Ovo je jednosmjerna struja. D.C

Na samom početku, dajmo kratka definicija električna struja. Električna struja je uređeno (usmjereno) kretanje nabijenih čestica. Current je kretanje elektrona u provodniku, voltaža- to je ono što ih (elektrone) pokreće.

Pogledajmo sada koncepte kao što su jednosmjerna i naizmjenična struja i identificiramo njihove fundamentalne razlike.

Razlika između jednosmjerne i naizmjenične struje

Glavna karakteristika konstantnog napona je da je konstantan i po veličini i po predznaku. D.C, „teče“ u jednom smjeru cijelo vrijeme. Na primjer, prema metalne žice od pozitivnog terminala izvora napona do negativnog (u elektrolitima se stvara pozitivnim i negativni joni). Sami elektroni se kreću od minusa do plusa, ali su se čak i prije otkrića elektrona složili da pretpostave da struja teče od plusa do minusa i da se i dalje pridržavaju ovog pravila u proračunima.

Kako se naizmjenična struja (napon) razlikuje od jednosmjerne struje? Iz samog imena proizilazi da se mijenja. Ali – kako tačno? Naizmjenična struja mijenja tokom određenog perioda i svoju veličinu i smjer kretanja elektrona. U našim kućnim utičnicama to je struja sa sinusoidnim (harmoničkim) oscilacijama frekvencije od 50 herca (50 oscilacija u sekundi).

Ako razmotrimo zatvoreni krug na primjeru sijalice, dobijamo sljedeće:

sa konstantnom strujom, elektroni će uvijek teći kroz sijalicu u jednom smjeru od (-) minus do (+) plus
sa naizmeničnim, smer kretanja elektrona će se menjati u zavisnosti od frekvencije generatora. tj. ako je u našoj mreži frekvencija naizmjenična struja 50 herca (Hz), tada će se smjer kretanja elektrona promijeniti 100 puta u 1 sekundi. Dakle, + i - u našoj utičnici mijenjaju mjesta stotinu puta u sekundi (zbog čega možemo uključiti električni utikač u utičnicu naopako i sve će raditi).

AC napon u našoj kućna utičnica mijenja se prema sinusoidnom zakonu. Šta to znači? Napon od nule raste na pozitivnu vrijednost amplitude (pozitivan maksimum), zatim se smanjuje na nulu i nastavlja dalje opadati - do negativne vrijednosti amplitude (negativan maksimum), zatim ponovo raste, prolazeći kroz nulu i vraća se na pozitivnu vrijednost amplitude.

Drugim riječima, s naizmjeničnom strujom njen naboj se stalno mijenja. To znači da je napon ili 100%, zatim 0%, pa opet 100%. Ispostavilo se da u sekundi elektroni mijenjaju smjer svog kretanja i polaritet 100 puta, iz pozitivnog u negativan (zapamtite da je njihova frekvencija 50 herca - 50 perioda ili oscilacija u sekundi?).

Prve električne mreže bile su jednosmjerne struje. Bilo je nekoliko problema povezanih s ovim, jedan od njih je bila složenost dizajna samog generatora. A alternator ima jednostavniji dizajn, pa je stoga jednostavan i jeftin za rad.

Činjenica je da se ista snaga može prenijeti visokim naponom i malom strujom, ili obrnuto: niskim naponom i velikom strujom. Kako aktuelniji, potreban je veći poprečni presjek žice, tj. žica bi trebala biti deblja. Za napon debljina žice nije bitna, sve dok su izolatori dobri. Naizmjeničnu struju (za razliku od istosmjerne) je jednostavno lakše pretvoriti.

