Alalisvoolu elektriskeemid: põhiteooria, allikad ja probleemide näited
Alalisvooluelekter: määratlus ja allikad koos probleemide täielike näidetega
Elekter tuleb sõnast elektron mis tähendavad merevaigukollane. Kui merevaiku hõõrutakse siidriidega, suudab kivi meelitada kergeid esemeid, näiteks paberijääke. Sellest öeldakse, et merevaigukollane elektriliselt laetud.
Laeng on aine kõigi koostisosade põhiomadus. Aine koosneb
prootonid, neutronid ja elektron. Elektronidel on negatiivne laeng ja prootonitel positiivne laeng. Elektrilaengu suurus (tähistatud Q-ga), mis on objekti käes, näitab lihtsalt seda, kui palju vähem või rohkem on negatiivsete laengute arv võrreldes positiivsete laengute arvuga.
Alalisvooluenergia määratlus
Alalisvool (DC) on elektronide voog suure potentsiaalse energia punktist teise madalama potentsiaaliga energia punkti.
Alalisvoolu peeti varem positiivseks vooluks, mis voolab elektrivooluallika positiivsest otsast negatiivsesse otsa. Värskemad vaatlused on leidnud, et alalisvool on tegelikult negatiivne poolus positiivsesse poolusesse voolav negatiivne vool (elektronid). See elektronide voog põhjustab positiivselt laetud auke, mis "näivad" voolavat positiivsest poolusest negatiivsesse poolusesse.
Alalisvoolu elektrienergia kasutamise näide on esimese kommertselektrienergia jaotamine (Thomas Alfa Edisoni 19. sajandi lõpus) alalisvoolu elektrit kasutades. Maailma esimene kommertsgeneraator kasutab ka alalisvoolu elektrit.
Aastal 1883 anti Nicola Teslale patent tema leiutise, mitmefaasilise vahelduvvoolu eest. Mais 1883 pidas ta Ameerika elektriinseneride instituudile klassikalise loengu: "Uus vahelduvvoolumootorite ja trafode süsteem".
Kuna vahelduvvoolu elektrit on ülekandeks (kanaliseerimiseks) lihtsam kasutada kui alalisvoolu elektrit ja elektrienergia jaotamine, kasutab tänapäeval peaaegu kogu elektrienergia edastamine vahelduvvoolu elektrit.
Kuid vahelduvvoolu esimesel käivitamisel kasutati endiselt alalisvoolu. Tegelikult ei taha mõned aktsepteerida vahelduvvoolu.
Praeguse elektroonilise tehnoloogia arenguga saab alalisvoolu (DC) elektrit toota muutes Vahelduvvool (AC) muutub alalisvooluks (DC) seadme abil, mida nimetatakse toiteallikaks või Adapter.
Kuna toiteallika vooluahela aluseks on dioodkomponent, mis võib töötada a alaldi, see tähendab, et see suudab vahelduvvoolu (AC) muundada ja alaldada alalisvooluks (DC).
Elektrilised sümptomid
seadusm Coulomb
Elektrilaengu määratlus näitab, et laeng ei levi teatud piirkonnas, vaid koguneb ühte punkti. Aastal 1785 Charles Coulomb viis läbi esimese uuringu kahe laetud objekti tekitatud jõu kohta tööriista nimega kulonbi torsioonbilanss.
Nende katsete tulemuste põhjal järeldas Coulomb:
Besarnya kahe elektriliselt laetud punktiobjekti vastasmõju on otseselt proportsionaalne iga laengu korrutis ja pöördvõrdeline kahe punktlaengu vahelise kauguse ruuduga seda.
Võib järeldada, et laengul + Q ja + q on kulonjõud, selles ruumis on elektriväli. -Q laengu ja + q testlaengu korral tekib kullajõud, mis tõmbab üksteist kahe laengu vahel.
seadusm Faraday
Elektrivälja suunda mitmes punktis saab graafiliselt kirjeldada jõujoonte abil (kujuteldav). Selle põhimõiste esitas Michael Faraday, mis ütleb:
Sebuah jõujooned elektriväljas on a
garis on kirjeldatud jõud, kui puutuja igas punktis näitab elektrivälja suunda selles punktis.
