Corrent altern

El corrent altern (CA o AC, de l'anglès Alternating current) és un tipus de corrent elèctric que es caracteritza per canviar al llarg del temps, ja sigui en intensitat o en sentit, a intervals regulars.[1]

El voltatge varia entre els valors màxim i mínim de manera cíclica, el valor del voltatge és positiu la meitat del temps (semicicle positiu o semiperíode positiu) i negatiu l'altra meitat. Això significa que la meitat del temps el corrent circula en un sentit, l'altra meitat de temps en l'altre sentit. La forma més habitual de l'ondulació segueix una funció trigonomètrica tipus sinus, atès que és la forma més eficient i pràctica de produir energia elèctrica mitjançant alternadors. Tanmateix hi ha certes aplicacions a les que s'utilitzen altres formes d'ona, com ara l'ona quadrada o l'ona triangular.

De manera general el corrent elèctric es distribueix en forma de corrent altern a 50 Hz (50 canvis per segon). Un exemple de corrent altern és el que hi ha als endolls de casa, de 230 volts i 50 hertzs. Això vol dir que la tensió va de -230*√2 volts a +230*√2 volts i torna, 50 vegades per segon.

City lights in motion
Llums de ciutat. La pulsació del corrent altern fa que les línies siguin de punts en lloc de contínues.

El corrent sinusoïdal

Sine voltage
1 = Amplitud,
2 = Amplitud cresta a cresta,
3 = Amplitud eficaç,
4 = Període

L'electricitat que es distribueix a través de la xarxa elèctrica que s'utilitza en electrotècnia presenta una forma sinusoïdal perquè aquesta forma es deriva directament de la manera de treballar dels alternadors i de la llei de la inducció electromagnètica. La força electromotriu produïda per un alternador té la forma que descriu l'equació:

on és el valor màxim constant de la força electromotriu, o dit d'altra manera, l'amplitud del senyal, és la pulsació, relacionada amb el període T i a la freqüència ; és el desfase o fase inicial.

Freqüència i període

El nombre d'oscil·lacions per unitat de temps es mesura en hertz (nombre d'oscil·lacions per segon). El període és el temps transcorregut entre dos punts equivalents de l'oscil·lació, equival al temps necessari per completar una oscil·lació i es mesura en segons. El període es calcula com la funció recíproca de la freqüència (ν):

El corrent habitual a les nostres llars té un període de

El càlcul de la pulsació o freqüència angular ω es fa a partir de la freqüència:

Amb un alternador funcionant a 50 Hz tindríem:

(radians per segon)

Si suposem un alternador amb només dos pols, durant un període (20 ms) el rotor donaria una volta completa (360° = ).

En conseqüència el corrent altern tindrà la forma:

Valor eficaç

Per definició, atès que la meitat del temps és positiu i l'altra meitat negatiu en oscil·lar entorn de zero, una magnitud sinusoïdal té un valor mitjà durant un període T igual a zero. Per aquest motiu la magnitud mesurable és el que s'anomena valor eficaç entès com la mitjana quadràtica:

Del que es deriva que el valor del corrent eficaç depèn del valor màxim:

Per a la tensió tenim:

La tensió eficaç permet d'escriure el mòdul de la potència elèctrica com

que és una expressió similar a , que correspondria a un règim constant, altrament dit corrent continu.

Per exemple, el corrent elèctric domèstic, de tipus monofàsic, té una tensió eficaç Vef = 230 V, per a la que hi ha una tensió de cresta Vc = 325 V i una tensió cresta a cresta Vcc = 650 V.

Efectes biològics sobre els éssers humans

Efecte sobre el cos humà (a 50 Hz, uns 230 V i uns 1000 ohms de resistència del cos)
Efecte Exposició al corrent durant 10 ms Exposició al corrent durant 1,5 s
Habitualment, cap efecte 0,1–0,5 mA 0,5 mA
Es nota a la llengua 0,5–200 mA 0,6 mA
Es nota als dits 0,5–200 mA 2 mA
Dificultats per respirar, els muscles pateixen rampes 10–500 mA 13 mA
Dificultats per respirar, 5% de probabilitat de fibril·lació del cor 500–700 mA 30 mA
Fins al 50% de probabilitat de fibril·lació del cor 700–1000 mA 50 mA
Més del 50% de probabilitat de fibril·lació del cor 1000–2000 mA 80 mA
Aturada cardíaca, aturada respiratòria, cremades severes > 2000 mA > 130 mA

Vegeu també

Referències

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Corrent altern Modifica l'enllaç a Wikidata
  1. «corrent altern». L'Enciclopèdia.cat. Barcelona: Grup Enciclopèdia Catalana.
Adaptador de corrent altern

Un adaptador de corrent altern, adaptador AC/DC o convertidor AC/DC és un tipus d'alimentació externa, sovint tancada en el qual aparenta ser una clavilla de corrent de grans dimensions. Altres denominacions que s'empren són la de paquet d'endoll, adaptador d'endoll, bloc adaptador, adaptador de xarxa elèctrica domèstica, adaptador de línia en línia o adaptador de corrent. Entre els termes informals es troben: berrugues de paret, cub de paret i bloc d'electricitat.

