- Kaj je DC?
- Kaj je Current?
- Kaj je napetost
- Kaj je odpornost?
- Ohmsko pravo in VI razmerje:
- Kaj je moč?
- Koncept Electron Flow
- Praktični primeri
Kaj je DC?
V osnovni šoli smo se naučili, da vse ustvarjajo atomi. To je produkt treh delcev: elektronov, protonov in nevtronov. Kot že ime pove, nevtron nima nobenega naboja, medtem ko so protoni pozitivni in elektroni negativni.
V atomu elektroni protoni in nevtroni ostanejo skupaj v stabilni tvorbi, če pa se elektroni ločijo od atomov s katerim koli zunanjim procesom, se bodo vedno želeli poravnati v prejšnjem položaju, kar bo ustvarilo privlačnost proti protonom. Če uporabimo te proste elektrone in jih potisnemo v vodnik, ki tvori vezje, potencialna privlačnost povzroči potencialno razliko.
Če tok elektrona ne spremeni njegove poti in je v enosmernem toku ali gibanju znotraj vezja, se imenuje enosmerni ali enosmerni tok. Enosmerna napetost je vir stalne napetosti.
V primeru enosmernega toka se polarnost ne bo nikoli spreminjala ali spreminjala glede na čas, tok toka pa se lahko spreminja s časom.
Kot v resnici ni popolnega stanja. V primeru vezja, kjer tečejo prosti elektroni, to tudi drži. Ti prosti elektroni ne tečejo neodvisno, saj prevodni materiali niso popolni, da bi elektronom omogočili prosto pretok. Pretoku elektronov nasprotuje določeno pravilo omejitev. V tej številki je vsaka elektronika / električno vezje sestavljena iz treh osnovnih posameznih količin, ki se imenuje VI R.
- Napetost (V)
- Tok (I)
- In odpornost (R)
Te tri stvari so osnovne temeljne veličine, ki se pojavijo skoraj v vseh primerih, ko nekaj vidimo ali opišemo ali naredimo nekaj, kar je povezano z elektriko ali elektroniko. Oba sta dobro povezana, toda v Osnoveh elektronike ali elektrike sta označila tri ločene stvari.
Kaj je Current?
Kot smo že omenili, prosti ločeni elektroni tečejo znotraj vezja; ta tok elektronov (naboj) se imenuje tok. Ko napetostni vir, ki deluje prek vezja, delci negativnega naboja neprekinjeno tečejo z enakomerno hitrostjo. Ta tok se izmeri v amperih na enoto SI in označi kot I ali i. Glede na to enoto 1 Ampere pomeni količino električne energije, prepeljane v 1 sekundi. Osnovna enota naboja je kulon.
1A je 1 kulon naboja, ki se v vezju ali prevodniku prenese v 1 sekundi. Formula je torej
1A = 1 C / S
Pri čemer je C označen kot kulon, S pa drugi.
V praktičnem scenariju elektroni tečejo iz negativnega vira v pozitivni vir napajanja, za boljše razumevanje vezja pa običajni tok predpostavlja, da tok teče iz pozitivnega na negativni terminal.
V nekaterih diagramih vezij bomo pogosto videli, da je malo puščic z I ali i usmerjeno na tok tokov, kar je običajni tok toka. Uporabo toka na stenski stikalni plošči bomo videli kot »največ 10 amperov « ali v polnilniku telefona »največji tok polnjenja je 1 amper « itd.
Tok se uporablja tudi kot predpona s podmnožico kot kilo amperi (10 3 V), mili ampi (10 -3 A), mikro amperi (10 -6 A), nano amperi (10 -9 A) itd.
Kaj je napetost
Napetost je potencialna razlika med dvema točkama vezja. Obvesti o potencialni energiji, shranjeni kot električni naboj v točki za oskrbo z električno energijo. Lahko označimo ali izmerimo napetostno razliko med katerima koli dvema točkama v vozliščih vezja, križiščih itd.
Razlika med dvema točkama, ki se imenuje potencialna razlika ali padec napetosti.
Ta padec napetosti ali potencialna razlika se meri v voltih s simbolom V ali v. Več napetosti označuje večjo zmogljivost in več zadržanj naboja.
Kot je bilo že opisano, se vir konstantne napetosti imenuje enosmerna napetost. Če se napetost sčasoma spreminja, gre za izmenično napetost ali izmenični tok.
En volt je po definiciji poraba energije enega džula na električni naboj enega kulona. Odnos je takšen, kot je opisan
V = potencialna energija / naboj ali 1V = 1 J / C
Kjer je J označen kot Joule, C pa kulon.
