§14.Постоянный электрический ток | Политех в Сети
Электрическое поле при наличии постоянных токов.
Закон Ома в дифференциальной форме имеет вид
(14.1)При наличии тока в проводнике внутри проводника имеется электрическое поле. Плотность тока по сечению проводника различна и распределена неравномерно. Максимальный ток течет в поверхностном слое, внутри он практически равен нулю, но мы рассматриваем проводники с очень малой площадью поперечного сечения – линейные проводники. Для них считаем, что плотность тока по сечению одинакова и направлена вдоль элемента длины проводника
. (14.2)Таким образом, в общем случае вопрос о напряженности электрического поля и плотности постоянного тока внутри толстых проводников является сложным. Распределение плотности тока по сечению зависит от ряда факторов и, в частности, от формы проводника. О напряженности поля вблизи поверхности проводника можно высказать более определенные суждения. Вблизи поверхности как напряженность поля, так и плотность тока направлены касательно поверхности. Нормальные к поверхности составляющие этих величин внутри проводника отсутствуют. Из граничного условия заключаем, что (11.29) Вблизи поверхности вне проводника имеется электрическое поле, тангенциальная составляющая напряженности которого равна тангенциальной составляющей напряженности поля внутри проводника (рис. 22). Однако о нормальной составляющей напряженности электрического поля вне проводника отсюда никаких выводов сделать нельзя.
Вопрос об источниках поля.
Чем же порождается электрическое поле внутри проводника, что является источником этого поля? Так как существование постоянного тока в цепи обеспечивается соответствующим источником постоянного тока, например гальваническим элементом, то ясно, что он имеет какое-то отношение к порождению электрического поля. Однако непосредственно он не может породить это поле. Такое утверждение очевидно в случае очень длинного проводника для участков цепи, удаленных от батареи на очень большое расстояние, например на сотни километров. Напряженность электрического поля, которую могут создать заряды полюсов батареи, на этом расстоянии ничтожно мала. Следовательно, батарея не может быть непосредственным источником электрического поля внутри проводника.
Единственным источником постоянного электрического поля может быть только электрический заряд. Поэтому обсуждаемая проблема сводится к вопросу о том, какими зарядами порождается поле внутри проводника и где эти заряды находятся?
Поле вне проводника.
Для ответа на этот вопрос необходимо изучить электрическое поле вне проводника. Оказывается, что вне проводника вблизи его поверхности наряду с тангенциальной составляющей напряженности
электрического поля имеется также нормальная составляющая . Однако внутри проводника . Следовательно, заключаем, что На поверхности проводника должны существовать заряды, поверхностная плотность которых. (14.3)В формуле (14.3) предполагается, что проводник находится в вакууме. Если его погрузить в диэлектрическую среду, то вместе с в формулу (14.3) войдет диэлектрическая проницаемость среды.Таким образом, на поверхности проводника, по которому течет постоянный электрический ток, имеются электрические заряды. Они и являются источниками электрического поля, которое существует в проводнике и обеспечивает наличие постоянного тока. Поверхностная плотность заряда на различных участках проводника может иметь различные знаки. В однородных проводниках имеются только поверхностные заряды. Следовательно, вблизи поверхности проводника, как напряженность поля, так и плотность тока направлены касательно поверхности, поэтому вблизи поверхности проводника, вне его, имеется электрическое поле, тангенциальная составляющая которого
направлена вдоль поверхности проводника.Такая же составляющая имеется и вблизи поверхности, и внутри проводника. Существование тока в проводнике обеспечивается тем, что на его концах в течение длительного времени поддерживается ненулевая разность потенциалов. Но сам источник тока не в состоянии обеспечить это поле внутри проводника.
Механизм существования постоянного тока.
Источник тока называется источником сторонних электродвижущих сил (сторонних э. д.с.). По результатам своего действия он представляет собой процесс или устройство, отделяющее положительные заряды от отрицательных. После разделения заряды перемещаются на электроды и по закону Кулона действуют на другие заряды, и т. д. В результате этих коллективных взаимодействий в цепи на поверхности проводников возникает такое распределение зарядов, которое обеспечивает существование внутри проводника соответствующего электрического поля. Таким образом, Роль зарядов на полюсах источника сторонних э. д. с. состоит не в том, чтобы создавать во всех проводника непосредственно соответствующее электрическое поле, а в том, чтобы обеспечить такое распределение поверхностных зарядов на проводниках, которое создает нужное электрическое поле внутри них. А это и обеспечивает существование постоянного тока. Поскольку взаимодействие между зарядами осуществляется посредством электромагнитных сил, процесс образования постоянного тока в цепи после ее замыкания характеризуется скоростью распространения электромагнитных волн, зависящих от распределения емкостей, индуктивностей и других характеристик цепи. В свободном пространстве скорость распространения электромагнитных взаимодействий равна скорости света.
Следовательно, при его подключении к проводнику на поверхности появляются электрические заряды, которые служат источниками электрического поля, причем эти заряды находятся на поверхности проводника и плотность их определяется
. (14.3)Изменение потенциала вдоль проводника с током.
Поскольку в проводнике при наличии постоянного тока
, потенциал изменяется вдоль проводника, т. е. в отличие от электростатики потенциал не является постоянным во всех точках проводника. Однако поле внутри проводника создается неподвижными, постоянными по времени поверхностными зарядами и поэтому так же, как в электростатике, является потенциальным.Так как в проводнике
, то потенциал изменяется вдоль проводника и разность потенциалов между двумя точками равна. (14.4)Считаем, что поле постоянно по сечению, тогда
, где — длина проводника от точки (1) до точки (2).Величину
Называют напряжением.Напряженность поля
, но , где. (14.5)Формула (14.5) определяет омическое сопротивление участка проводника или просто сопротивление участка проводника.
Закон Ома для участка однородной цепи имеет вид
. (14.6)Для поддержания постоянного тока в цепи в течение длительного времени используются источники постоянного тока. Это аккумуляторы.
Источник тока характеризуется электродвижущей силой (ЭДС)
. (14.7)Если рассмотреть замкнутую цепь, то благодаря наличию ЭДС в этой цепи существует ток и закон Ома для замкнутой цепи имеет вид, (14.8)Где R – внутреннее сопротивление источника тока.
Мы различаем участок однородной цепи, как участок, не содержащий электродвижущей силы и неоднородный участок как участок, содержащий источник тока.
Линейные цепи. Правила Кирхгофа.
Правила Кирхгофа служат для составления системы уравнений, из которой находятся силы тока для разветвленной цепи любой сложности. Они являются записью закона Ома (14.8) для каждого из замкнутых контуров и закона сохранения заряда в каждом узле. Правила знаков для сил тока и э. д. с. В каждом из замкнутых контуров такие же, как для изолированного контура. Направление положительного обхода для всех контуров выбирается одинаковым. Закон сохранения заряда в узлах требует, чтобы сумма сил токов, входящих в узел, была равна сумме сил токов, выходящих из него, иначе говоря, сумма алгебраических значений сил токов в узле должна быть равной нулю. При составлении суммы силы токов, изображаемых стрелками в направлением от узла, берутся, например, со знаком минус, а силы токов, изображаемых стрелками с направлением к узлу, со знаком плюс. Можно, конечно, брать обратные знаки, это не изменит соответствующих уравнений, важно лишь для всех узлов применять одно и то же правило.
