Nuolatinės srovės grandinės teorija

Kas yra DC?

Pradinėje mokykloje sužinojome, kad viską gamina atomai. Tai yra trijų dalelių produktas: elektronai, protonai ir neutronai. Kaip rodo pavadinimas, neutronas neturi jokio krūvio, o protonai yra teigiami, o elektronai - neigiami.

Atome elektronai protonai ir neutronai išlieka stabilioje formacijoje, tačiau jei dėl kokio nors išorinio proceso elektronai bus atskirti nuo atomų, jie visada norės įsitvirtinti ankstesnėje padėtyje, taigi sukurs trauką protonų link. Jei naudosime šiuos laisvuosius elektronus ir stumsime jį į laidininką, kuris suformuoja grandinę, potencialo trauka sukuria potencialų skirtumą.

Jei elektrono srautas jo kelio nepakeičia ir yra vienakryptis srautas ar judėjimas grandinės viduje, jis vadinamas DC arba tiesiogine srove. Nuolatinė įtampa yra nuolatinės įtampos šaltinis.

Nuolatinės srovės atveju poliškumas niekada nepasikeis ar pasikeis laiko atžvilgiu, tuo tarpu srovės srautas gali skirtis priklausomai nuo laiko.

Kaip ir tikrovėje, nėra tobulos būklės. Grandinės atveju, kur teka laisvieji elektronai, tai taip pat tiesa. Tie laisvi elektronai neteka savarankiškai, nes laidžios medžiagos nėra tobulos, kad elektronai galėtų laisvai tekėti. Jis priešinasi elektronų srautui pagal tam tikrą apribojimų taisyklę. Šiuo klausimu kiekvieną elektronikos / elektros grandinę sudaro trys pagrindiniai individualūs dydžiai, kurie vadinami VI R.

• Įtampa (V)
• Srovė (I)
• Ir pasipriešinimas (R)

Šie trys dalykai yra pagrindiniai pagrindiniai dydžiai, atsirandantys beveik visais atvejais, kai mes ką nors matome ar apibūdiname ar gaminame ką nors, kas susiję su elektra ar elektronika. Jie abu yra gerai susiję, tačiau elektronikoje arba elektros pagrinduose jie nurodė tris atskirus dalykus.

Kas yra dabartinis?

Kaip minėta anksčiau, grandinės viduje teka laisvi atskirti elektronai; šis elektronų srautas (krūvis) vadinamas srove. Kai grandinės įtampa yra įtampos šaltinis, neigiamos krūvio dalelės nuolat teka vienodu greičiu. Ši srovė matuojama amperais pagal SI vienetą ir žymima kaip I arba i. Pagal šį vienetą 1 amperas yra elektros energijos kiekis, perduodamas per 1 sekundę. Pagrindinis įkrovos vienetas yra kulonas.

1A yra 1 krūvio kulona, ​​perduodama grandinėje ar laidininke per 1 sekundę. Taigi Formulė yra

1A = 1 C / S

Kur, C žymimas kulonu, o S yra antras.

Praktiniame scenarijuje elektronai teka iš neigiamo šaltinio į teigiamą maitinimo šaltinį, tačiau norint geriau suprasti su grandine susijusius įprastus srovės srautus, daroma prielaida, kad srovė teka iš teigiamo į neigiamą terminalą.

Kai kuriose schemose dažnai matome, kad kelios rodyklės su I arba i yra nukreiptos srovių srautu, kuris yra įprastas srovės srautas. Matysime, kaip sieninė jungiklio plokštė naudoja „Maksimali 10 amperų galia“ arba telefono įkroviklio „maksimali įkrovimo srovė yra 1 amperas “ ir kt.

Srovė taip pat naudojama kaip priešdėlis su daliniais kartotiniais kaip „Kilo“ amperai (10 ³ V), „milli“ amperai (^10–3 A), mikro amperai (^10–6 A), nano amperai (^10–9 A) ir kt.

Kas yra įtampa?

