Tasavirta

Se tasavirta (CD) on samaan suuntaan ladattujen hiukkasten virtaus, normaalisti kuljettajan tai muun keinon sisällä. Nämä varautuneet hiukkaset voivat olla elektroneja, kuten kuparia tai monipuolisia ioneja.

Tämä on virran tyyppi, joka luodaan, kun akku tai akku on kytketty polttimoon sen kytkemiseksi päälle, kuten seuraavassa kuvassa näkyy:

Kuvio 1.- Yksinkertainen suoravirtapiiri. Lähde: f. Zapata.

Tapahtuu, että metalliatomit, kuten kupari, hopea ja muut, on ainakin yksi elektroni, joka liikkuu helposti materiaalin sisällä. Normaaliolosuhteissa tämä liike on satunnainen, mutta heti kun potentiaalinen ero kuljettajan päiden välillä on määritetty, elektronit voidaan siirtää samaan suuntaan, jolloin luodaan suora sähkövirta.

Koska metalleilla on nämä ilmaiset elektronit, ne ovat hyviä virranjohtimia, mutta kaikki materiaalit voivat johtaa sähkövirtaan suuremmassa tai pienemmässä määrin.

Koska se on ajankohtainen virta ja virtaus, matemaattisesti se määritellään sähkövarauksen ΔQ määräksi, joka kiertää kuljettajan poikkileikkauksen läpi aikavälin Δt:

I = ΔQ/ΔT

Kansainvälisen järjestelmän sähkövirran yksikkö, jos se on ampeeri, lyhennetty ja vastaa coulomb/sekunti (c/s).

Kuinka suoravirta syntyy?

Suoravirta tarvitsee suljetun piirin virtaamaan ja voidaan luoda monin tavoin. Yksi yleisimmistä on paristojen (paristojen), polttokennojen ja akkujen kautta, joissa on kaksi kiinteää napaa ja vastakkaista merkkejä.

Paristojen sisällä tuotetaan kemiallisia reaktioita, jotka erottavat sähkökuormat ja muodostavat tarvittavat potentiaalierot virran esiintymiseen.

Voi palvella sinua: 31 fysiikan voimantyyppiä ja niiden ominaisuuksia

Erotettuna kuormat, elektronit poistuvat negatiivisesta päätteestä, missä ne ovat suuremmassa potentiaalissa ja houkuttelevat pienemmän potentiaalin positiivista napaa, liikuttaen koko piiriin samaan suuntaan.

Ajan myötä kemialliset reaktiot vähenevät ja akku kuluu. Siitä huolimatta, jonka se tuottaa, jopa vähentyneen voimakkuuden, se pysyy tasavirtaan.

Vaihtovirran muuntaminen tasavirtaan

Kuva 2. Suoravirtajärjestelmä ja vaihtoehtoinen virta

Toinen menetelmä suoravirran saamiseksi on muuttamalla vaihtovirta. Kotiin saavuttava virta on vaihtoehtoinen, joten sen suunta muuttuu syklisesti, mutta siitä voi tulla suoraa virtaa, jolla on tiettyjä piirielementtejä, kuten diodeja, kondensaattoreita ja muuntajia.

Nämä elementit ovat vastuussa virran pitämisestä yhteen suuntaan. Kuulostaa hiukan monimutkaiselta, mutta tarvittavia piirejä, jotka tunnetaan nimellä tasasuuntaajapiirit, ei ole vaikea toteuttaa. Käänteinen prosessi, ts. Suoravirran vaihtaminen vuorottelevaksi virraksi on hiukan monimutkaisempi, vaikka se voidaan myös tehdä.

Vaihtovirta on edullinen massankäyttöön, koska se kuljetetaan ja jaetaan helpommin ja vähemmän tappioilla generaatioasemilta. Tästä syystä, jos laite on suunniteltu toimimaan tasavirtaan, se on aina varustettu laitteella tai laturilla, jonka kanssa välittää.

Suoravirtapiirit

Suoravirtapiiri sisältää sarjan elementtejä, kuten resistanssit, kondensaattorit ja muut, kytkettynä ajojohdolla ja syötetyt suoran jännitteen lähteen.

Jokaiselle näille elementeille on erityisiä symboleja, esimerkiksi suorat jännitelähteet, jotka toimittavat DC -virtaa symboloidaan kahdella eripituisella rinnakkaisella viivalla tai ympyrällä, jonka sisällä on tasa -arvon symboli.

Voi palvella sinua: aaltoileva liike: ominaisuudet, aaltotyypit, esimerkit

Seuraavassa kuvassa V on jännite ja minä on virta. Huomaa, että virran piirtää akun positiivisen navan, vaikka tiedetään, että virtaa kuljettavat negatiivisen kuorman elektronit. Tämä tehdään valmistelukunnalla.

