Līdzstrāvas ķēžu teorija

Kas ir DC?

Pamatskolā mēs uzzinājām, ka visu veido atomi. Tas ir trīs daļiņu produkts: elektroni, protoni un neitroni. Kā norāda nosaukums, neitronam nav nekāda lādiņa, turpretī protoni ir pozitīvi un elektroni negatīvi.

Atomā elektroni protoni un neitroni paliek kopā stabilā veidojumā, bet, ja kādā ārējā procesā elektroni tiek atdalīti no atomiem, viņi vienmēr vēlēsies nosēsties iepriekšējā pozīcijā, tādējādi tas radīs pievilcību pret protoniem. Ja mēs izmantojam šos brīvos elektronus un iespiežam to vadītāja iekšpusē, kas veido ķēdi, potenciālā pievilcība rada potenciāla starpību.

Ja elektrona plūsma nemaina viņa ceļu un ir vienvirziena plūsmās vai kustībās ķēdē, to sauc par līdzstrāvu vai līdzstrāvu. Līdzstrāvas spriegums ir pastāvīga sprieguma avots.

Tiešās strāvas gadījumā polaritāte nekad nemainīsies un nemainīsies attiecībā pret laiku, savukārt strāvas plūsma var mainīties atkarībā no laika.

Tāpat kā patiesībā, ideāla stāvokļa nav. Ķēdes gadījumā, kur plūst brīvie elektroni, tā ir arī taisnība. Šie brīvie elektroni neplūst neatkarīgi, jo vadošie materiāli nav ideāli, lai ļautu elektroniem brīvi plūst. Tas patiešām iebilst pret elektronu plūsmu, izmantojot noteiktu ierobežojumu likumu. Šajā jautājumā katra elektronika / elektriskā ķēde sastāv no trim atsevišķiem pamata lielumiem, kurus sauc par VI R.

• Spriegums (V)
• Pašreizējais (I)
• Un pretestība (R)

Šīs trīs lietas ir pamata fundamentālie lielumi, kas parādās gandrīz visos gadījumos, kad mēs kaut ko redzam vai aprakstām vai izgatavojam kaut ko, kas ir saistīts ar elektrību vai elektroniku. Viņi abi ir labi saistīti, bet elektronikā vai elektrotehnikas pamatos ir apzīmējuši trīs atsevišķas lietas.

Kas ir pašreizējais?

Kā iepriekš minēts, shēmas iekšpusē plūst brīvi atdalītie elektroni; šo elektronu plūsmu (lādiņu) sauc par strāvu. Kad sprieguma avots tiek izmantots visā ķēdē, negatīvās lādiņa daļiņas nepārtraukti plūst ar vienādu ātrumu. Šo strāvu mēra ampēros pēc SI vienības un apzīmē kā I vai i. Saskaņā ar šo vienību 1 ampēri ir elektroenerģijas daudzums, kas tiek pārvadāts 1 sekundē. Lādēšanas pamatvienība ir kulons.

1A ir 1 uzlādes kulons, kas 1 sekundē tiek pārvadāts ķēdē vai vadītājā. Tātad Formula ir

1A = 1 C / S

Kur, C ir apzīmēts kā kulons, un S ir otrais.

Praktiskā scenārijā elektroni plūst no negatīvā avota uz strāvas avota pozitīvo avotu, bet, lai labāk saprastu ar ķēdi, parastā strāvas plūsma pieņem, ka strāva plūst no pozitīvā uz negatīvo spaili.

Dažās shēmās mēs bieži redzam, ka dažām bultiņām ar I vai i ir norādīta strāvu plūsma, kas ir parastā strāvas plūsma. Mēs redzēsim strāvas izmantošanu sienas komutācijas panelī kā “Maksimāli 10 ampēri ” vai tālruņa lādētājā “Maksimālā uzlādes strāva ir 1 ampēri ” utt.

Strāvu izmanto arī kā prefiksu ar subartu kā Kilo ampēri (10 ³ V), milli ampēri (^10-3 A), mikroampēri (^10-6 A), nano ampēri (^10-9 A) utt.

