Alternating
25 Mar, 2013
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PDFNeon lamp
PRESENTATION: The current in which the magnitude and the sense vary cyclically is called alternating current. The kind of oscillation of the alternating current most commonly used is sinusoidal, because it achieves a more efficient transmission of the energy.
- Alternating-current demonstration using Christmas tree lights, John Carlson, Phys. Teach. 50, 315 (2012)
INTRODUCTION: In the first times of the electricity, the electrical energy was consumed in the proximity of the generator which produced it. That’s the reason why direct current was employed. But as it was necessary to transport the electric energy at some distance, the energetic losses made it necessary to take recourse to alternating current, which could, by means of transformers, transport the electricity to a high potential and then reduce it to the desired potential for its consumption.
In 1882, the physicist, mathematician, and inventor Nikola Tesla designed and constructed the first AC induction engine. The system used nowadays was fundamentally designed by Nikola Tesla, but the distribution of the alternating current was commercialized by George Westinghouse. During the decade of 1880, a heated debate took place between Edison and Westinghouse about the best way to distribute the electrical energy. Edison was in favour of the direct current (DC), which does not vary with the time: Westinghouse, of the alternating current (AC).
OBJECTIVE: To test the flickering of a neon lamp connected to the alternating current and the factors that influence it.
MATERIALS: neon lamp, resistance, electric cable, plug, soldering iron, tin.
SETUP: The cables of the neon lamp and the resistance must be welded to the wires of the line cable and carefully wrapped with tape or inside a AC power supply (a plug).
EXPLANATION: A neon lamp flickers at approximately 16 times per second (it will depend on the frequency of the alternating current applied to Spain, for instance, 50Hz), which makes these images imperceptible for the human eye. When the lamp turns circularly what we do is to trigger the stroboscopic effect, which in this case enables us to observe that flickering. So, after having performed the experiment, we observe that, for instance, at an angular velocity of 31,84 rad/s about 20 luminous intervals are observed.
CONCEPTS: alternating current, resistors, inductors, capacitors, resonance, angular velocity, resistance, intensity, voltage, power, frequency, period.
MORE INFORMATIÓN:
- ALTERNATING CURRENT
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- SO IT WORKS
- PHYSLET (RLC Circuits)
- PhET
TEXTS:
- R. Serway, Física, Mac Graw Hill, 2010.
- P. Tipler, Física para la Ciencia y la tecnología, Reverté, 2012.
- R. Ehrlich, Turning the World Inside Out and 174 Other Simple Physics Demonstrations, Princeton University Press, 1997.
STUDENTS 2011-2012: Airas Toba, Cristina Varela, Bran Touriño
LINK pdf STUDENTS (In Spanish):
7 responses to "Alternating"
A raiz de la corriente alterna, un libro del inventor de la energía alterna: “Yo y la energía”
Una alternativa muy sencilla para observar el parpadeo de una lámpara de neón alimentada con corriente alterna sin recurrir al efecto estroboscópico podría ser grabar un pequeño vídeo (unos pocos segundos bastarían) enfocando de cerca a dicha lámpara encendida, y posteriormente reproducirlo a cámara lenta con un programa de edición de vídeo. Si en la grabación aparece también un segundero, se pueden contar las veces por segundo que parpadea la lámpara.
Experimento sencillo y que es válido para las clases de física y de tecnología. El poder aplicar los alumnos por si mismos conocimientos de unas asignaturas a la práctica es uno de los objetivos más importantes que persigue la educación. Y una vez más vemos como con materiales comunes y corrientes, los alumnos aprenden conceptos eléctricos a través de la manipulación.
Como se comenta en la explicación, el parpadeo puede generar un efecto estroboscópico. Este efecto estroboscópico es un efecto visual que se produce al iluminar mediante destellos, un objeto que se mueve de forma rápida y periódica. Este vídeo de El Hormiguero
permite entender de manera muy visual este efecto y puede ser un material didáctico ideal para el aula.
Desconocía lo que era el efecto estroboscópico hasta leer este proyecto. Indagando un poco he visto que ser puede dar cuando usamos lámparas fluorescentes, que se encienden y apagan de manera casi instantánea al mismo ritmo de la frecuencia de la corriente de la línea, o en las aspas de un ventilador, que al girar a velocidades próximas a la frecuencia de la línea, crean un efecto óptico que nos parece verlas como si giraran lentamente. Me parece interesante como resumen el efecto estroboscópico en este artículo.
En España la frecuencia es de 50 Hz, lo que implica que en los terminales de cualquier aparato encendido, los polos positivos y negativos se invierten sucesivamente 50 veces en un segundo. Ciertos aparatos necesitan un adaptador para conectarse a la red eléctrica. El adaptador cambia la corriente alterna a continua y disminuye la tensión. A partir de ahora podremos recordar que hay mucha ciencia detrás de un gesto tan sencillo como poner a cargar el móvil. En el enlace se puede buscar más información.
Para deixar un pouco de historia relacionada co tema, hai unha “lenda” que conta que Edison (favorable á CC) favoreceu a electrocución dun elefante femia empregando corrente alterna para demostrar o perigo implícito do uso de dita tecnoloxía. Tempo despois, os historiadores mostraron que, en realidade, a historia era outra. Neste artigo, do xornal ABC, descríbese un resumo da historia.