〰️ Střídavý proud

Tam a zpět

O čem to je

Baterie i zásuvka dávají elektřinu. Ale je to jiná elektřina. V baterii teče proud pořád jedním směrem. V zásuvce se směr proudu stále mění – tam a zpátky, padesátkrát za sekundu.

Proč to tak je? Protože takový proud se snadno vyrábí v elektrárnách a dobře se přenáší na velké vzdálenosti.

Nové pojmy

Elektrický proudPohyb nabitých částic (elektronů) vodičem. Měří se v ampérech (A).Proud teče drátem k lampičce.
Stejnosměrný proudTeče stále jedním směrem, od + k −.Baterie, akumulátor v mobilu, solární panel.
Střídavý proudPravidelně mění směr – chvíli teče jedním směrem, chvíli opačným.Proud ze zásuvky.
AlternátorGenerátor v elektrárně: točí se v něm magnet uvnitř cívek. Při otáčení se v cívkách mění magnetické pole a vzniká střídavý proud.Alternátor roztáčí pára, voda nebo vítr.

Proč se proud střídá

Magnet v alternátoru se točí. K cívce se otáčí jednou severním pólem, pak jižním. Proto proud teče jednou jedním a pak druhým směrem. Jedna otáčka = jedno celé „tam a zpět“ = jeden kmit.

Cesta z elektrárny domů

Klikej na kroky a sleduj, kudy elektřina putuje.

  1. elektrárna: alternátor
  2. transformátor zvýší napětí
  3. dálkové vedení
  4. transformátor sníží napětí
  5. zásuvka 230 V
TransformátorPřístroj, který střídavé napětí zvýší nebo sníží.Trafostanice u vesnice snižuje napětí z vedení.

Proč se napětí na vedení zvyšuje až na stovky tisíc voltů? Při vysokém napětí stačí přenést stejnou energii menším proudem. A menší proud méně zahřívá dráty – ztratí se méně energie.

Jaký proud dává baterie a jaký zásuvka?
Baterie stejnosměrný (stále jedním směrem). Zásuvka střídavý (mění směr).
Proč nabíječka mobilu něco „předělává“?
Mobil potřebuje malé stejnosměrné napětí (kolem 5 V). Nabíječka sníží napětí ze zásuvky a změní střídavý proud na stejnosměrný.
✗Elektřina se přenáší vysokým napětím, aby byla rychlejší.
✓Vysoké napětí znamená menší proud a menší ztráty teplem.

Rychlost tu nehraje roli. Dráty se proudem zahřívají – čím menší proud, tím menší ztráta.

Stejnosměrný proud teče jedním směrem (baterie), střídavý mění směr (zásuvka). Vyrábí ho alternátor; přenáší se vysokým napětím kvůli menším ztrátám.

Čísly

O čem to je

Na nabíječce je napsáno „230 V ~ 50 Hz“. Vlnovka znamená střídavý proud a 50 Hz říká, jak rychle se střídá. Naučíš se tyto údaje přečíst a spočítat.

Nové pojmy

Střídavý proudProud, který pravidelně mění směr. Zakreslen v grafu vypadá jako vlnovka.Proud v zásuvce.
KmitJedno celé opakování: proud jde tam, pak zpátky a je zase na začátku.Jako jedno celé zhoupnutí houpačky tam a zpět.
Perioda TJak dlouho trvá jeden kmit. V sekundách (s).V síti ČR 0,02 s.
Frekvence fKolik kmitů proběhne za 1 sekundu. Jednotka hertz (Hz): 1 Hz = 1 kmit za sekundu.V síti ČR 50 Hz.
Efektivní napětíNapětí střídavého proudu se pořád mění. Efektivní hodnota říká, jakému stálému napětí odpovídá svými účinky (hřeje stejně).V zásuvce je efektivní napětí 230 V.

Vztah periody a frekvence

Když trvá jeden kmit 0,02 s, kolik jich stihne za 1 s? 1 : 0,02 = 50. Proto f = 1 : T a naopak T = 1 : f.

VeličinaZnačkaJednotkaV síti ČR
frekvencefHz50 Hz
periodaTs0,02 s
efektivní napětíUV230 V
Jaká je perioda střídavého proudu 50 Hz?
T = 1 : f = 1 : 50 = 0,02 s.
Perioda je 0,01 s. Jaká je frekvence?
f = 1 : T = 1 : 0,01 = 100 Hz.
Kolikrát za sekundu se v síti 50 Hz zopakuje celý kmit?
50krát – přesně to frekvence 50 Hz znamená.

Přenos elektřiny

Alternátor v elektrárně vyrobí střídavý proud.
Zvyšovací transformátor zvýší napětí (na stovky tisíc voltů).
Dálkové vedení přenese elektřinu přes celou zemi.
Snižovací transformátory napětí postupně sníží.
Do zásuvky dorazí 230 V.
✗50 Hz znamená, že kmit trvá 50 sekund.
✓50 Hz = 50 kmitů za sekundu, jeden trvá 0,02 s.

Frekvence je počet kmitů za sekundu, perioda je doba jednoho kmitu. Jsou to převrácené hodnoty.

Frekvence f (Hz) = počet kmitů za sekundu, perioda T (s) = doba jednoho kmitu, f = 1 : T. V ČR 230 V a 50 Hz.
🧲Elektromagnetismus🔄Transformátor