Ένα σταθερό ηλεκτρικό ρεύμα είναι αυτό;

Ένα σταθερό ηλεκτρικό ρεύμα είναι μια συνεχής κίνηση ηλεκτρονίων από την περιοχή του αρνητικού (-) στην περιοχή των θετικών (+) χρεώσεων μέσωΈνα αγώγιμο υλικό, όπως ένα μεταλλικό σύρμα. Αν και οι στατικές εκφορτίσεις είναι αυθόρμητες κινήσεις φορτισμένων σωματιδίων από αρνητική σε θετικά φορτισμένη επιφάνεια, δεν συμβαίνει καμία συνεχής κίνηση σωματιδίων μέσω του αγωγού.

Για να δημιουργήσετε μια ροή ηλεκτρονίων, μια αλυσίδασταθερό ηλεκτρικό ρεύμα. Είναι μια πηγή ενέργειας (για παράδειγμα, μια μπαταρία) και ένας αγωγός που πηγαίνει από τον θετικό στον αρνητικό πόλο. Διάφορες ηλεκτρικές συσκευές μπορεί να περιλαμβάνονται στο κύκλωμα.

Συνεχής κίνηση των ηλεκτρονίων

Το ρεύμα DC είναι συνεχέςη κίνηση των ηλεκτρονίων μέσω ενός αγώγιμου υλικού, όπως ένα μεταλλικό σύρμα. Τα φορτισμένα σωματίδια μετακινούνται σε ένα θετικό (+) δυναμικό. Για να δημιουργηθεί μια ροή ηλεκτρικού ρεύματος, απαιτείται ένα ηλεκτρικό κύκλωμα αποτελούμενο από τροφοδοτικό συνεχούς ρεύματος και ένα καλώδιο που σχηματίζει κλειστό κύκλωμα. Ένα καλό παράδειγμα ενός τέτοιου κυκλώματος είναι ένας φακός.

Αν και τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια κινούνταιμέσω του καλωδίου στον θετικό (+) πόλο της τροφοδοσίας, η κίνηση του ρεύματος υποδεικνύεται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Αυτό είναι το αποτέλεσμα μιας ανεπιτυχούς και συγκεχυμένης συμφωνίας. Επιστήμονες, πειραματίζοντας με ρεύματα, διαπίστωσε ότι ο ηλεκτρισμός κινείται από (+) σε (-), και έγινε συνηθισμένο ακόμα πριν από την ανακάλυψη των ηλεκτρονίων. Στην πραγματικότητα, τα αρνητικά φορτισμένα σωματίδια μετακινούνται στον θετικό πόλο, αντίθετα προς την κατεύθυνση που υποδεικνύεται ως κατεύθυνση ροής ρεύματος. Αυτό είναι συγκεχυμένο, αλλά μετά τη σύναψη της συμφωνίας είναι ήδη δύσκολο να διορθωθεί κάτι.

Τάση, ρεύμα και αντίσταση

Ηλεκτρική ενέργεια που διέρχεται από σύρμα ή άλλοαγωγός, χαρακτηρίζεται από τάση U, ρεύμα Ι και αντίσταση R. Η τάση είναι μια δυνητική ενέργεια. Το ρεύμα είναι η ροή των ηλεκτρονίων στον αγωγό, και η αντίσταση είναι η δύναμη της τριβής του.

Ένας καλός τρόπος για να παρουσιάσετε μια μόνιμηηλεκτρικό ρεύμα είναι να σχεδιάσετε μια αναλογία με το νερό που ρέει μέσα από τον εύκαμπτο σωλήνα. Η τάση είναι ένα δυναμικό που συσσωρεύεται στο ένα άκρο του σύρματος λόγω μιας περίσσειας αρνητικά φορτισμένων ηλεκτρονίων. Αυτό είναι παρόμοιο με την αυξημένη πίεση νερού στον εύκαμπτο σωλήνα. Το δυναμικό προκαλεί την κίνηση ηλεκτρονίων μέσω του καλωδίου στην περιοχή θετικής φόρτισης. Αυτή η δυνητική ενέργεια ονομάζεται τάση και μετράται σε volts.

