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Cómo se convierte el voltaje en corriente

Es imposible convertir la corriente en voltaje o voltaje en corriente, ya que estos son fenómenos fundamentalmente diferentes. El voltaje se mide en los extremos de un conductor o una fuente EMF, mientras que la corriente es una carga eléctrica que se mueve a través de una sección transversal de un conductor.

El voltaje o la corriente solo se pueden convertir a voltaje o corriente de diferente magnitud, en este caso se habla de la conversión de energía eléctrica (potencia).

Cómo se convierte el voltaje en corriente

Si el voltaje disminuye durante la conversión de energía eléctrica, entonces la corriente aumenta, y si el voltaje aumenta, entonces la corriente disminuye. La cantidad de energía en la entrada y la salida será aproximadamente la misma (menos, por supuesto, la pérdida en el proceso de conversión) de acuerdo con la ley de conservación de la energía.

Esto se debe a que la energía eléctrica A es inicialmente la energía potencial (energía de posición en el campo eléctrico) de la carga eléctrica, es decir, A = U * q. Y la corriente I - no es más que el movimiento de la carga q en el campo eléctrico a lo largo del tiempo t, es decir, I = q / t.

Por lo tanto, en el proceso de conversión de energía A1 = U1 * q1 en la entrada - en energía A2 = U2 * q2 en la salida de un determinado dispositivo de conversión - la diferencia de potencial (U2 <U1) entre los puntos del campo donde se mueve la carga se reduce, y luego la cantidad de la transferencia por unidad de tiempo de carga q2 será mayor que q1 en la entrada con la misma cantidad (menos pérdidas) de energía eléctrica.

La cantidad de carga transferida por unidad de tiempo disminuye (q2 <q1), y luego la diferencia de potencial U2 en la salida, que puede pasar una cantidad menor de carga, será mayor que U1 en la entrada.

Para llevar a cabo tal conversión de energía eléctrica, se utiliza el fenómeno de la inducción electromagnética, descubierto por Michael Faraday a fines del verano de 1831, y se usa hoy en transformadores y en convertidores de voltaje de pulso para disminuir o aumentar el voltaje (respectivamente, para aumentar o disminuir la corriente). A continuación, consideramos el proceso de tal transformación en términos generales.

Principio del transformador: proceso de conversión de energía

 

Cuando la corriente I cambia (aumenta y disminuye) en una bobina conductora con inductancia L, el campo magnético B generado por esta corriente y que penetra en el área S limitada por esta bobina cambia, el flujo magnético Φ = B * S = L * Yo

Con qué rapidez cambia la corriente I en la bobina, también lo hace el flujo magnético Φ, que impregna el área S limitada por esta bobina. La corriente alterna I en la bobina es directamente proporcional al voltaje U aplicado a los extremos de la bobina. Por lo tanto, cuanto mayor sea la amplitud U, mayor será la amplitud de la corriente I en la bobina y mayor será la amplitud del flujo magnético Ф de la bobina con la corriente.

 

Transformador

Michael Faraday demostró que un flujo magnético variable en el tiempo es capaz de inducir EMF (voltaje) en un circuito que cubre la región de este flujo magnético variable, y la tasa de cambio del flujo magnético dF / dt afecta la magnitud del EMF resultante: cuanto mayor sea la tasa de cambio del flujo magnético, mayor será voltaje en los extremos del circuito.

Por lo tanto, si colocamos otra bobina (secundaria) en el rango del flujo magnético cambiante, entonces se inducirá un EMF (voltaje en los extremos), proporcional a la tasa de cambio del flujo magnético: cuanto mayor sea el flujo magnético y más rápido cambie, mayor será la inducción en el secundario bobina EMF. Si hay varios (N) giros secundarios y están conectados en serie, entonces el EMF inducido se sumará en ellos.

Y si cierra el circuito secundario, entonces la carga (corriente) que se mueve a lo largo de él creará su propio flujo magnético, opuesto al flujo magnético primario en dirección e igual en magnitud.

Si las vueltas del circuito secundario son completamente similares a la vuelta primaria en propiedades magnéticas, forma e inductancia, entonces en este caso la corriente causada por el EMF inducido se dividirá en partes iguales entre todas las vueltas secundarias. Por lo tanto, cuantas más vueltas estén conectadas en serie, se obtendrá más voltaje en la salida y se generará menos corriente cuando el circuito esté cerrado a la carga.

Operación de transformador

Un transformador funciona según este principio, aumentando o disminuyendo la tensión alterna y, en consecuencia, disminuyendo o aumentando la corriente alterna. Si hay más vueltas primarias y menos secundarias, habrá más corriente por vuelta de la bobina secundaria, pero el voltaje en los extremos de la bobina secundaria será menor en total (proporcional a la relación de vueltas en los devanados), es decir, la corriente de salida aumentará en comparación con la entrada, y el voltaje bajará

El autor del artículo es Andrey Povny - electrk.info




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