Kas ir spriegums?

Spriegums ir potenciālā starpība starp diviem ķēdes punktiem. Tas paziņo par potenciālo enerģiju, kas elektroenerģijas piegādes punktā tiek uzglabāta kā elektriskā lādiņa. Mēs varam apzīmēt vai izmērīt sprieguma starpību starp diviem punktiem ķēdes mezglos, krustojumā utt.

Starpība starp diviem punktiem, ko sauc par potenciālu starpību vai sprieguma kritumu.

Šo sprieguma kritumu vai potenciālo starpību mēra voltos ar simbolu V vai v. Vairāk sprieguma apzīmē lielāku jaudu un vairāk lādiņa noturēšanas.

Kā aprakstīts iepriekš, pastāvīgā sprieguma avotu sauc par līdzstrāvas spriegumu. Ja spriegums laika gaitā periodiski mainās, tas ir maiņstrāvas spriegums vai maiņstrāva.

Viens volts pēc definīcijas ir viena džoula enerģijas patēriņš uz viena kulona elektrisko lādiņu. Attiecības ir tādas, kā aprakstīts

V = potenciālā enerģija / uzlāde vai 1V = 1 J / C

Kur, J apzīmē kā Džoulu, un C ir kulons.

Viena sprieguma kritums notiek, ja 1 ampēra strāva plūst caur 1 omu pretestību.

1V = 1A / 1R

Kur A ir ampērs un R ir pretestība omos.

Voltage izmantots arī kā prefiksu ar sub-daudzkārtnis kā kilovoltu (10 ³ V), milivolt (10 ^-3 V), micro-volt (10 ^-6 V), nano-volt (10 ^-9 V) utt spriegums ir arī apzīmē kā negatīvu, kā arī pozitīvu spriegumu.

Maiņstrāvas spriegums parasti ir atrodams mājas kontaktligzdās. Indijā tas ir 220 V maiņstrāva, ASV tas ir 110 V maiņstrāva utt. Mēs varam iegūt līdzstrāvas spriegumu, pārveidojot šo maiņstrāvu par līdzstrāvu vai no baterijām, saules paneļiem, dažādiem barošanas blokiem, kā arī tālruņa lādētājiem. Mēs varam arī pārveidot līdzstrāvu par maiņstrāvu, izmantojot invertorus.

Ir ļoti svarīgi atcerēties, ka spriegums var pastāvēt bez strāvas, jo tā ir sprieguma starpība starp diviem punktiem vai potenciāla starpība, bet strāva nevar plūst bez sprieguma starpības starp diviem punktiem.

Kas ir pretestība?

Tāpat kā šajā pasaulē, nekas nav ideāls, katram materiālam ir noteikta specifikācija, kas pretojas elektronu plūsmai, pārejot no tā. Materiāla pretestības spēja ir tā pretestība, ko mēra omos (Ω) vai omega. Tāpat kā strāvai un spriegumam, pretestībai ir arī prefikss vairākkārtējiem, piemēram, Kilo-omi (10 ³ Ω), mili-omi (10 ^-3 Ω), mega-omi (10 ⁶ Ω) utt. Pretestību nevar izmērīt negatīvā; tā ir tikai pozitīva vērtība.

Pretestība norāda, vai materiāls, no kura iet strāva, ir labs vadītājs, kas nozīmē zemu pretestību, vai slikts - lielu pretestību. 1 Ω ir ļoti zema pretestība, salīdzinot ar 1M Ω.

Tātad, ir materiāli, kuriem ir ļoti maza pretestība un kas ir labs elektrības vadītājs. Piemēram, varš, zelts, sudrabs, alumīnijs uc galvenokārt izmanto izolācijas vajadzībām kā izolatoru.

Arī īpaša veida materiāli tiek plaši izmantoti elektronikā, pateicoties īpašajām spējām vadīt elektrību starp sliktiem un labiem vadītājiem. Tas ir pusvadītāji, nosaukums norāda uz tā dabu, pusvadītājs. Transistori, diode, integrētās shēmas tiek izgatavotas, izmantojot pusvadītāju. Šajā segmentā plaši izmantots pusvadītāju materiāls ir germānija un silīcijs.

