DC-piirien teoria

Mikä on DC?

Ala-asteella saimme tietää, että kaiken muodostavat atomit. Tämä on kolmen hiukkasen tuote: elektronit, protonit ja neutronit. Kuten nimestä voi päätellä, neutronilla ei ole mitään varausta, kun taas protonit ovat positiivisia ja elektronit negatiivisia.

Atomissa elektronit protonit ja neutronit pysyvät yhdessä vakaana muodostumana, mutta jos elektronit erotetaan jollakin ulkoisella prosessilla atomeista, ne haluavat aina asettua edelliseen asentoonsa, mikä luo vetovoimaa protoneihin. Jos käytämme näitä vapaita elektroneja ja työnnämme sen johtimen sisään, joka muodostaa piirin, potentiaalivetovoima tuottaa potentiaalieron.

Jos elektronivirta ei muuta hänen polkuaan ja on yksisuuntaisissa virtauksissa tai liikkeissä piirin sisällä, sitä kutsutaan tasavirraksi tai tasavirraksi. Tasajännite on vakiojännitelähde.

Tasavirran tapauksessa napaisuus ei koskaan muutu tai muutu ajan suhteen, kun taas virran virtaus voi vaihdella ajan myötä.

Kuten todellisuudessa, ei ole täydellistä kuntoa. Piirissä, jossa vapaita elektroneja virtaa, on myös totta. Nuo vapaat elektronit eivät virtaa itsenäisesti, koska johtavat materiaalit eivät ole täydellisiä antaa elektronien virrata vapaasti. Se vastustaa elektronivirtaa tietyllä rajoitussäännöllä. Tätä numeroa varten jokainen elektroniikka / sähköpiiri koostuu kolmesta yksittäisestä perusmäärästä, jota kutsutaan nimellä VI R.

• Jännite (V)
• Virta (I)
• Ja vastus (R)

Nämä kolme asiaa ovat perustavanlaatuiset suuruudet, jotka näkyvät melkein kaikissa tapauksissa, kun näemme tai kuvaamme jotain tai teemme jotain, joka liittyy sähkö- tai elektroniikkalaitteisiin. Ne molemmat ovat hyvin sukulaisia, mutta ne ovat merkinneet kolme erillistä asiaa elektroniikassa tai sähköisissä perusteissa.

Mikä on nykyinen?

Kuten aiemmin todettiin, vapaat erotetut elektronit virtaavat piirin sisällä; tätä elektronivirtaa (varaus) kutsutaan virraksi. Kun jännitelähde syötetään piirin yli, negatiiviset varaushiukkaset virtaavat jatkuvasti tasaisella nopeudella. Tämä virta mitataan ampeereina SI-yksikköä kohti ja merkitään I tai i. Tämän yksikön mukaan 1 ampeeri on 1 sekunnissa kuljettu sähkön määrä. Latauksen perusyksikkö on coulomb.

1A on 1 varauksen kulma, joka kulkeutuu piirissä tai johtimessa 1 sekunnissa. Joten kaava on

1A = 1 C / S

Missä C on merkitty coulombiksi ja S on toinen.

Käytännössä skenaariossa elektronit virtaavat negatiivisesta lähteestä virtalähteen positiiviseen lähteeseen, mutta parempaan piiriin liittyvän ymmärtämisen kannalta perinteinen virtavirta olettaa, että virta kulkee positiivisesta negatiiviseen napaan.

Joissakin piirikaavioissa näemme usein, että muutama nuoli, joissa on I tai i, osoittavat virtavirtaa, joka on tavanomainen virta. Näemme virran käytön seinäkytkinkortissa arvolla "Enintään 10 ampeeria " tai puhelimen laturissa "maksimivirta 1 ampeeri " jne.

Nykyinen käytetään myös etuliite sub useita kuten Kilo vahvistimet (10 ³ V), milli-vahvistimet (10 ^-3 A), mikro-vahvistimet (10 ^-6 A), nano-vahvistimet (10 ^-9 A) jne.

