Neposreden tok

The neposreden tok (CD) je pretok delcev, naloženih v isto smer, običajno znotraj voznika ali drugih sredstev. Ti nabiti delci so lahko elektroni, v primeru materiala, kot je baker, ali ioni raznolike narave.

To je vrsta toka, ki se ustvari, ko je baterija ali baterija priključena na žarnico, da jo vklopite, kot je prikazano na naslednji sliki:

Slika 1.- Preprosto vezje neposrednega toka. Vir: f. Zapata.

Zgodi se, da imajo kovinski atomi, kot so baker, srebro in drugi, vsaj en elektron, ki se zlahka premika znotraj materiala. Pod normalnimi pogoji je to gibanje naključno, toda takoj, ko se vzpostavi potencialna razlika med voznikovimi konci, se lahko elektroni premaknejo v isto smer in tako ustvarijo neposreden električni tok.

Ker imajo kovine te proste elektrone, so dobri tokovni vodniki, vendar lahko vsi materiali v večji ali manjši meri izvajajo električni tok.

Ker je tok in pretok obremenitev v času, je matematično opredeljen kot količina električnega naboja ΔQ, ki kroži skozi presek gonilnika v časovnem intervalu ΔT:

I = ΔQ/ΔT

Enota za električni tok v mednarodnem sistemu, če gre za amperium, skrajšano do in enakovredno Coulomb/Second (C/S).

Kako nastaja neposreden tok?

Neposredni tok potrebuje zaprto vezje in ga je mogoče ustvariti na več načinov. Ena najpogostejših je skozi baterije (baterije), gorivne celice in akumulatorje, ki imajo dva fiksna terminala in nasprotne znake.

Znotraj baterij nastajajo kemične reakcije, ki ločujejo električne obremenitve in vzpostavijo potrebno potencialno razliko, da se tok pojavi.

Vam lahko služi: 31 vrst sile v fiziki in njihove značilnosti

Ločeni obremenitvi, elektroni zapustijo negativni terminal, kjer so v večjem potencialu in jih privlači pozitiven terminal manjšega potenciala, ki se premika po vezju v isti smeri.

Sčasoma se kemične reakcije zmanjšujejo in baterija se izprazni. Kljub temu, da tok, ki ga proizvaja, celo zmanjšana intenzivnost, ostaja neposreden tok.

Izmenična pretvorba toka v neposredni tok

Slika 2. Shema neposrednega toka in nadomestni tok

Druga metoda za pridobitev neposrednega toka je s pretvorbo izmeničnega toka. Tok, ki doseže domove, je izmeničen, zato se njegova smer ciklično spremeni, lahko pa postane neposreden tok z določenimi elementi vezja, kot so diode, kondenzatorji in transformatorji.

Ti elementi so odgovorni za ohranjanje toka, ki teče v eno smer. Zveni nekoliko zapleteno, vendar potrebnih vezij, znanih kot usmerni vezji, ni težko izvesti. Inverzni postopek, to je, da je neposredni tok v izmenični tok nekoliko bolj zapleten, čeprav ga je mogoče storiti tudi.

Izmenični tok je prednostna za množično uporabo, ker se lažje prevaža in distribuira ter z manj izgubami iz generacijskih postaj. Zaradi tega je, če je naprava zasnovana tako, da deluje z neposrednim tokom, vedno opremljena z napravo ali polnilnikom.

Neposredna tokovalna vezja

Vezje neposrednega toka vključuje vrsto elementov, kot so upori, kondenzatorji in drugi, ki jih povezujejo z žicami in napajajo neposredni vir napetosti.

Za vsakega od teh elementov obstajajo posebni simboli, na primer neposredne napetostne vire, ki napajajo DC tok simbolizirajo dve vzporedni črti različne dolžine ali krog s simbolom enakosti v notranjosti.

Vam lahko služi: valovito gibanje: značilnosti, vrste valov, primeri

Na naslednji sliki je V napetost in jaz je tok. Upoštevajte, da tok nariše pozitiven pol baterije, čeprav je znano, da so elektroni negativne obremenitve, ki nosijo tok. To stori konvencija.