Таким образом, правила Кирхгофа гласят:
- Сумма алгебраических значений сил токов в каждом узле, равна нулю:
- Сумма произведений алгебраических значений сил токов на сопротивление соответствующих участков каждого из замкнутых контуров равна сумме алгебраических значений сторонних э. д. с. в каждом замкнутом контуре:
Можно показать, что получающаяся при этом система уравнений является полной и позволяет определить все токи. Эти законы вывел Кирхгоф (1824-1887).
Правила Кирхгофа служат для составления систем уравнений, из которых могут быть найдены силы тока для разветвленной цепи любой сложности.
Первое правило Кирхгофа является следствием закона сохранения заряда – (14.9). Причем токи, входящие в узел со знаком ‘+’, выходящие –‘-’.
Второе правило Кирхгофа является следствием закона сохранения энергии.
Записав эту систему уравнений для любой разветвленной цепи всегда получаем на одно уравнение больше, чем нужно, т. к. это уравнение является линейно зависимым, т. е. является линейной комбинацией остальных уравнений.
Пример.
Дано:Найти:
1)
2)
3)
Можно составить еще одно уравнение
, которое является линейной комбинацией уравнения (2) и (3).При соединении источников в батарею руководствуются следующими соотношениями:
1) последовательное соединение
; (14.7)2) параллельное соединение
. (14.8)Что такое постоянный ток?
Постоянный ток — это форма электрического тока, используемого в электричестве постоянного тока (DC), и состоит из электронов, которые непрерывно движутся в одном направлении. Это в отличие от электричества переменного тока (AC), в котором электроны движутся сначала в одном направлении, а затем в другом направлении, быстро чередуясь между каждым. Электричество постоянного тока часто используется в батареях и аналогичных источниках электропитания, поскольку обычно просто создать цепь с использованием электричества постоянного тока, хотя часто на больших расстояниях предпочтительным является электричество переменного тока. Постоянный ток является одной из самых простых форм электрического тока для понимания и часто используется, чтобы объяснить, как работает электричество.
Электричество создается посредством протекания электрического тока через систему, называемую цепью, которая включает некоторую форму проводника и источник тока. Ток состоит из потока отрицательно заряженных электронов через систему, и в постоянном токе эти электроны протекают через цепь в одном направлении. Электрические заряды перетекают от одного заряда к другому, «противоположности притягиваются», как говорится, и поэтому отрицательно заряженные электроны естественным образом движутся к положительно заряженной области.
Постоянный ток протекает по цепи с использованием проводника, который представляет собой материал, часто металлический, который естественным образом создает условия, в которых электроны могут легко перемещаться. Проводящие материалы часто работают для передачи энергии любого типа, будь то тепло или электричество, поэтому металлическая поверхность обычно нагревается быстрее непроводящей поверхности, а также проводит электричество. Схема этого типа создается путем присоединения отрицательной и положительной части источника питания, такого как батарея, к любому концу схемы.
Постоянный ток течет от отрицательного конца через цепь и в конечном итоге достигает положительного конца. Помещая в цепь что-то, что может использовать заряд, например лампочку, печатную плату или автомобильный двигатель, заряд передается элементу, когда он проходит к положительному концу. Многие принципиальные схемы показывают, что заряд течет от положительного конца к отрицательному концу; однако, это не точно и часто делается как часть старого соглашения, все еще используемого несмотря на его неточность.
Переменный ток, с другой стороны, все еще течет от отрицательного к положительному, но поляризация меняется и неоднократно переключается на протяжении всего использования схемы. Это означает, что в какой-то момент поток может происходить слева направо, но затем будет переключен, чтобы идти справа налево. Напряжение переменного тока легче изменить с помощью трансформаторов, что делает электричество переменного тока зачастую лучше для больших расстояний, например, между электростанцией и домом или бизнесом. Постоянный ток обычно используется в батареях и источниках питания, которые перемещаются на более короткое расстояние, поскольку он не требует изменений поляризации и может быть легче встроен в меньшую цепь.
ДРУГИЕ ЯЗЫКИ
18. Постоянный электрический ток.
1. Электрический ток. Электрическим токам называется любое упорядоченное (направленное) движение положительных или отрицательных электрических зарядов. Для возникновения и осуществления электрического тока необходимо наличие свободных носителей тока-заряженных частиц и электрического поля.
2. Сила тока. Сила тока I-скалярная величина, равная электрическому заряду, проходящему через поперечное сечение проводника в единицу времени: I=dg/dt
Для постоянного тока I=g/t, g-электрический заряд, проходящий за время t. Единица силы тока (Ампер). Для поддержания электр. Тока необходим источник тока (генератор). В генераторе на заряды действуют сторонние силы- силы неэлектрического происхождения. Эти силы перемещая электрические заряды, совершают работу.
3.Электродвижущая сила. Физическая величина равная работе совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда g0, называется электродвижущей силой (ЭДС) ε, действующей в цепи: ε=A/g0
ЭДС источника, как и потенциал поля ф-(фи)=П/ g0, выражается в вольтах (В).
4.Напряжение. Напряжением U называется физическая величина , определяемая работай , совершаемой суммарным полем электростатических (кулоновских) и сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда на данном участке цепи. Обычно под напряжением (или падением напряжения) понимают разность потенциалов ф на коком-то однородном участке электрической цепи. U=ф1-ф2.
5. Закон Ома. В 1826 г. Немецкий физик Г. Ом экспериментально установил что сила тока , текущего по однородному металлическому проводнику, пропорционально напряжению на концах проводника и обратно пропорционально электрическому сопротивлению R этого проводника: I=U/R-закон Ома участка цепи.
Единица сопротивления — Ом: 1 Ом-сопротивление такого проводника в котором при напряжении 1В течет постоянный ток силой 1 А. Величина G=1/R называется электрической проводимостью проводника. Сопротивление проводника зависит от его размеров и формы, а также от материала, из которого проводник длинной L и поперечным сечением S сопротивление: R=p*(L/S), где р-удельное электрическое сопротивление. Подставим в закон Ома выражение для сопротивление R, получим I/S=1/p*U/L, где величина ϒ=1/р называется удельной электрической проводимостью.
Постоянный ток в проводнике совершает работу. Очевидно что за время dt через сечение проводника переносится заряд dg= I dt. Тогда работа тока dA=dgU=I U dt. Если сопротивление проводника R, то, использовав закон Ома, получим: dA=Rdt=/R*dt. Очевидно что мощность тока Р=dA/dt=UI=R=/R. Единица мощности – ватт (1Вт=1Дж/с). На практике применяются также внесистемные единицы работы тока: ватт-час .
6.Закон Джоуля-Ленца — физич. закон, дающий количественную оценку теплового действия электрического тока: мощность тепла, выделяемого в единице объёма среды при протекании электрического тока, пропорциональна произведению плотности электрического тока на величину электрического поля.
где w — мощность выделения тепла в единице объёма, — плотность электрического тока,—напряжённость электрического поля,σ — проводимостьсреды.Практическое значение:снижение потерь энергии.
7. Закон Ома для замкнутой цепи. Участок цепи, на котором действуют сторонние силы, называют неоднородным участком цепи. Закон Ома для неоднородного участка цепи имеет вид: где R — общее сопротивление неоднородного участка.Закон Ома для замкнутой цепи: ток в цепи, содержащей источник тока, прямо пропорционален э. д. с. источника и обратно пропорционален полному сопротивлению цепи. Если обозначить э. д. с. источника через ξ, его внутреннее сопротивление через r, сопротивление внешней цепи через R, а ток через I, то закон Ома представится следующей формулой:
8. Правило Кирхгофа для разветвленных цепей. Первое правило Кирхгофа: алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле равна нулю:
=0. Это соотношение учитывает тот факт, что при постоянном токе не происходит накопления зарядов в узлах электрической цепи.