I ovo je zgodno. Dakle, kroz žicu relativno malog poprečnog presjeka, elektrana može poslati petsto tisuća (a ponekad i do milion i pol) volti energije pri struji od 100 ampera, gotovo bez gubitaka. Tada će, na primjer, transformator u gradskoj trafostanici "uzeti" 500.000 volti pri struji od 10 ampera i "dati" 10.000 volti na 500 ampera gradskoj mreži. A okružne trafostanice već ovaj napon pretvaraju u 220/380 volti pri struji od oko 10.000 ampera, za potrebe stambenih i industrijskih područja grada.

Naravno, dijagram je pojednostavljen i odnosi se na cijeli skup podstanica u gradu, a ne na bilo koju posebno.

PC(PC) radi na sličnom principu, ali u suprotnom smjeru. Pretvara naizmjeničnu struju u jednosmjernu, a zatim pomoću , smanjuje njen napon na vrijednosti potrebne za rad svih komponenti u unutrašnjosti.

Krajem 19. vijeka, svjetska elektrifikacija je mogla krenuti drugim putem. Thomas Edison (za koga se vjeruje da je izumio jednu od prvih komercijalno uspješnih sijalica sa žarnom niti) aktivno je promovirao svoju ideju jednosmjerne struje. A ako ne i istraživanje drugog izvanredna osoba, koji je dokazao djelotvornost naizmjenične struje, onda je sve moglo biti drugačije.

Genijalni Srbin Nikola Tesla (koji je neko vreme radio za Edisona) prvi je dizajnirao i napravio polifazni generator naizmenične struje, dokazavši njegovu efikasnost i superiornost nad sličnim razvojima koji su radili sa stalnim izvorom energije.

Pogledajmo sada "staništa" jednosmerne i naizmjenične struje. Trajni se, na primjer, nalazi u našoj telefonskoj bateriji ili baterijama. Punjači pretvaraju izmjeničnu struju iz mreže u jednosmjernu i u tom obliku završava na mjestima gdje je pohranjena (baterije).

Izvori istosmjernog napona su:

obične baterije koje se koriste u raznim uređajima (baterije, plejeri, satovi, testeri itd.)
razne baterije(alkalna, kisela, itd.)
DC generatori
drugi posebni uređaji, na primjer: ispravljači, pretvarači
hitni izvori energije (rasvjeta)

Na primjer, gradski električni transport radi na jednosmjernoj struji napona od 600 volti (tramvaji, trolejbusi). Za metro je veći - 750-825 volti.

Izvori izmjeničnog napona:

generatori
razni pretvarači (transformatori)
kućne električne mreže(kućne utičnice)

O tome kako i čime mjeriti konstantu i AC napon razgovarali smo s vama ovdje, i za kraj (svima onima koji su pročitali članak do kraja) želim reći mala priča. Moj šef mi je to izgovorio, a ja ću to prepričati iz njegovih riječi. Zaista odgovara našoj današnjoj temi!

Jednom je s našim direktorima otišao na službeni put u susjedni grad. Uspostavite prijateljske odnose sa lokalnim informaticima :) A odmah pored autoputa nalazi se tako divno mjesto: izvor sa čista voda. Svi staju blizu njega i uzimaju vodu. Ovo je, na neki način, već tradicija.

Lokalne vlasti, odlučivši da ovo mesto unaprede, sve su uradile najnovijom tehnologijom: iskopali su veliku pravougaonu rupu tačno ispod izvora, obložili je svetlim pločicama, postavili preliv, LED rasvetu i ispostavilo se da je bazen. Dalje više! Sam izvor je bio "upakovan" u šarene granitne strugotine, dobio je plemeniti oblik, a ikona iznad otvora bila je ugrađena ispod stakla - Sveto mesto, to znači!

I završni dodir - instalirali smo vodovod na bazi fotoćelije. Ispostavilo se da je bazen uvijek pun i da u njemu "kvrgne", ali da biste vodu izvukli direktno iz izvora, potrebno je da ruke sa posudom dovedete do fotoćelije i odatle ona "teče" :)

Moram reći da je naš šef na putu do izvora rekao jednom od direktora kako je super: nove tehnologije, Wi-Fi, fotoćelije, skeniranje mrežnice itd. Reditelj je bio klasični tehnofob, pa je imao suprotno mišljenje. I tako, dovezu se do izvora, stave ruke gdje treba, ali voda ne teče!

