Teoria circuitului de curent continuu

Ce este DC?

În școala elementară, am învățat că totul este făcut de atomi. Acesta este un produs de trei particule: electroni, protoni și neutroni. După cum sugerează și numele, neutronul nu are nicio sarcină, în timp ce protonii sunt pozitivi, iar electronii sunt negativi.

În atom, electronii protoni și neutroni rămân împreună într-o formațiune stabilă, dar dacă prin orice proces extern electronii sunt separați de atomi, vor dori întotdeauna să se așeze în poziția anterioară, astfel va crea atracție către protoni. Dacă folosim acești electroni liberi și îl împingem într-un conductor care formează un circuit, atracția potențială produce diferența de potențial.

Dacă fluxul de electroni nu își schimbă calea și se află în fluxuri sau mișcări unidirecționale în interiorul unui circuit, se numește curent continuu sau curent continuu. Tensiunea continuă este sursa de tensiune constantă.

În cazul curentului continuu, polaritatea nu se va inversa sau schimba niciodată în funcție de timp, în timp ce fluxul de curent poate varia în funcție de timp.

Ca și în realitate, nu există o stare perfectă. În cazul circuitului în care curg electroni liberi, este de asemenea adevărat. Acești electroni liberi nu curg independent, deoarece materialele conductoare nu sunt perfecte pentru a permite electronilor să curgă liber. Se opune fluxului de electroni printr-o anumită regulă de restricții. Pentru această problemă, fiecare circuit electronic / electric constă în trei mărimi individuale de bază, numite VI R.

• Tensiune (V)
• Curent (I)
• Și rezistență (R)

Aceste trei lucruri sunt cantitățile fundamentale de bază care apar aproape în toate cazurile atunci când vedem sau descriem ceva sau facem ceva care este legat de electricitate sau electronică. Amândoi sunt bine legați, dar au denotat trei lucruri separate în Electronică sau Fundamente electrice.

Ce este actualul?

După cum sa menționat anterior, electronii separați liberi curg în interiorul circuitelor; acest flux de electroni (sarcină) se numește curent. Când o sursă de tensiune se aplică într-un circuit, particulele de sarcină negativă curg continuu la o rată uniformă. Acest curent este măsurat în Amperi ca pe unitatea SI și notat ca I sau i. Conform acestei unități, 1 ampere este cantitatea de energie electrică transportată în 1 secundă. Unitatea de bază de încărcare este coulomb.

1A este 1 coulomb de sarcină transportat într-un circuit sau conductor în 1 secundă. Deci Formula este

1A = 1 C / S

Unde, C este notat ca coulomb și S este al doilea.

În scenariul practic, electronii curg de la sursa negativă la sursa pozitivă a sursei de alimentare, dar pentru o mai bună înțelegere a circuitului fluxul de curent convențional presupune că curentul curge de la borna pozitivă la cea negativă.

În unele diagrame de circuit, vom vedea adesea că puține săgeți cu I sau i sunt direcționate fluxul de curenți, care este fluxul convențional de curent. Vom vedea utilizarea curentului pe placa de comutare de perete ca „Maxim 10 Ampere nominal” sau în încărcătorul telefonului „curentul maxim de încărcare este 1 Ampere ” etc.

Curentul este, de asemenea, utilizat ca prefix cu submultiplu ca amperi Kilo (10 ³ V), milli-amperi (10 ^-3 A), micro-amperi (10 ^-6 A), nano-amperi (10 ^-9 A) etc.

Ce este tensiunea?

Tensiunea este diferența de potențial între două puncte ale unui circuit. Notifică energia potențială stocată ca încărcare electrică într-un punct de alimentare electrică. Putem indica sau măsura diferența de tensiune între oricare două puncte din nodurile circuitului, joncțiune etc.

Diferența dintre două puncte numite diferență de potențial sau cădere de tensiune.

Această scădere de tensiune sau diferența de potențial se măsoară în Volți cu simbolul lui V sau v. Mai multă tensiune denotă mai multă capacitate și mai multe rețineri asupra încărcării.

Așa cum s-a descris înainte, sursa de tensiune constantă este numită tensiune continuă. Dacă tensiunea se modifică periodic cu timpul, este o tensiune alternativă sau un curent alternativ.

Un Volt este, prin definiție, consumul de energie de un joule per încărcare electrică a unui coulomb. Relația este așa cum este descrisă

V = energie potențială / încărcare sau 1V = 1 J / C

Unde, J este notat ca Joule și C este coulomb.

O cădere de tensiune de un volt apare atunci când un curent de 1 amp curge printr-o rezistență de 1 ohm.

1V = 1A / 1R

Unde A este amper și R este rezistență în ohm.