Alternador

L'alternador és una màquina destinada a transformar l'energia mecànica en energia elèctrica, generant, mitjançant fenòmens d'inducció electromagnètica, un corrent altern.

Els alternadors es basen en la segona llei de l'electromagnetisme, també coneguda com la Llei de Faraday. Aquesta llei diu que un conductor elèctric sotmès a un camp magnètic variable crea una tensió induïda, la polaritat de la qual depèn del sentit del camp i el valor del flux que el travessa.

Conductímetre

Un conductímetre és un aparell de mesura de la conductivitat elèctrica de les dissolucions d'electròlits. Els conductímetres consten bàsicament de tres elements:

Font d'alimentació: proporciona un corrent altern a la mostra.

Elèctrodes de platí: formen una cel·la de mesura, generalment són cilíndrics i estan disposats concèntricament.

Potenciòmetre: permet mesurar la resistència elèctrica entre la parella d'elèctrodes.

Corrent continu

El corrent continu (CC o DC Direct current) és un tipus de corrent elèctric on el sentit de circulació del flux de càrregues elèctriques no varia. El flux de càrregues es produeix a través d'un conductor, com podria ser un fil metàl·lic, però també es podria establir a través d'un semiconductor, un aïllant o fins i tot al buit com passa a un tub de raigs catòdics. En aquest tipus de corrent elèctric les càrregues elèctriques flueixen sempre en el mateix sentit, essent un tret característic front el corrent altern. Un sinònim en desús de corrent continu és corrent galvànic.

La primera xarxa elèctrica comercial, desenvolupada per Thomas Edison des del 1882, utilitzava corrent continu. Avui dia, a causa dels avantatges del corrent altern pel que fa a possibilitats de transformació i transport, les xarxes de transport i distribució utilitzen gairebé de manera exclusiva corrent altern. En el cas d'aplicacions que necessiten corrent continu, com en el cas del ferrocarril que utilitza el sistema de tercer rail, el corrent altern arriba a una subestació que utilitza un rectificador per convertir-lo en corrent continu.

Corrent elèctric

El corrent elèctric és el flux o moviment de càrregues elèctriques, normalment a través d'un cable o qualsevol altre material conductor. Les càrregues elèctriques poden ser negatives (electrons) o positives (forats), malgrat que el corrent convencional ha estat definit, per raons històriques, com un flux de càrregues positives. Avui, però, coneixem que en materials com els metalls la circulació és de càrregues negatives i en direcció oposada; tot i això, la definició del corrent convencional continua essent vàlida.

El corrent elèctric és una magnitud física d'importància fonamental en la tecnologia relacionada amb l'electrotècnia i amb l'electrònica i proporciona un gran nombre d'aplicacions. S'utilitza tant pel transport d'informació com pel transport d'energia. El corrent elèctric s'utilitza per a l'alimentació dels dispositius elèctrics, per a aquest propòsit s'utilitzen dues varietats, el corrent continu (CC, DC), que presenta una intensitat de flux de càrregues en una única direcció, i el corrent altern (CA, AC),en el qual la intensitat del flux de càrregues varia periòdicament al llarg del temps i el seu sentit de circulació també.

La unitat de mesura per al corrent elèctric en el Sistema Internacional d'Unitats (SI) és l'ampere (simbolitzat com a A), que equival al flux d'un coulomb de càrrega per segon, una mesura, doncs, de la quantitat de càrrega per unitat de temps. Aquesta magnitud física s'acostuma a simbolitzar com a I. El corrent elèctric, es pot mesurar directament utilitzant un amperímetre o de manera indirecta mitjançant la detecció del camp magnètic generat pel corrent a mesurar amb sensors d'efecte Hall o amb bobines de Rogowski.