Oni rade to i to, ali rezultat je nula! Ispostavilo se da glupo nema napona u električnoj mreži koja je hranila ovaj šejtanski sistem :) Direktor je bio "na konju"! Napravio sam nekoliko "kontrolnih" fraza o svim ovim n...x tehnologijama, istim n...x elementima, svim mašinama općenito i ovoj konkretnoj. Uzeo sam kanister pravo iz bazena i otišao do auta!

Tako se ispostavilo da možemo sve konfigurirati, „podići“ sofisticirani server, pružiti najbolju i najpopularniju uslugu, ali i dalje glavni čovek- ovo je čika Vasja električar u podstavljenoj jakni, koji jednim pokretom ruke može organizirati potpuno preskakanje sve ove tehničke snage i gracioznosti :)

Zato zapamtite: glavna stvar je visokokvalitetno napajanje. Dobro (besprekidno napajanje) i stabilan napon u utičnicama, a sve ostalo slijedi :)

To je sve za danas i do narednih članaka. Čuvaj se! Ispod - kratki video na temu članka.

D.C (jednosmjerna struja) –Ovo je uređeno kretanje nabijenih čestica u jednom smjeru. Drugim riječima
količine koje karakterišu struja, kao što su napon ili struja, konstantne su i po vrijednosti i po smjeru.

U izvoru istosmjerne struje, kao što je konvencionalni AA baterija, elektroni se kreću od minusa do plusa. Ali istorijski gledano, tehnički smjer struje se smatra smjerom od plusa do minusa.

Za jednosmjernu struju vrijede svi osnovni zakoni elektrotehnike, kao što su Ohmov zakon i Kirchhoffovi zakoni.

Priča

U početku se jednosmjerna struja zvala galvanska struja, jer je prvi put dobivena galvanskom reakcijom. Zatim, krajem devetnaestog veka, Tomas Edison je pokušao da organizuje prenos jednosmerne struje kroz dalekovode. Istovremeno, tzv "rat struja", u kojem je postojao izbor kao glavna struja između naizmjenične i jednosmjerne. Nažalost, jednosmjerna struja je “izgubila” ovaj “rat” jer, za razliku od naizmjenične struje, jednosmjerna struja nosi veliki gubici u snazi pri prenosu na daljinu. Naizmjenična struja se lako transformiše i zahvaljujući tome može se prenositi na velike udaljenosti.

DC napajanja

Izvori jednosmjerne struje mogu biti baterije ili drugi izvori u kojima se struja javlja zbog hemijska reakcija(na primjer, AA baterija).

Također, izvori jednosmjerne struje mogu biti generator jednosmjerne struje, u kojem se struja stvara zbog
fenomen elektromagnetne indukcije, a zatim ispravljen pomoću kolektora.

Istosmjerna struja se može dobiti ispravljanjem naizmjenične struje. U tu svrhu postoje razni ispravljači i pretvarači.

Aplikacija

Jednosmjerna struja se široko koristi u električni dijagrami i uređaja. Na primjer, kod kuće većina uređaja poput modema ili Punjač za mobilne, rade na jednosmernu struju. Generator automobila proizvodi i pretvara jednosmjernu struju za punjenje baterije. Svaki prijenosni uređaj se napaja iz DC izvora.

U industriji, jednosmjerna struja se koristi u mašinama istosmjerne struje kao što su motori ili generatori. U nekim zemljama postoje visokonaponski vodovi jednosmjerne struje.

Jednosmjerna struja je također našla svoju primjenu u medicini, na primjer u elektroforezi, postupku liječenja pomoću električne struje.

