąd”.

Zauważ, że sygnał ten najpierw wybrzusza się ku górze, później opada na samo dno, po czym cykl ten powtarza się w kółko. Owa cykliczność to bardzo istotna cecha wielu sygnałów, a fizycy wymyślili nawet dla niej własną nazwę – okresowość. Wszystkie sygnały, w których da się zauważyć pewien wzór, czy też powtarzalność, nazywa się sygnałami okresowo zmiennymi lub po prostu okresowymi. Poniżej kilka przykładów takich sygnałów dla utrwalenia zagadnienia:

Sygnały okresowe mogą mieć przeróżne kształty

Kiedy prąd jest przemienny?

Wszystkie cztery sygnały widoczne na rysunku powyżej mają pewną wspólną cechę – każdy z nich jest na przemian ujemny i dodatni. Tak samo było z odwracaną baterią, prawda? Tam również prąd płynął na przemian to w jedną, to w drugą stronę. Nie bez powodu pogrubiam określenie na przemian, gdyż każdy prąd, który na przemian płynie w jedną i w drugą stronę jest prądem przemiennym. Spójrz na obrazek poniżej:

Prądy zmienne, ale nie przemienne

Czy widoczne sygnały są zmienne? Owszem. Czy są okresowe? Pewnie, z łatwością mogę dostrzec ich powtarzalność! Ale czy są one przemienne? W tym wypadku sygnały rosną, po czym maleją do zera, ale nigdy nie spadają poniżej osi poziomej. Prąd zmienia w ich przypadku wartość, ale nigdy nie płynie w przeciwnym kierunku. Jeszcze jeden obrazek:

Niewiele trzeba by prąd utracił swą ,,przemienność”

Oba powyższe przebiegi to dokładnie taki sam prąd sinusoidalny, z tym że ten po lewej przecina oś poziomą, a ten po prawej jedynie się do niej zbliża. Oba sygnały są zmienne, oba są okresowe, ale jedynie ten po lewej jest przemienny. Prąd w tym wypadku raz jest ,,dodatni”, a raz ,,ujemny”. Sygnał po prawej nie ma tej własności.

A jeśli zastanawiasz się skąd właściwie bierze się kształt sinusoidalny oraz dlaczego napięcie i prąd właśnie tak wyglądają, to myślę, że poniższy artykuł może Ci pomóc:

Zrozumieć sinusoidę – artykuł na TeoriaElektryki.pl

Czy warto zawracać sobie tym wszystkim głowę?

Praca z dźwiękiem, układy pomiarowe, zasilacze, transformatory, generatory – kształt napięcia i prądu to ,,być albo nie być” w wielu dziedzinach. Szczególnie jeśli jesteś elektronikiem, zbudowałeś jakiś prototypowy, delikatny układ i gdzieś z tyłu głowy masz świadomość, że drobne zniekształcenie sygnału może puścić twoje wysiłki z dymem. Przedstawiona tutaj wiedza to jedynie absolutne podstawy podstaw, które pewnie stawiają więcej pytań, aniżeli dają odpowiedzi. Jeśli jednak chciałbyś kiedyś zrozumieć dlaczego napięcie w gniazdku jest przemienne, a nie stałe albo w jaki sposób można wyprostować prąd, to taka gruntowna wiedza na pewno Ci się przyda. Niech zatem artykuł ten będzie swoistą ,,bazą wypadową” do bardziej skomplikowanych zagadnień, które opiszę wkrótce.

Nie zapomnij zajrzeć na facebook.com/TeoriaElektryki i do usłyszenia wkrótce!


Bibliografia

  1. Teoria obwodów elektrycznych – S. Bolkowski, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne,
  2. Podstawy Elektrotechniki, zagadnienia wybrane – S. Krakowiak, Warszawa,
  3. Podstawy Elektrotechniki – R. Kurdziel, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne,
  4. Elektronika łatwiejsza niż przypuszczasz – D. Nuhrmann, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności,

SEPapka
Mobilny Niezbędnik Elektryka
Sprawdź!
Podobało się? Zajrzyj na
PATRONITE
i wspieraj moją dalszą pracę!
Krótka Historia Elektryczności
A może chciałbyś przeczytać ciekawą książkę?
Pewnie!