Dinamo

La dinamo va ser el primer generador elèctric capaç de produir potència elèctrica per a la indústria, i és encara el generador de corrent continu més important pel que fa al seu ús durant el segle XXI. La dinamo és una màquina elèctrica que utilitza l'electromagnetisme per convertir la rotació mecànica en electricitat, en forma de corrent continu. Tot i així, cal remarcar que el corrent altern és molt més present als circuits elèctrics de potència que el corrent continu.

Electricitat

En física, l'electricitat és un terme genèric que engloba tot un conjunt de fenòmens que són la manifestació de la presència d'un moviment de càrregues elèctriques. Podem aplicar el terme electricitat a fenòmens prou coneguts com el llamp o l'electricitat estàtica però també a d'altres com el camp electromagnètic o la inducció electromagnètica. La paraula també serveix per designar la branca de la física que estudia els fenòmens elèctrics i les seves aplicacions.

L'electricitat va ser estudiada des de l'antiguitat però no va començar a ser compresa fins als segles XVII i XVIII. Va ser a finals del segle XIX quan l'enginyeria elèctrica va aconseguir utilitzar l'electricitat en aplicacions industrials i residencials. Nikola Tesla i Thomas Edison van tenir un paper capdavanter en l'expansió i el desenvolupament de la utilització de l'electricitat, els seus treballs van permetre l'adveniment de la segona revolució industrial. Avui dia, l'energia elèctrica és omnipresent a la vida quotidiana dels països desenvolupats: a partir de diferents fonts d'energia (hidràulica, tèrmica, nuclear), l'electricitat produïda s'utilitza a les llars i a la indústria.

En el llenguatge general podem utilitzar el terme electricitat per designar un cert nombre de fenòmens, però és massa ambigu per a ser utilitzat en els diferents àmbits científics i és substituït per un seguit de conceptes més precisos:

Càrrega elèctrica: Propietat d'algunes partícules subatòmiques que determina les seves interaccions electromagnètiques. La matèria elèctricament carregada és afectada pels camps electromagnètics i en produeix.

Corrent elèctric: Moviment o flux de partícules elèctricament carregades.

Camp elèctric: Efecte produït per una càrrega elèctrica sobre altres que en són properes.

Potencial elèctric: Capacitat d'un camp elèctric de produir un treball.

Electromagnetisme: Interacció fonamental entre els camps electromagnètics i les càrregues elèctriques i el seu moviment. L'electricitat està estretament relacionada amb el magnetisme i per això s'inclou dintre del camp de l'electromagnetisme, que estudia conjuntament els fenòmens elèctrics i magnètics.

Elèctrode

Un elèctrode és un conductor elèctric que s'utilitza per a establir un circuit tancat i fer possible el pas d'un corrent elèctric a través d'un medi (que en separa dos elèctrodes). Els elèctrodes són normalment metàl·lics o de grafit. En algunes reaccions químiques com l'electròlisi s'utilitzen elèctrodes separats per una solució iònica conductora que tanca el circuit elèctric.

La paraula procedeix de les paraules gregues elektron, que significa ambre i de la qual prové la paraula electricitat i hodos, que significa camí.

Motor elèctric

Un motor elèctric és una màquina que converteix l'energia elèctrica en mecànica, per mitjà de les descobertes de Franz Ernst Neumann i James Clerk Maxwell, publicades respectivament en els anys 1841 i 1873.

Neutre (electricitat)

El neutre en un sistema elèctric significa «que no té càrrega elèctrica total, perquè la càrrega negativa es contraresta amb la positiva.»Un sistema de corrent monofàsic és la distribució de l'electricitat que consta d'una únic corrent altern o una única fase i per tant tot el voltatge varia de la mateixa manera. En aquest sistema tots els voltatges del subministrament varien a l'uníson. La distribució monofàsica de l'electricitat es fa servir quan les càrregues són principalment d'il·luminació i de calefacció, amb pocs grans motors elèctrics. Un subministrament monofàsic connectat a un motor elèctric de corrent altern no produirà un camp magnètic giratori; els motors monofàsics necessiten circuits addicionals per a engegar-se, i aquests motors són poc usuals per sobre dels tipus de 10 o 20 kW. El voltatge i la freqüència d'aquest corrent depenen del país o regió. 230 i 110 Volts són els valors més estesos per al voltatge i 50 o 60 Hertz són els valors més estesos per la freqüència.

Nikola Tesla

Nikola Tesla (en serbi: Никола Тесла) (Smiljan, Imperi Austríac, actual Croàcia, 10 de juliol de 1856 - Ciutat de Nova York, 7 de gener de 1943) va ser un enginyer elèctric serbo-estatunidenc.