Второе правило Кирхгофа относится к замкнутым контурам: в любом замкнутом контуре алгебраическая сумма произведений сил токов на сопротивлениясоответствующих участков этого контура равна алгебраической сумме ЭДСвстречающихся в этом контуре (знаки падений напряжения и ЭДС определяются по отношению к направлению обхода контура):=.
Переменный и постоянный ток в системах видеонаблюдения
Переменный ток (AC)
Переменный ток — это электрический ток, который периодически меняет свое направление, из-за чего меняется и уровень напряжения. Переменный ток используется для подачи электропитания в дома, офисные здания и т.д.
Постоянный ток (DC)
Постоянный ток не меняется по величине или направлению. Существует несколько способов получения постоянного тока:
- Путем преобразования переменного тока в постоянный с помощью блоков питания
- Использование аккумуляторов, которые генерируют постоянный ток
Почему в системах видеонаблюдения используется постоянный ток, а не переменный?
Любая схема с участием транзисторов требует постоянного смещения напряжения. Положительное напряжение постоянного тока заставляет транзисторы функционировать должным образом. Транзисторы являются основной частью монтажной платы, которая участвует в обработке информации при передаче сигнала.
Что такое напряжение?
Напряжение является давлением, которое толкает электроны через электрический проводник. Если для функционирования камеры видеонаблюдения требуется 350 mA, то для передачи к ней тока от источника питания требуется напряжение 12 В.
Что такое ток?
Ток — это электрический заряд, который протекает по электрической цепи. Ток измеряется в амперах (А), для работы большинства камер видеонаблюдения необходимо не больше 0.5 А или 500 мА.
Зачем мне нужно знать о прохождении тока в системах видеонаблюдения?
Для определения подходящего источника питания и типа кабеля.
Почему в PTZ видеокамерах указано значение переменного тока 24 В, а не 12 В?
PTZ видеокамеры наблюдения с поворотным механизмом устанавливаются в основном на крупных объектах, поэтому для передачи электропитания на больших расстояниях нужен длинный кабель и, соответственно, большее напряжение. В этом случае, при необходимости протягивать кабель на большие расстояния, переменный ток предпочтительней постоянного тока. Это связано с тем, что переменный ток имеет оптимальное допустимое отклонение напряжения. Допустимое отклонение напряжения постоянного тока составляет +/- 10%, в то время как допустимое отклонение напряжения переменного тока +/- 20%.
Большинство PTZ видеокамер наблюдения оснащены моторами, поэтому для функционирования им нужно больше ватт, чем обычной статичной видеокамере наблюдения.
Источник cctvdvrsystem.co.uk. Перевод статьи выполнила администратор сайта Елена Пономаренко
Каким образом происходит выпрямление переменного тока
Каким образом происходит выпрямление переменного тока
Переменный ток — электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению или, в частном случае, изменяется по величине, сохраняя своё направление в электрической цепи неизменным.
Как известно, электростанции вырабатывают переменный ток. Переменный ток легко преобразуется с помощью трансформаторов, он передается по проводам с минимальными потерями, на переменном токе работают многие электродвигатели, в конце концов, все промышленные и бытовые сети работают сегодня именно на переменном токе.
Однако для некоторых применений переменный ток принципиально не годится. Заряжать аккумуляторы необходимо постоянным током, электролизные установки питаются постоянным током, светодиоды требуют постоянного тока, и много где еще просто не обойтись без постоянного тока, не говоря уже о гаджетах, где изначально используются аккумуляторы. Так или иначе, иногда приходится добывать постоянный ток из переменного путем его преобразования, для решения этой задачи и прибегают к выпрямлению переменного тока.
Для выпрямления переменного тока используют диодные выпрямители. Простейшая схема выпрямителя, содержащая всего один полупроводниковый диод, называется однополупериодным выпрямителем. Переменный ток здесь проходит через первичную обмотку трансформатора, вторичная обмотка которого одним своим выводом соединена с анодом диода, а другим — с цепью нагрузки, которая в свою очередь, будучи присоединена к катоду диода, замыкает вторичную цепь трансформатора.
Рассмотрим, что происходит в первый момент времени, когда к аноду диода приложено положительное, относительно его катода, напряжение, действующее в течение первого полупериода переменного тока.
В этот момент электроны движутся от катода к аноду диода, через провод вторичной обмотки трансформатора, через дроссель и далее через нагрузку, — так замыкается цепь. Когда начинается противоположный полупериод, электроны от анода к катоду проникнуть не могут, поэтому тока в цепи во время этого полупериода нет. С наступлением следующего полупериода процесс повторяется.
Итак, поскольку ток в цепи течет лишь во время одного из полупериодов, такой тип выпрямления называется однополупериодным выпрямлением. А по причине того, что во время отрицательных полупериодов ток в цепь нагрузки не попадает, форма его получается пульсирующей, ведь действует он в одном направлении, хотя и изменяется по величине.
Сглаживающий фильтр, состоящий из дросселя (катушки индуктивности) и конденсаторов, применяется в данной схеме для того, чтобы снизить уровень пульсаций на нагрузке, и сделать ток почти идеально постоянным. Практически переменную составляющую схема фильтра в нагрузку не пропускает, пропускает лишь постоянную составляющую.
Катушка обладает индуктивным сопротивлением, которое зависит от частоты тока, и чем выше частота — тем больше индуктивное сопротивление катушки, поэтому переменной составляющей пульсирующего тока катушка сопротивляется. Постоянную составляющую катушка пропускает легко.
Конденсатор же пропускает переменную составляющую, но не пропускает постоянную, и чем выше частота тока, тем сильнее конденсатор ее пропускает. В общем и целом чем больше емкость конденсатора и чем выше индуктивность катушки дросселя — тем меньше ненужной переменой составляющей в постоянном токе, текущем конкретно через нагрузку.
Итак, когда в цепи действует положительная полуволна тока, первый конденсатор заряжается до амплитудной величины переменного напряжения вторичной обмотки (минус падение напряжения на диоде). Когда действует отрицательная полуволна, электричество в конденсатор не поступает, и он, разряжаясь на нагрузку, поддерживает в ней постоянный ток.
Если бы не было дросселя, то поскольку напряжение на конденсаторе в ходе данного процесса уменьшалось бы, ток на нагрузке так или иначе имел бы сильные пульсации. Чтобы пульсации понизить, в цепь и добавляется дроссель (катушка), да еще и с дополнительным конденсатором, расположенным за ним. Второй конденсатор принимает на себя ток, идущий через дроссель, который уже почти не содержит пульсаций.
Чтобы пульсации сгладить еще лучше, применяют двухполупериодный выпрямитель. Двухполупериодный выпрямитель может быть реализован одним из двух способов. Он может быть выполнен по мостовой схеме (состоящей из четырех диодов), либо включать в себя всего два диода, но тогда вторичная обмотка трансформатора должна иметь удвоенное количество витков и вывод посередине между половинами обмоток.
Двухполупериодный выпрямитель работает следующим образом. В течение одного из полупериодов (допустим, положительного) ток направлен от анода к катоду верхнего по схеме диода, а нижний по схеме диод ток в это время не пропускает, он заперт (так же ведет себя единственный диод в однополупериодном выпрямителе во время отрицательной полуволны тока).