Ten post ma 37 komentarzy

  1. Marcin

    Jak uzyskać z sinusoidy jednofazowej wyprostowanej 'Grätzem’ przebieg okresowy w zakresie 200±20 V lub coś podobnego, no takie tętnienia, 'łebki’, taki odcięty fragment sinusoidy na żądanie ?

      1. Marcin

        no fajna strona, oscylator z mostkiem Wiena na wzmacniaczu operacyjnym; ale tutaj piszą, że to są sposoby na wygenerowanie sinusa, a mi nie o to chodzi – albo nie zrozumiałeś mnie albo ja ciebie;
        mi chodzi o to, żeby na swój sposób z gniazdka 230V AC po wyprostowaniu mostkiem Graetza (chyba jednak tak się pisze) mamy tzw. sinus wyprostowany i wg. rozkładu Fouriera mamy tam składową stałą, ale (nie chce mi się teraz sprawdzać) to jest jakieś 15% (? 10÷20%) resztę trzeba odfiltrować; a ja chciałbym otrzymać przebieg taki jakby na wykresie sinusoidy 230AC (230*pierw.(2) = ok. 325V) czyli z od -325V do +325V postawić dwie takie asymptoty na +180V i +220 V i żeby mieć taki oberżnięty przebieg okresowy, takie właśnie 'łebki’ z dolną amplitudą +180V i górną +220V, czyli taki 'tętniący’ prąd stały o napięciu +200±20V, no wiadomo, że nie jest to prąd stały, ale takie 'niby coś’ z tętnieniami; albo po prostu fragment sinusoidy, taki w zakresie, że nie spada poniżej +180V i nie więcej niż +220V, czyli tam gdzie miałoby być mniej niż +180V to by było utrzymywane +180V, a jeżeli miałoby być >+220V to by było +220V; no może teraz wyraziłem się jasno (ewentualnie jaśniej).

        1. Artur Szulc

          Tak, teraz rozumiem. To czego potrzebujesz to zaawansowana elektronika, czy raczej energoelektronika – nie da się tego w prosty sposób zrobić. No chyba, że wystarczy Ci sinusoida o amplitudzie 20 V ze składową stałą 200 V, wtedy to będzie prostsze i na pewno tańsze. Generalnie nigdy nie bawiłem się w tak zaawansowane modyfikowanie sygnałów, więc w kwestiach technicznych nie jestem w stanie pomóc.

          1. Artur Szulc

            A ok, myślałem, że chcesz same garby wyciąć. Jeśli o takie coś chodzi to wystarczy prostownik dwupołówkowy i kondensator wygładzający. Masz zresztą schemat obok w tym artykule z Wikipedii.

  2. Tomasz

    Cześć, korzystając z okazji pochwalę że wszystkie artykuły są świetne. Jedna rzecz mnie zastanawia odnośnie tego że gdy rośnie napięcie to rośnie prąd…niby logiczne bo mamy m.in. wzór I=U/R sprawa jasna. Ale mamy też wzór P=UxI i jak rozumiem źródło/generator może nam dostarczyć tylko określoną moc. Np elektrownia czy agregat. Zakładając agregat o mocy 3kW nie dostarczy nam on więcej mocy niż fabryka dała. Jeśli chcielibyśmy się bawić przesyłem (tu pod kątem elektrowni) to możemy zmniejszyć napięcie i większy prąd daje nam tą samą moc, zwiększając prąd siłą rzeczy musi się zmniejszyć napięcie by uzyskać tę samą moc – mamy więc zależności nijako odwrotne biorąc pod uwagę moc źródła. Ale…idąc głębiej przy tym agregacie 3kW w przypadku zwarcia popłynie nam teoretycznie nieskończony prąd – z prawa ohma mamy że i napięcie powinno być nieskończone, ale gdzie nieskończony prąd i napięcie przy agregacie 3kw?? – przecież nie wyprodukuje nam nieskończonej mocy… Nie jest więc tak że przy zwarciu żeby zachować tę zależność mocową napięcie powinno dążyć do 0? O co tu chodzi…?
    Pozdrawiam

