Električna vezja z enosmernim tokom: osnovna teorija, viri in primeri problemov
Enosmerna elektrika: opredelitev in viri skupaj s popolnimi primeri problemov
Elektrika izhaja iz besede elektrona kar pomeni jantar. Če jantar podrgnemo s svileno krpo, bo kamen lahko pritegnil lahke predmete, kot so ostanki papirja. Iz tega je rečeno, da je jantar električno napolnjena.
Naboj je osnovna značilnost vseh sestavin snovi. Snov je sestavljena iz
protoni, nevtroni in elektrona. Elektroni imajo negativni naboj, protoni pa pozitivni naboj. Velikost električnega naboja (označena s Q), ki ga ima predmet, preprosto pokaže, koliko manj ali več je negativnih nabojev v primerjavi s številom pozitivnih nabojev.
Opredelitev enosmerne električne energije
Enosmerni tok (DC) je pretok elektronov iz točke z visoko potencialno energijo v drugo točko z nižjo potencialno energijo.
Neposredni tok se je včasih obravnaval kot pozitiven tok, ki teče od pozitivnega konca vira električnega toka do negativnega konca. Novejša opazovanja so pokazala, da je enosmerni tok dejansko negativni tok (elektroni), ki teče od negativnega pola do pozitivnega pola. Ta pretok elektronov povzroči pozitivno nabite luknje, ki se "zdijo" od pozitivnega pola proti negativnemu polu.
Primer uporabe enosmerne električne energije je distribucija prve komercialne električne energije (ki jo je naredil Thomas Alfa Edison v poznem 19. stoletju) z uporabo enosmerne električne energije. Prvi komercialni generator na svetu uporablja tudi enosmerno elektriko.
Leta 1883 je Nicola Tesla prejel patent za svoj izum, večfazni izmenični tok. Maja 1883 je za Ameriški inštitut za elektrotehnike izvedel klasično predavanje: "Nov sistem motorjev in transformatorjev izmeničnega toka."
Ker je električno energijo z izmeničnim tokom lažje uporabljati kot enosmerno za prenos (usmerjanje) in distribucijo električne energije, danes skoraj ves prenos električne energije uporablja električno energijo z izmeničnim tokom.
Vendar se je ob prvem zagonu izmeničnega električnega toka še vedno uporabljal enosmerni tok. Pravzaprav nekateri ne želijo sprejeti izmeničnega toka.
Z razvojem sedanje elektronske tehnologije lahko s spreminjanjem električne energije ustvarjamo enosmerni tok (enosmerni tok) Izmenični tok (AC) postane enosmerni tok (DC) z uporabo naprave, imenovane Napajanje oz Adapter.
Kot osnova napajalnega vezja je diodna komponenta, ki lahko deluje kot a usmernik, kar pomeni, da lahko pretvarja in usmerja izmenični tok (AC) v enosmerni tok (DC).
Električni simptomi
pravom Coulomb
Definicija električnega naboja kaže, da se naboj ne širi na določenem območju, ampak se zbere v eni točki. V letu 1785 Charles Coulomb opravil prvo raziskavo sile, ki jo tvorita dva nabita predmeta z orodjem, imenovanim kulonska torzijska tehtnica.
Iz rezultatov teh poskusov je Coulomb zaključil:
Besarnya sila medsebojnega delovanja dveh električno nabitih točkovnih predmetov je neposredno sorazmerna z zmnožek vsakega naboja in obratno sorazmeren kvadratu razdalje med točkovnima nabojema to.
Sklenemo lahko, da na naboju + Q in + q obstaja kulonska sila, v tem prostoru je električno polje. Pri naboju -Q in preskusnem naboju + q bo med obema nabojema medsebojno privlačna kulonska sila.
pravom Faraday
Smer električnega polja na več točkah lahko grafično opišemo s pomočjo sil sil (namišljene). Ta osnovni koncept je predstavil Michael Faraday, ki se glasi:
Sebuah sil sil v električnem polju so a
garjazs je sila, opisana, ko tangenta v vsaki točki kaže smer električnega polja v tej točki.