Tensiunea este, de asemenea, utilizată ca prefix cu sub-multiplu ca Kilovolt (10 ³ V), milivolt (10 ^-3 V), micro-volt (10 ^-6 V), nano-volt (10 ^-9 V) etc. notat ca tensiune negativă, precum și tensiune pozitivă.

Tensiunea de curent alternativ se găsește în mod obișnuit în prizele de acasă. În India este de 220 V c.a., în SUA este de 110 V c.a. etc. Putem obține tensiune continuă prin conversia acestui CA în curent continuu sau din baterii, panouri solare, diverse surse de alimentare, precum și încărcătoare de telefon. De asemenea, putem converti DC în AC folosind invertoare.

Este foarte important să ne amintim că tensiunea poate exista fără curent, deoarece este diferența de tensiune între două puncte sau diferența de potențial, dar curentul nu poate circula fără diferența de tensiune între două puncte.

Ce este Rezistența?

Ca și în această lume, nimic nu este ideal, fiecare material are anumite specificații pentru a rezista fluxului de electroni atunci când trece din el. Capacitatea de rezistență a unui material este rezistența sa care se măsoară în ohmi (Ω) sau Omega. La fel ca și curentul și tensiunea, rezistența are, de asemenea, prefix pentru sub-multiplu, cum ar fi Kilo-ohmi (10 ³ Ω), mili-ohmi (10 ^-3 Ω), mega-ohmi (10 ⁶ Ω) etc. Rezistența nu poate fi măsurată. în negativ; este doar o valoare pozitivă.

Rezistența anunță dacă materialul din care trece curentul este un conductor bun înseamnă rezistență scăzută sau un conductor rău înseamnă rezistență ridicată. 1 Ω este o rezistență foarte mică în comparație cu 1M Ω.

Deci, există materiale care au o rezistență foarte mică și sunt un bun conductor al energiei electrice. De exemplu, cupru, aur, argint, aluminiu etc. Pe de altă parte, există mai multe materiale care au o rezistență foarte ridicată, deci un conductor rău de electricitate, cum ar fi sticla, lemnul, plasticul și, datorită rezistenței ridicate și a capacităților de conducere a electricității, sunt utilizate în principal în scop de izolație ca izolator.

De asemenea, tipurile speciale de materiale se utilizează pe scară largă în electronică pentru capacitățile sale speciale de a conduce electricitatea între conductori răi și buni. Este semiconductori, denumirea înseamnă natura sa, semiconductor. Tranzistoarele, diodele, circuitele integrate sunt realizate folosind semiconductori. Germaniul și siliciul sunt materiale semiconductoare utilizate pe scară largă în acest segment.

După cum sa discutat înainte, rezistența nu poate fi negativă. Dar rezistența are două segmente particulare, unul este în segment liniar și celălalt este în segment non-liniar. Putem aplica calcule matematice specifice granițelor pentru a calcula capacitatea de rezistență a acestei rezistențe liniare, pe de altă parte, rezistența segmentată neliniară nu are definiție sau relații adecvate între tensiunea și curentul de curent dintre aceste rezistențe.

Legea lui Ohms și relația VI:

Georg Simon Ohm alias Georg Ohm este un fizician german care a găsit o relație proporțională între scăderea tensiunii, rezistența și curentul. Această relație este cunoscută sub numele de Legea Ohms.

În constatarea sa, se afirmă că curentul care trece printr-un conductor este direct proporțional cu tensiunea din acesta. Dacă transformăm această constatare în formare matematică, vom vedea că

Curent (Ampere) = Tensiune / Rezistență I (Ampere) = V / R

Dacă știm oricare dintre cele două valori din aceste trei entități, o putem găsi pe a treia.

Din formula de mai sus, vom găsi cele trei entități, iar formula va fi: -

Voltaj	V = I x R	Ieșirea va fi Tensiune în Volt (V)
Actual	I = V / R	Ieșirea va fi curentă în ampere (A)
Rezistenţă	R = V / I	Ieșirea va fi Rezistența în Ohm (Ω)

Să vedem diferența acestor trei folosind un circuit în care sarcina este rezistență și Am-metru este utilizat pentru măsurarea curentului și Volt-metru este utilizat pentru măsurarea tensiunii.

În imaginea de mai sus, un ampermetru conectat în serie și care furnizează curentul la sarcina rezistivă, pe de altă parte, un voltmetru conectat la sursă pentru a măsura tensiunea.

Este important să ne amintim că un ampermetru trebuie să aibă 0 rezistență, deoarece ar trebui să ofere 0 rezistență la curentul care curge prin el și, pentru ca acest lucru să se întâmple, un ampermetru ideal de 0 ohmi este conectat în serie, dar deoarece tensiunea este diferența de potențial din două noduri, voltmetrul este conectat în paralel.