    1. Artur Szulc

      Cześć i dzięki za komentarz! Twój dylemat bierze się z delikatnego naginania matematyki do danego scenariusza.
      Zacznijmy od ostatniego problemu, czyli zwarcia. Co to jest zwarcie? Zwarcie to stan, w którym rezystancja równa jest 0. I to jest całe rozwiązanie zagadki. Zauważ, że w swoich domysłach w ogóle pominąłeś fakt, że przy zwarciu rezystancja się zmienia. Gdyby się nie zmieniała, to faktycznie coś byłoby nie tak. Ale rezystancja jest 0 i zgodnie z prawami matematyki cokolwiek podzielone przez zero daje nieskończoność. Dlatego prąd wychodzi nieskończenie duży.
      Oczywiście to jest trochę uproszczenie, bo po pierwsze, spadek napięcia do 0 bierze się z faktu, że przy zwarciu osiągamy granicę wydajności prądowej. W Prawie Ohma w ogóle nie mamy o tym mowy i w teorii powinniśmy zakładać nieskończoną wydajność prądową. W takiej sytuacji napięcie w trakcie zwarcia nie spada do zera. Mamy więc U/0 = nieskończoność.
      Mógłbyś zatem pomyśleć: Ok, Prawo Ohma nie stosuje się do tak skomplikowanego procesu jak zwarcie. I miałbyś zasadniczo rację, bo Prawo Ohma nie jest tak naprawdę Prawem i nie działa w wielu sytuacjach (pisałem o tym w moim artykule o Prawie Ohma).
      Matematycznie, problem rzeczywistego zwarcia sprowadza się do problemu, że gdy U=0 i R=0 mamy prąd równy 0/0. I zanim pomyślisz ,,Zgadza się! Gdy napięcia nie ma, to nie ma i prądu!”, to muszę zaznaczyć, że akurat dzielenie 0/0 jest dość problematyczne pod względem matematyki. Działanie to daje bowiem różne wyniki w zależności od sytuacji. Oczywiście możemy całość po prostu uprościć do stwierdzenia, że 0 dzielone przez cokolwiek da zawsze zero. Ale żeby zadowolić też matematyków możemy ten problem po prostu ominąć, przekształcając Prawo Ohma do postaci R = U/I. Podstawiając dane z rzeczywistego zwarcia, czyli U = 0, wychodzi nam R = 0/I. I tutaj zero jest już dzielone przez jakąś liczbę i wynik jest jeden: R=0, wszystko się zgadza, można się rozejść.

      Teraz kwestia wydajności generatora. Jak słusznie zauważyłeś, moc generatora jest stała, ale najważniejszy jest tutaj chyba fakt, że jego napięcie wyjściowe również jest stałe. I to jest właśnie rozwiązanie Twojej zagadki ,,gdzie nieskończony prąd i napięcie przy agregacie 3 kW”. Napięcie nie może być nieskończone, bo w równaniu jest ono stałą. Robienie ze stałej zmiennej to naginanie praw matematyki do własnych celów. Wracamy więc do Prawa Ohma: I = U/R. Napięcie jest stałe, rezystancja zerowa, a więc płynie ogromny prąd (sytuacja teoretyczna, bez ograniczenia wydajności prądowej). Idąc do mocy: P = U*I, stałe napięcie przy nieskończonym prądzie daje nieskończoną moc. Zgadza się? Zgadza się – w teorii by tak było.
      W rzeczywistości generator ma ograniczoną wydajność prądową i ograniczoną moc. Jeśli obciążenie jest zerowe, moc nie jest generowana. O tym mówi choćby wzór P = I^2 * R (gdy R=0, to P=0). Mamy też drugi popularny wzór, czyli P = U^2/R, ale tutaj, zakładając, że U = IR = 0, otrzymujemy P = U^2/R = 0/0. O tym problemie już mówiłem – tego dzielenia nie lubimy. Na szczęście standardowy wzór P=U*I mówi nam, że zerowe napięcie to zerowa moc i to się zgadza.
      Mam nadzieję, że mój wywód co nieco Ci wyjaśnił. Jeśli masz dodatkowe pytania, pisz śmiało 🙂