Linije sile gredo iz pozitivnega naboja v negativni naboj. Za prikaz smeri silnic lahko izvedemo naslednje poskuse:
Jakost električnega polja na točki v prostoru je sorazmerna s številom silnic na enoto površine pravokotno na električno polje v tej točki. Ugotovimo lahko, da se bo jakost električnega polja počutila močno, če bo razdalja med obema nabojema blizu, tako da bodo nastale silnice zelo tesne. Po drugi strani pa bo električno polje šibko, če bosta naboja narazen.
Uporaba električni potencial je mogoče povezati z
koncepti električnega polja, osnove električnih vezij in praktične težave, povezane z električnimi napravami. Razložiti
opredelitev in lastnosti dveh točk, ki imata različne potenciale in ležita v električnem polju kot potencialna razlika med obema točkama.
Potencialna razlika med dvema točkama je opravljeno delo na enoto naboja, če se naboj premakne. V enotah SI je enota za razliko električnega potenciala Volt (okrajšano V), kjer je 1 volt =
1 džul / kulon. Električni potencial lahko definiramo kot razmerje med električno energijo in točkovnim nabojem.
Hukum Oersted
Če skozi prevodno žico teče električni naboj, bo okoli žice, ki nosi tok, magnetni učinek. Ta magnetni učinek lahko privabi druge magnetne materiale. Če so železne opilke nameščene okoli žice, ki nosi tok, bodo železne opilke v pravilni smeri.
Hans Christian Oersted, v 1820, izvedite raziskave
o vplivu magnetnega polja okoli tokovne žice. Razporeditev Oerstedovega poskusa je urejena, kot je prikazano spodaj.
Trenutna žica bo povzročila premikanje igle na kompasu. Zaključek, ki ga je mogoče izpeljati, je, da bo v prevodni žici, skozi katero okoli njega prehaja električni tok, nastala magnetna sila.
Tako kot ima zemlja magnetno polje, so lastnosti igle kompasa dobro znane.
Okrog stalnega magnetnega polja ali žice, ki nosi tok območje magnetnega polja. Vektor v magnetnem polju je označen z B ali pa se imenuje indukcija magnetnega polja. V SI je enota magnetne indukcije B enaka Tesla.
Enosmerni električni tokokrog
Hukum Ohm
Če lahko potencialno razliko na koncih žice vzdržujemo konstantno, bo to povzročilo pretok električnega naboja ali tako imenovani pretok električnega toka. Definicija električnega toka (I) je količina električnega naboja (Q), ki teče v vodniku na enoto
čas (t). Torej je 1 amper enak 1 kulonu na sekundo.
Če tok naboja, ki teče, s časom ni stalen,
Nato lahko trenutni tok izračunamo kot:
Kirchoffov zakon
Uporaba zakona se uporablja samo za analizo preprostih vezij. Za analizo kompleksnega vezja lahko uporabimo Kirchhoffov zakon tokov (Kirchoffov trenutni zakon, okrajšan kot KCL) in Kirchoffov zakon o napetosti, okrajšana KVL)
Kirchoffov prvi zakon je Kirchhoffov zakon pretoka (KCL).
Jumlah algebraično je skupni tok, ki vodi do stičišča, enak nič. Točka razvejanja je stičišče treh ali več tokov do ali iz elementa vezja ali napetostnega vira.
V tem zakonu je uporabljen dogovor, s katerim je zapisan tok, ki vodi do točke razvejanja pozitiven predznak in neprekinjen tok (zapuščajoča točka razvejanja je zapisana z znakom.) negativno.
I1 + I2 + I4 = I3, oz
I1 + I2 - I3 + I4 = 0
Slika 9 zgoraj pojasnjuje pomen KCL, kjer je mogoče določiti vrednost električnega toka skozi posamezni upor. Dobljeno razumevanje je, da je skupna vrednost toka, ki teče na točki razvejanja, enaka nič.