Įtampa yra potencialo skirtumas tarp dviejų grandinės taškų. Jis praneša apie galimą energiją, sukauptą kaip elektros krūvį elektros tiekimo punkte. Mes galime pažymėti arba išmatuoti įtampos skirtumą tarp bet kurių dviejų taškų grandinės mazguose, sankryžoje ir kt.

Skirtumas tarp dviejų taškų, vadinamų potencialų skirtumu arba įtampos kritimu.

Šis įtampos kritimas arba potencialų skirtumas matuojamas voltais su simboliu V arba v. Daugiau įtampos reiškia didesnę talpą ir daugiau įkraunamų elementų.

Kaip aprašyta anksčiau, nuolatinės įtampos šaltinis vadinamas nuolatine įtampa. Jei įtampa periodiškai kinta laikui bėgant, tai yra kintamosios srovės įtampa arba kintama srovė.

Vienas voltas pagal apibrėžimą yra vieno džaulio energijos suvartojimas vienam kulono elektros krūviui. Santykiai yra tokie, kokie aprašyti

V = potenciali energija / įkrovimas arba 1V = 1 J / C

Kur, J žymima kaip Džaulė, o C - kulonas.

Vienas įtampos kritimas įvyksta, kai 1 amo srovė teka per 1 omų varžą.

1V = 1A / 1R

Kur A yra amperas, o R yra atsparumas omais.

Įtampa taip pat naudojamas kaip priešdėlis su sub-kartotinio kaip kilovoltų (10 ³ V), milivolt (10 ^-3 V), mikro-voltų (10 ^-6 V), nano-voltų (10 ^-9 V) ir kt įtampa yra taip pat žymima kaip neigiama įtampa ir teigiama įtampa.

Kintamosios srovės įtampa dažniausiai būna namų vietose. Indijoje jis yra 220 V kintamosios srovės, JAV - 110 V kintamosios srovės ir pan. Mes galime gauti nuolatinę įtampą, keisdami šią kintamą į nuolatinę arba iš baterijų, saulės baterijų, įvairių maitinimo šaltinių, taip pat iš telefono įkroviklių. Taip pat galime konvertuoti nuolatinę srovę į kintamą srovę naudodami keitiklius.

Labai svarbu prisiminti, kad įtampa gali egzistuoti be srovės, nes tai yra įtampos skirtumas tarp dviejų taškų arba potencialų skirtumas, tačiau srovė negali tekėti be jokio įtampos skirtumo tarp dviejų taškų.

Kas yra pasipriešinimas?

Kaip ir šiame pasaulyje, niekas nėra idealus, kiekviena medžiaga turi tam tikrą specifikaciją, kuri priešinasi elektronų srautui einant iš jos. Medžiagos atsparumo talpa yra jos varža, matuojama omais (Ω) arba omega. Tas pats kaip srovė ir įtampa, varža taip pat turi priešdėlį dauginiams, pvz., Kilo-omams (10 ³ Ω), mili-ohm (10 ^-3 Ω), mega-omams (10 ⁶ Ω) ir kt. Varža negali būti matuojama. neigiamai; tai tik teigiama vertybė.

Atsparumas praneša, ar medžiaga, iš kurios eina srovė, yra geras laidininkas, reiškia mažą atsparumą, ar blogas laidininkas - didelį atsparumą. 1 Ω yra labai mažas atsparumas, lyginant su 1M Ω.

Taigi yra medžiagų, kurių atsparumas yra labai mažas ir kurios yra geras elektros laidininkas. Panašiai kaip varis, auksas, sidabras, aliuminis ir kt. Kita vertus, yra keletas medžiagų, kurios pasižymi labai dideliu atsparumu, todėl blogas elektros laidininkas, pavyzdžiui, stiklas, mediena, plastikas, todėl dėl didelio atsparumo ir blogų elektros laidumo galimybių jos daugiausia naudojami izoliacijai kaip izoliatorius.

