DC-circuit theorie

Wat is DC?

Op de basisschool leerden we dat alles door atomen wordt gemaakt. Dit is een product van drie deeltjes: elektronen, protonen en neutronen. Zoals de naam doet vermoeden, heeft Neutron geen lading, terwijl protonen positief zijn en elektronen negatief.

In atomen blijven elektronen, protonen en neutronen bij elkaar in een stabiele formatie, maar als door een extern proces de elektronen worden gescheiden van atomen, zullen ze zich altijd in de vorige positie willen vestigen, waardoor het een aantrekkingskracht op protonen zal creëren. Als we deze vrije elektronen gebruiken en deze in een geleider duwen die een circuit vormt, produceert de potentiële aantrekkingskracht het potentiaalverschil.

Als de elektronenstroom zijn pad niet verandert en zich in eenrichtingsstromen of bewegingen in een circuit bevindt, wordt dit gelijkstroom of gelijkstroom genoemd. DC-spanning is de constante spanningsbron.

In het geval van gelijkstroom zal de polariteit nooit omkeren of veranderen met betrekking tot de tijd, terwijl de stroomstroom kan variëren met de tijd.

Zoals in werkelijkheid is er geen perfecte staat. In het geval van het circuit waar vrije elektronen stromen, is het ook waar. Die vrije elektronen stromen niet zelfstandig, omdat de geleidende materialen niet perfect zijn om de elektronen vrij te laten stromen. Het verzet zich tegen de stroom van elektronen door een bepaalde regel van beperkingen. Voor dit probleem bestaat elk elektronica / elektrisch circuit uit drie individuele basisgrootheden die VI R worden genoemd.

• Spanning (V)
• Huidig ​​(I)
• En weerstand (R)

Deze drie dingen zijn de fundamentele fundamentele grootheden die in bijna alle gevallen verschijnen wanneer we iets zien of beschrijven of iets maken dat verband houdt met elektrisch of elektronica. Ze zijn allebei goed verwant, maar ze hebben drie afzonderlijke dingen genoemd in Electronics of Electrical Fundamentals.

Wat is actueel?

Zoals eerder vermeld, stromen vrij gescheiden elektronen in het circuit; deze stroom van elektronen (lading) wordt stroom genoemd. Wanneer een spanningsbron over een circuit wordt aangelegd, stromen de negatieve ladingsdeeltjes continu met een uniforme snelheid. Deze stroom wordt gemeten in Ampère volgens SI-eenheid en aangeduid als I of i. Volgens deze eenheid is 1 Ampère de hoeveelheid elektriciteit die in 1 seconde wordt vervoerd. De basiseenheid van lading is coulomb.

1A is 1 coulomb lading die in 1 seconde in een circuit of geleider wordt vervoerd. Dus de formule is

1A = 1 C / S

Waar, C wordt aangeduid als coulomb en S is de tweede.

In een praktisch scenario stromen de elektronen van de negatieve bron naar de positieve bron van de voeding, maar voor een beter begrip van het circuit gaat de conventionele stroom ervan uit dat de stroom van de positieve naar de negatieve pool vloeit.

In sommige schakelschema's zullen we vaak zien dat enkele pijlen met I of i op de stroom van stromen wijzen, wat de conventionele stroomstroom is. We zullen het gebruik van stroom op het wandschakelbord zien als "Maximaal 10 Ampère nominaal" of in de telefoonoplader "maximale laadstroom is 1 Ampère " enz.

Stroom wordt ook gebruikt als voorvoegsel met sub veelvoud als Kilo-versterkers (10 ³ V), milli-versterkers (^10-3 A), micro-versterkers (^10-6 A), nano-versterkers (^10-9 A) enz.

Wat is spanning?

Spanning is het potentiaalverschil tussen twee punten van een circuit. Het meldt de potentiële energie die is opgeslagen als elektrische lading in een elektrisch voedingspunt. We kunnen het spanningsverschil tussen twee willekeurige punten in circuitknooppunten, knooppunten enz. Aangeven of meten.

Het verschil tussen twee punten genoemd als potentiaalverschil of spanningsval.

Deze spanningsval of potentiaalverschil wordt gemeten in volt met het symbool van V of v.Meer spanning geeft meer capaciteit en meer grip op de lading aan.

Zoals eerder beschreven, wordt de constante spanningsbron gelijkspanning genoemd. Als de spanning periodiek verandert met de tijd, is het een wisselspanning of wisselstroom.

Eén Volt is per definitie het energieverbruik van één joule per elektrische lading van één coulomb. De relatie is zoals beschreven

V = potentiële energie / lading of 1V = 1 J / C

Waar, J wordt aangeduid als Joule en C is coulomb.

Een spanningsval van één volt treedt op wanneer een stroom van 1 ampère door een weerstand van 1 ohm vloeit.

1V = 1A / 1R

Waar A is Ampere en R is weerstand in ohm.