Kirchoffov drugi zakon, Kirchhoffov zakon o napetosti (KVL)
Jumlah algebrski splošni padec napetosti (padci napetosti) v zaprti krog (zanka) ki se bere v določeni smeri, je enako nič.
Pomen upada napetosti v zakonu glede na določeno smer je naslednji:
a. Za element zapornika
Če napetost beremo od + do -, z enako smerjo branja kot smer toka I, potem je vrednost V = RI padec napetosti. Če ga želite razumeti, na V postavite pozitiven znak (+), na RI pa pozitivni znak (+). Če je odčitavanje napetosti v nasprotju s trenutno smerjo,
postavite znak (-) V ali (-) RI.
b. Za napetostni vir
Če je smer branja od a do b, potem gre za reduktor napetosti, na V. postavite pozitiven znak Ali z drugimi besedami, če sledite smeri odčitavanja + z napetostnega vira, zapišite V pozitivno. Nasprotno, če je odčitek iz napetostnega vira, potem je V zapisan z negativnim predznakom.
Na splošno je električni tokokrog sestavljen iz več zank in razvejilnih točk z enim ali več uporabljenimi viri napetosti. Če je vrednost napetostnega vira znana, je količina, ki jo je treba analizirati, trenutna vrednost v vsakem vodniki, ki vstopijo ali zapustijo točko razvejanja ali vrednost napetosti na vsakem uporu vezja. število enačb, ki se uporabljajo za analizo količine, ne more biti znano, kar mora biti toliko, kot je število količin, za katere naj bi bila znana cena.
Opombe:
- Število enačb KCL, ki jih lahko predstavimo, je enako številu obstoječih razvejnic minus.
- Število enačb KVL je enako številu neodvisna zanka. Zanka naj bi bila neodvisna, če je ni mogoče prevesti iz enačbe KVL druge zanke.
Poleg zgornjih opomb bo v veliko pomoč rešitev s sistemom poenostavitve delov vezij, razporejenih zaporedno ali vzporedno.
Vir enosmernega toka
Vsi električni viri, ki lahko ustvarjajo konstanten električni tok glede na določen čas in smer, se imenujejo enosmerni viri. Viri enosmernega toka so razdeljeni na štiri vrste.
1. Elektrokemijski element
Elektrokemijski elementi so enosmerni viri električne energije iz kemijskih procesov. Ta element pretvarja kemično energijo v električno energijo. Elektrokemične elemente je mogoče razlikovati glede na trajanje njihove uporabe na naslednji način.
a. Primarni element
Primarni element je enosmerni vir, ki po uporabi zahteva zamenjavo materialov. Primeri primarnih elementov:
- Voltski element je vrsta starodavne baterije, ki jo je izumil Alesandro Volta. Voltski element se uporablja še danes. Čeprav je bila oblika spremenjena. Voltaični element je sestavljen iz dveh elektrod različnih kovin, ki sta potopljeni v kislo tekočino ali raztopino soli. V starih časih je bila kislina ali solna tekočina v obliki krpe, namočene v raztopino soli / kisline.
- Odkritelj Danielovega elementa je John Frederic Daniell. Danielov element je element, katerega elektromotorna sila je zaradi prisotnosti depolarizatorja precej dolga. Depolarizator je snov, ki lahko zavira polarizacijo vodikovega plina. Depolarizator v tem elementu je raztopina bakra (sulfata).
- Obstajata dve vrsti leclanche elementov, in sicer suhi in mokri elementi, sestavljeni iz dveh steklenih posod, ki vsebujejo:
- ogljikova palica kot pozitivni pol (anoda)
- cinkova palica kot negativni pol (katoda)
- Kamen Kawi kot depolarizator
- Raztopina amonijevega klorida kot elektrolit
- Suh element je vir električnega toka iz suhih materialov, ki jih ni mogoče ponovno napolniti (za enkratno uporabo). Ta element je primarni element. Primeri suhih elementov vključujejo baterije in baterije iz srebrovega oksida (baterije za ure). Za pozitivni pol se uporabljajo ogljikove palice, za negativni pol pa cinkova plošča.
b. Sekundarni element
Sekundarni elementi so viri električnega toka, ki po porabi tokovnega vira ne zahtevajo zamenjave reagentov (elementov). Ta vir lahko po ponovni uporabi (polnjenju ali električnem napajanju) ponovno uporabite.
