Prąd stały. Obwody prądu stałego DC: obliczenia

Prąd stały się wprowadzająokreślony kierunek cząstki z ładunkiem. Innymi słowy, prąd można nazwać takimi wartościami, jak natężenie prądu lub napięcie, które są stałe zarówno w kierunku, jak iw wartości.

Rozważ jego cechy, zastosowanie itakże obwody prądu stałego. Odpowiemy na pytania dotyczące tego, jak obwód elektryczny jest badany, w jaki sposób jest obliczany, i kilka innych.

Od plusa do minus lub odwrotnie?

U źródła, elektrony poruszają się od minuswartości do dodatnich. Pomimo tego, że wszyscy o tym wiedzą, rozważa się kierunek od plusa do minus. Zastanawiam się, dlaczego? Wyjaśniają nam, co tak historycznie było. Ale czy to naprawdę? W końcu ta "historia" nabrała kształtu w zupełnie nieistotnym okresie czasu.

W prąd stały są główne prawaelektrotechnika: prawo Ohma i prawa Kirchhoffa. Prąd był poprzednio nazywany galwanicznym, ponieważ uzyskano go w wyniku reakcji galwanicznej. Kiedy prąd elektryczny zaczął być przeprowadzany w domu, toczyły się twarde dyskusje, na temat których prąd ma wejść: bezpośredni lub naprzemienny. "Wojna" wygrała drugi, ponieważ okazało się mniej kosztowne. Znacznie łatwiej jest transmitować na duże odległości z powodu łatwej transformacji.

Jak uzyskać stały prąd

Ale prąd stały nie zniknął z użycia. Elektryczne obwody prądu stałego można znaleźć na przykład w akumulatorach.

Prąd generowany jest przez elektromagnetyczneindukcja, a następnie prostowanie kolektora. Ta reakcja wytwarza generator, który również wytwarza stały prąd. Obwody DC mogą być przekształcane z AC przez konwertery i prostowniki.

Zakres zastosowania

Aplikacja tego typu jest dość szeroka. W większości urządzeń domowych w domu, na przykład w modemie komputerowym, ładowanie za telefon komórkowy, czajnik elektryczny lub robot kuchenny działa dokładnie na prąd stały. Obwody prądu stałego są generowane i konwertowane na alternatorze samochodowym i dowolnym urządzeniu przenośnym. Obsługuje wszystkie silniki przemysłowe, aw niektórych krajach nawet elektryczne linie przesyłowe wysokiego napięcia. Nawet w niektórych urządzeniach medycznych jest używany.

Prąd stały jest bezpieczniejszy, ponieważ śmierć może wystąpić, gdy prąd wieje z 300 mA, a przy AC nawet przy 50-100 mA.

Obwód elektryczny

Komunikacja jest zapewniona przez wszystkie urządzeniadzięki temu przeprowadzane jest przenoszenie, dystrybucja i transformacja informacji termicznych, elektromagnetycznych, świetlnych i innych rodzajów energii. Procesy są opisane przez siły elektromotoryczne, takie jak prąd i napięcie.

Główne elementy obwodów elektrycznych prądu stałego

Głównymi elementami są odbiorniki i źródła.informacje o energii, połączone przewodami. W źródłach różnych rodzajów energii zamienia się na energię elektryczną. A w odbiornikach wręcz przeciwnie, elektryczność przechodzi w inne typy.

Łańcuchy, w których konwersja, transmisja i odbiórEnergia elektryczna występuje przy stałej wartości napięcia i prądu przez cały czas, określanej jako obwody prądu stałego. Tam, gdzie występuje proces ze zmienną wartością - obwody AC.

Aby obliczyć i zbadaćObwód prądu stałego DC (praca laboratoryjna do tych celów zwykle służy), używany jest równoważny obwód, to jest wyidealizowany obwód do obliczenia rzeczywistego. Aby to uzyskać, musisz wymienić wszystkie elementy schematu. Procesy fizyczne muszą być wyrażone w każdym opisie matematycznym.

Elementy oporowe

Rezystor jest jednym z odbiorników obwodów elektrycznych. Charakteryzuje się oporem, który jest mierzony w omach. Oporności rezystancyjne lub, jak się je nazywa, aktywne są wprowadzane do równoważnych obwodów w celu uwzględnienia przekształcalnej energii elektromagnetycznej w inne typy.

Obliczanie złożonych obwodów elektrycznych na stałeprąd jest wytwarzany po ustawieniu dodatniego kierunku wszystkich prądów i napięć. Wybierz kierunek węzła, który ma duży potencjał do węzła o niższym potencjale.