U željezničkom saobraćaju, osim naizmjenične struje, koristi se i jednosmjerna struja. To je zbog činjenice da su vučni motori, koji su čvršći mehaničke karakteristike od asinhronih motora su DC motori.

Uticaj na ljudski organizam

Istosmjerna struja, za razliku od naizmjenične struje, sigurnija je za ljude. Na primjer, smrtonosna struja za osobu je 300 mA ako je istosmjerna struja, a ako je naizmjenična struja frekvencije od 50 Hz, onda 50-100 mA.

Jednosmjerna struja je struja koja ima jedan smjer i jednu veličinu.

Grafički, jednosmjerna struja je prava linija.

Priroda električne struje

Provodnici su bakar, aluminij, čelik, srebro i drugi metali. Imaju puno slobodnih elektrona. stoga dobro provode struju. Koriste se kao žice i zovu se provodnici.

Provodnici sadrže mnogo slobodnih elektrona. Ako je električni krug otvoren, slobodni elektroni u provodnicima su u haotičnom kretanju.

Zatvorimo strujni krug. Trenutni izvor se formira u električno kolo električno polje koji stupa u interakciju sa električna polja svaki elektron. Kao rezultat toga, slobodni elektroni će se kretati u jednom smjeru.

zaključak:Električna struja u provodnicima je usmjeren tok slobodnih elektrona.

Smjer električne struje

Električna struja je zatvoreni tok elektrona. Nema ni početka ni kraja.

Postavlja se pitanje odakle prikazati strujni krug.

U kolu može biti mnogo potrošača, ali obično postoji samo jedan izvor struje, zbog čega je uobičajeno prikazati strujni krug od izlaza izvora struje do drugog izlaza.

Postoje dva smjera električne struje

1. Pravi smjer. Ovo je smjer od minusa izvora do njegovog plusa. Elektroni idu u ovom smjeru, pa se smjer naziva istinitim.

2.Tehnički smjer

Tehnički pravac je suprotan od pravog. Ovo je smjer od plusa izvora do njegovog minusa.

Tehnički pravac je nastao istorijski. Kada ljudi nisu poznavali prirodu struje, ustanovili su da je svima prikazan isti put od plusa do minusa. Kada su saznali da je struja tok elektrona koji se kreće od minusa do plusa, odlučili su da napuste ovaj pravac i nazovu ga tehničkim i koriste ga u tehnologiji.

Postavlja se pitanje kada i u kom pravcu koristiti.

Kada je riječ o prirodi struje, morate koristiti pravi smjer. U drugim slučajevima koriste tehnički smjer.

Hoće li biti nesporazuma?

Neće biti jer je u tehnologiji bitan električni krug, a ne smjer struje u njemu.

Direktna struja naziva se električna struja koja se ne mijenja tokom vremena po smjeru i vrijednosti.

DC izvori su galvanske ćelije, baterije i DC generatori.

Električna struja ima određeni smjer. Za smjer struje se uzima smjer kretanja pozitivno nabijenih čestica. Ako struja nastaje kretanjem negativno nabijenih čestica, smatra se da je smjer struje suprotan smjeru kretanja tih čestica.

Za kvantificiranje struje u električnom kolu koristi se koncept jačine struje. Struja je količina električne energije Q koja teče kroz poprečni presjek provodnika u jedinici vremena.

Ako se tokom vremena t kroz poprečni presjek provodnika kretala količina električne energije Q, tada je jačina struje I=Q/t.

Jedinica struje je amper (A).

Gustina struje A/mm 2 je omjer struje I i površine poprečnog presjeka F vodiča:

U zatvorenom električnom kolu struja nastaje pod utjecajem izvora električna energija, koji stvara i održava potencijalnu razliku na svojim terminalima; mjereno u voltima (V).