Primer sekundarnega elementa je akumulator (baterija). Akumulator je vir energije, ki lahko proizvaja enosmerno (DC) napetost. Načelo delovanja akumulatorja temelji na kemičnem postopku.
Poenostavljeno je mogoče razložiti načelo delovanja akumulatorja na naslednji način.
- UporabaKo se uporablja akumulator, se energija iz akumulatorja sprosti do žarnice. V tem primeru električni tok teče iz pozitivnega pola na ploščo negativnega pola. Po nekaj časa uporabe akumulatorja bosta negativni in pozitivni polni plošči prevlečeni s sulfatom. Zaradi tega je potencialna razlika med obema polovoma enaka in nevtralna.
- Polnjenje, Potem ko tako nevtralni poli kot tok ne teče, moramo akumulator električno udariti, da ga lahko ponovno uporabimo. Ko je akumulator električno udarjen, je smer toka pri uporabi nasprotna, in sicer od negativnega do pozitivnega pola.
Primer druge, kot so baterije, ki se uporabljajo v mobilnih telefonih (Hp), prenosni računalniki, fotoaparati, zasilne luči itd.
2. Generator enosmernega toka
Generator enosmernega toka je naprava za pretvorbo gibljive (mehanske) energije v električno energijo z enosmernim tokom. Generatorji enosmernega toka so razdeljeni na več vrst glede na vezje magnetnega navitja ali njegov vzbujevalni ojačevalnik proti armaturi, tipi enosmernih generatorjev so:
- Ločen spodbujevalni generator
- ranžirni generator
- Generator spojin
DC generator je sestavljen iz dveh delov, prvi je stator, ki je stacionarni del enosmernega stroja, in drugi, rotor, ki je vrtljivi del enosmernega stroja. Statorski del sestavljajo: okvir motorja, navitje statorja, krtača za oglje, ležaj in priključna omarica.
Medtem ko je rotor sestavljen iz: komutatorja, navitja rotorja, ventilatorja rotorja in gredi rotorja.
Načelo delovanja tega generatorja je elektromagnetna indukcija (spremembe magnetnega polja, ki se pojavijo v tuljavi žice, tako da pride do električnega toka).
Generiranje inducirane napetosti z generatorjem dobimo na dva načina:
- s pomočjo vlečnega obroča, ki proizvaja izmenično inducirano napetost.
- z uporabo komutatorja ustvarite enosmerno napetost.
3. Termoelement
Termoelement je enosmerni vir procesa, ki se pojavi zaradi temperaturnih razlik. Termoelementi pretvarjajo toplotno energijo v električno energijo. Ta dogodek je leta 1826 predlagal Thomas John Seebach.
Tok, ki ga ustvarja ta dogodek, se imenuje termoelement. Večja kot je temperaturna razlika med A in B, večji tok teče. Ker pa je ustvarjeni tok razmeroma majhen, termoelementa ni mogoče uporabiti v vsakdanjem življenju.
4. Sončne celice
Sončna celica ali fotonapetostna celica je polprevodniška naprava, sestavljena iz velike površine p-n spojna dioda, ki je ob prisotnosti sončne svetlobe sposobna ustvariti električno energijo, ki koristno. Ta pretvorba se imenuje fotovoltaični učinek. Področje raziskav, povezanih s sončnimi celicami, je znano kot fotovoltaika.