Jõujooned väljuvad positiivsest laengust negatiivse laengu suunas. Jõujoonte suuna näitamiseks võib läbi viia järgmised katsed:
Elektrivälja tugevus ruumis on proportsionaalne jõujoonte arvuga pindalaühiku suhtes risti elektriväljaga selles punktis. Võib järeldada, et elektrivälja tugevus tundub tugev, kui kahe laengu vaheline kaugus on üksteise lähedal, nii et saadud jõujooned on väga tihedad. Teisalt, kui need kaks laengut asuvad üksteisest kaugel, on elektriväli nõrk.
Kasutamine elektriline potentsiaal saab siduda
elektrivälja mõisted, elektriskeemide põhitõed, samuti elektriseadmetega seotud praktilised probleemid. Selgitama
kahe erineva potentsiaaliga punkti määratlus ja omadused, mis asuvad elektriväljas kui kahe punkti potentsiaalide erinevus.
Potentsiaalne erinevus kahe punkti vahel on tasuühiku kohta tehtud töö, kui laeng liigutatakse. SI ühikutes on elektrilise potentsiaali erinevuse ühik Volt (lühendatud V), kus 1 volt =
1 joule / coulomb. Elektripotentsiaali saab määratleda elektrienergia ja punktlaengu suhtena.
Hukum Oersted
Kui elektrilaeng voolab läbi juhtva juhtme, tekib voolu kandva traadi ümber magnetiline efekt. See magnetiline efekt suudab meelitada teisi magnetilisi materjale. Kui rauast viilid asetatakse voolu kandva traadi ümber, on rauaviilud korrapärases suunas.
Hans Christian Oersted, aastal 1820, viia läbi uuringuid
magnetvälja mõju kohta praeguse traadi ümber. Oerstedi katse korraldus on paigutatud nii, nagu allpool näidatud.
Praegune traat paneb kompassi nõela liikuma. Kokkuvõte, mida saab teha, on see, et juhtivas juhtmes, mille kaudu elektrivool seda ümbritseb, tekib magnetjõud.
Nii nagu maakeral on magnetväli, on kompassinõela omadused hästi teada.
Püsiva magnetvälja või voolu kandva traadi ümber on magnetvälja pindala. Magnetvälja vektor on tähistatud tähega B või seda nimetatakse magnetvälja induktsioon. SI-s on magnetilise induktsiooni B ühik Tesla.
Alalisvoolu elektriskeem
Hukum Ohm
Kui traadi otsas olevat potentsiaalset erinevust saab hoida konstantsena, põhjustab see elektrilaengu voogu või seda, mida nimetatakse elektrivoolu vooluks. Elektrivoolu (I) määratlus on juhis voolava elektrilaengu (Q) kogus ühiku kohta
aeg (t). Nii et 1 ampr on võrdne 1 kuloniga sekundis.
Kui voolav laenguvool pole ajaga konstantne,
Siis saab hetkevoolu arvutada järgmiselt:
Kirchoffi seadus
Seaduse rakendust kasutatakse ainult lihtsate ahelate analüüsimiseks. Kompleksse vooluringi analüüsimiseks võime kasutada Kirchhoffi vooluseadust (Kirchoffi praegune seadus, lühendatult KCL) ja Kirchoffi pingeseadus, lühendatud KVL)
Kirchoffi 1. seadus on Kirchhoffi voolu seadus (KCL).
Jumlah algebraliselt on ristmikupunkti viiv üldvool null. Hargnemispunkt on kolme või enama voolu kohtumispunkt ahela elemendile või pingeallikale või sealt välja.
Selles seaduses kasutatakse kokkulepet, millega kirjutatakse hargnemispunkti viiv vool positiivne märk ja mittevooluv vool (hargnemispunktist lahkumine kirjutatakse a-märgiga) negatiivne.
I1 + I2 + I4 = I3 või
I1 + I2 - I3 + I4 = 0
Ülaltoodud joonisel 9 on selgitatud KCL-i tähendust, kus saab määrata iga takistuse kaudu läbitava elektrivoolu väärtuse. Saadud arusaam on, et hargnemispunktis voolava voolu koguväärtus on null.
