- Što je DC?
- Što je Current?
- Što je napon?
- Što je otpor?
- Ohmsko pravo i VI veza:
- Što je Moć?
- Koncept protoka elektrona
- Praktični primjeri
Što je DC?
U osnovnoj smo školi naučili da sve čine atomi. Ovo je proizvod tri čestice: elektrona, protona i neutrona. Kao što i samo ime govori, Neutron nema nikakvog naboja, dok su protoni pozitivni, a elektroni negativni.
U atomu elektroni protoni i neutroni ostaju zajedno u stabilnoj formaciji, ali ako se bilo kojim vanjskim procesom elektroni odvoje od atoma, uvijek će se željeti smjestiti u prethodni položaj, što će stvoriti privlačnost prema protonima. Ako upotrijebimo ove slobodne elektrone i gurnemo ih unutar vodiča koji tvori krug, potencijalna privlačnost stvara potencijalnu razliku.
Ako protok elektrona ne promijeni svoj put i nalazi se u jednosmjernim tokovima ili kretanjima unutar kruga, naziva se istosmjernom ili istosmjernom strujom. Istosmjerni napon je izvor stalnog napona.
U slučaju istosmjerne struje, polaritet se nikada neće promijeniti niti promijeniti s obzirom na vrijeme, dok protok struje može varirati s vremenom.
Kao i u stvarnosti, ne postoji savršeno stanje. U slučaju kruga u kojem teku slobodni elektroni, to je također istina. Ti slobodni elektroni ne teku samostalno, jer provodni materijali nisu savršeni da omogućuju slobodan protok elektrona. Doista se suprotstavlja protoku elektrona određenim pravilom ograničenja. U ovom se izdanju svaki elektronički / električni krug sastoji od tri osnovne pojedinačne veličine koje se nazivaju VI R.
- Napon (V)
- Struja (I)
- I otpor (R)
Te su tri stvari osnovne temeljne veličine koje se pojavljuju gotovo u svim slučajevima kada nešto vidimo ili opišemo ili napravimo nešto što je povezano s električnom ili elektroničkom tehnikom. Oboje su dobro povezani, ali označili su tri zasebne stvari u osnovama elektronike ili elektrotehnike.
Što je Current?
Kao što je prethodno rečeno, slobodni odvojeni elektroni teku unutar kruga; taj tok elektrona (naboj) naziva se Struja. Kada se izvor napona primijeni na krug, čestice negativnog naboja kontinuirano teku jednakomjernom brzinom. Ova se struja mjeri u amperima prema SI jedinici i označava kao I ili i. Prema ovoj jedinici 1 Amper je količina električne energije koja se prenosi u 1 sekundi. Osnovna jedinica naboja je kulon.
1A je 1 kulon naboja koji se prenosi u krugu ili vodiču u 1 sekundi. Dakle, Formula je
1A = 1 C / S
Gdje je C označen kao kulon, a S drugi.
U praktičnom scenariju, elektroni teku od negativnog izvora do pozitivnog izvora napajanja, ali za bolje razumijevanje strujnog kruga pretpostavlja se da struja teče od pozitivnog do negativnog terminala.
Na nekim shemama krugova često ćemo vidjeti da je na nekoliko strelica s I ili i usmjeren tok struja, što je uobičajeni tok struje. Korištenje struje na zidnoj preklopnoj ploči vidjet ćemo kao „Maksimalno 10 ampera “ ili u punjaču telefona „maksimalna struja punjenja je 1 ampera “ itd.
Struja se također koristi kao prefiks sa podmnožicima kao što su kilopojačala (10 3 V), mili-pojačala (10 -3 A), mikro-pojačala (10 -6 A), nano-pojačala (10 -9 A) itd.
Što je napon?
Napon je razlika potencijala između dvije točke kruga. Obaviještava potencijalnu energiju pohranjenu kao električni naboj u mjestu opskrbe električnom energijom. Možemo označiti ili izmjeriti razliku napona između bilo koje dvije točke u čvorovima kruga, spoju itd.
Razlika između dvije točke naziva se razlika potencijala ili pad napona.
Ovaj pad napona ili razlika potencijala mjeri se u voltima sa simbolom V ili v. Više napona označava veći kapacitet i više zadržavanja na punjenju.
Kao što je prethodno opisano, izvor stalnog napona naziva se istosmjernim naponom. Ako se napon povremeno mijenja s vremenom, to je izmjenični napon ili izmjenična struja.
Jedan volt je po definiciji potrošnja energije od jednog džula po električnom naboju jednog kulona. Veza je onakva kakva je opisana
V = Potencijalna energija / naboj ili 1V = 1 J / C
Gdje se J označava kao Joule, a C je kulon.