Be to, specialios medžiagų rūšys, plačiai naudojamos elektronikoje, dėl ypatingų galimybių praleisti elektrą tarp blogų ir gerų laidininkų. Tai puslaidininkiai, pavadinimas reiškia jo prigimtį, puslaidininkis. Transistoriai, diodai, integrinės grandinės gaminamos naudojant puslaidininkius. Šiame segmente puslaidininkinės medžiagos yra plačiai naudojamos germanis ir silicis.

Kaip buvo aptarta prieš tai, pasipriešinimas negali būti neigiamas. Tačiau atsparumas turi du tam tikrus segmentus, vienas yra tiesiniame segmente, o kitas - nelinijiniame segmente. Norėdami apskaičiuoti šio tiesinio pasipriešinimo atsparumą, galime pritaikyti specifinį ribinį matematinį skaičiavimą, kita vertus, netiesinė segmentinė varža neturi tinkamo apibrėžimo ar santykio tarp įtampos ir srovės srauto tarp šių rezistorių.

Ohmo įstatymas ir VI santykiai:

Georgas Simonas Ohmas, dar žinomas kaip Georgas Ohmas, yra vokiečių fizikas, kuris nustatė proporcingą įtampos kritimo, atsparumo ir srovės ryšį. Šie santykiai yra žinomi kaip Ohmo įstatymas.

Savo išvadoje teigiama, kad srovė, praeinanti per laidininką, yra tiesiogiai proporcinga jo įtampai. Jei šią išvadą paversime matematine formacija, tai pamatysime

Srovė (amperas) = ​​įtampa / varža I (amperas) = ​​V / R

Jei žinome bet kurią iš dviejų šių trijų esybių reikšmių, galime rasti trečią.

Iš pirmiau pateiktos formulės rasime tris subjektus ir formulė bus: -

Įtampa	V = I x R	Išvestis bus įtampa voltais (V)
Dabartinis	Aš = V / R	Išėjimas bus dabartinis amperais (A)
Pasipriešinimas	R = V / I	Išvestis bus varža omais (Ω)

Pažiūrėkime, koks yra šių trijų skirtumas naudojant grandinę, kur apkrova yra varža, o srovei matuoti naudojamas Am matuoklis, o įtampai matuoti - voltmetras.

Ankstesniame paveikslėlyje ampermetras, sujungtas nuosekliai ir suteikiantis srovę į varžinę apkrovą, kita vertus, volto matuoklis, sujungtas per šaltinį, kad būtų galima matuoti įtampą.

Svarbu nepamiršti, kad ampermetras turi būti 0 atsparumo, nes jis turėtų užtikrinti 0 pasipriešinimą per jį tekančiai srovei, o kad tai įvyktų, idealus 0 omų ampermetras yra prijungtas nuosekliai, tačiau kaip įtampa yra potencialų skirtumas iš dviejų mazgų voltmetras sujungtas lygiagrečiai.

Jei linijiškai pakeisime įtampos šaltinio srovę, įtampos šaltinio įtampą arba apkrovos pasipriešinimą visame šaltinyje, tada išmatuosime vienetus, mes gausime žemesnį rezultatą:

Šiame grafike Jei R = 1, srovė ir įtampa proporcingai padidės. V = I x 1 arba V = I. Taigi, jei atsparumas yra fiksuotas, įtampa didės kartu su srove arba atvirkščiai.

Kas yra jėga?

Elektros energija yra sukuriama arba sunaudojama, elektroninėje ar elektrinėje grandinėje naudojama galia, kad būtų galima pateikti informaciją apie tai, kiek elektros grandinė sunaudoja, kad tinkamai ją išvestų.

Pagal gamtos taisyklę, energijos negalima sunaikinti, tačiau ji gali būti perduodama, pavyzdžiui, elektros energija, paversta mechanine energija, kai elektra naudojama varikliui, arba elektros energija, paversta šiluma, kai ji naudojama ant šildytuvo. Taigi šildytuvui reikalinga energija, kuri yra galia, kad būtų užtikrintas tinkamas šilumos išsklaidymas.