Kuva 3. Suoravirtapiirissä käytetyt jännitesymbolit. Lähde: f. Zapata.

Toinen yleinen elementti suoran virran piireissä on kestävyys. Kaikilla kuljettajilla on jonkin verran vastustusta tai vastustaa virran läpäisylle, ja niiden symboli on hammastettu viiva.

Lampun filamentti on vastus tällä tavalla kuvan 1 piiri on kaaviomaisesti esitetty, kuten alemmassa kuvassa on esitetty.

Kun S -kytkin on suljettu, virta voi virtata ja kulkea vastus r: n läpi aiheuttaen polttimon hehkulangan ja myös lämmön.

Kuva 4. Suoravirtapiirin kaavamainen esitys vasemmalla avoimella kytkimellä ei ole virtaa, ja oikealla, suljetun kytkimen ollessa suoravirta määritetään. Lähde: f. Zapata.

Ohmin laki

Ohmin lakia käytetään yksinkertaisten suoravirtapiirien, kuten edellinen osion, ratkaisemiseen, mikä on voimassa suurelle määrälle johtavia materiaaleja:

V = i ∙ r

Missä V on jännite, I on virran voimakkuus ja R on sähkövastus. Kansainvälisissä järjestelmäyksiköissä jännite mitataan volteina (V), AMPS: n (A) virran (A) ja vastinkestävyys (ω) (ω).

Numeerinen esimerkki

Jos edellisen piirin vastus on r = 150 Ω ja jännite on 12 V, piirin läpi virtaava virta on:

Voi palvella sinua: tasapainotusvektori: Laskenta, esimerkit, harjoitukset

I = V/R = 12 V/150 ω = 0.08 a

Suoran virran sovellukset

Paristot ja paristot

Kellot ja lelut käyttävät akut ja paristot toimittavat suoraa virtaa. Niitä on erikokoisia ja jännitteitä suunnittelutarpeiden mukaan.

Auton akku on toinen esimerkki tasavirran käytöstä, jonka valojärjestelmä ja käynnistysmoottori toimivat.

Kannettavien tietokoneiden ja matkapuhelimien kuormitukset

Suurin osa kannettavista elektronisista laitteista kotimaan käyttöön ruokitaan tasavirtaan, ja ne on varustettu akku ja laturi.

Aurinkosähkökennot

Ne koostuvat elektronisista piireistä auringonvalon sieppaamiseksi ja muuntamiseksi sähköenergiaksi fotoelektrisen vaikutuksen kautta. Nämä laitteet tarjoavat aina suoran virran, jonka sijoittaja voidaan muuntaa vaihtovirtaan.

Suoravirtaesimerkit

Kuten aiemmin selitettiin, tasavirta virtaa samassa mielessä, mutta sen suuruus voi olla muuttuja. Esimerkiksi kun yhteinen akku ladataan, sen tuottama nykyinen on vähemmän kuin silloin, kun se oli uusi.

Seuraavissa kuvissa esitetään erilaisia ​​esimerkkejä tasavirrasta, alkaen vakiovirrasta ajan myötä. Muut ovat muuttuvia, mutta kaikki virtaavat samaan suuntaan, joten se on suorat virrat.

Vakiovirta

On se kenen grafiikka Nykyinen aika Se on vaakasuora viiva, yhdensuuntainen aikojen akselin kanssa.

Kuva 5. Jatkuva suoravirta. Lähde: Wikimedia Commons.

Suora muuttujan voimakkuusvirta

Seuraava kaavio näyttää kaksi muuttuvan voimakkuuden suoraa virtaa, jotka on saatu vaihtoehtoisesta signaalista sopivalla piirillä:

Kuva 6.- Kaksi esimerkkiä muuttujan intensiteetin tasavirrasta. Lähde: Wikimedia Commons.

Kiinnostavia teemoja

Erot vuorotellen ja tasavirran välillä.

Vaihtovirtapiirit.

Viitteet

1. Bauer, W. 2011. Fysiikka tekniikkaan ja tieteisiin. Nide 2. MC Graw Hill.
2. Giancoli, D.  2006. Fysiikka: sovellusten periaatteet. Kuudes. Ed Prentice Hall.
3.  Katz, D. 2013. Fysiikka tutkijoille ja insinööreille. Perusteet ja yhteydet. Cengage -oppiminen.
4. Hewitt, Paul. 2012. Käsitteellinen fysiikka. Viides. Ed. Pearson.
5. Sears, Zemansky. 2016. Yliopiston fysiikka, jolla on moderni fysiikka. 14. päivä. Ed. Nide 2. Pearson.