Dacă schimbăm curentul sursei de tensiune sau tensiunea sursei de tensiune sau rezistența la sarcină pe sursă liniar și apoi măsurăm unitățile, vom produce rezultatul de mai jos:

În acest grafic Dacă R = 1, curentul și tensiunea vor crește proporțional. V = I x 1 sau V = I. Deci, dacă rezistența este fixă, atunci tensiunea va crește odată cu curentul sau invers.

Ce este puterea?

Puterea este fie creată, fie consumată, într-un circuit electronic sau electric, puterea nominală este utilizată pentru a furniza informații despre cantitatea de energie consumată de circuit pentru a obține o ieșire adecvată a acestuia.

Conform regulii naturii, energia nu poate fi distrusă, dar poate fi transferată, cum ar fi energia electrică convertită în energie mecanică atunci când electricitatea se aplică pe un motor sau energia electrică transformată în căldură atunci când este aplicată pe un încălzitor. Astfel, un încălzitor are nevoie de energie, care este putere, pentru a asigura o disipare corespunzătoare a căldurii, puterea respectivă fiind puterea nominală a încălzitorului la puterea maximă.

Puterea este notată cu simbolul lui W și este măsurată în WATT.

Puterea este valoarea multiplicată a tensiunii și curentului. Asa de, P = V x I

Unde, P este putere în wați, V este tensiune și I este ampere sau curent.

De asemenea, are subprefix precum Kilo-Watt (10 ³ W), mili-Watt (10 ^-3 W), mega-Watt (10 ⁶ W) etc.

Deoarece Legea lui Ohms V = I x R și Legea puterii este P = V x I, deci putem pune valoarea lui V în legea puterii folosind formula V = I x R. Atunci legea puterii va fi

P = I * R * I Sau P = I ² R

Aranjând același lucru putem găsi cel puțin un lucru atunci când altul nu este disponibil, formulele sunt rearanjate în matricea de mai jos:

Deci, fiecare segment este format din trei formule. În oricare dintre cazuri, dacă rezistența a devenit 0, atunci curentul va fi infinit, se numește condiția de scurtcircuit. Dacă tensiunea a devenit 0, atunci curentul nu există și puterea va fi 0, dacă curentul a devenit 0, atunci circuitul este în stare de circuit deschis, unde tensiunea este prezentă, dar nu curentul, astfel, din nou, puterea va fi 0, dacă puterea este 0 atunci nicio energie nu va fi consumată sau produsă de circuit.

Conceptul de flux de electroni

Fluxurile de curent în funcție de atracțiile de încărcare. În realitate, deoarece electronii sunt particule negative și curg de la terminal negativ la terminal pozitiv al sursei de energie. Deci, în circuitele actuale, curentul de electroni curge de la terminalul negativ la terminalul pozitiv, Dar în fluxul curent convențional așa cum am descris înainte, presupunem că curentul curge de la terminalul pozitiv la cel negativ. În următoarea imagine vom înțelege foarte ușor fluxul de curent.

Oricare ar fi direcția, nu are niciun efect asupra fluxului de curent din interiorul unui circuit. Este mai ușor să înțelegeți fluxul de curent convențional de la pozitiv la negativ. Fluxul de curent cu o singură direcție este curent continuu sau continuu și care alternează direcția sa numită curent alternativ sau curent alternativ.

Exemple practice

Să vedem două exemple pentru a înțelege lucrurile mai bine.

1. În acest circuit, o sursă de 12V DC este conectată la o sarcină de 2Ω, calculați consumul de energie al circuitului?

În acest circuit, rezistența totală este rezistența la sarcină, astfel încât R = 2 și alimentarea cu tensiune de intrare este de 12V DC, deci V = 12V. Debitul curent în circuit va fi

I = V / R I = 12/2 = 6 Amperi

Ca putere (W) = tensiune (V) x ampere (A), puterea totală va fi 12 x 6 = 72 Watt.

De asemenea, putem calcula valoarea fără Ampere.

Putere (W) = Putere = Tensiune ² / Rezistență Putere = 12 ² /2 = 12 * 12/2 = 72 wați

Indiferent de formula utilizată, rezultatul va fi același.

2. În acest circuit, consumul total de energie pe sarcină este de 30 de wați, dacă conectăm o sursă de 15V DC, cât de mult curent este necesar?

În acest circuit, rezistența totală este necunoscută. Tensiunea de alimentare de intrare este de 15V DC, deci V = 15V DC și puterea care curge prin circuit este de 30W, Deci, P = 30W. Debitul curent în circuit va fi

I = P / VI = 30/15 2 Amperi

Deci, alimentând circuitul la 30W, avem nevoie de o sursă de alimentare de 15V DC, care este capabilă să furnizeze curent continuu de 2 Amperi sau mai mult, deoarece circuitele necesită curent de 2Amp.