Ток замыкается через фильтр, нагрузку, и далее — через средний вывод на обмотку трансформатора. Когда наступает второй полупериод, полярность тока такова, что нижний по схеме диод пропускает ток через фильтр и через нагрузку, а верхний диод заперт. Далее процессы повторяются.
Поскольку ток здесь подается к нагрузке в течение каждого из двух периодов, такое выпрямление называется двухполупериодным выпрямлением, а выпрямитель — двухполупериодным выпрямителем. Пульсации на выходе здесь вдовое меньше, чем у однополупериодного выпрямления, поскольку частота выпрямленных импульсов вдвое больше, индуктивное сопротивление дросселя получается вдвое большим, а конденсаторы не успевают значительно разряжаться.
Ранее ЭлектроВести писали о переменном и постоянном токе в индустрии красоты.
По материалам electrik.info.
Постоянный и переменный ток – для новичков в радиоделе
Я уже говорил в первых главах этой повести, что электрический ток – это направленное движение электрических зарядов Количественно ток, точнее, сила тока, определяется количеством зарядов, проходящих через поперечное сечение проводника в единицу времени Когда мы говорим об измерении тока, то измеряем мы силу тока
Если ток не изменяется по величине и/или направлению, то мы говорим о постоянном токе Как часто мы встречаемся с «истинным» постоянным током Считается, что через лампочку карманного фонаря протекает постоянный ток Но, если фонарь включён долго, то, скорее всего, ток через лампочку будет со временем уменьшаться Формально, такой ток, изменяющийся по величине, не будет постоянным А с маленьким отрезком времени Когда мы включаем фонарь, тока не было, затем он появился Он изменился по величине с нуля до какого-то значения То есть, он не постоянный
Не следует так драматизировать какую-либо модель процесса, пока мы можем на основе этой модели сделать достаточно много полезного Выберем в примере с фонарём интервал времени, когда ток сохраняется по величине На этом интервале времени будем называть ток, протекающий через лампочку, постоянным Момент включения фонаря и небольшой отрезок времени после этого, когда сопротивление лампочки меняется (сопротивление холодной и разогретой спирали разное), что вызывает изменение тока по величине, назовём переходным процессом На этом интервале времени ток, действительно, переменный Поскольку ток, изменяющийся по величине или направлению (или и по величине, и по направлению) мы называем переменным Самый простой переменный ток мы получим, включая и выключая фонарь многократно Но и в этом случае, разбивая интервалы времени по нашему желанию, мы можем получить отрезки времени, на которых ток будем рассматривать как постоянный
При рассмотрении переменного тока на практике удобно использовать синусоидальный переменный ток Синус хорошо изученная функция Чтобы применить, скажем, закон Ома, столь удобный на практике, к переменному току, используют такое понятие, как действующее значение То есть, величину переменного тока (её мы измеряем мультиметром) заменяют величиной такого постоянного тока, который оказывает эквивалентное действие У фонаря лампочка будет гореть при переменном токе такой величины, который даёт такое же свечение лампочки, что и постоянный ток той же величины Иначе говоря, оказывает такое же действие
Благодаря такому подходу мы можем записать: I = Uперем/Rлампочки Понятие действующего значения относится и к переменному напряжению Для синусоидального напряжения действующее значение будет в 141 раз меньше амплитудного значения Мультиметром мы обычно измеряем действующее значение А на экране осциллографа нам удобнее измерять амплитудное значение
Рис 111 Амплитудное и действующее значение синусоидального тока
Если с изменением тока по величине легче разобраться, то с изменением тока по направлению далеко не всегда всё понятно Легче всего понять, как изменяется ток (конечно, в нагрузке) по направлению, если заменить выключатель в фонарике переключателем
Рис 112 Переменный ток в фонарике
В этом случае не возникает сомнений, что ток меняется по направлению За техническое направление тока принимается ток от плюса к минусу батарейки При одном положении переключателя ток протекает от точки А к точке В, при другом в обратном направлении Мультиметр, включённый последовательно с лампочкой, если перестать работать переключателем, отобразил бы этот факт: перед значением тока появился бы знак минус
Кстати, в этом случае действующее значение напряжения совпало бы с амплитудным
Этот эксперимент может показаться «несолидным» Сделаем его солиднее Используем вместо переключателя реле, а его переключением будем управлять с помощью генератора импульсов Обычно генератор недостаточно мощный, чтобы управлять реле Но мы можем использовать транзисторный усилитель
Рис 113 Модификация опыта с карманным фонарём
Пример может показаться надуманным, учебным Это так И не так Было время, когда этот принцип использовали для преобразования постоянного напряжения в переменное Реле было особенным, оно само переключалось при подключении к источнику постоянного напряжения А резистор R2 заменяли трансформатором Используя соответствующую вторичную обмотку можно получить большое переменное напряжение Остаётся его выпрямить, чтобы преобразовать постоянное напряжение, положим, 12 В в постоянное напряжение 50 В А можно и не выпрямлять От полученного переменного напряжения в автомобиле с помощью аналогичного преобразователя можно было запитать электрическую бритву, предназначенную для работы на переменном напряжении 220 В
С появлением транзисторов преобразователи изменились – реле оказывалось лишним Транзисторы работали надёжнее, были долговечнее Но сам принцип преобразования не изменился Сегодня существует много схем преобразователей Есть микросхемы преобразования постоянного напряжение одной величины в постоянное напряжение другой величины А всё мы начинали, как вы помните, с карманного фонарика
Источник: Гололобов ВН,- Самоучитель игры на паяльнике (Об электронике для школьников и не только), – Москва 2012
Электричество постоянного тока (DC) от Рона Куртуса
SfC Home> Физика> Электричество>
Рона Куртуса (редакция 11 января 2004 г.)
Постоянный ток или электричество постоянного тока — это непрерывное движение электронов из области отрицательных (-) зарядов в область положительных (+) зарядов через проводящий материал, например металлический провод. В то время как искры статического электричества состоят из внезапного движения электронов от отрицательной к положительной поверхности, электричество постоянного тока — это непрерывное движение электронов по проводу.
Цепь постоянного тока необходима для протекания тока или пара электронов. Такая схема состоит из источника электроэнергии (например, аккумулятора) и проводящего провода, идущего от положительного конца источника к отрицательному. В схему могут быть включены электрические устройства. Электричество постоянного тока в цепи состоит из напряжения, тока и сопротивления. Поток электричества постоянного тока похож на поток воды через шланг.
Вопросы, которые могут у вас возникнуть:
- Что такое электричество постоянного тока?
- Что такое напряжение, сила тока и сопротивление?
- Как создать электричество постоянного тока?
Этот урок ответит на эти вопросы.Полезный инструмент: Конвертация единиц
Непрерывное движение электронов
Электричество постоянного тока — это непрерывное движение электронов через проводящий материал, например металлический провод. Электроны движутся к положительному (+) потенциалу в проводе.
На самом деле миллионы электронов пробиваются сквозь атомы в проволоке. Это просто иллюстрация движения.
Электросхема
Для протекания постоянного тока требуется электрическая цепь, состоящая из источника постоянного тока и провода, образующего замкнутую цепь. (Дополнительную информацию см. В разделе «Цепи постоянного тока».)
Фонарик — хороший пример цепи постоянного тока
Ток показан напротив
Хотя отрицательно заряженные электроны движутся по проводу к положительному (+) выводу источника электричества, ток обозначен как переходящий от положительного к отрицательному. Это досадное и сбивающее с толку соглашение.