Sončne celice imajo veliko aplikacij. Posebej so primerni za uporabo, kadar električna energija iz omrežja ni na voljo, na primer v oddaljenih območjih, satelitih, ki krožijo okoli zemlje, ročnih kalkulatorjih, vodnih črpalkah itd. Sončne celice (v obliki modulov ali sončnih kolektorjev) je mogoče namestiti na streho zgradbe, kjer so z razsmernikom povezane v omrežno omrežje. Načelo dela je naslednje.
Če je plošča iz aluminijaste folije izpostavljena sončni svetlobi, se aluminijasta plošča segreje in prenese na silikonsko ploščo. Silicij je polprevodnik, zato se bodo pri visokih temperaturah elektroni sproščali in se držali aluminijaste folije, pozitivni naboji pa so pritrjeni na železno folijo. Če sta foliji povezani prek zunanjega vezja, bo to povzročilo pretok elektronov. To je zato, ker v obeh folijah obstaja potencialna razlika. Potencial sončnih celic je zelo majhen, zato zahteva veliko celic. Sončne celice so tudi predrage, zato je njihova uporaba zelo omejena na določena orodja.
Tudi jakost toka je zelo odvisna od jakosti svetlobe, ki prodre skozi ploščo, števila prisotnih celic in površine preseka, izpostavljenega svetlobi. Primeri blaga, ki uporablja sončno energijo, so sončni električni avtomobili in viri energije na satelitih.
Razlike v elektriki enosmerni in izmenični tok
- Najosnovnejša razlika med enosmernim in izmeničnim tokom je v smeri toka. Smer enosmernega toka teče v eno smer, smer izmeničnega toka pa v dve smeri.
- Oblika grafa enosmernega toka (AC) je raven graf (napetost je s časom konstantna). Oblika grafa izmeničnega toka je sivzoidna, kar pomeni, da se napetost s časom spreminja.
- Neposredna električna napetost proizvaja majhno električno napetost, tako da jo je mogoče uporabljati samo v elektronskih napravah, ki potrebujejo majhno električno energijo. Izmenična napetost proizvaja veliko napetost, tako da jo lahko uporabimo za elektronske naprave, ki potrebujejo veliko električne energije.
- Vir enosmernega toka iz PLN. Vir enosmerne napetosti iz baterij ali suhih baterij.
Primer problema enosmerne elektrike
10 kosov električnega upora, razporejenih, kot je prikazano spodaj! Vsak upor je enak in magnituda je 120.
Iz zgornjega vezja zgoraj določite nadomestni upor (skupni upor) med točkama A in B!
Diskusija
Vzporedno med R2 in R3 je ime R23 60
Vzporednica med R4, R5 in R6 se imenuje R46 od 40
Vzporednica med R7, R8, R9 in R10 se imenuje R710 do 30
Serije med R1, R23, R46 in R710 dajejo RAB
RAB = 120 + 60 + 40 + 30 = 250
Torej, nadomestni upor (skupni upor) med točkama A in B je 250
DAFTAR KNJIŽNICA
Ahmad Kusnandar in drugi (2001), Uporaba osnovnih konceptov elektrike in elektronike
SMK
Tjazngat jaz, Armico, Bandung.
Ekipa. (1987),Električna teorija 1, Center za izobraževanje in usposabljanje PLN (Pusdiklat), Džakarta.
Persyaratan Splošna električna napeljava 2000 (PUIL 2000), Fundacija PUIL Jakarta.
To je pregled o Enosmerna elektrika: opredelitev in viri skupaj s popolnimi primeri problemovUpamo, da je zgoraj pregledano koristno za bralce. To je vse in hvala.
Tukaj preberite tudi reference na sorodne članke:
- Definicija, formule in enote električne energije skupaj s primeri popolnih problemov.
- Razumevanje, formule in enote električne energije skupaj s primeri popolnih problemov.
- Razumevanje in formule elektromotornih sil skupaj s popolnimi primeri problemov.
- Razumevanje in Lorentzove formule sil skupaj s popolnimi primeri
- Definicija in formula gravitacije skupaj s primeri popolnih problemov.
- Popolna definicija, formule in primeri sil trenja.