Elektra kurento

Ĉi tiu artikolo temas pri grando priskribanta moviĝadon de elektra ŝargo. Por malpli konata grando priskribanta elektran kampon rigardu la paĝon Elektra flukso.

Elektra kurento, aŭ elektra fluo, estas moviĝado de elektra ŝargo, normale en konduktilo, t.e. elektrokonduktilo. La mezurunuo de elektra kurento estas ampero (simbolo: A), kiu estas unu el la bazaj unuoj de la Sistemo Internacia de Unuoj.

La rapido de moviĝo de ŝargoportaj eroj (en normala konduktilo tiuj partikloj estas elektronoj) dependas interalie de materialo de la konduktanto, de la maso kaj ŝargo de la partikloj, kaj de la tensio pelanta la ŝargojn. Ĝi estas multe malpli granda ol la rapido de lumo. Malgraŭ ĉi tio, la rapido de disvastiĝo de elektra kurento (de energio kaj de eventuale kunportata signalo) egalas la lumrapidon, do la rapidon de fronto de elektromagneta ondo.

La elektran energion oni transmisias kutime per konduktlineoj sur turoj.

Priskribo

En la praktikaj aplikoj de elektro oni distingas rektan kurenton, kiu fluas, eventuale kun varia intenso, daŭre en sama direkto, kaj alternan kurenton, kies direkto periode ŝanĝiĝadas. La plejmulto de la monde uzata energio estas provizata en formo de 50- aŭ 60-herca alterna kurento. Por fari rektan kurenton el alterna kurento oni uzas rektifilojn. Rektan kurenton oni iam nomas ankaŭ kontinua kurento, sed tiu nomo estas nebona, ĉar ankaŭ alterna kurento estas plej ofte seninterrompa, el la vidpunkto de utiliganto. Konstanta kurento estas tia rekta kurento, kies intenso ne ŝanĝiĝas, aŭ kiun almenaŭ provizas fonto kun konstanta tensio.

Konduktantoj (elektrokonduktaj materialoj) plej ofte havas rezistancon (simbolo Ω, mezurunuo omo) kaj pro tio varmiĝas pro fluanta elektra kurento. Grava escepto estas la superkonduktantoj.

La elektra povumo estas la rilato pase de energio de fluo por unueco de tempo; tio estas, la kvanto de energio transdonita aŭ absorbita de elemento en difinita momento. La unueco en la Internacia Sistemo de Unuecoj estas la vato. Kiam elektra kurento fluas en iu ajn cirkvito, ĝi povas transdoni energion farante mekanikan aŭ termodinamikan laboron. Taŭgaj iloj uzas la elektran energion por multaj utilaj celoj, kiel varmego, lumo (inkandeska lampo), movado (elektra motoro), sono (laŭtparolilo) aŭ kemiaj procezoj. Oni povas produkti la elektran energion mekanike aŭ kemie, aŭ ankaŭ per la transformo de la lumo en la sunĉeloj. Fine, oni povas stoki elektran energion kemie en baterioj. La energio konsumita per la elektra aparato estas mezurita en vathoroj (Wh) aŭ en kilovathoroj (kWh). Normale la kompanioj kiuj provizas elektran energion al industrioj kaj hejmoj, fakturas ĝin en kilovathoroj (kWh). La povumo en vatoj (W) aŭ kilovatoj (kW) de ĉiuj aparatoj devas esti listigita kune kun la tensio sur metala plato lokita kutime ĉe la malantaŭo de la aparato.

Tipoj

Alterna kurento

Alterna kurento estas elektra kurento, kies la signo de ĝia momenta valoro ŝanĝiĝas dum la tempo, kontraŭe de unidirekta kurento, aŭ de rekta kurento. Tiu kurento estas perioda, kiam ĝi estas priskribita per perioda funkcio (ekz. triangula, kvadrata aŭ pli malsimpla funkcio). La plej kutima formo de alterna kurento estas sinusa kurento, aparte por praktika distribuado de elektra energio.

Formulo

Grafiko de du periodoj de pura alterna kurento, sen harmonoj.