Padec napetosti enega volta se pojavi, ko tok 1 amp teče skozi upor 1 ohma.
1V = 1A / 1R
Kjer je A Ampere, R pa upor v ohmih.
Napetost se uporablja tudi kot predpona s podmnožico kot Kilovolt (10 3 V), milivolt (10 -3 V), mikrovolt (10 -6 V), nano-volt (10 -9 V) itd. Napetost je tudi označena kot negativna in pozitivna napetost.
AC napetost pogosto najdemo v domačih trgovinah. V Indiji je 220 V izmeničnega toka, v ZDA 110 V izmeničnega toka itd. Enosmerno napetost lahko dobimo s pretvorbo tega izmeničnega v enosmerni tok ali iz baterij, sončnih celic, različnih napajalnih enot in telefonskih polnilcev. DC lahko pretvorimo tudi v izmenični tok z uporabo pretvornikov.
Zelo pomembno je vedeti, da napetost lahko obstaja brez toka, saj gre za napetostno razliko med dvema točkama ali potencialno razliko, vendar tok ne more teči brez kakršne koli napetostne razlike med dvema točkama.
Kaj je odpornost?
Tako kot na tem svetu nič ni idealno, tudi vsak material ima določene lastnosti, da se upira toku elektronov, ko prehaja iz njega. Kapaciteta upora materiala je njegova odpornost, ki se meri v ohmih (Ω) ali Omega. Enako kot tok in napetost ima upor tudi predpono za podmnožico, kot so kilo-ohmi (10 3 Ω), mili-omi (10 -3 Ω), mega-omi (10 6 Ω) itd. Upornosti ni mogoče izmeriti v negativnem; je le pozitivna vrednost.
Upor sporoča, ali je material, iz katerega teče tok, dober vodnik, pomeni majhen upor ali slab prevodnik velik upor. 1 Ω je zelo nizek upor v primerjavi z 1 M Ω.
Torej obstajajo materiali z zelo nizkim uporom in so dober prevodnik električne energije. Kot so baker, zlato, srebro, aluminij itd. Po drugi strani pa obstaja več materialov, ki imajo zelo visoko odpornost, zato je slab prevodnik električne energije, kot so steklo, les, plastika, in zaradi visoke odpornosti in slabe prevodnosti elektrike se v glavnem uporabljajo za izolacijo kot izolator.
Tudi posebne vrste materialov se v elektroniki pogosto uporabljajo zaradi svojih posebnih zmožnosti prevajanja električne energije med slabimi in dobrimi vodniki. To so polprevodniki, ime pomeni, da je narava, polprevodnik. Tranzistorji, diode, integrirana vezja so izdelani s polprevodniki. Germanij in silicij sta v tem segmentu široko uporabljeni polprevodniški material.
Kot smo že omenili, odpor ne more biti negativen. Toda odpornost ima dva posebna segmenta, eden je v linearnem segmentu, drugi pa v nelinearnem segmentu. Za izračun uporovne zmogljivosti tega linearnega upora lahko uporabimo poseben matematični izračun, povezan z mejo, po drugi strani pa nelinearni segmentirani upor nima ustrezne definicije ali razmerja med napetostjo in tokom toka med temi upori.
Ohmsko pravo in VI razmerje:
Georg Simon Ohm aka Georg Ohm je nemški fizik, ki je ugotovil sorazmerno razmerje med padcem napetosti, uporom in tokom. To razmerje je znano kot Ohmsov zakon.
V njegovi ugotovitvi je navedeno, da je tok, ki prehaja skozi vodnik, neposredno sorazmeren napetosti na njem. Če to ugotovitev pretvorimo v matematično tvorbo, bomo to tudi videli
Tok (amper) = napetost / upor I (amper) = V / R
Če poznamo katero od obeh vrednosti iz teh treh entitet, lahko najdemo tretjo.
Iz zgornje formule bomo našli tri entitete in formula bo:
Napetost |
V = I x R |
Izhod bo napetost v voltih (V) |
Trenutni |
I = V / R |
Izhod bo trenutni v amperih (A) |
Odpornost |
R = V / I |
Izhodna vrednost bo upor v ohmih (Ω) |
Poglejmo razliko med temi tremi z uporabo vezja, pri katerem je obremenitev upor in Am-meter se uporablja za merjenje toka, Volt-meter pa za merjenje napetosti.
Na zgornji sliki je ampermeter povezan zaporedno in zagotavlja tok na uporovno obremenitev, po drugi strani pa voltmeter, povezan prek vira za merjenje napetosti.
