Curent continuu. Circuitele electrice DC: calcul

Curentul constant este particulele care se deplasează într-o anumită direcție cu o încărcare. În alt mod, curentul poate fi numit cantități precum curent sau tensiune, care sunt constante atât în ​​direcție, cât și în valoare.

Să luăm în considerare caracteristicile sale, aplicațiile și, de asemenea, circuitele electrice ale unui curent direct. Să răspundem la întrebări, cum este investigat circuitul electric, așa cum este calculat pentru alții.

De la plus la minus sau invers?

În sursă, electronii trec de la o valoare minus la o valoare plus. În ciuda faptului că toată lumea știe acest lucru, este de obicei considerată o direcție de la plus la minus. Mă întreb de ce? Ne este explicat că acest lucru sa întâmplat istoric. Dar este într-adevăr așa? La urma urmei, această "istorie" a fost formată într-o perioadă absolut nesemnificativă de timp.

Principalele legi ale ingineriei electrice funcționează într-un curent constant: legea lui Ohm și legile lui Kirchhoff. Curentul a fost numit mai devreme galvanic, deoarece a fost obținut ca urmare a unei reacții galvanice. când curent electric au început să se țină în case, au existat dezbateri aprinse despre ce fel de curent să intri: permanent sau variabil. "Războiul" a câștigat al doilea, pentru că era mai puțin costisitor. Este mult mai ușor de transmis pe distanțe lungi datorită transformării ușoare.

Cum se obține un curent direct

Dar curentul direct nu a dispărut de la utilizare. Circuite electrice DC se găsesc, de exemplu, în baterii.

Curentul este generat de inducția electromagnetică, după care colectorul este rectificat. O astfel de reacție generează un generator, unde se produce și un curent direct. Circuitele electrice DC pot fi transformate dintr-o variantă variabilă prin convertoare și redresoare.

Domeniul de aplicare

Aplicarea acestei specii este destul de largă. În majoritatea aparatelor de uz casnic, de exemplu, într-un modem de calculator, de încărcare pentru un telefon mobil, un ceainic electric sau un procesor de alimente, este DC. Circuitele electrice DC sunt generate și transformate pe un generator de automobile și pe orice dispozitiv portabil. Funcționează toate motoarele industriale și, în unele țări, chiar și liniile de transport de înaltă tensiune. Chiar și în unele dispozitive medicale este folosit.

Curentul DC este mai sigur, deoarece un eveniment fatal poate apărea atunci când un șoc electric este de 300 mA și cu un curent alternativ chiar la 50-100 mA.

Circuit electric

Comunicarea este prevăzută cu toate dispozitivele prin care se realizează transmisia, distribuția de căldură și de transformare a tipurilor electromagnetice, luminoase sau alte informații de energie. Procesele sunt descrise prin forțele electromotoare, cum ar fi curentul și tensiunea.

Elemente de bază ale circuitelor electrice DC

Elementele principale sunt receptoarele și sursele de informații energetice, conectate de dirijori. În surse, diferite tipuri de energie sunt transformate în energie electrică. Și în receptoare, dimpotrivă, energia electrică merge în alte tipuri.

Lanțurile, în care transformarea, transmisia și recepția energiei electrice are loc la o valoare constantă a tensiunii și curentului pe o perioadă de timp, se numesc circuite de curent continuu. În cazul în care procesul are loc cu circuite de valoare variabilă - AC.

Pentru a calcula și studia circuitul electric (lucrări de laborator pentru acest scop este, de obicei, a) DC se aplică schema de înlocuire, adică un circuit idealizate pentru calcularea reală. Pentru ao obține, trebuie să înlocuiți toate elementele circuitului. Procesele fizice trebuie să fie exprimate în fiecare descriere matematică.

Elemente rezistive

Rezistorul este unul dintre receptoarele circuitului electric. Se caracterizează printr-o rezistență activă, măsurată în Ohmi. rezistență rezistiva sau, așa cum sunt numite, sunt introduse în schema de înlocuire activă pentru a ține seama de energia electromagnetică este transformată în alte forme.

Se face calcularea circuitelor electrice complexe ale unui curent direct, dacă se stabilește o direcție pozitivă a tuturor curenților și tensiunilor. Alegeți direcția nodului lor, care are un potențial mare pentru un nod cu un potențial mai mic.