Kirchoffi teine seadus, Kirchhoffi pingeseadus (KVL)
Jumlah algebraline üldine pingelangus (pingelangused) a-s suletud ahel (ring) mida loetakse ühes kindlas suunas, on võrdne nulliga.
Mida tähendab seaduse pingelangus ühe kindla suuna suhtes, on järgmine:
a. Vangi elemendi jaoks
Kui pinget loetakse vahemikust + kuni - sama lugemissuunaga kui voolava vooluga I, siis V = RI väärtus on pingelangus. Selle mõistmiseks pange V-le positiivne märk (+) ja RI-le positiivne märk (+). Vahepeal, kui pinge näit on vastupidine praegusele suunale,
pane märk (-) V või (-) RI.
b. Pingeallika jaoks
Kui lugemissuund on a-st b-ni, siis on see pinge reduktor, pange V-le positiivne märk. Või teisisõnu, kui järgite pingeallikast lugemise suunda +, kirjutage V positiivne. Ja vastupidi, kui näidud pärinevad pingeallikast, siis V kirjutatakse negatiivse märgiga.
Üldiselt koosneb elektriskeem mitmest silmusest ja hargnemispunktist, kus kasutatakse ühte või mitut pingeallikat. Kui pingeallika väärtus on teada, siis on analüüsitav kogus igaühe praegune väärtus juhid, mis sisenevad hargnemispunkti või lahkuvad sellest või vooluahela iga takistuse pinge väärtus. koguse analüüsimiseks kasutatud võrrandite arvu ei saa teada, mis peab olema sama palju kui nende koguste arv, mille hind on teada.
Märkused tuleb teha:
- Esitatavate KCL-võrrandite arv on võrdne olemasolevate hargnemispunktide arvuga miinus.
- KVL-i võrrandite arv on võrdne arvudega sõltumatu silmus. Silmus on sõltumatu, kui seda ei saa teisendada teise silmu KVL-võrrandist.
Lisaks ülaltoodud märkustele on väga kasulik lahendus, mis kasutab järjestikku või paralleelselt paigutatud ahela osade lihtsustussüsteemi.
Alalisvoolu allikas
Kõiki elektriallikaid, mis suudavad kindla aja ja suuna suhtes tekitada pidevat elektrivoolu, nimetatakse alalisvooluallikateks. Alalisvooluallikad on jagatud nelja liiki.
1. Elektrokeemiline element
Elektrokeemilised elemendid on keemiliste protsesside alalisvooluallikad. See element muundab keemilise energia elektrienergiaks. Elektrokeemilisi elemente saab nende kasutamise kestuse põhjal eristada järgmiselt.
a. Esmane element
Esmane element on alalisvooluallikas, mis nõuab pärast kasutamist materjalide väljavahetamist. Järgmised primaarsete elementide näited:
- Voltaic element on iidse patarei tüüp, mille leiutas Alesandro Volta. Voltaic-elementi rakendatakse tänapäevalgi. Kuigi vormi on muudetud. Voltaelement koosneb kahest erineva metalliga elektroodist, mis on sukeldatud happelisse vedelasse või soolalahusesse. Iidsetel aegadel oli hape või soola vedelik riide kujul, mis oli kastetud soola / happe lahusesse.
- Taanieli elemendi avastaja on John Frederic Daniell. Danielli element on element, mille elektromotoorjõud on depolarisaatori olemasolu tõttu üsna pikk. Depolarisaator on aine, mis võib pärssida gaasilise vesiniku polarisatsiooni. Selle elemendi depolarisaator on vase (sulfaadi) lahus.