Mikä on jännite?

Jännite on potentiaaliero piirin kahden pisteen välillä. Se ilmoittaa potentiaalisen energian, joka on varastoitu sähkövaraukseksi sähkönsyöttöpisteeseen. Voimme merkitä tai mitata jännitesuhteen minkä tahansa kahden pisteen välillä piirisolmuissa, risteyksessä jne.

Kahden pisteen välinen ero, jota kutsutaan potentiaalieroksi tai jännitehäviöksi.

Tämä jännitehäviö tai potentiaaliero mitataan voltteina symbolilla V tai v. Enemmän jännitettä tarkoittaa enemmän kapasiteettia ja enemmän varauksia.

Kuten edellä on kuvattu, vakiojännitelähdettä kutsutaan tasajännitteeksi. Jos jännite muuttuu säännöllisesti ajan myötä, se on vaihtojännite tai vaihtovirta.

Yksi voltti on määritelmän mukaan yhden joulen energiankulutus yhtä coulombin sähkövarausta kohti. Suhde on kuvattu

V = potentiaalinen energia / lataus tai 1 V = 1 J / C

Missä J on merkitty Joule-arvoksi ja C on coulomb.

Yksi voltin jännitehäviö tapahtuu, kun 1 ampeerin virta kulkee 1 ohmin vastuksen läpi.

1 V = 1 A / 1 R

Missä A on ampeeri ja R on vastus ohmina.

Jännitettä käytetään myös etuliitteenä, kun aliryhmä on Kilovolt (10 ³ V), milivolt (^10-3 V), mikrojännite (^10-6 V), nano-voltti (^10-9 V) jne. Jännite on myös merkitään sekä negatiiviseksi että positiiviseksi jännitteeksi.

Vaihtovirtajännitettä löytyy yleisesti kotipisteistä. Intiassa se on 220 V AC, Yhdysvalloissa 110 V AC jne. Voimme saada tasajännitteen muuntamalla tämän vaihtovirtalähteen tasavirraksi tai akuista, aurinkopaneeleista, erilaisista virtalähteistä sekä puhelimen latureista. Voimme myös muuntaa DC: n vaihtovirraksi vaihtosuuntaajilla.

On erittäin tärkeää muistaa, että jännite voi olla olemassa ilman virtaa, koska se on kahden pisteen välinen jännite-ero tai potentiaaliero, mutta virta ei voi virrata ilman kahden pisteen välistä jännite-eroa.

Mikä on vastus?

Kuten tässä maailmassa, mikään ei ole ihanteellista, kaikilla materiaaleilla on tietty spesifikaatio, joka vastustaa elektronien virtausta kulkiessaan siitä. Materiaalin vastustuskyky on sen vastus, joka mitataan ohmoina (Ω) tai omega. Sama kuin virta ja jännite, resistanssissa on myös etuliite aliryhmille, kuten Kilo-ohmille (10 ³ Ω), mili-ohmille (^10-3 Ω), mega-ohmille (10 ⁶ Ω) jne. Vastusta ei voida mitata negatiivisena; se on vain positiivinen arvo.

Vastus ilmoittaa, onko materiaali, josta virta kulkee, hyvä johdin, tarkoittaakö matalaa vastusta vai huono johdin, suurta vastusta. 1 Ω on erittäin pieni vastus verrattuna 1M Ω.

Joten on olemassa materiaaleja, joilla on hyvin pieni vastus ja jotka ovat hyvä sähkönjohdin. Kuten kupari, kulta, hopea, alumiini jne. Toisaalta on olemassa useita materiaaleja, joilla on erittäin korkea vastus ja siten huono sähkönjohdin, kuten lasi, puu, muovi, ja korkean vastuksen ja huonon sähkönjohtokyvyn vuoksi ne käytetään pääasiassa eristystarkoituksiin eristeenä.