Бен Франклин первоначально назвал заряды положительным (+) и отрицательным (-), когда он изучал статическое электричество.Позже, когда ученые экспериментировали с электрическими токами, они сказали, что электричество перемещается от (+) к (-), и это стало условностью.
Это было до открытия электронов. На самом деле, отрицательно заряженные электроны движутся к положительному, что является противоположным направлением, в котором люди показывают движение тока. Это сбивает с толку, но, как только принято соглашение, исправить его трудно.
Напряжение, ток и сопротивление
Электричество, протекающее по проводу или другому проводнику, состоит из его напряжения ( В, ), тока ( I ) и сопротивления ( R ).Напряжение — это потенциальная энергия, ток — это количество электронов, протекающих по проводу, а сопротивление — это сила трения электронного потока.
Хороший способ представить себе электричество постоянного тока и понять взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением — это представить себе поток воды через шланг, как описано ниже.
Электрическое напряжение
На одном конце провода возникает потенциал или давление из-за избытка отрицательно заряженных электронов. Это как давление воды в шланге.Давление заставляет электроны перемещаться по проводу в область положительного заряда. Эта потенциальная энергия называется напряжением, единица измерения — вольт.
Электрический ток
Число электронов называется током, а его единицей измерения является ампер или ампер. Электрический ток подобен скорости, с которой вода течет по шлангу.
Сопротивление
Ом — это единица измерения электрического сопротивления. В проводнике, таком как кусок металла, атомы расположены так, что электроны могут легко проходить вокруг атомов с небольшим трением или сопротивлением.В непроводящем или плохом проводнике атомы расположены так, чтобы сильно сопротивляться или препятствовать перемещению электронов. Это сопротивление похоже на трение шланга о протекающую по нему воду.
Сравнение со шлангом
В следующей таблице сравнивается вода, протекающая по шлангу, и электричество постоянного тока, протекающее по проводам:
Вода в шланге | Постоянный ток в проводе | Электроагрегаты |
| давление | потенциал (В) | Вольт |
| расход | ток (I) | Ампер |
| трение | сопротивление (R) | Ом |
Аналогия между шлангом и электричеством в проводе
Создание постоянного тока
Хотя статическое электричество может быть снято через металлический провод, оно не является постоянным источником постоянного тока.Вместо этого для создания постоянного тока используются батареи и генераторы постоянного тока.
Батареи
Батареи основаны на химических реакциях для создания электричества постоянного тока.
Автомобильный аккумулятор
Автомобильный аккумулятор состоит из свинцовых пластин в растворе серной кислоты. Когда пластины получают заряд от автомобильного генератора или генератора переменного тока, они химически изменяются и удерживают заряд. Затем этот источник постоянного тока можно использовать для питания автомобильных фар и тому подобного. Самая большая проблема с батареями этого типа заключается в том, что серная кислота очень едкая и опасная.
Лимонная батарея
Еще одна батарейка, которую вы можете сделать самостоятельно, — это лимонная батарейка. Он не требует зарядки, но зависит от кислотной реакции различных металлов.
Лучше всего работают медь и цинк. Вы можете использовать медный пенни или кусок медной проволоки. В качестве другого вывода можно использовать оцинкованный или оцинкованный гвоздь. Стандартный железный гвоздь подойдет, но не так хорошо.
Вставьте медную проволоку и гальванизированный гвоздь в обычный лимон и измерьте напряжение на металлах с помощью вольтметра.Некоторым людям удавалось тускло зажечь лампочку фонарика с этой батареей.
Генератор постоянного тока
Еще один надежный источник постоянного тока — генератор постоянного тока, который состоит из катушек проволоки, вращающихся между северным и южным магнитами. (Дополнительную информацию см. В разделе «Генерация электрического тока».)
Сводка
Постоянный ток или электричество постоянного тока — это непрерывное движение электронов от отрицательного к положительному через проводящий материал, такой как металлический провод.Цепь постоянного тока необходима для протекания тока или пара электронов. В цепи направление тока противоположно потоку электронов. Электричество постоянного тока в цепи состоит из напряжения, тока и сопротивления. Поток электричества постоянного тока похож на поток воды через шланг. Батареи и генераторы постоянного тока являются источниками для создания электричества постоянного тока.
Используйте свои творческие способности, чтобы сделать этот мир лучше
Ресурсы и ссылки
Полномочия Рона Куртуса
Сайты
Описание постоянного тока — Простые иллюстрации DC
Электричество — Разница между переменным и постоянным током
Электроэнергетические ресурсы постоянного и переменного тока
Физические ресурсы
Книги
Книги по электричеству постоянного тока с самым высоким рейтингом
Вопросы и комментарии
Есть ли у вас какие-либо вопросы, комментарии или мнения по этой теме? Если да, отправьте свой отзыв по электронной почте.Я постараюсь вернуться к вам как можно скорее.
Поделиться страницей
Нажмите кнопку, чтобы добавить эту страницу в закладки или поделиться ею через Twitter, Facebook, электронную почту или другие службы:
Студенты и исследователи
Веб-адрес этой страницы:
www.school-for-champions.com/science/dc.htm
Пожалуйста, включите его в качестве ссылки на свой веб-сайт или в качестве ссылки в своем отчете, документе или тезисе.
Авторские права © Ограничения
Где ты сейчас?
Школа чемпионов
Физические темы
Постоянный ток (DC) Электричество
Physics4Kids.com: Электричество и магнетизм: постоянный ток
В нашем мире есть два основных типа тока. Один — это постоянного тока (DC), который представляет собой постоянный поток зарядов в одном направлении. Другой — переменный ток (AC), то есть поток зарядов, меняющий направление. Давайте посмотрим на мощность постоянного тока, которая была усовершенствована Thomas Edison в 1800-х годах. Ток в цепях постоянного тока движется в постоянном направлении. Сила тока может измениться, но она всегда будет течь из одной точки в другую.Прежде чем двигаться дальше, мы должны объяснить, что физики, а также электрики, имеют в виду нечто, называемое условным током .
Вы помните, что мы говорили о том, что физики соглашались всегда использовать положительные заряды для определения того, как будут проводиться силовые линии электрического поля? Следуя этому соглашению, они также согласились объяснять поток заряда с точки зрения положительных зарядов, а не электронов. Таким образом, хотя электроны будут течь от отрицательного к положительному, по соглашению (соглашению) физики называют обычный ток потоком от высокого потенциала / напряжения (положительного) к низкому потенциалу / напряжению (отрицательному).Напоминая вам, что потенциал подобен электрической высоте, это означает, что обычный ток течет «под гору», что имеет смысл.
Электроны перемещаются из областей, где есть избыток отрицательных зарядов, в области, где есть недостаток (или положительный заряд). Электроны движутся от «-» к «+», но считается, что обычный ток движется в другом направлении. Когда вы настраиваете схему , считается, что обычный ток движется от «+» к «-» стороне.
Идея об использовании положительных зарядов при формировании объяснений исходит от Бенджамина Франклина .Во времена Франклина мы не знали о протонах и электронах. Франклин считал, что что-то движется по электрическим проводам, и называл это «зарядом». Он предположил, что существует только один вид заряда, и он логически предположил, что заряд будет перетекать из точки, в которой был избыток (лишний), в точку, в которой был недостаток (слишком мало). Он назвал точку с избытком «положительным», а точку с недостатком — «отрицательной». Итак, для Франклина заряд перетекал с положительного на отрицательный. Мы просто чтим его достижения, продолжая придерживаться этой идеи.