Z niezależną odpornością na prądowy rezystornazywany liniowym, a obwód elektryczny - liniowy rezystancyjny. Charakterystyka prądowo-napięciowa jest wyrażana za pomocą funkcji liniowej przechodzącej przez punkt początkowy.

Podczas analizy takich łańcuchów często stosuje się zasadę.uproszczenie polegające na zastąpieniu złożonych odcinków obwodu elektrycznego prostymi. Ale prąd i napięcie nie powinny się zmieniać. Następnie łańcuch złoży się w najprostszą formę. Połączone elementy rezystancyjne muszą być przekształcone równolegle i szeregowo.

Połączenie równoległe i równoległe

Przy połączeniu szeregowym we wszystkich elementach prądu ma tę samą wartość. Tutaj napięcie jest określane przez sumę wszystkich uwzględnionych rezystancji pomnożonych przez I, czyli:

U = (R1 + R2 + RN) I = RI.

Podłączony równoleglestałe napięcie, ale prąd jest sumą prądów na każdym elemencie. Dlatego może być reprezentowany jako iloczyn napięcia i równoważnej przewodności aktywnych elementów. A to z kolei jest równe sumie przewodności elementów. Z tego właśnie powstaje DC.

Elektryczne obwody prądu stałego dodatkowo zawierają źródła napięcia i prądu.

Źródła informacji

Niezależne napięcie (EMF, prąd) odrezystancja obwodu zewnętrznego nazywana jest jego źródłem. Źródło EMF (napięcie) jest mierzone na biegu jałowym, to znaczy, gdy prąd w źródle jest zerowy. W obwodach zastępczych rezystor uwzględnia straty energii cieplnej, które są emitowane ze źródła. Jeśli jest zero, a obecne źródło to nieskończoność, jest to idealne źródło. Real zawsze ma skończoną wartość.

Charakterystyka zewnętrzna jest następująca: przy źródłach siły i napięcia elektromotorycznego zależność wynika z prądu płynącego, a przy źródle prądu - z napięcia na zaciskach.

Prawdziwe źródła mają charakter liniowy i nieliniowydziałki. Rozważ metody obliczania liniowych elektrycznych obwodów prądu stałego. Są one opisane w prawie Ohma dla pełnego łańcucha, gdzie I = E / (Rh + Rbh). Następnie U = E-RbhI. Opór wewnętrzny i przewodnictwo wewnętrzne pochodzą z tych wzorów:

• Rbh = ΔU / ΔI;
• Gbh = ΔI / ΔU.

Obliczanie nieliniowych stałych obwodów elektrycznychprąd produkowany na podstawie prawa Kirchhoffa. Metody obliczeniowe dla schematów liniowych i nieliniowych są różne. Dlatego te ostatnie nie są uwzględnione w tym artykule.

Liniowe urządzenia pomiarowe

Pojemność DCzawiera źródła. A przyrządami, które mierzą to jest: woltomierz do pomiaru napięcia na odcinku obwodu i amperomierz do sekwencyjnego połączenia z obwodem. Przy zerowej rezystancji wewnętrznej i przewodności urządzenia są idealne.

Metody włączenia stają się bardziej zrozumiałe, gdy są oglądane za pomocą pomiaru rezystancji. Zgodnie z prawem Ohma, R = U / I.

Wiemy, że prawdziwe urządzenia nie mają wartości zerowej. Dlatego możliwe są tylko dwie opcje ich włączenia:

• wewnętrzna rezystancja woltomierza jest wielokrotnie większazmierzony amperomierz - taki, że spadek napięcia na jego powierzchni nie zmniejsza spadku mierzonej rezystancji, a napięcie mierzone woltomierzem musi odpowiadać zakresowi roboczemu;
• Wewnętrzna rezystancja woltomierza jest porównywalna z mierzoną, a amperomierz jest znacznie mniejszy od mierzonego.

Eksperyment i zadania do testu

Odpowiednie generatory służą do pomiaru napięcia i prądu. Ich wewnętrzną oporność mierzy się za pomocą przełączników.

Woltomierz i amperomierz znajdują się w jednostce AB1.

Do pomiaru rezystancji stosowane są specjalne schematy. U źródła siły elektromotorycznej należy wyłączyć rezystancję wewnętrzną.

W zalecanym zadaniu, które powinno byćpraca próbna, obwody prądu stałego DC są badane poprzez określenie parametrów źródła siły elektromotorycznej, źródła prądu, pomiaru rezystancji, badanie włączenia rezystancji równoległych i szeregowych, IVC.