I(t) = I_A sin(ωt+φ)

kie

I_A - amplitudo de la kurento;

ω - angula frekvenco;

φ - fazo;

t - tempo.

Kiel grandeco de ĉi tia kurento oni uzas ĝian kvadrataveraĝan valoron

$I_{ka}={\sqrt {{\frac {1}{T_{2}-T_{1}}}\int _{T_{1}}^{T_{2}}(I(t))^{2}\,dt}}$

Kie T₁ kaj T₂ - sufiĉe malproksimaj unu al la alia momentoj de tempo.

Pri stabila perioda kurento sufiĉas uzi en la formulo T₂ - T₁ = T (kie T estas la periodo), kaj kalkuli la integralon dum unu periodo.

Tiam pri sinusa kurento: I_ka = I_A / 2^1/2.

Kontinua kurento

Kontinua kurento estas elektra kurento, kies momenta valoro ne ŝanĝiĝas dum tempo (aŭ ŝanĝiĝas sufiĉe malrapide).

I(t) = I

Ankaŭ tute simile imageblas tensio, kies momenta valoro ne ŝanĝiĝas dum tempo (aŭ ŝanĝiĝas sufiĉe malrapide). Tian tension oni nomas "kontinua tensio", aŭ "tensio de kontinua kurento":

U(t) = U

Aliaj variantoj estas "unidirekta kurento" (ekzemple rektifita kurento) kaj alterna kurento (ekzemple per kutima hejma tensio).

Bildaro de Kontinua kurento

• 
  (kontinua kurento, rektifitaj kurentoj)
• 
  (kontinua kurento)
• 
  (filtrita tensio de alterna tensio)

Kurentomilito

Ekstravagancaj montroj de elektraj lumoj tuj iĝis ofta trajto de publikaj eventoj, kiel en tiu foto el la Tenesia Centjariĝa Ekspozicio de 1897.

Dum Thomas Alva Edison etendis sian sistemon de distribuado de Kontinua kurento (DC), li trafis rektan konkurencon el kompanioj kiuj instalis sistemojn de alterna kurento (AC). El la komencaj 1880-aj jaroj, sistemoj de AC arkolumigo de AC por stratoj kaj grandaj spacoj estis promesplenan negocon en Usono. Kun la disvolvigo de transformiloj en Eŭropo kaj fare de Westinghouse Electric en Usono en 1885–1886, eblis transsendi AC longdistance pere de pli fajnaj kaj malmultekostaj kabloj, kaj "rezigni" pri la voltaro por la distribuado al la klientoj. Tio ebligis ke la AC estis uzata en stratolumigo kaj en lumigo por malgrandaj negocoj kaj hejmaj klientoj, dum la merkato de la patentita de Edison malalta voltaro de inkandeska lamposistemo de DC estis desegnita por la liverado. La imperio de Edison de DC suferis pro unu el ties ĉefaj problemoj: estis taŭga nur por la alta denseco de klientoj ekzistanta en grandaj urboj. La fabrikoj de Edison de DC ne povis liveri elektron al klientoj pli ol unu mejlon for el la fabriko, kaj lasis mozaikon de senliveraj klientoj inter la fabrikoj. Malgrandaj urboj kaj ruraj areoj absolute ne povis elteni la sistemon de Edison, kio lasis grandan parton de la merkato sen elektra servo. La kompanioj de AC etendiĝis en tiu vakuo.

