- Čo je to DC?
- Čo je aktuálne?
- Čo je to napätie?
- Čo je to odpor?
- Ohmov zákon a VI vzťah:
- Čo je to sila?
- Koncept elektrónového toku
- Praktické príklady
Čo je to DC?
Na základnej škole sme sa dozvedeli, že všetko je tvorené atómami. Jedná sa o produkt troch častíc: elektrónov, protónov a neutrónov. Ako naznačuje názov, neutrón nemá žiadny náboj, zatiaľ čo protóny sú pozitívne a elektróny negatívne.
V atóme elektróny protóny a neutróny zostávajú pohromade v stabilnej formácii, ale ak sú elektróny oddelené od atómov, vždy sa budú chcieť usadiť v predchádzajúcej polohe, čím vytvoria príťažlivosť pre protóny. Ak použijeme tieto voľné elektróny a zatlačíme ich dovnútra vodiča, ktorý vytvára obvody, potenciálna príťažlivosť produkuje potenciálny rozdiel.
Ak tok elektrónov nezmení svoju dráhu a je v jednosmerných tokoch alebo pohyboch vo vnútri obvodu, nazýva sa to jednosmerný alebo jednosmerný prúd. DC napätie je zdroj konštantného napätia.
V prípade jednosmerného prúdu sa polarita nikdy nezmení alebo nezmení s ohľadom na čas, zatiaľ čo tok prúdu sa môže s časom meniť.
Rovnako ako v skutočnosti neexistuje perfektný stav. V prípade obvodu, kde prúdia voľné elektróny, to tiež platí. Tieto voľné elektróny netečú nezávisle, pretože vodivé materiály nie sú dokonalé na to, aby umožnili elektrónom voľný tok. Proti toku elektrónov sa stavia určitým pravidlom obmedzenia. Pre toto vydanie obsahuje každý elektronický / elektrický obvod tri základné individuálne veličiny, ktoré sa nazývajú VI R.
- Napätie (V)
- Prúd (I)
- And Resistance (R)
Tieto tri veci sú základné základné veličiny, ktoré sa objavujú takmer vo všetkých prípadoch, keď niečo vidíme alebo popisujeme alebo vyrábame niečo, čo súvisí s elektrotechnikou alebo elektronikou. Obaja spolu súvisia, ale označili tri samostatné veci v elektronike alebo elektrických základoch.
Čo je aktuálne?
Ako už bolo uvedené, vo vnútri obvodov prúdia voľné separované elektróny; tento tok elektrónov (náboj) sa nazýva prúd. Keď zdroj napätia privedie na obvod, častice záporného náboja nepretržite prúdia rovnomernou rýchlosťou. Tento prúd sa meria v ampéroch podľa jednotky SI a označuje sa ako I alebo i. Na túto jednotku je 1 ampér množstvo elektriny prenesenej za 1 sekundu. Základnou jednotkou náboja je coulomb.
1A je 1 coulomb náboja prenášaný v obvode alebo vodiči za 1 sekundu. Takže vzorec je
1A = 1 C / S
Kde C je označený ako coulomb a S je druhý.
V praktickom scenári prúdia elektróny zo záporného zdroja do kladného zdroja napájania, ale pre lepšie porozumenie súvisiacim s obvodom konvenčný prúdový tok predpokladá, že prúd preteká z kladného do záporného pólu.
V niektorých schémach zapojenia často uvidíme, že niekoľko šípok s I alebo i smeruje proti prúdu prúdov, čo je konvenčný tok prúdu. Uvidíme použitie prúdu na nástennej ústredni ako „maximálne 10 A “ alebo v nabíjačke „maximálny nabíjací prúd je 1 A “ atď.
Prúd sa tiež používa ako predpona s čiastkovým násobkom ako zosilňovače Kilo (10 3 V), milli-ampéry (10 -3 A), mikroampéry (10 -6 A), nanoampéry (10-9 A) atď.
Čo je to napätie?
Napätie je potenciálny rozdiel medzi dvoma bodmi obvodu. Upozorňuje na potenciálnu energiu uloženú ako elektrický náboj v elektrickom napájacom bode. Môžeme označiť alebo zmerať rozdiel napätia medzi ľubovoľnými dvoma bodmi v uzloch obvodu, križovatke atď.
Rozdiel medzi dvoma bodmi nazývaný ako potenciálny rozdiel alebo pokles napätia.
Tento pokles napätia alebo potenciálny rozdiel sa meria vo voltoch so symbolom V alebo v. Viac napätia označuje väčšiu kapacitu a viac zadržania náboja.
Ako je opísané vyššie, zdroj konštantného napätia sa nazýva jednosmerné napätie. Ak sa napätie periodicky mení s časom, je to striedavé napätie alebo striedavý prúd.
Jeden volt je podľa definície spotreba energie jedného joula na elektrický náboj jedného coulombu. Vzťah je taký, ako je popísané
V = potenciálna energia / nabíjanie alebo 1 V = 1 J / C.