Kā tika apspriests iepriekš, pretestība nevar būt negatīva. Bet pretestībai ir divi īpaši segmenti, viens ir lineārajā segmentā, bet otrs - līnijveida segmentā. Lai aprēķinātu šīs lineārās pretestības pretestības spēju, mēs varam piemērot specifisku ar robežu saistītu matemātisku aprēķinu, no otras puses, nelineārai segmentētai pretestībai nav pareizas definīcijas vai attiecības starp spriegumu un strāvas plūsmu starp šiem rezistoriem.

Ohma likums un VI attiecības:

Georgs Saimons Ohms jeb Georgs Ohms ir vācu fiziķis, kurš atrada proporcionālu attiecību starp sprieguma kritumu, pretestību un strāvu. Šīs attiecības ir pazīstamas kā Ohma likums.

Viņa atklājumā ir norādīts, ka strāva, kas iet caur vadītāju, ir tieši proporcionāla spriegumam, kas pāri tam. Ja mēs pārveidosim šo atradumu matemātiskā formējumā, mēs to redzēsim

Strāva (ampēri) = spriegums / pretestība I (ampēri) = V / R

Ja mēs zinām kādu no divām vērtībām no šīm trim entītijām, mēs varam atrast trešo.

No iepriekš minētās formulas mēs atradīsim trīs vienības, un formula būs:

spriegums	V = I x R	Izeja būs spriegums voltos (V)
Pašreizējais	I = V / R	Izvade būs strāva ampēros (A)
Pretestība	R = V / I	Rezultāts būs pretestība omos (Ω)

Apskatīsim šo trīs atšķirību, izmantojot ķēdi, kur slodze ir pretestība, un strāvas mērīšanai izmanto Am-metru, bet sprieguma mērīšanai - Volt-metru.

Iepriekš redzamajā attēlā ampērmetrs, kas savienots virknē un nodrošina strāvu pretestības slodzei, no otras puses, voltmetrs, kas savienots pāri avotam sprieguma mērīšanai.

Ir svarīgi atcerēties, ka ampermetram jābūt 0 pretestībai, jo tam vajadzētu nodrošināt 0 pretestību strāvai, kas plūst caur to, un, lai tas notiktu, ideāls 0 omu ampērmetrs ir savienots virknē, bet kā spriegums ir potenciālā atšķirība no diviem mezgliem voltmetrs ir savienots paralēli.

Ja mēs lineāri mainīsim sprieguma avota strāvu vai sprieguma avota spriegumu vai slodzes pretestību visā avotā un pēc tam izmērīsim vienības, mēs iegūsim zemāku rezultātu:

Šajā diagrammā, ja R = 1, tad strāva un spriegums proporcionāli palielināsies. V = I x 1 vai V = I. Tātad, ja pretestība ir fiksēta, tad spriegums palielināsies līdz ar strāvu vai otrādi.

Kas ir spēks?

Jauda tiek vai nu radīta, vai patērēta. Elektroniskajā vai elektriskajā ķēdē jaudas rādītājs tiek izmantots, lai sniegtu informāciju par to, cik daudz enerģijas ķēde patērē, lai to pareizi izvadītu.

Saskaņā ar dabas likumu enerģiju nevar iznīcināt, bet to var nodot, piemēram, elektrisko enerģiju, kas pārveidota par mehānisko enerģiju, kad elektrība tiek lietota motoram, vai elektrisko enerģiju, kas pārveidota par siltumu, kad to lieto sildītājam. Tādējādi sildītājam nepieciešama enerģija, kas ir jauda, ​​lai nodrošinātu pareizu siltuma izkliedi, jauda ir sildītāja nominālā jauda ar maksimālo jaudu.

Jaudu apzīmē ar W simbolu, un to mēra WATT.