Pad napona od jednog volta događa se kada struja od 1 amp prolazi kroz otpor od 1 ohma.
1V = 1A / 1R
Gdje je A amper, a R otpor u ohmu.
Napon se također koristi kao prefiks s podsklopom kao što su Kilovolt (10 3 V), milivolt (10 -3 V), mikrovolt (10 -6 V), nanovolt (10 -9 V) itd. Napon je također označena kao negativni napon kao i pozitivan napon.
Naizmjenični napon obično se nalazi u kućnim utičnicama. U Indiji je 220 V izmjeničnog napona, u SAD-u 110 V izmjeničnog napona itd. Istosmjerni napon možemo dobiti pretvaranjem ovog izmjeničnog u istosmjerni ili iz baterija, solarnih panela, različitih napajanja kao i telefonskih punjača. DC također možemo pretvoriti u izmjenični pomoću pretvarača.
Vrlo je važno imati na umu da napon može postojati bez struje, jer je to razlika napona između dviju točaka ili razlika potencijala, ali struja ne može teći bez razlike napona između dviju točaka.
Što je otpor?
Kao i u ovom svijetu, ništa nije idealno, svaki materijal ima određene specifikacije da se odupre protoku elektrona kad prolazi iz njega. Kapacitet otpora materijala je njegov otpor koji se mjeri u Ohmima (Ω) ili Omegama. Isto kao i struja i napon, otpor također ima predznak za podmnožice poput kilo-oma (10 3 Ω), mili-oma (10 -3 Ω), mega-oma (10 6 Ω) itd. Otpor se ne može mjeriti u negativnom; to je samo pozitivna vrijednost.
Otpor obavještava je li materijal iz kojeg prolazi struja dobar vodič znači li mali otpor ili loš vodič za veliki otpor. 1 Ω je vrlo nizak otpor u usporedbi s 1M Ω.
Dakle, postoje materijali koji imaju vrlo mali otpor i dobar su vodič električne energije. Kao što su bakar, zlato, srebro, aluminij itd. S druge strane, postoji nekoliko materijala koji imaju vrlo visoku otpornost pa je loš vodič električne energije kao što su staklo, drvo, plastika, a zbog velikog otpora i loših sposobnosti provođenja električne energije oni uglavnom se koriste u izolacijske svrhe kao izolator.
Također, posebne vrste materijala široko se koriste u elektronici zbog svojih posebnih sposobnosti vođenja električne energije između loših i dobrih vodiča. To su poluvodiči, naziv implicira da je to priroda, poluvodič. Tranzistori, dioda, integrirani krugovi izrađuju se pomoću poluvodiča. Germanij i silicij su široko korišteni poluvodički materijali u ovom segmentu.
Kao što je već spomenuto, otpor ne može biti negativan. Ali otpor ima dva posebna segmenta, jedan je u linearnom, a drugi u nelinearnom segmentu. Za izračunavanje otpornosti ovog linearnog otpora možemo primijeniti specifične matematičke proračune povezane s granicama, s druge strane, nelinearni segmentirani otpor nema odgovarajuću definiciju niti veze između napona i struje između ovih otpornika.
Ohmsko pravo i VI veza:
Georg Simon Ohm zvani Georg Ohm je njemački fizičar koji je pronašao proporcionalni odnos između pada napona, otpora i struje. Taj je odnos poznat pod nazivom Ohmov zakon.
U njegovom se otkriću navodi da je struja koja prolazi kroz vodič izravno proporcionalna naponu na njemu. Pretvorimo li ovo otkriće u matematičku formaciju, vidjet ćemo to
Struja (amper) = napon / otpor I (amper) = V / R
Ako znamo bilo koju od dvije vrijednosti iz ta tri entiteta, možemo pronaći treću.
Iz gornje formule pronaći ćemo tri entiteta, a formula će biti: -
|
napon |
V = I x R |
Izlaz će biti napon u voltima (V) |
|
Trenutno |
I = V / R |
Izlaz će biti struja u amperima (A) |
|
Otpornost |
R = V / I |
Izlaz će biti otpor u Ohm (Ω) |
Pogledajmo razliku ove trojice pomoću kruga u kojem je opterećenje otpor, a Am-metar se koristi za mjerenje struje, a Volt-metar za mjerenje napona.
Na gornjoj je slici ampermetar povezan u seriju i daje struju rezistentnom opterećenju, s druge strane voltmetar spojen preko izvora za mjerenje napona.
Važno je imati na umu da ampermetar treba biti 0 otpora jer bi trebao pružiti 0 otpora na struji koja kroz njega prolazi, a da bi se to dogodilo, idealno je povezan ampermetar od 0 ohma, ali kako je napon razlika potencijala od dva čvora voltmetar je spojen paralelno.