Kde, J je označený ako Joule a C je coulomb.
Jeden pokles napätia Volt nastane, keď prúd 1 ampéra preteká odporom 1 ohm.
1V = 1A / 1R
Kde A je Ampér a R je odpor v ohmoch.
Napätie sa tiež používa ako predpona s pomocným násobkom ako Kilovolt (10 3 V), milivolt (10 -3 V), mikrovolt (10 -6 V), nano-volt (10-9 V) atď. sa označuje ako záporné napätie, tak aj kladné napätie.
AC napätie sa bežne nachádza v domácich zásuvkách. V Indii je to 220 V AC, v USA je to 110 V AC atď. DC napätie môžeme získať prevedením tohto AC na DC alebo z batérií, solárnych panelov, rôznych napájacích zdrojov a nabíjačiek telefónov. Môžeme tiež prevádzať DC na AC pomocou invertorov.
Je veľmi dôležité mať na pamäti, že napätie môže existovať aj bez prúdu, pretože ide o rozdiel napätia medzi dvoma bodmi alebo potenciálny rozdiel, ale prúd nemôže prúdiť bez rozdielu napätia medzi dvoma bodmi.
Čo je to odpor?
Pretože v tomto svete nie je nič ideálne, každý materiál má určité špecifikácie, aby odolával toku elektrónov pri prechode z neho. Kapacita odporu materiálu je jeho odpor, ktorý sa meria v ohmoch (Ω) alebo Omega. Rovnako ako prúd a napätie má odpor aj predponu pre sub-násobok, ako sú kiloohmy (10 3 Ω), mili-ohmy (10 -3 Ω), mega-ohmy (10 6 Ω) atď. Odpor nie je možné merať negatívne; je to iba kladná hodnota.
Odpor oznamuje, či je materiál, z ktorého prúd prechádza, dobrý vodič, čo znamená nízky odpor, alebo zlý vodič, vysoký odpor. 1 Ω je v porovnaní s 1M Ω veľmi nízkym odporom.
Existujú teda materiály, ktoré majú veľmi nízky odpor a sú dobrým vodičom elektrickej energie. Rovnako ako meď, zlato, striebro, hliník atď. Na druhej strane existuje niekoľko materiálov, ktoré majú veľmi vysoký odpor, a teda zlý vodič elektriny, ako je sklo, drevo, plast, a kvôli vysokej odolnosti a zlým schopnostiam viesť elektrinu sú sa používajú hlavne na izolačné účely ako izolátor.
Špeciálne druhy materiálov sa v elektronike tiež široko používajú pre svoje špeciálne schopnosti viesť elektrinu medzi zlými a dobrými vodičmi. Je to polovodič, z ktorého názvu vyplýva, že je to polovodič. Tranzistory, diódy, Integrované obvody sa vyrábajú pomocou polovodičov. Germánium a kremík sú v tomto segmente široko používaným polovodičovým materiálom.
Ako už bolo uvedené, odpor nemôže byť negatívny. Ale odpor má dva konkrétne segmenty, jeden je v lineárnom segmente a druhý v nelineárnom segmente. Na výpočet odporovej kapacity tohto lineárneho odporu môžeme použiť konkrétny matematický výpočet súvisiaci s hranicami, na druhej strane nelineárny segmentovaný odpor nemá správnu definíciu alebo vzťahy medzi tokom napätia a prúdu medzi týmito rezistormi.
Ohmov zákon a VI vzťah:
Georg Simon Ohm alias Georg Ohm je nemecký fyzik, ktorý našiel proporcionálny vzťah medzi poklesom napätia, odporom a prúdom. Tento vzťah je známy ako Ohmsov zákon.
V jeho objave sa uvádza, že prúd prechádzajúci vodičom je priamo úmerný napätiu na ňom. Ak prevedieme toto zistenie na matematickú formáciu, uvidíme to
Prúd (ampér) = napätie / odpor I (ampér) = V / R
Ak poznáme ktorúkoľvek z dvoch hodnôt z týchto troch entít, môžeme nájsť tretiu.
Z vyššie uvedeného vzorca nájdeme tri entity a vzorec bude: -
|
Napätie |
V = I x R |
Výstupom bude napätie vo voltoch (V) |
|
Aktuálne |
I = V / R |
Výstup bude prúd v ampéroch (A) |
|
Odpor |
R = V / I |
Výstupom bude odpor v ohmoch (Ω) |
Pozrime sa na rozdiel týchto troch obvodov, kde je zaťaženie odporom a Am-meter sa používa na meranie prúdu a Volt-meter sa používa na meranie napätia.
Na vyššie uvedenom obrázku je ampérmeter zapojený do série a poskytujúci prúd odporovej záťaži, na druhej strane voltmetr pripojený cez zdroj na meranie napätia.
Je dôležité mať na pamäti, že ampérmeter musí mať 0 odpor, pretože má poskytovať 0 odpor prúdu, ktorý ním preteká, a aby sa tak stalo, je ideálny 0 ohmový ampérmeter zapojený do série, ale keďže napätie je potenciálny rozdiel z dvoch uzlov je voltmeter pripojený paralelne.