Cu o rezistență independentă față de curent, rezistorul este numit liniar, iar circuitul electric este rezistiv liniar. Caracteristica curent-tensiune este exprimată în termenii unei funcții liniare care trece prin origine.

La analizarea unor astfel de circuite, se folosește frecvent principiul simplificării, care constă în înlocuirea unor componente complexe ale circuitului electric cu cele simple. Dar curentul și tensiunea nu ar trebui să se schimbe. Atunci lanțul se va orienta la cel mai simplu tip. Elementele rezistive conectate trebuie să fie paralele și secvențial convertite.

Conexiune serial și paralelă

Cu o conexiune de serie în toate elementele, curentul are aceeași valoare. Aici tensiunea este determinată de suma tuturor rezistențelor incluse înmulțite cu I, adică:

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

Cu o conexiune paralelă, se aplică o tensiune constantă, dar curentul este suma curenților de pe fiecare dintre elementele. Prin urmare, acesta poate fi reprezentat ca produs al tensiunii prin conductivitatea echivalentă a elementelor active. Și, la rândul său, este egală cu suma conductivităților elementelor. Acesta este ceea ce constituie curentul direct.

Circuitele electrice de curent continuu, în plus, conțin surse de tensiune și curent.

Surse de informații

Tensiunea independentă (EMF, curent) de la rezistența circuitului extern se numește sursa acesteia. Sursa EMF (tensiune) este măsurată la ralanti, adică unde curentul din sursă este zero. În circuitele de înlocuire, rezistorul ia în considerare pierderile de energie termică eliberate de sursă. Dacă este zero, iar sursa de curent este infinit, este o sursă ideală. Realul este întotdeauna finit.

Caracteristicile externe sunt după cum urmează: la surse EMF și dependența de tensiune apare din care curge curent, în timp ce sursa de curent - a tensiunii la bornele.

Sursele reale au părți liniare și neliniare. Să luăm în considerare metodele de calcul al circuitelor electrice liniare ale unui curent direct. Acestea sunt descrise în legea lui Ohm pentru lanțul complet, unde I = E / (Rh + Rbh). Apoi U = E-RbhI. Din aceste formule, derivă rezistența internă și conductivitatea internă:

• Rbh = ΔU / ΔI;
• Gbh = ΔI / ΔU.

Calcularea circuitelor electrice neliniare ale unui curent continuu se face pe baza legii lui Kirchhoff. Metodele de calcul pentru schemele liniare și neliniare sunt diferite. Prin urmare, acestea din urmă nu sunt luate în considerare în cadrul acestui articol.

Instrumente de măsurare lineare

Capacitate electrică Circuitul DC conține surse. Iar instrumentele care o măsoară sunt: ​​un voltmetru pentru măsurarea tensiunii în secțiunea circuitului și un ampermetru pentru conectarea secvențială la circuit. La valoarea zero rezistența internă și dispozitivele de conductivitate sunt ideale.

Metodele de includere devin mai ușor de înțeles atunci când se iau în considerare folosind o măsurătoare de rezistență. Prin legea lui Ohm, R = U / I.

Știm că dispozitivele reale nu au valoare zero. Prin urmare, sunt posibile doar două opțiuni pentru includerea lor:

• rezistența internă a voltmetrului este de câteva ori mai mare decât ampermetrul măsurat, astfel încât scăderea de tensiune pe acesta să nu reducă reducerea rezistenței măsurate, iar tensiunea măsurată de voltmetru trebuie să corespundă domeniului de funcționare;
• rezistența internă a voltmetrului este proporțională cu rezistența măsurată, iar ampermetrul este mult mai mic decât rezistența măsurată.

Experiment și sarcini pentru activitatea de testare

Pentru a măsura tensiunea și curentul, se utilizează generatoarele corespunzătoare. Rezistența internă este măsurată cu ajutorul comutatoarelor.

Voltmetrul și ampermetrul intră în blocul AB1.

Sunt utilizate măsuri speciale pentru măsurarea rezistenței. În sursa forței electromotoare, rezistența internă trebuie oprită.

În sarcina recomandată, care trebuie să aibă o activitate de testare, circuitele electrice de curent continuu sunt studiate prin determinarea parametrilor sursei forței electromotoare, a sursei de curent, a măsurării rezistenței, a studiului rezistenței paralele și a seriilor și a caracteristicilor I-V.