Jauda ir reizināta sprieguma un strāvas vērtība. Tātad, P = V x I

Kur P ir jauda vatos, V ir spriegums un I ir ampēri vai strāvas plūsma.

Tam ir arī apakšprefikss, piemēram, Kilo-Watt (10 ³ W), mili-Watt (^10-3 W), megavati (10 ⁶ W) utt.

Tā kā Ohma likums V = I x R un jaudas likums ir P = V x I, tāpēc V vērtību var likt jaudas likumā, izmantojot V = I x R formulu. Tad varas likums būs

P = I * R * I Vai P = I ² R

Sakārtojot to pašu, mēs varam atrast vismaz vienu lietu, ja otra nav pieejama, formulas tiek pārkārtotas zemāk esošajā matricā:

Tātad katrs segments sastāv no trim formulām. Jebkurā gadījumā, ja pretestība kļuva 0, tad strāva būs bezgalīga, to sauc par īssavienojuma stāvokli. Ja spriegums kļuva 0, tad strāva nepastāv un jauda būs 0, ja strāva kļuva 0, ķēde ir atvērtas ķēdes stāvoklī, kur ir spriegums, bet ne strāva, tādējādi atkal jauda būs 0, ja jauda ir 0 tad ķēde netiks patērēta vai ražota.

Elektronu plūsmas koncepcija

Pašreizējā plūsma pēc lādiņu objektiem. Patiesībā, tā kā elektroni ir negatīvas daļiņas un tie plūst no strāvas avota negatīvā termināla uz pozitīvo spaili. Tātad faktiskajā shēmā elektronu strāva plūst no negatīvā spailes uz pozitīvo spaili, bet parastajā strāvas plūsmā, kā mēs aprakstījām iepriekš, mēs pieņemam, ka strāva plūst no pozitīvas uz negatīvu spaili. Nākamajā attēlā mēs ļoti viegli sapratīsim strāvas plūsmu.

Neatkarīgi no virziena, tas neietekmē strāvas plūsmu ķēdes iekšpusē. Vieglāk ir saprast parasto strāvas plūsmu no pozitīvas uz negatīvu. Vienvirziena strāvas plūsma ir līdzstrāva vai līdzstrāva, kas maina tās virzienu, ko sauc par maiņstrāvu vai maiņstrāvu.

Praktiski piemēri

Apskatīsim divus piemērus, lai labāk izprastu lietas.

1. Šajā ķēdē 12 V līdzstrāvas avots ir savienots ar 2Ω slodzi. Aprēķiniet ķēdes enerģijas patēriņu?

Šajā ķēdē kopējā pretestība ir slodzes pretestība, tāpēc R = 2 un ieejas sprieguma padeve ir 12 V DC, tāpēc V = 12 V. Pašreizējā plūsma ķēdē būs

I = V / R I = 12/2 = 6 ampēri

Tā kā jauda (W) = spriegums (V) x ampēri (A), kopējā jauda būs 12 x 6 = 72 vati.

Mēs varam aprēķināt vērtību arī bez ampēra.

Jauda (W) = Power = Voltage ² / Resistance Power = 12 ² /2 = 12 * 12/2 = 72 watt

Neatkarīgi no formulas tiek izmantota, produkcija būs vienāda.

2. Šajā ķēdē kopējais enerģijas patēriņš visā slodzē ir 30 W, ja mēs pievienojam 15 V līdzstrāvas padevi, cik daudz strāvas nepieciešams?

Šajā shēmā kopējā pretestība nav zināma. Ieejas barošanas spriegums ir 15 V DC, tāpēc V = 15 V DC un caur ķēdi plūstošā jauda ir 30 W, tātad, P = 30 W. Pašreizējā plūsma ķēdē būs

I = P / VI = 30/15 2 ampēri

Tātad, ieslēdzot shēmu pie 30 W, mums ir nepieciešams 15 V līdzstrāvas avots, kas spēj piegādāt 2 ampērus līdzstrāvas strāvas vai vairāk, jo shēmai nepieciešama 2 A amp strāva.