Ένα σταθερό ηλεκτρικό ρεύμα είναι ένα ρεύμα ηλεκτρονίων που μετράται σε αμπέρ. Είναι παρόμοιο με την ταχύτητα ροής νερού μέσω του εύκαμπτου σωλήνα.

Ομ είναι μια μονάδα ηλεκτρικής αντίστασης. Άτομα του αγωγού βρίσκονται έτσι ώστε τα ηλεκτρόνια να περάσουν ελάχιστατριβή. Σε μονωτήρες ή κακούς αγωγούς, τα άτομα ασκούν ισχυρή αντίσταση ή παρεμποδίζουν την κίνηση φορτισμένων σωματιδίων. Αυτό είναι ανάλογο με την τριβή του νερού στο λάστιχο καθώς περνά μέσα από αυτό.

Έτσι, η τάση είναι παρόμοια με την πίεση, τη ροή ρεύματος και την υδραυλική αντίσταση στην ηλεκτρική αντίσταση.

Δημιουργία συνεχούς ρεύματος

Αν και ο στατικός ηλεκτρισμός μπορεί να αποφορτιστεί μέσω μεταλλικού σύρματος, δεν είναι πηγή συνεχούς ρεύματος. Είναι μπαταρίες και γεννήτριες.

Στις μπαταρίες, οι χημικές αντιδράσεις χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρισμού συνεχούς ρεύματος. Για παράδειγμα, μια μπαταρία αυτοκινήτου αποτελείται από πλάκες μολύβδου, τοποθετείται σε διάλυμα θειικού οξέος. Όταν η πλάκα φορτίο λαμβάνεται από ένα δίκτυο ή μια γεννήτρια όχημα, αλλάζουν χημικά και διατηρούν το φορτίο. Αυτή η δύναμη DC θα μπορούσε στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για να τροφοδοτήσει ένα προβολέα οχήματος και περισσότερο. D. Το πρόβλημα είναι ότι το θειικό οξύ είναι πολύ ακρίβεια και επικίνδυνο.

Μια άλλη μπαταρία μπορεί να γίνει απόλεμόνι. Δεν απαιτεί φόρτιση, αλλά εξαρτάται από την όξινη αντίδραση διαφορετικών μετάλλων. Ο χαλκός και ο ψευδάργυρος λειτουργούν καλύτερα. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα σύρμα χαλκού ή ένα νόμισμα. Ως διαφορετικό ηλεκτρόδιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί γαλβανισμένο καρφί. Και ο σίδηρος θα λειτουργήσει, αλλά δεν είναι τόσο καλός. Αρκεί να κολλήσετε ένα χάλκινο σύρμα και ένα γαλβανισμένο καρφί σε ένα κανονικό λεμόνι και να μετρήσετε την τάση μεταξύ τους με ένα βολτόμετρο. Μερικοί άνθρωποι με αυτή την μπαταρία μπόρεσαν ακόμη να ανάψουν μια λάμπα φακού.

Αξιόπιστο η πηγή είναι μια γεννήτρια που είναι κατασκευασμένη από σύρμα τυλιγμένο μεταξύ των βόρειων και νότιων πόλων του μαγνήτη.

Έτσι, ένα σταθερό ηλεκτρικό ρεύμα είναισυνεχής κίνηση των ηλεκτρονίων από τον αρνητικό στον θετικό πόλο ενός αγωγού, όπως ένα μεταλλικό σύρμα. Μια αλυσίδα είναι απαραίτητη για τη διέλευση φορτισμένων σωματιδίων. Σε αυτό, η κατεύθυνση της ροής ρεύματος είναι απέναντι από τη ροή των ηλεκτρονίων. Το κύκλωμα χαρακτηρίζεται από ποσότητες όπως τάση, ρεύμα και αντίσταση. Οι πηγές συνεχούς ρεύματος είναι συσσωρευτές και γεννήτριες.