Myös erityyppiset materiaalit käyttävät laajalti elektroniikassa erityisiä kykyjään kuljettaa sähköä huonojen ja hyvien johtimien välillä. Se on puolijohteita, nimi tarkoittaa sen luonnetta, puolijohde. Transistorit, diodit, integroidut piirit valmistetaan puolijohteilla. Germanium ja pii ovat laajalti käytettyjä puolijohdemateriaaleja tässä segmentissä.

Kuten aiemmin keskusteltiin, vastus ei voi olla negatiivinen. Mutta resistanssilla on kaksi erityistä segmenttiä, toinen on lineaarisessa segmentissä ja toinen ei-liner-segmentissä. Voimme soveltaa erityistä rajaan liittyvää matemaattista laskutoimitusta tämän lineaarisen vastuksen vastuskapasiteetin laskemiseksi, toisaalta epälineaarisella segmentoidulla vastuksella ei ole asianmukaista määritelmää tai suhdetta jännitteiden ja virtojen välillä tämän vastuksen välillä.

Ohmin laki ja VI-suhde:

Georg Simon Ohm eli Georg Ohm on saksalainen fyysikko, joka löysi suhteellisen jännitteen pudotuksen, vastuksen ja virran välillä. Tämä suhde tunnetaan nimellä Ohmin laki.

Hänen löydöksessään todetaan, että johtimen läpi kulkeva virta on suoraan verrannollinen sen yli kulkevaan jännitteeseen. Jos muunnamme tämän havainnon matemaattiseksi muodostukseksi, näemme sen

Virta (ampeeri) = Jännite / vastus I (ampeeri) = V / R

Jos tiedämme minkä tahansa kahdesta arvosta näistä kolmesta entiteetistä, voimme löytää kolmannen arvon.

Yllä olevasta kaavasta löydämme kolme kokonaisuutta, ja kaava on: -

Jännite	V = I x R	Lähtö on jännite voltteina (V)
Nykyinen	I = V / R	Lähtö on virta ampeereina (A)
Vastus	R = V / I	Lähtö on vastus ohmina (Ω)

Katsotaanpa näiden kolmen ero käyttämällä piiriä, jossa kuorma on vastus ja Am-mittaria käytetään virran mittaamiseen ja Volt-mittaria jännitteen mittaamiseen.

Yllä olevassa kuvassa sarjaan kytketty ampeerimittari, joka tuottaa virran resistiiviselle kuormalle, toisaalta voltin mittari, joka on kytketty lähteen yli jännitteen mittaamiseksi.

On tärkeää muistaa, että ampeerimittarin on oltava 0 vastusta, koska sen pitäisi antaa 0 vastusta sen läpi virtaavalle virralle, ja jotta tämä tapahtuisi, ihanteellinen 0 ohmin ampeerimittari kytketään sarjaan, mutta koska jännite on potentiaaliero Kahden solmun jännitemittari on kytketty rinnakkain.

Jos muutamme jännitelähteen virtaa tai jännitelähteen jännitettä tai kuormitusvastusta lähteen poikki lineaarisesti ja mitataan sitten yksiköt, saadaan alle tulos:

Tässä kaaviossa Jos R = 1, virta ja jännite kasvavat suhteessa. V = I x 1 tai V = I. joten jos vastus on kiinteä, jännite kasvaa virran mukana tai päinvastoin.

Mikä on voima?

Teho joko luodaan tai kulutetaan, sähköisessä tai sähköisessä piirissä teholuokkaa käytetään antamaan tietoa siitä, kuinka paljon virtaa piiri kuluttaa oikean tuotoksen aikaansaamiseksi.

Luonnon säännön mukaan energiaa ei voida tuhota, mutta se voidaan siirtää, kuten sähköenergia muunnetaan mekaaniseksi energiaksi, kun sähkö syötetään moottorin yli, tai sähköenergia, joka muuttuu lämmöksi, kun sitä käytetään lämmittimeen. Siksi lämmitin tarvitsee energiaa, joka on tehoa, aikaansaamaan asianmukainen lämmöntuotto, että teho on lämmittimen nimellisteho suurimmalla teholla.