Spanning wordt ook gebruikt als voorvoegsel met sub-multiple als Kilovolt (10 ³ V), milivolt (^10-3 V), micro-volt (^10-6 V), nano-volt (^10-9 V) etc. Spanning is ook aangeduid als negatieve spanning en positieve spanning.

Wisselspanning wordt vaak aangetroffen in stopcontacten thuis. In India is het 220V wisselstroom, in de VS is het 110V wisselstroom enz. We kunnen gelijkspanning krijgen door deze wisselstroom om te zetten naar gelijkstroom of van batterijen, zonnepanelen, verschillende voedingen en telefoonladers. We kunnen ook DC naar AC converteren met behulp van omvormers.

Het is erg belangrijk om te onthouden dat spanning kan bestaan ​​zonder stroom, omdat het het spanningsverschil is tussen twee punten of een potentiaalverschil, maar de stroom kan niet vloeien zonder een spanningsverschil tussen twee punten.

Wat is verzet?

Net als in deze wereld is niets ideaal, elk materiaal heeft een bepaalde specificatie om de stroom van elektronen te weerstaan ​​wanneer het er vandaan komt. Het weerstandsvermogen van een materiaal is de weerstand die wordt gemeten in Ohm (Ω) of Omega. Hetzelfde als de stroom en spanning, de weerstand heeft ook een prefix voor sub-multiple zoals kilo-ohm (10 ³ Ω), mili-ohm (^10-3 Ω), mega-ohm (10 ⁶ Ω) enz. Weerstand kan niet worden gemeten negatief; het is alleen een positieve waarde.

De weerstand geeft aan of het materiaal waar de stroom doorheen gaat een goede geleider is, betekent lage weerstand, of een slechte geleider betekent een hoge weerstand. 1 Ω is een zeer lage weerstand vergeleken met 1 M Ω.

Er zijn dus materialen met een zeer lage weerstand en een goede geleider van de elektriciteit. Zoals koper, goud, zilver, aluminium enz. Aan de andere kant zijn er verschillende materialen die een zeer hoge weerstand hebben en dus een slechte geleider van elektriciteit hebben, zoals glas, hout, plastic, en vanwege de hoge weerstand en slechte elektrische geleidende eigenschappen. worden voornamelijk gebruikt voor isolatiedoeleinden als isolator.

Ook worden speciale soorten materialen veel gebruikt in elektronica vanwege hun speciale vermogen om elektriciteit tussen slechte en goede geleiders te geleiden. Het zijn halfgeleiders, de naam impliceert dat het van nature is, halfgeleider. Transistors, diodes, geïntegreerde schakelingen zijn gemaakt met behulp van halfgeleider. Germanium en silicium zijn veel gebruikte halfgeleidermaterialen in dit segment.

Zoals eerder besproken, kan weerstand niet negatief zijn. Maar weerstand heeft twee specifieke segmenten, het ene is in het lineaire segment en het andere in het niet-liner-segment. We kunnen specifieke grensgerelateerde wiskundige berekeningen toepassen om de weerstandscapaciteit van deze lineaire weerstand te berekenen, aan de andere kant hebben niet-lineaire gesegmenteerde weerstanden geen goede definitie of relaties tussen spanning en stroom tussen deze weerstanden.

Ohms Law en VI relatie:

Georg Simon Ohm, ook bekend als Georg Ohm, is een Duitse natuurkundige die een proportioneel verband heeft gevonden tussen spanningsval, weerstand en stroom. Deze relatie staat bekend als Ohms Law.

In zijn bevinding wordt gesteld dat de stroom die door een geleider gaat, recht evenredig is met de spanning eroverheen. Als we deze bevinding omzetten in wiskundige formatie, zullen we dat zien

Stroom (Ampère) = Spanning / Weerstand I (Ampère) = V / R

Als we een van de twee waarden uit die drie entiteiten kennen, kunnen we de derde vinden.

Uit de bovenstaande formule zullen we de drie entiteiten vinden en de formule zal zijn: -

Spanning	V = ik x R	Uitgang is spanning in volt (V)
Actueel	Ik = V / R	Uitgang is stroom in ampère (A)
Weerstand	R = V / I	Uitgang is weerstand in Ohm (Ω)

Laten we eens kijken naar het verschil van deze drie met behulp van een schakeling waarbij belasting weerstand is en een Am-meter wordt gebruikt om stroom te meten en een voltmeter wordt gebruikt om spanning te meten.

In de bovenstaande afbeelding, een ampèremeter die in serie is aangesloten en de stroom levert aan de resistieve belasting, aan de andere kant een voltmeter die over de bron is aangesloten om de spanning te meten.

Het is belangrijk om te onthouden dat een ampèremeter 0 weerstand moet hebben, omdat deze 0 weerstand moet leveren op de stroom die er doorheen stroomt, en om dit te laten gebeuren, is een ideale 0 ohm ampèremeter in serie geschakeld, maar omdat spanning het potentiaalverschil is van twee knooppunten, is de voltmeter parallel geschakeld.