Ηλεκτρικά κυκλώματα

Το ηλεκτρικό κύκλωμα ενός συνεχούς ρεύματος αποτελείται από μια πηγή των οποίων οι πόλοι συνδέονται με αγωγούς που συνδέονται δέκτες σε κλειστό βρόχο. Αυτό αποτελεί προϋπόθεση για τη διέλευση του ρεύματος. Οι αλυσίδες μπορούν να είναι διαδοχικές, παράλληλες ή συνδυασμένες.

Αν πάρετε μια πηγή συνεχούς ρεύματος, για παράδειγμα μια μπαταρία, και συνδέστε τη θετική και αρνητικό πόλους καλώδια στο φορτίο, για παράδειγμα λάμπα, τότε δημιουργείται ένα ηλεκτρικό κύκλωμα. Με άλλα λόγια, ηλεκτρική ενέργεια ροή από μια επαφή της μπαταρίας στην άλλη. Σε συνέχεια της λάμπας, μπορείτε να εγκαταστήσετε ένα διακόπτη, ο οποίος, αν είναι απαραίτητο, θα ρυθμίζει την παροχή σταθερού ηλεκτρικού ρεύματος.

DC Τροφοδοτικά

Το κύκλωμα απαιτεί πηγή ενέργειας. Συνήθως, χρησιμοποιεί μπαταρία ή μπαταρία. Μια άλλη πηγή ενέργειας είναι μια γεννήτρια DC. Επιπλέον, είναι δυνατόν να περάσει ένα εναλλασσόμενο ρεύμα μέσω του ανορθωτή. Ένας τυπικός προσαρμογέας που χρησιμοποιείται με ορισμένες φορητές συσκευές (όπως τα smartphones) μετατρέπει το 220 Στο AC σε DC 5 V.

Αγωγοί

Τα καλώδια και τα φορτία πρέπει να εκτελούν ηλεκτρική ενέργεια. Χαλκός ή αλουμίνιο είναι το καλούς αγωγούς και χαμηλή αντίσταση. Ένα νήμα βολφραμίου σε έναν λαμπτήρα πυράκτωσης πραγματοποιεί ρεύμα, αλλά έχει υψηλή αντίσταση, η οποία προκαλεί της θερμαίνεται και θερμαίνεται.

Σειριακή και παράλληλη σύνδεση

Στο ηλεκτρικά κυκλώματα Πολλές συσκευές, όπως οι λαμπτήρες, μπορούνσυνδέστε σε μια γραμμή μεταξύ των θετικών και αρνητικών πόλων της μπαταρίας. Αυτή η σύνδεση ονομάζεται σειριακή. Ένα από τα προβλήματα αυτής της ρύθμισης είναι ότι εάν ένας βολβός καεί, λειτουργεί ως διακόπτης και αποσυνδέει ολόκληρο το κύκλωμα.

Δέκτες μπορεί επίσης να συνδεθεί παράλληλα, έτσι ώστε αν λυθεί οποιαδήποτε λάμπα, το κύκλωμα δεν θα απενεργοποιηθεί. Ένα παράλληλο κύκλωμα χρησιμοποιείται όχι μόνο σε Χριστουγεννιάτικο δέντρο γιρλάντες - η ηλεκτρική καλωδίωση στα σπίτια πραγματοποιείται παράλληλα. Επομένως, ο φωτισμός και οι συσκευές μπορούν να ενεργοποιηθούν και να απενεργοποιηθούν ανεξάρτητα.