Nascut el 10 de juliol de 1856 a Smiljan, a la Krajina austrohongaresa (actual Croàcia), es va educar a Graz, on va estudiar enginyeria elèctrica. L'any 1881 es traslladà a Budapest per treballar en una companyia de telègrafs nord-americana. L'any següent es mudà a París per treballar en una de les companyies d'Edison, on va realitzar la seva major aportació: la teoria del corrent altern en electricitat, la qual cosa li va permetre idear el primer motor d'inducció el 1882.Malgrat els contratemps professionals i socials a què va haver de fer front al llarg de tota la seva vida, Nikola Tesla no va deixar que res li impedís de continuar investigant i, d'aquesta manera, va fer de la seva virtut un treball. Tot i que no va tenir els diners ni la fama com a rerefons de les seves troballes, la fama li va arribar després de registrar entre 700 i 800 patents amb el seu nom, entre les quals hi ha la ràdio. Així doncs, finalment va ser reconegut com un dels inventors més prolífics del segle XIX-XX, de tal manera que, el 1915, el seu esforç es va veure recompensat amb el premi Nobel de Física, que va haver de compartir amb Edison, un altre gran inventor coetani de Tesla i amb el qual va tenir algun frec a frec. Molts creuen que Tesla no va arribar a acceptar aquest reconeixement, ni els $20.000 que aquest proporcionava, i d'altres que finalment no fou el guardonat. En tot cas, per culpa dels seus principis va viure els darrers anys de la seva vida en una pobresa considerable.

Potència elèctrica

La potència elèctrica és la quantitat d'energia lliurada o absorbida per un element en un temps determinat (). La unitat en el Sistema Internacional és el watt.

Quan un corrent elèctric flueix en un circuit, pot transferir energia en fer un treball mecànic o termodinàmic. Els dispositius converteixen l'energia elèctrica de moltes maneres útils, com calor, llum (làmpada incandescent), moviment (motor elèctric), so (altaveu) o processos químics. L'electricitat es pot produir mecànicament o químicament per la generació d'energia elèctrica, o també per la transformació de la llum en les cèl·lules fotoelèctriques. Finalment, es pot emmagatzemar químicament fent ús de bateries.

Reactància

En l'anàlisi d'una xarxa elèctrica en corrent altern (per exemple un Circuit sèrie RLC), la reactància és la part imaginària de la impedància, i és provocada per la presència d'inductors o condensadors en el circuit. La reactància es denota pel símbol X i en unitats del SI es mesura en ohms (símbol: Ω).

Resistència elèctrica (propietat)

La resistència elèctrica és una mesura del grau d'oposició que presenta un objecte al pas del corrent elèctric. La unitat del Sistema Internacional d'Unitats per a la resistència elèctrica és l'ohm, que se simbolitza amb la lletra grega omega majúscula (Ω). La seva recíproca és la conductància elèctrica que es mesura en siemens.

Qualsevol objecte físic és una mena de resistència. La majoria dels metalls són conductors i tenen una baixa resistència al flux elèctric. El cos humà, un tros de plàstic, o fins i tot el buit, tenen una resistència que es pot mesurar. Els materials que tenen una gran resistència s'anomenen aïllants.

La quantitat de resistència que presenta un circuit elèctric determinarà la quantitat de corrent que passarà (fluirà) pel circuit per a un determinat voltatge aplicat als extrems del circuit, seguint la llei d'Ohm:

on

R és la resistència de l'objecte, mesurada en ohms, equivalent a J·s/C2
ΔV és la diferència de potencial entre els extrems de l'objecte, mesurada en volts (V).
I és el corrent que passa a través de l'objecte, mesurat en amperes (A).

Per a una gran varietat de materials i condicions, la resistència elèctrica no depèn de la quantitat de corrent que passa o del voltatge aplicat. V també pot ser mesurat directament o calculat a partir d'una resta de voltatges relatius respecte a un punt de referència. En el cas del corrent altern pot haver problemes en utilitzar aquest mètode si les mesures respecte al punt de referència no estan en fase.

Rotor

El rotor és el component que gira en una màquina elèctrica, sigui aquesta un motor o un generador elèctric. Juntament amb la seva contrapart fixa, l'estàtor, forma el conjunt fonamental per a la transmissió de potència en motors i màquines elèctriques en general.

El rotor està format per un eix que suporta un joc de bobines enrotllades sobre un nucli magnètic que gira dins d'un camp magnètic creat bé per un imant o pel pas per un altre joc de bobines, atropellades sobre unes peces polars, que romanen estàtiques i que constitueixen el que s'anomena estàtor d'un corrent continu o d'un altern, depenent del tipus de màquina de què es tracti.