Als we de stroom van de spanningsbron of de spanning van de spanningsbron of de belastingsweerstand over de bron lineair veranderen en vervolgens de eenheden meten, zullen we onderstaand resultaat produceren:

In deze grafiek Als R = 1 dan zullen de stroom en spanning proportioneel toenemen. V = I x 1 of V = I. dus als de weerstand vaststaat, zal de spanning toenemen met de stroom of andersom.

Wat is kracht?

Stroom wordt ofwel gecreëerd of verbruikt, in een elektronisch of elektrisch circuit wordt het vermogen gebruikt om informatie te geven over hoeveel stroom het circuit verbruikt om er een goede output van te maken.

Volgens de regel van de natuur kan energie niet worden vernietigd, maar het kan worden overgedragen, zoals elektrische energie die wordt omgezet in mechanische energie wanneer elektriciteit wordt toegepast over een motor, of elektrische energie die wordt omgezet in warmte wanneer deze wordt toegepast op een verwarming. Een verwarmer heeft dus energie nodig, wat vermogen is, om een ​​goede warmteafvoer te leveren, dat vermogen is het nominale vermogen van de verwarmer bij maximale output.

Vermogen wordt aangeduid met het symbool van W en wordt gemeten in WATT.

Vermogen is de vermenigvuldigde waarde van de spanning en stroom. Zo, P = V x ik

Waar, P is vermogen in watt, V is spanning en ik is ampère of stroom.

Het heeft ook een sub-prefix zoals Kilo-Watt (10 ³ W), mili-Watt (^10-3 W), mega-Watt (10 ⁶ W) etc.

Omdat de wet van Ohm V = I x R en de machtswet P = V x I is, kunnen we de waarde van V in de machtswet plaatsen met de formule V = I x R. Dan zal de machtswet zijn

P = I * R * I Of P = I ² R

Door hetzelfde te rangschikken kunnen we het minste vinden wanneer een ander niet beschikbaar is, de formules worden opnieuw gerangschikt in de onderstaande matrix:

Elk segment bestaat dus uit drie formules. In elk van de gevallen als de weerstand 0 werd, zal de stroom oneindig zijn, dit wordt de kortsluitingstoestand genoemd. Als de spanning 0 werd, dan bestaat de stroom niet en is het wattage 0, als de stroom 0 werd, bevindt het circuit zich in een open circuittoestand waar de spanning aanwezig is, maar niet de stroom, dus het wattage zal opnieuw 0 zijn, als het wattage 0 is dan wordt er geen stroom verbruikt of geproduceerd door de schakelingen.

Elektronenstroom concept

Huidige stromen door oplaadattracties. In werkelijkheid, omdat elektronen een negatief deeltje zijn en ze stromen van de negatieve pool naar de positieve pool van de stroombron. Dus in de feitelijke schakelingen vloeit de elektronenstroom van de negatieve pool naar de positieve pool, maar bij conventionele stroom, zoals we eerder hebben beschreven, gaan we ervan uit dat de stroom van de positieve naar de negatieve pool vloeit. In de volgende afbeelding zullen we de stroom van stroom heel gemakkelijk begrijpen.

Wat de richting ook is, het heeft geen effect op de stroom binnen een schakeling.Het is gemakkelijker om de conventionele stroom van positief naar negatief te begrijpen. Enkele richting Huidige stroom is gelijkstroom of gelijkstroom en die zijn richting afwisselt, wordt wisselstroom of wisselstroom genoemd.

Praktische voorbeelden

Laten we twee voorbeelden bekijken om de dingen beter te begrijpen.

1. In dit circuit is een 12V DC-bron aangesloten over een belasting van 2Ω. Bereken het stroomverbruik van het circuit?

In dit circuit is de totale weerstand belastingsweerstand, dus de R = 2 en de ingangsspanning is 12V DC, dus de V = 12V. De huidige stroom in het circuit zal zijn

I = V / R I = 12/2 = 6 Ampère

Als Wattage (W) = Voltage (V) x Ampère (A) is het totale wattage 12 x 6 = 72Watt.

We kunnen de waarde ook zonder Ampère berekenen.

Vermogen (W) = Vermogen = Spanning ² / Weerstand Vermogen = 12 ² /2 = 12 * 12/2 = 72 watt

Wat de formule ook wordt gebruikt, de uitvoer is hetzelfde.

2. In dit circuit is het totale stroomverbruik over de belasting 30 Watt. Als we 15V DC-voeding aansluiten, hoeveel stroom is er dan nodig?

In dit circuit is de totale weerstand onbekend. De ingangsspanning is 15V DC, dus de V = 15V DC en het vermogen dat door het circuit stroomt is 30W, dus de P = 30W. De huidige stroom in het circuit zal zijn

I = P / VI = 30/15 2 Ampère

Dus, om het circuit op 30W aan te zetten, hebben we een 15V DC-stroombron nodig die in staat is om 2 Ampère gelijkstroom of meer te leveren, aangezien het circuit 2Amp stroom nodig heeft.