      1. Tomasz

        Dzięki za szybką odpowiedź. Jeśli chodzi o pierwszą część wypowiedzi to jak rozumiem można więc przyjąć że przy zwarciu napięcie dąży do 0. Oczywiste jest że prąd dąży do nieskończoności a rezystancja do 0. Biorąc pod uwagę wzór na moc to czy nie można by przyjąć że skoro prąd dąży do nieskończoności a napięcie do 0 to po prostu moc pozostaje stała? Zgadzała by się nam wydajność źródła które nie wyprodukuje więcej niż może, czyli praktycznie pracuje ze stałą mocą, tylko składowe nam się zmieniają… Ja osobiście nie przepadam za tą nieskończonością bo sugeruje to że mamy jakieś niewyczerpane źródło a to nie jest możliwe. Tutaj mnie zastanawia taka rzecz… Mamy elektrownię o danej mocy. Napięcie wyjściowe jest zmienne i zależy zapewne od wielu czynników. Napięcie nam spada, a urządzenia domowe rekompensują sobie ten spadek i pobierają większy prąd. I w sumie super, ale gdzie leży granica? Bo co jeśli napięcie dalej będzie spadać? Tak kolokwialnie… Kiedy „elektrownia” powie stop – nie dam wam więcej prądu – bo nie mam? Czy prąd jest nieskończony? Czy jest jakaś granica i od czego ona zależy? Zakładając oczywiście że mamy wystarczające grube przewody, nie mamy zabezpieczeń które odetną nam obwody a elektrownia nie ma także zabezpieczeń dot.zbyt niskiego napięcia na danej fazie. Ile realnie dane źródło jest nam w stanie dać prądu? I jak blisko jest to nieskończoności..bo przecież przy zwarciu mamy „prawie” nieskończoność co sugeruje że nasze źródło jest prawie nieskończone… Ps. Wszyscy wiemy że 0/0 daje przecież 1 😉

        1. Artur Szulc

          Co do tego spadku napięcia, to oczywiście w rzeczywistym przypadku ono również nie spada absolutnie do zera, stąd prąd nigdy nie jest nieskończony – wszak idealne zwarcie nie istnieje ze względu choćby na rezystancję przewodów. Reasumując, jest tak jak mówisz – równowaga jest zachowana: napięcie robi się bardzo małe, a prąd bardzo duży i warunku maksymalnej mocy nie naginamy.
          Co do drugiego pytania, to skoro usuwamy wszelkie techniczne i fizyczne ograniczenia źródła energii (poza jego wyjściową mocą), to odpowiedź jest taka sama jak przy zwarciu. Napięcie będzie malało, prąd będzie rósł i tak może to działać w nieskończoność, wraz ze zbliżaniem się napięcia do 0. Jeśli źródło ma 3 kW, to te 3 kW dostaniesz z napięcia 100 V i prądu 10 A lub napięcia 0.000001 V i jakiegoś niebotycznie wielkiego prądu. Prądu możesz brać ile chcesz, dopóki zapewnisz odpowiednie napięcie i małą rezystancję. To nie jest tak, że elektronów w przewodach zabraknie, bo one nigdzie nie znikają. Po prostu popłyną szybciej. Gdybyś miał nadprzewodnik idealny, to w ogóle mógłbyś pobierać tak duży prąd jak chcesz, bez baczenia na rezystancję układu, straty i nagrzewanie.

  3. Tomasz

    Dziękuję serdecznie za szybką odpowiedź jak i za wspaniałą pracę popularyzatorską!