Ο νόμος του Ohm

Στους νόμους του άμεσου ηλεκτρικού ρεύματοςΟ νόμος του Ohm, ο οποίος είναι ο πιο θεμελιώδης τύπος για τα ηλεκτρικά κυκλώματα, ανήκει. Σύμφωνα με τον ίδιο, το ρεύμα που διέρχεται από τον αγωγό είναι άμεσα αναλογικό με τη διαφορά δυναμικού στο αυτόν. Ο νόμος διαμορφώθηκε για πρώτη φορά το 1827 Ο Γερμανός φυσικός Γιώργος Ομμ, όταν διερεύνησε την αγωγιμότητα των μετάλλων. Ο νόμος του Ohm περιγράφει καλύτερα απλά ηλεκτρικά κυκλώματα συνεχούς ρεύματος. Αν και ισχύει και για εναλλασσόμενο ρεύμα, στην περίπτωση αυτή θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη και άλλες πιθανές μεταβλητές. Η σχέση μεταξύ του ρεύματος, της τάσης και της αντίστασης καθιστά δυνατό τον υπολογισμό μιας φυσικής ποσότητας εάν οι τιμές των άλλων δύο είναι γνωστές.

Ο νόμος του Ohm δείχνει τη σχέση μεταξύ τάσης, ρεύματος και αντίστασης σε ένα απλό ηλεκτρικό κύκλωμα. Στην απλούστερη μορφή γράφεται από την εξίσωση U = I× R. Εδώ, U είναι η τάση σε volts, I είναι το ρεύμα σε amperes, και R είναι η αντίσταση σε ohms. Έτσι, αν είναι γνωστά τα Ι και R, μπορεί να υπολογιστεί το U. Εάν είναι απαραίτητο, ο τύπος μπορεί να αλλάξει με μεθόδους άλγεβρας. Για παράδειγμα, εάν γνωστό U και R και είναι απαραίτητο να βρω I, τότε η εξίσωση I = U / R. Or, εάν με δεδομένο το U και I και είναι απαραίτητο να υπολογίσουμε το R, τότε εφαρμόζεται η έκφραση R = U / I.

Η σημασία του νόμου του Ohm είναι ότι ανη τιμή των δύο μεταβλητών στην εξίσωση είναι γνωστή, τότε μπορούμε να καθορίσουμε την τρίτη. Οποιαδήποτε από αυτές τις φυσικές ποσότητες μπορεί να μετρηθεί με ένα βολτόμετρο. Τα περισσότερα βολτόμετρα ή τα πολύμετρα μετρούν U, I, R σταθερού και εναλλασσόμενου ρεύματος.

Ο υπολογισμός των U, I, R

Η ηλεκτρική τάση ενός συνεχούς ρεύματος με το γνωστό ρεύμα και αντίσταση μπορεί να βρεθεί με τον τύπο U = I × R. Για παράδειγμα, εάν I = 0,2 Α και R = 1000 Ωm, τότε U = 0,2 Α * 1000 Ohm = 200 V.

Αν το γνωστή τάση και αντίσταση, το ρεύμα μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την εξίσωση I = V / R. Για παράδειγμα, εάν U = 110 Στο και R = 22000 Ωχ, τότε εγώ = 110 Στο / / 22000 Ohm = 0,005 Α.

Εάν είναι γνωστή η τάση και το ρεύμα, τότε R = V / I. Αν V = 220 Στο και Ι = 5 Α, τότε R = 220 Στο / 5 Α = 44 Ohm.

Με αυτόν τον τρόπο, Ο νόμος του Ohm δείχνει τη σχέση μεταξύ τάσης, ρεύματος και αντίστασης σε ένα απλό ηλεκτρικό κύκλωμα. Μπορεί να εφαρμοστεί σε κυκλώματα άμεσου και εναλλασσόμενου ρεύματος.

DC

Φορτίο που κινείται σε μια αλυσίδα (αν δεν είναιυπεραγωγός), καταναλώνει ενέργεια. Αυτό μπορεί να προκαλέσει τη θέρμανση ή τη στροφή του κινητήρα. Η ηλεκτρική ενέργεια είναι ο ρυθμός μετατροπής της ηλεκτρικής ενέργειας σε άλλη μορφή, όπως η μηχανική ενέργεια, η θερμότητα ή το φως. Ισούται με το προϊόν του ρεύματος και της τάσης: P = U × I. Μετρούμενη σε Watt. Για παράδειγμα, εάν U = 220 Στο και Ι = 0,5 Α, τότε Ρ = 220 Στο * 0.5 Α = 110 W.