Pomembno je vedeti, da mora biti ampermeter 0-uporni, saj naj bi zagotavljal 0-odpornost na tok, ki teče skozi njega, in da bi se to zgodilo, je zaporedoma priključen idealen 0-ohmski ampermeter, ker pa je napetost potencialna razlika dveh vozlišč je voltmeter priključen vzporedno.
Če spremenimo tok vira napetosti ali napetosti na vir napetosti ali upor na izvoru linearno in nato merijo enote, bomo proizvodnjo pod rezultati:
V tem grafu Če je R = 1, se bosta tok in napetost sorazmerno povečala. V = I x 1 ali V = I. torej, če je upor fiksen, se bo napetost povečala s tokom ali obratno.
Kaj je moč?
Moč se ustvari ali porabi, v elektronskem ali električnem vezju se ocena moči uporablja za zagotavljanje informacij o tem, koliko energije vezje porabi za pravilno izhodno moč.
Po pravilu narave energije ni mogoče uničiti, lahko pa jo prenašamo, na primer električna energija, pretvorjena v mehansko energijo, ko električna energija deluje na motor, ali električna energija, pretvorjena v toploto, ko se uporablja na grelniku. Tako grelec potrebuje energijo, ki je moč, da zagotovi pravilno odvajanje toplote, ta moč pa je nazivna moč grelnika pri največji moči.
Moč je označena s simbolom W in se meri v WATT.
Moč je pomnožena vrednost napetosti in toka. Torej, P = V x I
Kje, P je moč v vatih, V je napetost in da je Ampere ali tok.
Ima tudi predpono, kot so kilovati (10 3 W), mili vati (10 -3 W), mega vati (10 6 W) itd.
Ker je Ohmov zakon V = I x R in zakon moči P = V x I, lahko vrednost V v energijski zakon postavimo z uporabo formule V = I x R. Potem bo zakon o moči
P = I * R * I Ali P = I 2 R
Če uredimo isto stvar, lahko najdemo najmanj eno stvar, kadar druga ni na voljo, formule prerazporedimo v spodnjo matriko:
Torej je vsak segment sestavljen iz treh formul. V katerem koli od primerov, če je upor postal 0, bo tok neskončen, se imenuje stanje kratkega stika. Če je napetost postala 0, tok ne obstaja in moč bo 0, če je tok postal 0, je vezje v stanju odprtega tokokroga, kjer je napetost prisotna, ne pa tudi tok, zato bo spet moč 0, če je moč 0 potem vezje ne bo porabilo ali proizvajalo električne energije.
Koncept Electron Flow
Trenutni tokovi po privlačnih nabojih. V resnici so elektroni negativni delci in tečejo od negativnega terminala do pozitivnega terminala vira energije. Torej v dejanskem vezju elektronski tok teče z negativnega terminala na pozitivni terminal, vendar v običajnem toku toka, kot smo že opisali, predpostavljamo, da tok teče iz pozitivnega na negativni terminal. Na naslednji sliki bomo tok toka zelo enostavno razumeli.
Ne glede na smer, ne vpliva na tok toka znotraj vezja. Lažje je razumeti običajni tok toka od pozitivnega do negativnega. Enosmerni tok toka je enosmerni ali enosmerni tok, katerega smer se imenuje izmenični tok ali izmenični tok.
Praktični primeri
Poglejmo dva primera, da stvari bolje razumemo.
1. V tem vezju je 12V enosmerni vir priključen na obremenitev 2Ω, izračunajte porabo energije vezja?
V tem vezju je skupni upor odpornost na obremenitev, tako da je R = 2 in vhodna napetost 12V DC, torej V = 12V. Trenutni tok v vezju bo
I = V / R I = 12/2 = 6 amperov
Ker je moč (W) = napetost (V) x amper (A), bo skupna moč 12 x 6 = 72 W.
Vrednost lahko izračunamo tudi brez Ampera.
Moč (W) = moč = Napetost 2 / Odpornost moč = 12 2 /2 = 12 * 12/2 = 72 watt
Ne glede na uporabljeno formulo bo rezultat enak.
2. V tem vezju je skupna poraba energije za obremenitev 30 W, če priključimo 15V DC napajanja, koliko toka je potrebno?
V tem vezju skupni upor ni znan. Vhodna napajalna napetost je 15V DC, tako da je V = 15V DC in moč, ki teče skozi vezje, 30W, torej je P = 30W. Trenutni tok v vezju bo
I = P / VI = 30/15 2 amperov
Torej, za vklop vezja pri 30W potrebujemo 15V enosmerni vir energije, ki lahko odda 2 ampera enosmernega toka ali več, saj vezje zahteva 2Amp tok.