  4. Aga

    Jeżeli ja zrozumiałam Pana artykuł, a jestem kompletna noga w fizyce, to znaczy ze jest Pan genialnym nauczycielem. Pozdrawiam 🙂

  5. Zbyszek

    Witam serdecznie domyślam się że lubi pan wykresy to tak jak ja? tylko problem polega na tym że nie do końca je rozumiem dlatego miałbym pytanie do wykresu skok napięcia w momencie włączenia żarówki?
    Na rysunku mamy pokazaną linię poziomą niebieską od 0 do 5 sekund? pytanie czy ona jest konieczna i co właściwie reprezentuje. Następnie mamy linie pionową? to samo pytanie czy ona właściwie jest potrzebna na tym wykresie?Czy nie wystarczy tylko pokazanie poziomej linii obrazującej napięcie 3V?jak to jest z budowaniem takich wykresów jak to nazwać fachowo Statycznych (nie ruchomych) mógłby pan coś o tym opowiedzieć? opisać:))

    1. Artur Szulc

      Ten początek, od 0s do 5s, nie jest oczywiście potrzebny. Ale chciałem tutaj pokazać konkretną sytuację, w której na początku napięcia nie ma, a potem jest (co opisuję pod obrazkiem). Gdybym chciał na wykresie pokazać li tylko napięcie o wartości 3 V, to oczywiście zamieścił tylko tę poziomą linię.

      Chciałem po prostu nieco urozmaicić przekaz, stąd ten dziwny pomysł z takim, a nie innym wykresem. Poza tym w elektrotechnice, szczególnie w teorii obwodów i przy badaniu stanów nieustalonych, bardzo często pojawiają się wykresy, w których na początku napięcia nie ma, a potem je załączamy i patrzymy jaka jest odpowiedź układu. Także to nie tak, że mój sposób przedstawienia nie ma kompletnie sensu. Po prostu w tej sytuacji był on przerostem formy nad treścią.

  6. Totemat

    Chyba najlepsza strona o prądzie. Ostatnio zacząłem o nim trochę czytać, bo prąd niepojęty jest dla mnie jego działanie. Tutaj przynajmniej jest to tłumaczone tak że można to zrozumieć.

  7. Mirek

    Wielki szacun dla Pana za to co robi. Malo ludzi się wgłębia w tajniki nauki tak jak Pan, jeszcze mniej potrafi przekazać swoją wiedzę w taki sposób, no a jeszcze mniej osób jest chętnych podzielić się swoją wiedza. Nie moge powiedzieć, ze znalazłem wszystkie odpowiedzi na na nurtujące mnie przez wiele lat i pojawiające się nowe po przeczytaniu artykułów pytania, ale i tak dzięki wielkie za te wszystkie i proste objaśnienia zagadnień elektryki i fizyki. Uważam, ze Pan powinien pisać podręczniki. Uczenie się w szkołach byłoby łatwe i interesujące. CHAPEAU BAS

  8. Dawid

    Super. Dzieki za fajne ilustracje i lopatologiczne wytlumaczenie 🙂
    Co jest zatem celem budowania instalacji przemiennej (czy tylko zmiennej) ktora zasila nasze domy? Chodzi o to, aby energia/prad zostawal w ukladzie (poruszal sie tam i z powrotem) zamiast wracac do baterii (elektrowni)?

    Zdrowka!

    1. PRĄD to tylko połowa układanki. Drugą połową jest NAPIĘCIE. Prąd to w skrócie ilość elektronów przepływających przez kabel w ciągu jednej sekundy, a napięcie z kolei jest miarą tego, ile każdy z nich niesie ze sobą energii. Jeśli teraz chcesz przesłać komuś sporo energii elektrycznej to masz trzy opcje:
      1. Wysłać sporo elektronów (dość duży prąd) pod w miarę wysokim napięciem (dość dużo energii na każdy elektron)
      2. Wysłać mało elektronów (mały prąd), ale pod bardzo wysokim napięciem (ogromna energia każdego z nich)
      3. Wysłać bardzo dużą liczbę elektronów (ogromny prąd), pod niskim napięciem (mała energia każdego z nich)