Galia žymima W simboliu ir ji matuojama WATT.

Galia yra padauginta įtampos ir srovės vertė. Taigi, P = V x I

Kur P yra galia vatais, V yra įtampa, o aš - amperų arba srovės srautas.

Jis taip pat turi prefiksą, pvz., „Kilo-Watt“ (10 ³ W), „mili-Watt“ (^10–3 W), „megavatą“ (10 ⁶ W) ir kt.

Kadangi Ohmo dėsnis V = I x R, o galios dėsnis yra P = V x I, todėl V vertę į galios dėsnį galime įtraukti naudodami V = I x R formulę. Tada galios įstatymas bus

P = I * R * I Arba P = I ² R

Sutvarkę tą patį dalyką galime rasti mažiausiai vieną dalyką, kai kito nėra, formulės pertvarkomos žemiau esančioje matricoje:

Taigi kiekvieną segmentą sudaro trys formulės. Bet kuriuo atveju, jei pasipriešinimas tapo 0, srovė bus begalinė, tai vadinama trumpojo jungimo sąlyga. Jei įtampa tapo 0, srovės nėra ir galia bus 0, jei srovė tapo 0, grandinė yra atviros grandinės būsenoje, kur yra įtampa, bet ne srovė, taigi vėl galia bus 0, jei galia yra 0 tada jokia elektros energija nebus sunaudota ar pagaminta.

„Elektronų srauto“ koncepcija

Srovė teka pagal krūvio traukos vietas. Iš tikrųjų, kadangi elektronai yra neigiamos dalelės ir jie teka iš neigiamo galios į teigiamą galios šaltinį. Taigi faktinėse grandinėse elektronų srovė teka iš neigiamo gnybto į teigiamą gnybtą. Tačiau įprastu srovės srautu, kaip aprašėme anksčiau, darome prielaidą, kad srovė teka iš teigiamo į neigiamą gnybtą. Kitame paveikslėlyje mes labai lengvai suprasime srovės srautą.

Nepriklausomai nuo krypties, tai neturi įtakos srovės srautui grandinės viduje. Lengviau suprasti įprastą srovės srautą iš teigiamo į neigiamą. Vienos krypties srovės srautas yra nuolatinė arba nuolatinė srovė, kuri keičia savo kryptį, vadinamą kintamąja arba kintamąja.

Praktiniai pavyzdžiai

Pažiūrėkime du pavyzdžius, kad geriau suprastume dalykus.

1. Šioje grandinėje 12 V nuolatinės srovės šaltinis yra prijungtas per 2Ω apkrovą, apskaičiuokite grandinės energijos suvartojimą?

Šioje grandinėje bendras pasipriešinimas yra atsparumas apkrovai, todėl R = 2, o įėjimo įtampos maitinimas yra 12 V DC, taigi V = 12 V. Srovės srovė grandinėje bus

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

Kadangi galia (W) = įtampa (V) x amperas (A), bendra galia bus 12 x 6 = 72 vatų.

Mes taip pat galime apskaičiuoti vertę be Ampere.

Galia (W) = Maitinimo = įtampos ² / Atsparumas Maitinimo = 12 ² /2 = 12 * 02/12 = 72 vatų

Nepriklausomai nuo naudojamos formulės, išvestis bus tokia pati.

2. Šioje grandinėje visos energijos sąnaudos per apkrovą yra 30 W, jei mes prijungsime 15 V DC maitinimą, kiek reikia srovės?

Šioje schemoje bendras atsparumas nežinomas. Įvesties maitinimo įtampa yra 15 V DC, taigi V = 15 V DC ir grandine tekanti galia yra 30 W, taigi, P = 30 W. Srovės srovė grandinėje bus

I = P / VI = 30/15 2 amperai

Taigi, įjungiant grandinę esant 30 W, mums reikia 15 V nuolatinės srovės šaltinio, galinčio tiekti 2 ar daugiau nuolatinės srovės amperų, ​​nes grandinei reikalinga 2 Aamp srovė.