Edison esprimis siajn konsiderojn ke AC estis nefunkciebla kaj ke la altaj voltaroj uzataj estas danĝeraj. Kiam George Westinghouse instalis sian unuan sistemon de AC en 1886, Thomas Edison atakis persone kontraŭ sian ĉefan rivalon asertante, "Ĝuste tiom certe kiom la morto, Westinghouse mortigos klienton antaŭ ses monatojn post li metos sistemon ajnagrandan. Li havas novan aferon kaj necesos granda kvanto de eksperimentado por ke tio funkciu praktike." Oni sugestis multajn tialojn por la sinteno de Edison kontraŭ-AC. Unu el tiaj tialoj estas ke la inventisto ne kapablis kompreni la pli abstraktajn teoriojn kiuj estas malantaŭ AC kaj klopodis eviti la disvolvigon de sistemon kiun li ne komprenis. Ŝajne Edison ankaŭ priokupiĝis pri la fakto ke la alta voltaro el la misinstalitaj sistemoj de AC mortigus klientojn kaj tiele damaĝus la totalajn vendojn de elektraj energiaj sistemoj. Gravas la fakto ke Edison Electric bazigis siajn desegnojn sur malaltan voltaron de DC kaj ŝanĝi normigon post ili estis instalintaj ĉirkaŭ 100 sistemojn estis, en la menso de Edison, ne imagebla. Ĉirkaŭ la fino de 1887, Edison Electric estis perdanta merkaton profite al Westinghouse, kiu estis konstruinta 68 AC elektrajn staciojn kontraŭ la 121 de Edison en sistemo DC. Por malbonigi la sintenon de Edison, la "Thomson-Houston Electric Company" de Lynn, Masaĉuseco (alia rivelo per AC) konstruis 22 energiajn staciojn.

Paralele al la etendiĝanta konkurenco inter Edison kaj la kompanioj de AC oni starigis publikan atenton pri serio de mortoj en la printempo de 1888 okazigitaj de fosto kun muntita altvoltara alterna kurento. Tio iĝis gazetara frenezeco kontraŭ la altvoltara alterna kurento kaj la ŝajne avaraj kaj sensentaj kompanioj kiuj uzas ĝin. Edison akiris avantaĝon de la publika percepto de AC kiel danĝera, kaj kuniĝis kun la novjorka kontraŭ-AC kampanjisto Harold P. Brown en lia propaganda kampanjo, helpante Brown en publika elektrokuto de animaloj pere de AC, kaj subtenis leĝaron por kontroli kaj akre limigi la instalaĵojn kaj voltarojn de AC (ĝis la punkto ke oni faris ĝin neefika energilivera sistemo) en tio kio nun estas nomita la "batalo de kurentoj". La disvolvigo de la elektra seĝo estis uzatas kiel klopodo por priskribi AC kiel havanto de pli grandan mortigan kapablon ol DC kaj por miskredigi Westinghouse samtempe dum Edison konkurecis kun Brown kaj kun la ĉefa rivalo de Westinghouse en AC, nome la Thomson-Houston Electric Company, certigante ke la unua elektra seĝo uzis energion pere de generatoro de Westinghouse.

La batalemaj taktikoj kontraŭ AC de Thomas Edison ne plaĉis ankaŭ al siaj propraj partneroj. Komence de la 1890-aj jaroj, la kompanio de Edison estis generanta multe pli malgrandan profiton ol ties AC rivaloj, kaj la kurentomilito finis en 1892 kiam Edison estis devigita forlasi la kontrolon de sia propra kompanio. Tiun jaron, la financisto J.P. Morgan aranĝis kunigon de Edison General Electric kun Thomson-Houston kio metis la stabanaron de Thomson-Houston zorge de la nova kompanio nome General Electric. General Electric nun kontrolis tri kvaronojn de la usona elektra negoco kaj konkurencis kun Westinghouse por la merkato de AC.

Vidu ankaŭ

• Elektra tensio
• Elektra kurento de Planck
• Ĵula leĝo
• Leĝo de Omo

Bibliografio

En Esperanto

• Franz-Joseph Geidel en sespaĝa artikolo sub la rubriko "La granda malhelo" detaligas la probablajn sekvojn al eventuala kurentoĉeso, kiu haltigus la tutajn strukturojn de la moderna vivo kaj proponas diversajn rimedojn por prepariĝi tiukadre.

Eksteraj ligiloj

• De la fizika fundamento tra la konsisteroj ĝis la funkcikapablaj cirkvitoj kaj elektrofaka terminaro Arkivigite je 2016-12-12 per la retarkivo Wayback Machine kompilita de Kristály Tibor.