Teho on merkitty symbolilla W ja se mitataan WATT: na.

Teho on jännitteen ja virran kerrottu arvo. Niin, P = V x I

Missä P on teho watteina, V on jännite ja I on ampeeri tai virtavirta.

Siinä on myös ali-etuliite, kuten Kilo-Watt (10 ³ W), mili-Watt (^10-3 W), mega-Watt (10 ⁶ W) jne.

Koska Ohmin laki V = I x R ja teholaki on P = V x I, voimme V: n arvon laittaa teholakiin käyttämällä V = I x R kaavaa. Sitten vallan laki on

P = I * R * I tai P = I ² R

Järjestämällä saman asian voimme löytää ainakin yhden asian, kun muuta ei ole käytettävissä, kaavat järjestetään uudelleen alla olevaan matriisiin:

Joten jokainen segmentti koostuu kolmesta kaavasta. Kaikissa tapauksissa, jos vastuksesta tuli 0, virta on ääretön, sitä kutsutaan oikosulkutilaksi. Jos jännitteestä tuli 0, virtaa ei ole olemassa ja teho on 0, jos virrasta tulee 0, piiri on avoimen piirin tilassa, jossa jännite on läsnä, mutta ei virtaa, joten teho on jälleen 0, jos teho on 0 silloin piiri ei kuluta tai tuota virtaa.

Electron Flow -konsepti

Virta kulkee latauskohteiden mukaan. Todellisuudessa, koska elektronit ovat negatiivisia hiukkasia ja ne virtaavat virtalähteen negatiivisesta napasta positiiviseen napaan. Joten todellisessa virtapiirissä elektronivirta kulkee negatiivisesta liittimestä positiiviseen napaan, mutta tavanomaisessa virtavirrassa, kuten aiemmin kuvasimme, oletamme, että virta kulkee positiivisesta negatiiviseen napaan. Seuraavassa kuvassa ymmärrämme virran virtauksen helposti.

Suunnasta riippumatta, sillä ei ole vaikutusta virtapiirin sisäiseen virtaan. Tavallista virtaa on helpompi ymmärtää positiivisesta negatiiviseksi. Yksisuuntainen virtaus on tasavirta tai tasavirta ja jotka vaihtelevat sen suuntaa kutsutaan vaihtovirraksi tai vaihtovirraksi.

Käytännön esimerkkejä

Katsotaanpa kaksi esimerkkiä asioiden ymmärtämiseksi paremmin.

1. Tässä piirissä 12 V: n tasavirtalähde on kytketty 2Ω: n kuorman yli. Laske piirin virrankulutus?

Tässä piirissä kokonaisvastus on kuormitusvastus, joten R = 2 ja syöttöjännitesyöttö on 12 V DC, joten V = 12 V. Piirin nykyinen virtaus on

I = V / R I = 12/2 = 6 ampeeria

Koska teho (W) = jännite (V) x ampeeri (A), kokonaisteho on 12 x 6 = 72 wattia.

Voimme myös laskea arvon ilman Ampeeria.

Teho (W) = Power = jännite ² / vastus Power = 12 ² /2 = 12 * 12/2 = 72 wattia

Mitä kaavaa käytetään, tulos on sama.

2. Tässä virtapiirissä kokonaisvirrankulutus kuormituksessa on 30 wattia, kuinka paljon virtaa tarvitaan, jos liitämme 15 V: n tasavirtalähteen?

Tässä piirissä kokonaisvastusta ei tunneta. Syöttöjännite on 15 V DC, joten V = 15 V DC ja piirin läpi virtaava teho on 30 W, joten P = 30 W. Piirin nykyinen virtaus on

I = P / VI = 30/15 2 ampeeria

Joten virran kytkemiseksi piiriin 30 W: lla tarvitsemme 15 V DC-virtalähteen, joka pystyy toimittamaan vähintään 2 ampeeria DC-virtaa, koska piirit edellyttävät 2 Amp-virtaa.