Slika 3. Napetostni simboli, ki se uporabljajo v vezju neposrednega toka. Vir: f. Zapata.

Drug pogost element v vezju neposrednega toka je vzdržljivost. Vsi vozniki imajo nekaj nasprotovanja ali odpor do prehoda toka, njihov simbol.

Žarnica ima upor, na ta način je vezje na sliki 1 shematično predstavljeno, kot je prikazano na spodnji sliki.

Ko je stikalo S zaprto, lahko tok teče in prehaja skozi upor R, zaradi česar se žarnica prižge in oddaja toploto.

Slika 4. Shematski prikaz vezja neposrednega toka, na levi z odprtim stikalom ni toka, na desni pa se z zaprtim stikalom vzpostavi neposredni tok. Vir: f. Zapata.

Ohmov zakon

Zakon OHM se uporablja za reševanje preprostih vezij z neposrednim tokom, kot je prejšnji razdelek, ki velja za veliko število prevodnih materialov:

V = i ∙ r

Kjer je V napetost, sem intenzivnost toka in r je električna upornost. V mednarodnih sistemskih enotah se napetost meri v voltih (v), toku v ojačevalnikih (a) in uporu v ohmih (ω).

Številčni primer

Če je upor prejšnjega vezja r = 150 Ω in je napetost 12 V, je tok, ki teče skozi vezje:

Vam lahko služi: uravnoteženje vektorja: izračun, primeri, vaje

I = v/r = 12 V/150 ω = 0.08 a

Neposredne trenutne aplikacije

Baterije in baterije

Baterije in baterije, ki upravljajo ure in igrače dovajajo neposredni tok. Na voljo so v različnih velikostih in napetosti v skladu z oblikovalskimi potrebami.

Avtomobilska akumulator je še en primer uporabe neposrednega toka, zahvaljujoč temu, da delujeta svetlobni sistem in zaganjalni motor.

Nakladalci za prenosnike in mobilne telefone

Velika večina prenosne elektronske opreme za domačo uporabo se napaja z neposrednim tokom in je na voljo z baterijo in polnilnikom.

Fotovoltaične celice

Sestavljajo jih iz elektronskih vezij za zajem in pretvorbo sončne svetlobe v električno energijo s pomočjo fotoelektričnega učinka. Te naprave vedno zagotavljajo neposreden tok, ki ga lahko vlagatelj pretvori v izmenični tok.

Neposredni trenutni primeri

Kot je bilo že pojasnjeno, je neposredni tok tisti, ki teče v istem smislu, vendar je lahko njegova velikost spremenljiva. Na primer, ko je prenos skupne baterije, je tok, ki ga proizvaja, manj kot takrat, ko je bil nov.

Na naslednjih slikah so prikazani različni primeri neposrednega toka, začenši s konstantnim tokom skozi čas. Ostali pa so spremenljivi, vse pa tečejo v isto smer, zato gre za neposredne tokove.

Konstantni tok

Je to, čigava grafika trenutni vs Je vodoravna črta, vzporedna z osjo časov.

Slika 5. Konstantni neposredni tok. Vir: Wikimedia Commons.

Neposredni tok intenzivnosti spremenljive intenzivnosti

Naslednji graf prikazuje dva neposredna toka spremenljive intenzivnosti, pridobljene iz nadomestnega signala z ustreznim vezjem:

Slika 6.- Dva primera neposrednega toka spremenljive intenzivnosti. Vir: Wikimedia Commons.

Teme, ki jih zanimajo

Razlike med izmeničnim in neposrednim tokom.

Izmenično tokovni tokori.

Reference

1. Bauer, w. 2011. Fizika za inženiring in znanosti. Zvezek 2. MC Graw Hill.
2. Giancoli, d.  2006. Fizika: načela z aplikacijami. 6. Ed Prentice Hall.
3.  Katz, d. 2013. Fizika za znanstvenike in inženirje. Temelje in povezave. Cengage učenje.
4. Hewitt, Paul. 2012. Konceptualna fizikalna znanost. 5. Ed. Pearson.
5. Sears, Zemansky. 2016. Univerzitetna fizika s sodobno fiziko. 14. Ed. Zvezek 2. Pearson.