Ako promijenimo struje izvora napona ili napon izvora napona ili otpor opterećenja preko izvora linearno, a zatim izmjeriti jedinice, mi ćemo proizvoditi u nastavku rezultat:
Na ovom grafikonu Ako je R = 1, tada će se struja i napon proporcionalno povećavati. V = I x 1 ili V = I. pa ako je otpor fiksiran, tada će napon rasti sa strujom ili obrnuto.
Što je Moć?
Snaga se stvara ili troši, u elektroničkom ili električnom krugu ocjena snage koristi se za pružanje informacija o tome koliko energije strujni krug troši da bi ga pravilno proizveo.
Prema pravilu prirode, energija se ne može uništiti, ali se može prenijeti, poput električne energije pretvorene u mehaničku energiju kada se električna energija primijeni na motor ili električna energija pretvorena u toplinu kada se primijeni na grijač. Stoga grijaču treba energija, koja je snaga, da bi osigurala pravilno odvođenje topline, ta snaga je nazivna snaga grijača pri maksimalnom izlazu.
Snaga je označena simbolom W i mjeri se u WATT.
Snaga je pomnožena vrijednost napona i struje. Tako, P = V x I
Gdje P je sila u Watt, V je napon, a I je Amper ili protok struje.
Također ima podprefiks poput kilo-vata (10 3 W), mili-vata (10 -3 W), mega-vata (10 6 W) itd.
Kako je Ohmov zakon V = I x R, a zakon snage P = V x I, tako vrijednost V možemo staviti u zakon snage pomoću V = I x R formule. Tada će biti zakon o moći
P = I * R * I Ili P = I 2 R
Raspoređivanjem iste stvari možemo pronaći najmanje jednu stvar kad druga nije dostupna, formule se preuređuju u donju matricu:
Dakle, svaki segment sastoji se od tri formule. U bilo kojem od slučajeva ako je otpor postao 0, tada će struja biti beskonačna, naziva se stanje kratkog spoja. Ako je napon postao 0, tada struja ne postoji i snaga će biti 0, ako je struja postala 0, krug je u stanju otvorenog kruga gdje je prisutan napon, ali ne i struja, pa će opet snaga biti 0, ako je snaga 0 tada krug neće trošiti niti proizvoditi nikakvu snagu.
Koncept protoka elektrona
Struja teče atrakcijama naboja. U stvarnosti, budući da su Elektroni negativna čestica i oni teku od negativnog terminala do pozitivnog terminala izvora energije. Dakle, u stvarnom krugu, struja elektrona teče od negativnog terminala do pozitivnog terminala, ali u konvencionalnom protoku struje, kao što smo prije opisali, pretpostavljamo da struja teče od pozitivnog do negativnog terminala. Na sljedećoj ćemo slici vrlo lako razumjeti protok struje.
Bez obzira na smjer kretanja, to ne utječe na strujni tok unutar sklopa. Lakše je razumjeti uobičajeni protok struje od pozitivnog do negativnog. Protok jednosmjerne struje je istosmjerna ili istosmjerna struja i izmjenjuju se u njenom smjeru koji se naziva izmjenična ili izmjenična.
Praktični primjeri
Pogledajmo dva primjera kako bismo stvari bolje razumjeli.
1. U ovom je krugu 12V istosmjerni izvor spojen preko opterećenja od 2Ω, izračunajte potrošnju energije kruga?
U ovom je krugu ukupni otpor otpor opterećenja, tako da je R = 2 i ulazni napon 12V DC, tako da je V = 12V. Protok struje u krugu bit će
I = V / R I = 12/2 = 6 ampera
Kako je snaga (W) = napon (V) x Amper (A), ukupna snaga bit će 12 x 6 = 72 W.
Vrijednost možemo izračunati i bez Amperea.
Snagom (W) = snaga = napon 2 / otpor snaga = 12 2 /2 = 12 * 12/2 = 72 watt
Bez obzira na formulu koja se koristi, izlaz će biti isti.
2. U ovom krugu ukupna potrošnja energije u opterećenju je 30 W, ako priključimo 15V istosmjernog napajanja, kolika je struja potrebna?
U ovom je krugu ukupan otpor nepoznat. Ulazni napon napajanja je 15V DC, tako da je V = 15V DC i snaga koja struji kroz sklop iznosi 30W, dakle, P = 30W. Protok struje u krugu bit će
I = P / VI = 30/15 2 ampera
Dakle, za napajanje kruga na 30 W, potreban nam je izvor istosmjerne struje od 15 V koji može isporučiti 2 ampera istosmjerne struje ili više, jer krug zahtijeva struju od 2 ampera.