Ak zmeníme prúd zdroja napätia alebo napätie zdroja napätia alebo odpor záťaže naprieč zdrojom lineárne a potom zmeráme jednotky, vyprodukujeme nasledujúci výsledok:
V tomto grafe Ak R = 1, potom sa proporcionálne zvýši prúd a napätie. V = I x 1 alebo V = I. takže ak je odpor pevný, napätie sa bude zvyšovať s prúdom alebo naopak.
Čo je to sila?
Energia sa buď vytvára, alebo spotrebúva. V elektronickom alebo elektrickom obvode sa výkon používa na poskytnutie informácií o tom, koľko energie obvod spotrebuje na správny výstup.
Podľa prírodného pravidla nemôže byť energia zničená, ale môže sa prenášať, napríklad elektrická energia konvertovaná na mechanickú energiu, keď sa elektrina aplikuje na motor, alebo elektrická energia, ktorá sa premení na teplo, keď sa aplikuje na ohrievač. Preto ohrievač potrebuje energiu, ktorou je výkon, aby zabezpečil správny odvod tepla, pričom tento výkon predstavuje menovitý výkon ohrievača pri maximálnom výkone.
Výkon je označený symbolom W a je meraný vo WATT.
Výkon je vynásobená hodnota napätia a prúdu. Takže
P = V x I
Kde P je výkon vo wattoch, V je napätie a I je prúd alebo prúd.
Má tiež subponu ako Kilo-Watt (10 3 W), mili-Watt (10 -3 W), megawatt (10 6 W) atď.
Vzhľadom k tomu, Ohmov Právo V = I x R a právo ich napájanie P = V x i, takže môžeme dať hodnotu V v Mocninné pomocou V = I x R vzorec. Potom bude mocenský zákon
P = I * R * I alebo P = I 2 R
Usporiadaním toho istého nájdeme najmenej jednu vec, ak druhá nie je k dispozícii, a vzorce sa usporiadajú v nasledujúcej matici:
Každý segment teda pozostáva z troch vzorcov. Ak sa v ktoromkoľvek z prípadov stane odpor 0, bude prúd nekonečný, nazýva sa to skratová podmienka. Ak sa Napätie stalo 0, potom prúd neexistuje a príkon bude 0, ak sa prúd stal 0, potom je obvod v stave otvoreného obvodu, kde je prítomné napätie, ale nie prúd, teda opäť bude príkon 0, Ak je príkon 0 potom nebudú obvody spotrebovávať ani vyrábať nijakú energiu.
Koncept elektrónového toku
Prúd tečie nabíjacími atrakciami. V skutočnosti sú elektróny zápornými časticami a prúdia od záporného pólu k kladnému pólu zdroja energie. Takže v skutočných obvodoch elektrónový prúd prúdi zo zápornej svorky do kladnej svorky. Ale pri konvenčnom prúdení, ako sme opísali skôr, predpokladáme, že prúd preteká z kladnej do zápornej svorky. Na nasledujúcom obrázku pochopíme tok prúdu veľmi ľahko.
Nech je smer akýkoľvek, nemá žiadny vplyv na tok prúdu v obvodoch. Je ľahšie pochopiť konvenčný tok prúdu od kladného po záporný. Jednosmerný tok prúdu je jednosmerný alebo jednosmerný prúd a ktorý strieda jeho smer nazývaný striedavý prúd alebo striedavý prúd.
Praktické príklady
Pozrime sa na dva príklady, aby sme veci lepšie pochopili.
1. V tomto obvode je zdroj 12V DC pripojený cez záťaž 2Ω, vypočítate spotrebu energie v obvode?
V tomto obvode je celkovým odporom odpor záťaže, takže R = 2 a napájanie vstupným napätím je 12V DC, takže V = 12V. Prúdový prúd v obvodoch bude
I = V / R I = 12/2 = 6 ampérov
Pretože príkon (W) = napätie (V) x ampér (A), celkový príkon bude 12 x 6 = 72 W.
Hodnotu môžeme vypočítať aj bez ampéra.
Príkon (W) = Power = napätie 2 / Odpor napájanie = 12 2 /2 = 12 * 12/2 = 72 watt
Nech sa použije akýkoľvek vzorec, výstup bude rovnaký.
2. V tomto obvode je celková spotreba energie pri zaťažení 30 W, ak pripojíme napájanie 15 V ss., Aký veľký prúd je potrebný?
V tomto obvode nie je celkový odpor známy. Vstupné napájacie napätie je 15 V DC, takže V = 15 V DC a výkon prúdiaci cez obvody je 30 W, takže P = 30 W. Prúdový prúd v obvodoch bude
I = P / VI = 30/15 2 ampérov
Ak teda napájame obvody na 30 W, potrebujeme zdroj napájania 15 V DC, ktorý je schopný dodávať 2 A jednosmerný prúd alebo viac, pretože obvody vyžadujú prúd 2 A.