Važna karakteristika električnog kola je otpor; Jačina struje u vodiču pri datom naponu ovisi o ovoj vrijednosti. Otpor provodnika je vrsta mjere otpora provodnika protoku električne struje u njemu. Električni otpor se mjeri u omima (omima). Recipročna vrijednost otpora (1/Ohm), koja se naziva provodljivost, također se široko koristi.

Otpor zavisi od materijala provodnika, njegove dužine l i površine poprečnog preseka F, tj.

Gdje je ρ otpor provodnika.

Otpor u SI jedinicama je brojčano jednak otporu provodnika u obliku kocke sa ivicom od 1 m, ako struja prolazi između dvije suprotne strane kocke.

Otpor provodnika se mijenja kako se mijenja njihova temperatura. Kako temperatura raste, otpor metalnih provodnika raste. Otpornost uglja, rastvora i talina soli i kiselina opada sa porastom temperature.

Označavajući sa R 0 otpor provodnika na temperaturi od 0 ° C, dobijamo za otpor na bilo kojoj temperaturi formulu R = R 0 (l + αt), gdje je α toplinski koeficijent otpora, koji pokazuje relativno povećanje otpornost kada se provodnik zagreje za 1°C.

Ovo svojstvo se koristi u senzorima temperature žice.

Odnos između razlike potencijala (napona) na stezaljkama električnog kola, otpora i struje u kolu izražava se Ohmovim zakonom.

Prema Ohmovom zakonu, za dio homogenog kola, jačina struje je direktno proporcionalna vrijednosti primijenjenog napona, tj. I = U/R, gdje je U napon na stezaljkama kola B; R - otpor, Ohm; I - jačina struje, A.

U praksi se koriste paralelni, serijski i mješoviti spojevi elemenata električnog kola. At paralelna veza elemenata, na primjer otpornika, njihovi terminali su spojeni na zajedničke tačke čvora i svaki otpornik je povezan na napon koji se primjenjuje na čvorne tačke A i B (slika 1).

Ukupni otpor strujnog kola određen je formulom: 1/R 0 =1/R 1 +1/R 2 +1/R 3

At serijska veza elementi električnih ciljeva se uključuju jedan za drugim, odnosno početak sljedećeg se spaja sa krajem prethodnog (sl. 2).

Električna struja u kolu sa serijskim spojem zajednička je za sve elemente.

Ukupni otpor kola kada su otpornici spojeni u seriju izračunava se pomoću formule R 0 = R 1 + R 2 + R 3

Gore navedene formule mogu se koristiti za izračunavanje ukupnog otpora bilo kojeg broja otpornika povezanih paralelno ili serijski.

Rad koji električna struja izvrši u jedinici vremena (sekundi) naziva se snaga i označava se slovom P. Ovu veličinu karakteriše intenzitet rada struje. Snaga je određena formulom P=W/t=UIt/t=UI.

Jedinica snage je vat (W). Vat je snaga koja proizvodi jedan džul rada jednoliko u sekundi. Tada se gornja formula može napisati na sljedeći način: W=Pt.

Više jedinica snage: kilovat-1 kW=1000 W i megavat-1 MW=1.000.000 W.

Jedinica mjerenja električne energije - kilovat-sat (kWh) predstavlja rad obavljen kada konstantna snaga na 1 kW za 1 sat.

Izraz za snagu električne struje može se transformisati zamjenom napona U=IR na osnovu Ohmovog zakona. Kao rezultat dobijamo tri izraza za snagu električne struje

P=UI = I 2 R=U 2 /R

Od velike je praktične važnosti da se ista snaga električne struje može dobiti pri niskom naponu i velika snaga struje ili na visokom naponu i maloj struji.

Električna struja koja teče kroz provodnik ga zagrijava. Količina topline koja se oslobađa u vodiču određena je nj formula Q-I 2 Rt.

Ovaj odnos se naziva Joule-Lenzov zakon.