- Leclanche elemente on kahte tüüpi, nimelt kuivad ja märjad elemendid, mis koosnevad kahest klaasanumast, mis sisaldavad:
- süsinikvarras positiivse poolusena (anood)
- tsingivarda negatiivse poolusena (katood)
- Kawi kivi depolarisaatorina
- Ammooniumkloriidi lahus elektrolüüdina
- Kuiv element on elektrivooluallikas, mis on valmistatud mittelaetavatest (ühekordselt kasutatavatest) kuivmaterjalidest. See element on peamine element. Kuivate elementide näited hõlmavad patareisid ja hõbeoksiidpatareisid (kellade patareid). Positiivse pooluse jaoks kasutatakse süsinikvardasid ja negatiivse pooluse jaoks tsingiplaati.
b. Sekundaarne element
Sekundaarsed elemendid on elektrivoolu allikad, mis ei vaja pärast vooluallika ära kasutamist reaktiive (elemente). Seda vooluallikat saab pärast pinge (laetud või elektrilöögi) taaskasutada.
Sekundaarse elemendi näiteks on aku (patarei). Aku on toiteallikas, mis suudab toota alalisvoolu (DC) pinget. Akumulaatori tööpõhimõte põhineb keemilisel protsessil.
Lihtsamalt öeldes saab aku tööpõhimõtet seletada järgmiselt.
- KasutamineAkumulaatori kasutamisel eraldub energia akust lambisse. Sel juhul voolab elektrivool positiivsest poolusest negatiivsesse poolusplaati. Pärast aku mõnda aega kasutamist kaetakse negatiivse ja positiivse poolusega plaadid sulfaadiga. See põhjustab potentsiaali erinevuse kahe pooluse vahel sama ja kahe pooluse neutraalsuse.
- LaadiminePärast seda, kui nii nullpoolused kui ka vool ei voola, peame aku elektrilöögi tegema, et seda saaks uuesti kasutada. Aku elektrilöögi korral on voolu suund selle kasutamisel vastupidine, nimelt negatiivsest positiivsesse poolusesse.
Näide muud, näiteks mobiiltelefonides (Hp), sülearvutites, kaamerates, avariivalgustites jne kasutatavad patareid.
2. Alalisvoolugeneraator
Alalisvoolugeneraator on seade, mida kasutatakse liikumis (mehaanilise) energia muundamiseks alalisvoolu abil elektrienergiaks. Alalisvoolugeneraatorid jagunevad mitmeks tüübiks magnetilise mähise või selle ergutusvõimendi alusel armatuuri järgi.
- Eraldi võimendusgeneraator
- šundigeneraator
- Ühendgeneraator
Alalisvoolugeneraator koosneb kahest osast, millest esimene on staator, mis on alalisvoolumasina statsionaarne osa, ja teine, rootor, mis on alalisvoolumasina pöörlev osa. Staatori osa koosneb: mootoriraamist, staatori mähisest, söepintslist, laagrist ja klemmikarbist.
Kuigi rootor koosneb: kommutaatorist, rootori mähisest, rootori ventilaatorist ja rootori võllist.
Selle generaatori tööpõhimõte on elektromagnetiline induktsioon (magnetvälja muutused, mis tekivad traadi mähises nii, et tekib elektrivool).
Indutseeritud pinge genereerimine generaatori abil saadakse kahel viisil:
- lohisemisrõnga abil, tekitades vaheldumisi indutseeritud pinge.
- kommutaatori abil tekitada alalispinge.
3. Termoelement
Termoelement on protsessi alalisvooluallikas, mis toimub temperatuuri erinevuste tõttu. Termoelemendid muudavad soojusenergia elektrienergiaks. Selle sündmuse pakkus välja 1826. aastal Thomas John Seebach.
Selle sündmuse tekitatud voolu nimetatakse termoelemendiks. Mida suurem on temperatuuride erinevus A ja B vahel, seda suurem voolab vool. Kuna tekitatud vool on suhteliselt väike, ei saa termoelementi igapäevaelus kasutada.
4. Päikeseelemendid
Päikesepatarei või fotogalvaaniline element on pooljuhtseade, mis koosneb suurest pindalast p-n liitumisdiood, mis päikesevalguse olemasolul on võimeline looma elektrienergiat, mis kasulik. Seda muundamist nimetatakse fotogalvaaniliseks efektiks. Päikesepatareidega seotud uurimisvaldkonda tuntakse kui fotogalvaanikat.