En màquines de corrent altern de mitjana i gran potència, és comú la fabricació de rotors amb làmines d'acer elèctric per disminuir les pèrdues associades als camps magnètics variables, com els corrents de Foucault i els produïts pel fenomen anomenat histèresi.

Alguns tipus de rotors

Rotor bobinat amb col·lector.

Rotor de gàbia d'esquirol o rotor de gàbia.

Rotor bobinat amb anells

Ràdio-freqüència

S'anomena radiofreqüència o ones de ràdio (RF) la part de l'espectre electromagnètic en què les ones electromagnètiques es poden generar mitjançant un corrent altern aplicat a una antena i tradicionalment s'han utilitzat per a la comunicació.

El terme radiofreqüència (abreujat RF), també denominat espectre de radiofreqüència, s'aplica a la porció menys energètica de l'espectre electromagnètic, situada entre 3 hertz (Hz) i 300 gigahertz (GHz).L'hertz és la unitat de mesura de la freqüència de les ones, i correspon a un cicle per segon. Les ones electromagnètiques d'aquesta regió de l'espectre, es poden transmetre aplicant el corrent altern originat en un generador a una antena.

Tesla (unitat)

El tesla, simbolitzat T, és la unitat derivada del Sistema Internacional per a la inducció magnètica que va ser adoptat a la Conferència General de Pesos i Mesures de París del 1960. Aquesta unitat és utilitzada per definir la intensitat o densitat d'un camp magnètic. Un tesla és igual a un weber per metre quadrat.

El nom de la unitat s'ha d'escriure en minúscules, mentre que el seu símbol s'escriu en majúscula.

Se li va donar aquest nom en honor de l'inventor, científic i enginyer elèctric Nikola Tesla. El llegat de Tesla és visible arreu, la nostra civilització utilitza massivament l'electricitat perquè Tesla va inventar el corrent altern.

Transformador

Un transformador és una màquina elèctrica estàtica (sense parts en moviment) d'inducció electromagnètica que permet convertir els valors de tensió i d'intensitat de corrent subministrat per una font de corrent altern , o una font de senyals periòdiques, en un o més sistemes de corrent altern amb valors de tensió i intensitat diferents però de la mateixa freqüència. El principi de funcionament es basa en la variació de la inducció magnètica sobre un conductor elèctric, que genera càrregues elèctriques en moviment. En resum, els transformadors són uns aparells que converteixen energia elèctrica d'unes característiques en energia elèctrica amb altres característiques, essent una de les màquines elèctriques més eficients que existeixen.

Un transformador acostuma a constar de tres parts:

El corrent altern aplicat al primer circuit, el primari, crea un camp magnètic variable; aquest camp magnètic indueix una força electromotriu al segon circuit, el secundari. Entre el circuit primari i el secundari no hi ha cap connexió, l'energia es transmet a través del flux magnètic que es crea dins del nucli. Per aquest motiu un dels seus usos típics és com a aïllament galvànic.

El voltatge induït al secundari V2 és proporcional al que s'ha aplicat al primari V1 segons una raó relacionada amb el nombre de voltes de fil elèctric (espires) en cada bobinat. Aquesta raó idealment seria:

El nombre d'espires que componen les bobines determinarà la relació de variació entre les tensions d'entrada i de sortida. Això implica que fent una selecció adequada del nombre de voltes o espires que componen els bobinats primari i secundari podrem determinar el voltatge que ens proporcionarà el secundari.

Els transformadors tenen una importància cabdal a la nostra societat, sense ells no es podria fer el transport d'energia a grans distàncies com les que hi ha entre les centrals elèctriques productores d'electricitat i els consumidors. I, a una altra escala, són imprescindibles per al funcionament de la majoria dels aparells que funcionen amb electricitat atès que necessiten voltatges molt més petits que els que ens arriben a casa, un ordinador o un televisor tenen un transformador per poder funcionar. Paral·lelament a la varietat d'utilitzacions, domèstiques o industrials, hi ha una gran variació de tipus, formes, mides i prestacions, poden anar de pocs mil·límetres i pocs grams de pes fins a metres i centenars de tones, però tots els transformadors es basen en els mateixos principis de funcionament.

Volt

El volt és la unitat derivada del SI de la diferència de potencial elèctric o força electromotriu. El seu símbol és V, i rep el seu nom en honor del físic italià Alessandro Volta (1745-1827).

En altres idiomes

This page is based on a Wikipedia article written by authors (here).
Text is available under the CC BY-SA 3.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.