      Każda opcja da Ci tę samą dawkę energii. Ale którą wybrać? Podstawowy problem przesyłu energii jest taki, że przewody są dla elektronów utrudnieniem. Płynąc przez nie, elektrony tracą energię. Ucieka ona dosłownie w powietrze (w postaci ciepła), ty jej nie dostajesz, nie płacisz za nią, a przez to elektrownia traci pieniądze. Elektrownia nie chce tracić pieniędzy, więc zależy jej na tym, by cała wysłana energia trafiła do ciebie. A skoro elektrownia wie, że każdy elektron zostawi pewną dawkę energii w przewodach, to najbardziej opłaca jej się zredukować liczbę płynących elektronów, ale za to każdego z nich wypakować maksymalną dawką energii. Stąd elektrownia wybiera opcje numer dwa, wysyłając elektrony pod napięciem setek tysięcy woltów.
      Niestety kiedy już taka energia dotrze z elektrowni do twojej miejscowości, to zaczyna się robić problem. Kable, które elektryk układa nam w mieszkaniach płyną bardzo blisko siebie, mają wąskie przekroje, a urządzenia są delikatne. Nie ma opcji, aby wytrzymały one tak potężnie „nabuzowane” elektrony. Stąd też blisko naszego domu trzeba nieco zmienić proporcję prądu do napięcia – obniżyć napięcie i zwiększyć nieco prąd. Robi się to stopniowo, aż wreszcie dochodzimy do 230 V znanych z naszych domów. Owszem, rozprowadzając duży prąd po osiedlach są straty, ale odległości te są niewielkie w porównaniu z setkami kilometrów linii przesyłowych. Na tę niewielką w porównaniu stratę elektrownia jest w stanie sobie pozwolić.
      I tutaj dochodzimy do clue twojego pytania. Właśnie dlatego, że elektrownia musi wachlować stosunkiem napięcia i prądu, zdecydowano się na prąd przemienny. Z nim zwyczajnie jest to niezwykle łatwo zrobić – wystarczy transformator. Prąd stały trudno się „transformuje” – zmniejszenie jego napięcia i podniesienie natężenia kosztuje bardzo dużo energii, a urządzenia do tego potrzebne są wielkie i drogie. Przekształcenie prądu przemiennego jest w porównaniu z tym niemal bezstratne, proste i tanie. Oczywiście technologia cały czas idzie do przodu i już jesteśmy na takim etapie, że koszty przesyłowe linii stałego napięcia (tzw. HVDC) zaczęły przebijać te prądu przemiennego, ale jako, że cały świat korzysta z prądu przemiennego, to zmiana systemu nie jest niestety taka prosta. Wymagała by przebudowania wszystkich stacji transformatorowych, a także sporej ilości sieci dystrybucji.

      Mam nadzieję, że sprawa stała się choć nieco jaśniejsza 🙂

      To oczywiście tylko taki pierwszy z brzegu powód. Tych na korzyść prądu przemiennego jest nieco więcej, choć ostatnio

  9. Emil

    Niby rozumiem…niby.
    Skoro brązowy to L a niebieski N i nie ma w nim prądu dopóki nie podłączymy urządzenia do gniazdka to znaczy, że ten prad przemienny po podłączeniu np. czajnika zaczyna płynąć raz z brązowego a raz z neutralnego tylko bardzo szybko i nie widzimy tego podczas pracy urządzenia czy wciaż z brązowego L na zasadzie uderzania elektronami tak szybko od max do min. wartości, że tego nawet nie zauważamy?

    1. Artur Szulc

      Dopóki nie podłączymy czajnika, prąd nie płynie ani w L, ani w N. Prąd płynie tylko w zamkniętym obwodzie. Po podłączeniu czajnika prąd płynie zarówno w L jak i w N. Możemy to nazwać tak, że „raz z brązowego, raz z niebieskiego”, bo oba przewody biorą udział w przepływie prądu.