Лучшим реальным примером постоянного тока является батарея . Батареи имеют положительную (+) и отрицательную (-) клеммы. Если вы возьмете провод и соедините положительный и отрицательный клеммы на батарее, электроны в проводах начнут течь, образуя ток. Вы можете доказать, что ток течет, если подключите к цепи небольшую лампочку. Свет начнет светиться, когда электроны пройдут через нити . Мощностьпостоянного тока используется во всем мире.Вы, вероятно, будете использовать мощность постоянного тока всякий раз, когда будете носить с собой что-то, что использует электричество. Все, что использует батареи, работает от постоянного тока. Другие страны используют больше портативных источников питания , потому что в их домах может не быть электропроводки.
Электропроводка в вашем доме питается от переменного тока и полностью отличается от постоянного тока. Есть машины, которые могут преобразовывать постоянный ток в переменный ток. Эти машины могут использоваться для того, чтобы взять батарею постоянного тока в лодку и преобразовать мощность в переменный ток, чтобы ее мог использовать холодильник.
Постоянный ток (DC) — Физика и радиоэлектроника
Поток электронов, протонов и ионов называется электрическим током. Проще говоря, поток заряда называется электрическим током.
В проводниках или проводе электрический заряд переносится движущимися электронами. В полупроводниках электрический заряд переносится электронами и дырками. В электролите электрический заряд переносится ионами.
Подобно электронам, протоны также имеют электрический заряд. Но они не могут перемещаться (переносить заряд) с одного места на другое. Они всегда находятся в центре атома. Таким образом, протоны не проводят электрический ток.
Электрический ток бывает двух видов по направлению носителей заряда. Один из них — переменный ток, а другой — постоянный ток.
В этом руководстве объясняется постоянный ток.
Определение постоянного токаПостоянный ток — это электрический ток, который течет только в одном направлении (назад ← или → вперед).
или
Постоянный ток — это электрический ток, генерируемый носителями заряда (электронами), которые движутся только в одном направлении (назад ← или → вперед).
Постоянный ток также иногда называют просто постоянным током.
Что такое постоянный ток (DC)?
Постоянный ток течет только в одном направлении. Электрический ток, протекающий через полупроводниковый диод, является примером постоянного тока.Диод — это электронное устройство, пропускающее электрический ток только в одном направлении. Однако диод не производит чистый постоянный ток (DC). Потому что небольшой ток течет в обратном направлении. Этот ток создавался неосновными носителями заряда в диоде. Однако электрический ток, генерируемый неосновными носителями, незначителен. Таким образом, диод действует как источник постоянного тока.
Постоянный ток вырабатывается такими источниками, как батареи, термопары, топливные элементы и солнечные элементы.
Постоянный ток может протекать через проводник, такой как провод, и полупроводники, например диоды. Однако постоянный ток не проходит легко через изолятор. Потому что изолятор плохо проводит электричество.
При постоянном токе электроны всегда текут от отрицательного полюса батареи к положительному полюсу.
Постоянный ток, примерЛучшим примером постоянного тока (DC) является аккумулятор. Мы используем батареи в пультах дистанционного управления для телевизоров, пультах переменного тока, мобильных телефонах, мотоциклах, автомобилях и во многих других типах оборудования.Если вы присмотритесь к этим батареям, вы обнаружите, что на них напечатаны знаки плюса (+) и минуса (-).
Знак плюс (+), напечатанный на батарее, представляет собой положительную клемму, а отрицательный знак (-), напечатанный на батарее, представляет собой отрицательную клемму. Когда батарея подключена к цепи, электроны (отрицательные заряды) начинают течь от отрицательной клеммы батареи к положительной клемме батареи. Носители заряда в аккумуляторе всегда движутся в одном направлении.
Обозначение источника постоянного напряженияОбозначение источника постоянного напряжения показано на рисунке ниже. На рисунке ниже более длинная вертикальная линия или знак плюса (+) представляет положительный полюс батареи, а более короткая вертикальная линия или знак минус (-) представляет отрицательный полюс батареи.
Обычный ток всегда течет от положительной клеммы батареи к отрицательной клемме батареи. Однако реальный постоянный ток всегда течет от отрицательной клеммы батареи к положительной клемме батареи.
Электрическая цепь постоянного тока (DC)Рассмотрим электрическую цепь, состоящую из батареи, двухпозиционного переключателя и лампочки.
Предположим, что изначально переключатель выключен. Выключение означает обрыв пути электрического тока. Эта цепь разорванного электрического пути называется разомкнутой цепью.
Мы знаем, что воздух плохо проводит электричество.
Когда переключатель находится в выключенном состоянии, по этому разомкнутому пути не течет ток (электроны).Так лампочка не включится. Ток всегда течет в цепи, где нет разрыва цепи.
Когда переключатель включен, цепь замыкается без разрыва цепи. Таким образом, электрический ток (электроны) начинает течь от отрицательной клеммы батареи.
Когда эти электроны проходят через лампочку, они передают энергию в лампу. В результате лампочка загорится. Оставшиеся электроны переместятся к положительному полюсу батареи. Таким образом, электрический ток течет по замкнутой цепи.Батарея будет непрерывно подавать энергию на лампочку, если выключатель не выключен.
Из приведенной выше схемы мы видим, что электрический ток (электроны) течет только в одном направлении. Таким образом, этот ток известен как постоянный ток (DC).
В электронных устройствах, таких как компьютеры, мобильные телефоны и пульты дистанционного управления телевизора, мы используем постоянный ток (DC) или батареи в качестве источника энергии.
Направление токаНесмотря на то, что электроны текут от отрицательного (-) конца батареи к положительному (+) концу батареи, направление тока указывается как текущее от положительного (+) к отрицательному (-).Это связано с условностью.
До открытия электронов и протонов Бенджамин Франклин заметил, что что-то движется по электрическим проводам. Он не знает, что движется по проводам. Потому что в то время электроны и протоны еще не открыты. Поэтому он назвал эти движущиеся вещи зарядом.
Он предположил, что заряд всегда течет из области более высокой концентрации (область избыточных зарядов) в область более низкой концентрации (область меньшего количества зарядов).Он назвал область более высокой концентрации «положительной» областью, а область более низкой концентрации — «отрицательной» областью. Это означает, что согласно его предположению, заряд всегда течет от положительного (+) к отрицательному (-).
Мы знаем, что электрический ток означает протекание заряда. Согласно предположению Бенджамина Франклина, электрический ток течет от положительного к отрицательному.
Однако после открытия электронов ученые поняли, что на самом деле электрический ток переносится электронами.
Итак, в действительности направление электрического тока было от отрицательного (-) к положительному (+). Но мы по-прежнему следуем традиционному текущему направлению. То есть от положительного (+) к отрицательному (-).
Переменный ток (AC) в постоянный ток (DC)Мы можем преобразовать электрический ток от источника переменного тока в постоянный ток с помощью электронного устройства, называемого выпрямителем. Выпрямитель преобразует переменный ток (AC) в постоянный ток (DC).
В осциллографе переменный ток (AC) часто представлен синусоидальной формой волны, тогда как постоянный ток (DC) представлен прямой линией.