Žice obično imaju električna izolacija, što pogoršava uslove hlađenja provodnika sa strujom. Osim toga, ovisno o vrsti materijala od kojeg je izrađena, izolacija može izdržati određenu (dozvoljenu) temperaturu grijanja. Broj žica i način na koji su položene takođe značajno utiču na uslove njihovog hlađenja.

Prilikom projektovanja električne žice odaberite presjeke i vrste žica tako da njihova temperatura ne prelazi dozvoljene vrijednosti. Minimalni poprečni presjek žice za datu jačinu struje određuje se iz tablice dugotrajnih dopuštenih strujnih opterećenja na žicama i kablovima. Ove tabele su date u električnim referencama i u “Pravilima za električne instalacije” (PUE).

Na osnovu Ohmovog zakona i Joule-Lenzovog zakona, moguće je analizirati fenomen koji se javlja kada su provodnici direktno povezani jedan s drugim, opskrbljujući opterećenje električnom strujom. Zanimljiva je pojava u kojoj struja teče kraćim putem, zaobilazeći opterećenje (kratki spoj).

Slika 3 prikazuje dijagram povezivanja električna lampa sa žarnom niti električna mreža. Ako je otpor ove lampe R=484 Ohm, a napon mreže U=220V, tada je struja u kolu lampe u skladu sa jednačinom

Razmotrite slučaj kada su žice koje idu do žarulje sa žarnom niti povezane kroz vrlo mali otpor, na primjer, debelu metalnu šipku. U ovom slučaju, struja strujnog kola, koja prolazi do tačke A, grana se duž dva puta: jedan, njegov veliki deo, ići će putem sa malim otporom - metalnom šipkom, a drugi, malim delom struje - duž staze sa visokim otporom - žarulja sa žarnom niti.

U stvari, kada kratki spoj napon mreže će biti manji od 220 V, jer će to uzrokovati velika struja u kolu veliki pad napon, a samim tim i struja koja teče kroz metalnu šipku će biti nešto manja. Ali ipak, ova struja će biti mnogo puta veća od struje koja je prethodno tekla kroz krug.

U skladu s odnosom Q=I 2 Rt, struja koja prolazi kroz žice oslobađa toplinu, a žice se zagrijavaju. U našem primjeru, poprečni presjek žica je dizajniran za malu struju - 0,455 A. Prilikom spajanja žica na kraći način, zaobilazeći opterećenje, kroz kolo teče vrlo velika struja - 22.000 A. Takva struja će izazvati oslobađanje enormne količine toplote, što će dovesti do ugljenisanja i požara izolacionih žica, topljenja žičanog materijala, oštećenja električnih mernih instrumenata, topljenja prekidača, nožnih prekidača itd. strujni krug se također može oštetiti. Pregrijavanje žica može uzrokovati požar.

Svaki električne instalacije dizajniran za određenu struju.

Hitni način rada kruga, kada se zbog smanjenja njegovog otpora struja u njemu naglo povećava u odnosu na normalnu, naziva se kratki spoj.

Zbog opasnih, destruktivnih i ponekad nepopravljivih posljedica kratkog spoja, prilikom instalacije i rada moraju se poštovati određeni uvjeti. električne instalacije. Glavni su sljedeći:

1. Izolacija žica mora odgovarati naponu mreže i radnim uslovima.
2. Poprečni presjek žica mora biti takav da njihovo zagrijavanje pod normalnim opterećenjem ne dostigne opasnu vrijednost.
3. Položene žice moraju biti zaštićene od mehaničkih oštećenja.
4. Priključci i grane moraju biti dobro izolovani kao i žice.
5. Žice moraju biti položene kroz zidove, plafone i podove tako da budu zaštićene od mehaničkih i hemijskih oštećenja, vlage i da se ne dodiruju.

Kako bi se izbjeglo naglo, opasno povećanje struje u električnom kolu tijekom kratkog spoja, krug je zaštićen osiguračima ili prekostrujnim relejima.