      1. Emil

        Kurcze, to jeszcze mam większy mentlik teraz… przecież jak dotknę L to mnie ,,kopnie,, a jeśli tylko N, nie powinno, do tej pory tłumaczyłem to sobie też w ten sposób, że z L płynie prąd przez urządzenia, a ,,reszta,, nie wykorzystana wraca do ,,bazy,,. Dotykając L jestem jakby N’ką bo zamykam obwód i dlatego mnie ,,kopie,,, a że nie jestem zarówka to nie swiecę tylko ,,boli,,.
        Im dalej w las tym więcej wątpliwości z tym prądem:)

        1. Artur Szulc

          Wszystko co piszesz jest prawdą, oprócz tego, że prąd płynie z L, a reszta wraca N’ką. W przyrodzie nic nie ginie i elektrony też nie mogą ginąć. Wszystko co wpływa L’ką musi wrócić N’ką. A tak naprawdę, jeśli mówimy o L’kach i N’kach to mamy na myśli prąd przemienny, a ten… nigdzie w sumie nie płynie. Elektrony bujają się w tę i we w tę 50 razy na sekundę, pokonując drogę jakichś ułamków mikrometra. Mimo to ta odległość wystarczy, by zadać ból, bowiem ruch ten powoduje niekontrolowane i niebezpieczne skurcze mięśni.
          Podejrzewam, że tym komentarzem również niewiele rozjaśniłem, ale bez obaw. Jestem w trakcie ostatniego miesiąca pracy na etacie i kiedy w listopadzie zwolni mi się więcej czasu, to postaram się wszystko to opisać najdokładniej jak potrafię. Pozdrawiam!

          1. Emil

            Ok, to czekam(y) z niecierpliwością, choć chyba już coś więcej rozumiem. Wyobrażam sobie, że po zamknięciu obwodu elektrony zasilają urządzenie nie zużywając się, coś jak woda która krąży w naturze, ale każdy kolejny tekst z przyjemnością przeczytam.

          2. Tomasz

            Zanim powstanie ten nowy artykuł proszę tylko o odpowiedź dotknięcie której literki spowoduje kopniecie dotykajacego: L, N, obu.

          3. Artur Szulc

            Przyjmując, że w typowa domowa instalacja w Polsce ma przewód neutralny uziemiony (to ważne), to w sytuacji, gdy nie ma żadnej awarii, prąd kopnie Cię po dotknięciu L lub po złapaniu jednocześnie L i N.
            Może się jednak zdarzyć taka sytuacja (uszkodzenie), że dotknięcie przewodu N również Cię kopnie, dlatego nie warto tego próbować.
            A co do artykułu, to ten powstał już jakiś czas temu:
            https://teoriaelektryki.pl/dlaczego-nka-nie-kopie/

  10. Jan

    Skąd taki prąd wie, ile ma go przepłynąć przez żarówkę, żeby świeciła, a żeby się nie spaliła?

    1. Michał

      I=U/R
      Prawo Ohma

      1. Marek

        Fajny artykuł ale brakuje mi podsumowania dlaczego prad przemienny jest w domach a nie stały?jakie ma plusy prad zmienny ,przemienny i staly i jakie minusy i dlaczego najlepszy jest przemienny?
        Poza tym zawsze wydawało.mi.sie ze w urzadzeniach elektrycznych jest prąd stały.

  11. Karl

    Piękny tekst. Dobrze ilustrowany, jak sądzę.

  12. Tomasz

    Prąd płynie od minusa do plusa a nie od plusa do minusa jak podano w artykule.

    1. Jarek

      nie myl tego co nazywamy prądem z przemieszczaniem się ładunków ujemnych. Dawno dawno temu gdy jeszcze o prądzie niewiele wiedziano, przyjęto, że tak jak woda płynie z punktu o wyższym potencjale do punktu o niższym … i tak zostało do dziś. A propos: w elektrolitach prąd płynie z którymi ładunkami, dodatnimi czy ujemnymi, każde przecież płyną w przeciwną stronę?

  13. Sylwia

    Dziekuje! Moj nauczyciel nie potrafi tlumaczyc.

Dodaj komentarz