Обычный поток в сравнении с потоком электронов | Основные понятия электричества
«В стандартах хорошо то, что их так много, из чего можно выбирать». — Эндрю С. Таненбаум, профессор информатики
Заряд положительных и отрицательных электронов
Когда Бенджамин Франклин высказал свое предположение относительно направления потока заряда (от гладкого воска к грубой шерсти), он создал прецедент для электрических обозначений, который существует по сей день, несмотря на тот факт, что мы знаем, что электроны являются составными единицами заряда. и что они перемещаются с шерсти на воск, а не с воска на шерсть, когда эти два вещества растираются друг с другом.Вот почему говорят, что электроны имеют отрицательный заряд : потому что Франклин предполагал, что электрический заряд движется в противоположном направлении, и поэтому объекты, которые он назвал «отрицательными» (представляющими недостаток заряда), на самом деле имеют избыток электронов. .
К тому времени, когда было обнаружено истинное направление электронного потока, терминология «положительный» и «отрицательный» уже была настолько прочно установлена в научном сообществе, что не было предпринято никаких усилий, чтобы изменить его, хотя называть электроны «положительными» было бы больше смысла в упоминании «лишнего» заряда.Видите ли, термины «положительный» и «отрицательный» — это изобретения человека, и как таковые не имеют абсолютного значения за пределами наших собственных условных обозначений языка и научного описания. Франклин мог так же легко назвать избыток заряда «черным», а недостаток — «белым», и в этом случае ученые могли бы говорить об электронах, имеющих «белый» заряд (предполагая ту же неверную гипотезу о положении заряда между парафином и шерсть).
Условное обозначение расхода
Однако, поскольку мы склонны ассоциировать слово «положительный» с «избытком», а «отрицательный» — с «недостатком», стандартное обозначение заряда электрона кажется отсталым.Из-за этого многие инженеры решили сохранить старую концепцию электричества с «положительным», относящимся к избытку заряда, и соответственно обозначить поток заряда (ток). Это стало известно как условный поток обозначение:
Обозначение электронного потока
Другие решили обозначать поток заряда в соответствии с фактическим движением электронов в цепи. Эта форма символики стала известна как электронный поток обозначение:
В обычных обозначениях потока мы показываем движение заряда в соответствии с (технически неверными) метками + и -.Таким образом, этикетки имеют смысл, но направление потока заряда неверно. В обозначении электронного потока мы следим за фактическим движением электронов в цепи, но метки + и — кажутся обратными. Действительно ли имеет значение, как мы обозначаем поток заряда в цепи? Не совсем, если мы единообразно используем наши символы. Вы можете следить за воображаемым направлением тока (обычный поток) или за фактическим (поток электронов) с равным успехом в том, что касается анализа схемы. Концепции напряжения, тока, сопротивления, непрерывности и даже математические трактовки, такие как закон Ома (глава 2) и законы Кирхгофа (глава 6), остаются столь же актуальными для любого стиля записи.
Обычное обозначение потока и электронное обозначение
Вы найдете условные обозначения потоков, используемые большинством инженеров-электриков и проиллюстрированные в большинстве учебников по инженерному делу. Электронный поток чаще всего встречается в вводных учебниках (этот, однако, от него отходят) и в трудах профессиональных ученых, особенно физиков твердого тела, которые озабочены реальным движением электронов в веществах. Эти предпочтения носят культурный характер в том смысле, что определенные группы людей сочли выгодным представить себе движение электрического тока определенными способами.Поскольку большинство анализов электрических цепей не зависит от технически точного описания потока заряда, выбор между обычным обозначением потока и обозначением электронного потока является произвольным. . . почти.
Поляризация и неполяризация
Многие электрические устройства допускают наличие реальных токов любого направления без разницы в работе. Например, лампы накаливания (в которых используется тонкая металлическая нить накаливания, которая накаляется добела при достаточном токе), например, излучают свет с одинаковой эффективностью независимо от направления тока.Они даже хорошо работают на переменном токе (AC), где направление быстро меняется с течением времени. Проводники и переключатели работают независимо от направления тока. Технический термин для этой несущественности потока заряда — неполяризация . Тогда мы могли бы сказать, что лампы накаливания, переключатели и провода — это неполяризованный компонент . И наоборот, любое устройство, которое по-разному работает с токами разного направления, будет называться поляризованным устройством .
В электрических цепях используется много таких поляризованных устройств. Большинство из них изготовлено из так называемых полупроводниковых веществ и поэтому не рассматриваются подробно до третьего тома этой серии книг. Подобно выключателям, лампам и батареям, каждое из этих устройств представлено на схематической диаграмме уникальным символом. Как можно догадаться, символы поляризованных устройств обычно содержат где-то внутри стрелку, обозначающую предпочтительное или исключительное направление тока.Вот где действительно имеют значение конкурирующие обозначения обычного и электронного потока. Поскольку инженеры с давних времен выбрали традиционный поток как стандартную нотацию своей «культуры», и поскольку инженеры — это те же люди, которые изобретают электрические устройства и символы, их представляющие, все стрелки, используемые в символах этих устройств, указывают в направлении обычный поток, а не поток электронов . Другими словами, на всех символах этих устройств есть стрелки, указывающие на и на фактический поток электронов через них.
Пожалуй, лучшим примером поляризованного устройства является диод . Диод — это односторонний «клапан» для электрического тока, аналог обратного клапана для тех, кто знаком с водопроводными и гидравлическими системами. В идеале диод обеспечивает беспрепятственное прохождение тока в одном направлении (небольшое сопротивление или его отсутствие), но предотвращает прохождение тока в другом направлении (бесконечное сопротивление). Его схематическое обозначение выглядит так:
Размещен в цепи батареи / лампы, работает как таковой:
Когда диод направлен в правильном направлении для пропускания тока, лампа светится.В противном случае диод блокирует протекание тока так же, как разрыв цепи, и лампа не будет гореть.
Если мы обозначим ток в цепи, используя обычное обозначение потока, символ стрелки диода будет иметь смысл: треугольная стрелка указывает в направлении потока заряда, от положительного к отрицательному:
С другой стороны, если мы используем обозначение электронного потока, чтобы показать истинное направление движения электронов по цепи, символы стрелки диода кажутся обратными:
Только по этой причине многие люди предпочитают использовать условный поток при рисовании направления движения заряда в цепи.Если по какой-либо другой причине, символы, связанные с полупроводниковыми компонентами, такими как диоды, имеют больше смысла в этом случае. Однако другие предпочитают показывать истинное направление движения электронов, чтобы не говорить себе: «просто помните, что электроны на самом деле движутся в другую сторону» всякий раз, когда истинное направление движения электронов становится проблемой.
Что следует использовать: обычный ток или поток электронов?
Обе модели дадут точные результаты при последовательном использовании, и они одинаково «правильны», поскольку являются инструментами, которые помогают нам понимать и анализировать электрические схемы.Однако в контексте электротехники обычный ток гораздо более распространен. В этом учебнике используется обычный ток, и любой, кто намеревается изучать электронику в академической или профессиональной среде, должен научиться естественно думать об электрическом токе как о чем-то, что течет от более высокого напряжения к более низкому ».
СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:
Определение: Постоянный ток | Информация об открытой энергии
Тип передачи и распределения электроэнергии, при котором электричество течет в одном направлении через проводник, обычно относительно низкого напряжения и высокого тока (например, от батареи).Для использования с обычными бытовыми приборами на 120 или 220 вольт постоянный ток должен быть преобразован в переменный ток (AC). [1] [2]
Определение Википедии
- Постоянный ток (DC) — это однонаправленный поток электрического заряда. Электрохимическая ячейка является ярким примером питания постоянного тока. Постоянный ток может течь через проводник, такой как провод, но также может течь через полупроводники, изоляторы или даже через вакуум, как в электронных или ионных пучках. Электрический ток течет в постоянном направлении, что отличает его от переменного тока.Термин, ранее использовавшийся для обозначения этого типа тока, был гальваническим током. Аббревиатуры AC и DC часто используются для обозначения просто переменного и постоянного, когда они изменяют ток или напряжение. Постоянный ток может быть преобразован из источника переменного тока с помощью выпрямителя, который содержит электронные элементы (обычно) или электромеханические элементы (исторически), которые позволяют току течь только в одном направлении. Постоянный ток можно преобразовать в переменный через инвертор. Постоянный ток имеет множество применений, от зарядки аккумуляторов до больших источников питания для электронных систем, двигателей и многого другого.Очень большое количество электроэнергии, получаемой от постоянного тока, используется при выплавке алюминия и других электрохимических процессах. Он также используется на некоторых железных дорогах, особенно в городских районах. Постоянный ток высокого напряжения используется для передачи большого количества энергии от удаленных объектов генерации или для соединения электрических сетей переменного тока. Постоянный ток (DC) — это однонаправленный поток электрического заряда. Электрохимическая ячейка является ярким примером питания постоянного тока. Постоянный ток может течь через проводник, такой как провод, но также может течь через полупроводники, изоляторы или даже через вакуум, как в электронных или ионных пучках.Электрический ток течет в постоянном направлении, что отличает его от переменного тока. Термин, ранее использовавшийся для обозначения этого типа тока, был гальваническим током. Аббревиатуры AC и DC часто используются для обозначения просто переменного и постоянного, когда они изменяют ток или напряжение. Постоянный ток может быть преобразован из источника переменного тока с помощью выпрямителя, который содержит электронные элементы (обычно) или электромеханические элементы (исторически), которые позволяют току течь только в одном направлении.Постоянный ток можно преобразовать в переменный через инвертор. Постоянный ток имеет множество применений, от зарядки аккумуляторов до больших источников питания для электронных систем, двигателей и многого другого. Очень большое количество электроэнергии, получаемой от постоянного тока, используется при выплавке алюминия и других электрохимических процессах. Он также используется на некоторых железных дорогах, особенно в городских районах. Постоянный ток высокого напряжения используется для передачи большого количества энергии от удаленных объектов генерации или для соединения электрических сетей переменного тока.
- Также известен как
- DC
- Связанные термины
- переменный ток, аккумулятор, электричество, линии передачи, производство электроэнергии, линия передачи, солнечная батарея, инвертор
Ссылки
- ↑ http://www1.eere.energy.gov/solar/solar_glossary.html#D
- ↑ http://205.254.135.24/kids/energy.cfm?page=kids_glossary#B
dc — электрический ток течет с положительного на отрицательный или с отрицательного на положительный?
Во-первых, у нас есть проблемы с терминологией.«Электричество» — это не совсем точный термин. Я не знаю ни одной единицы измерения, измеряющей электричество или что-то подобное, поэтому я просто не буду об этом говорить.
Вместо этого я немного расскажу о физических величинах, которые мы знаем. Здесь наиболее интересны электрический ток, электрический заряд и электрический потенциал.
Ток определяется количеством электрического заряда, который проходит через некоторую поверхность за единицу времени.
Итак, давайте посмотрим на это изображение здесь:
Черная фигура — это некий материал, через который каким-то образом может протекать электрический заряд.Красный диск — это поверхность, по которой течет заряд. Это наша «фишка». Поэтому, когда мы говорим, что у нас есть ток X ампер, это означает, что у нас есть поток заряда в один кулон через поверхность за одну секунду. Все идет нормально.
Теперь идет деталь с «потоком электронов» и «обычным током». Вы должны иметь в виду, что тогда, когда наши первые ученые исследовали силу электрического тока, было не так уж хорошо известно, что это за ток и из чего он сделан.Люди не знали, что заряд переносят электроны. Они действительно знали, что там что-то было, но что именно, было не очень ясно.
Итак, что они сделали, было просто: они изучили макроскопическую модель. Это было практично. Если вы хотите использовать батарею, вам действительно не нужно знать, сколько электронов может перейти с одной стороны на другую. Хорошо, если вы это сделаете, но это не практические знания. Вместо этого было бы гораздо лучше знать, что он может обеспечивать, скажем, 3 ампера в течение двух часов, пока он не разрядится.
Также появилось понятие «электрический потенциал». Было логично представить, что наш ток будет течь из мест с более высоким потенциалом в места с более низким потенциалом, поэтому мы определили направление потока тока.
Когда два потенциала выравниваются, ток прекращается.
Итак, со временем круги людей, связанных с электричеством, приняли стандартное направление движения тока и продолжили развивать другие полезные вещи на его основе.Параллельно у вас были люди, которые исследовали микроскопический мир. Со временем им удалось выяснить, что у вас есть носители электрического заряда и что в металлах это обычно электроны. Они также поняли, что, скажем, в жидких растворах могут быть ионы, которые также могут переносить ток. Со временем выяснилось, что поток электронов противоположен тому, что макроскопические парни, работавшие с током, определили как положительное направление тока, и именно так мы получили «электронный» ток (синий на картинке) и «обычный». «текущий (черный на картинке).
Как было сказано ранее, макроскопический мир работал до определенного уровня, не понимая, что происходит на низком уровне. В результате обнаружение знака заряда электронов не оказало существенного влияния на работу вещей в большой картине электричества. Таким образом, в традиционной электротехнике не было острой необходимости пересматривать направление тока. Оказалось, что наши электроны движутся в противоположном направлении от того, что мы думали, но все остальное остается таким же.Таким образом, оставалось, что обычный ток течет от места с более высоким электрическим потенциалом к месту с более низким электрическим потенциалом, но реальный поток электронов идет в противоположном направлении. Так что оба варианта верны.
Цепь постоянного тока
Цепи постоянного тока> Цепи постоянного тока
Постоянный ток (DC) — это постоянный поток электрического заряда от высокого к низкому потенциалу. В истории электротехники обычный ток определялся как поток положительного заряда.
Цепь постоянного тока — это цепь, по которой электрический ток течет в одном направлении. Постоянный ток обычно используется во многих низковольтных устройствах, особенно там, где они питаются от батареи. Для большинства электронных схем требуется источник питания постоянного тока.
Постоянный электрический ток течет только тогда, когда электрическая цепь замкнута, но полностью прекращается, когда цепь разомкнута.
Переключатель — это устройство для включения или отключения электрической цепи. Когда переключатель замкнут, рис. 1 (а), цепь замкнута и лампочка загорается; когда выключатель разомкнут, рис. 1 (b), цепь разомкнута, и лампочка гаснет.
Рисунок 1 (a): Переключатель замкнут, цепь замкнута и лампочка загорается
Рисунок 1 (b): Выключатель разомкнут, цепь разомкнута и лампочка гаснет
Согласно закону Ома: ток I в (идеальном) резисторе (или другом омическом устройстве) пропорционален приложенному напряжению V и обратно пропорционален сопротивлению R.
Закон Ома: I = V / R
Другими словами, для фиксированного сопротивления (R), чем больше напряжение (V) на резисторе, тем больше ток (I) протекает через него; для фиксированного напряжения на резисторе, чем больше сопротивление резистора, тем меньше ток, протекающий через него.