Päikesepatareidel on palju rakendusi. Need sobivad eriti kasutamiseks siis, kui elektrivõrku pole võimalik saada, näiteks kaugetes piirkondades, orbiidil ümber maakera asuvatel satelliitidel, pihukalkulaatoritel, veepumpadel jne. Päikesepatareid (moodulite või päikesepaneelide kujul) saab paigaldada hoone katusele, kus need on inverteriga ühendatud võrgumõõdus. Tööpõhimõte on järgmine.
Kui alumiiniumfooliumplaat on päikesevalguse käes, on alumiiniumplaat kuum ja kandub räniplaadile. Räni on pooljuht, nii et kõrgel temperatuuril vabanevad elektronid ja kinnituvad alumiiniumfooliumile ja raudfooliumile kinnitatud positiivsetele laengutele. Kui kaks fooliumi on ühendatud läbi välise vooluahela, põhjustab see elektronide voogu. Seda seetõttu, et kahes fooliumis on potentsiaalne erinevus. Päikesepatareide genereeritud potentsiaal on väga väike, nii et selleks on vaja palju rakke. Päikesepatareid on ka liiga kallid, nii et nende kasutamine piirdub teatud tööriistadega.
Voolu suurus sõltub väga palju ka plaati tungiva valguse intensiivsusest, kohalolevate rakkude arvust ja valguse käes olevast ristlõikepinnast. Päikeseenergiat kasutanud kaupade näited on päikeseelektriautod ja satelliitide energiaallikad.
Elektrierinevused alalis- ja vahelduvvool
- Alalisvoolu ja vahelduvvoolu põhiline erinevus seisneb voolu suunas. Alalisvoolu suund liigub ühes suunas, vahelduvvoolu suund aga kahes suunas.
- Alalisvoolu (AC) graafi vorm on sirge graafik (pinge on ajaga konstantne). Vahelduvvoolugraafi kuju on siusoidne, mis tähendab, et pinge muutub aja jooksul.
- Otsene elektriline pinge tekitab väikese elektrilise pinge, nii et seda saab kasutada ainult elektroonikaseadmetes, mis vajavad väikest elektrienergiat. Vahelduvpinge tekitab suure pinge, nii et seda saab kasutada suure elektrienergiat vajavate elektroonikaseadmete jaoks.
- Alalisvoolu allikas PLN-st. Alalisvooluallikas patareidest või kuivadest patareidest.
Näide alalisvoolu elektriprobleemist
10 elektritakistust, mis on paigutatud allpool näidatud viisil! Iga takistus on identne ja suurusjärk on 120.
Määrake punktide A ja B vaheline takistus (kogu takistus) ülaltoodud skeemilt!
Arutelu
Paralleel R2 ja R3 vahel on nimi R23 60
R4, R5 ja R6 paralleeli nimetatakse R46 40-st
R7, R8, R9 ja R10 paralleeli nimetatakse R710-ks 30-ga
R1, R23, R46 ja R710 vahelised seeriad annavad RAB
RAB = 120 + 60 + 40 + 30 = 250
Niisiis, asendustakistus (kogutakistus) punktide A ja B vahel on 250
DAFTAR RAAMATUKOGU
Ahmad Kusnandar jt (2001), Elektri ja elektroonika põhimõistete rakendamine
SMK
Tikkat I, Armico, Bandung.
Meeskond. (1987),Elektriteooria 1, PLN haridus- ja koolituskeskus (Pusdiklat), Jakarta.
Persyaratan Üldine elektripaigaldis 2000 (PUIL 2000), PUIL Jakarta Fond.
See on ülevaade umbes Alalisvooluelekter: määratlus ja allikad koos probleemide täielike näidetegaLoodetavasti on eelpool vaadatu lugejatele kasulik. See on kõik ja aitäh.
Siit saate lugeda ka teisi seotud artikleid:
- Elektrienergia määratlus, valemid ja ühikud koos täielike probleemide näidetega.
- Elektrienergia mõistmine, valemid ja ühikud koos täielike probleemide näidetega.
- Elektromootorite jõudude mõistmine ja valemid koos probleemide täielike näidetega.
- Lorentzi jõu valemite mõistmine koos täielike näidetega
- Gravitatsiooni määratlus ja valem koos täielike probleemide näidetega.
- Hõõrdejõudude täielik määratlus, valemid ja näited.