Arus terus

The arus terus (CD) adalah aliran zarah yang dimuatkan ke arah yang sama, biasanya di dalam pemandu atau cara lain. Zarah -zarah yang dikenakan ini boleh menjadi elektron, dalam hal bahan seperti tembaga, atau ion yang beragam.

Ini adalah jenis arus yang dihasilkan apabila bateri atau bateri disambungkan ke mentol untuk menghidupkannya, seperti yang ditunjukkan dalam imej berikut:

Rajah 1.- Litar semasa langsung mudah. Sumber: f. Zapata.

Ia berlaku bahawa atom logam seperti tembaga, perak dan lain -lain, mempunyai sekurang -kurangnya satu elektron yang bergerak dengan mudah di dalam bahan. Di bawah keadaan normal pergerakan ini rawak, tetapi sebaik sahaja perbezaan yang berpotensi antara hujung pemandu ditubuhkan, elektron boleh dipindahkan ke arah yang sama, dengan itu mewujudkan arus elektrik langsung.

Oleh kerana logam mempunyai elektron bebas ini, mereka adalah konduktor semasa yang baik, namun semua bahan dapat menjalankan arus elektrik ke tahap yang lebih besar atau lebih rendah.

Menjadi arus dan aliran beban dalam masa, secara matematik ia ditakrifkan sebagai jumlah caj elektrik ΔQ, yang beredar melalui bahagian silang pemandu semasa selang waktu Δt:

I = Δq/ΔT

Unit untuk arus elektrik dalam sistem antarabangsa jika ia adalah amperium, disingkat dan bersamaan dengan coulomb/kedua (c/s).

Bagaimana arus langsung dihasilkan?

Arus langsung memerlukan litar tertutup untuk mengalir dan dapat dihasilkan dalam beberapa cara. Salah satu yang paling biasa adalah melalui bateri (bateri), sel bahan api dan akumulator, yang mempunyai dua terminal tetap dan tanda bertentangan.

Di dalam bateri, tindak balas kimia dihasilkan yang memisahkan beban elektrik dan menetapkan perbezaan potensi yang diperlukan untuk arus berlaku.

Boleh melayani anda: 31 jenis daya dalam fizik dan ciri mereka

Memisahkan beban, elektron meninggalkan terminal negatif, di mana mereka berpotensi yang lebih besar dan tertarik ke terminal positif potensi yang lebih rendah, bergerak ke seluruh litar ke arah yang sama.

Dari masa ke masa, tindak balas kimia berkurangan dan bateri habis. Walaupun ia dihasilkan semasa, walaupun semakin berkurangan, ia tetap langsung.

Penukaran semasa berselang untuk mengarahkan arus

Rajah 2. Skim semasa langsung dan arus alternatif

Kaedah lain untuk mendapatkan arus langsung adalah dengan penukaran arus bergantian. Semasa yang mencapai rumah adalah ganti, oleh itu arahnya berubah secara kitaran, tetapi boleh menjadi arus langsung yang mempunyai unsur litar tertentu seperti diod, kapasitor dan transformer.

Unsur -unsur ini bertanggungjawab untuk menjaga arus mengalir ke satu arah. Kedengarannya agak rumit, tetapi litar yang diperlukan, yang dikenali sebagai litar penerus, tidak sukar untuk dilaksanakan. Proses songsang, iaitu, untuk menukar arus langsung ke arus berselang adalah sedikit lebih kompleks, walaupun ia juga boleh dilakukan.

Arus berselang lebih disukai untuk kegunaan massa kerana ia lebih mudah diangkut dan diedarkan, dan dengan kurang kerugian, dari stesen penjanaan. Atas sebab ini, jika peranti direka untuk beroperasi dengan arus langsung, ia sentiasa dilengkapi dengan peranti atau pengecas yang akan disampaikan.

Litar semasa langsung

Litar semasa langsung termasuk satu siri elemen seperti rintangan, kapasitor dan lain -lain, yang dihubungkan dengan memandu wayar dan memberi sumber voltan langsung.

Terdapat simbol khusus untuk setiap elemen ini, contohnya, sumber voltan langsung, yang membekalkan arus dc dilambangkan oleh dua garis selari panjang yang berlainan atau bulatan dengan simbol kesamaan di dalamnya.

Boleh melayani anda: pergerakan bergelora: ciri, jenis gelombang, contoh

Dalam imej berikut v adalah voltan dan saya adalah arus. Perhatikan bahawa arus ditarik oleh tiang positif bateri, walaupun diketahui bahawa ia adalah elektron, beban negatif, yang membawa arus. Ini dilakukan oleh konvensyen.

Rajah 3. Simbol voltan yang digunakan dalam litar semasa langsung. Sumber: f. Zapata.

Satu lagi elemen biasa dalam litar semasa langsung adalah ketahanan. Semua pemandu mempunyai beberapa pembangkang atau penentangan terhadap laluan arus dan simbol mereka adalah garis denyut.

Filamen mentol mempunyai rintangan, dengan cara ini, litar dalam Rajah 1 diwakili secara skematik seperti yang ditunjukkan dalam angka yang lebih rendah.

Sebaik sahaja suis S ditutup, arus boleh mengalir dan melewati rintangan r, menyebabkan filamen mentol menyala dan juga melepaskan haba.

Rajah 4. Perwakilan skematik litar semasa langsung, di sebelah kiri dengan suis terbuka tidak ada arus, dan di sebelah kanan, dengan suis tertutup arus langsung ditubuhkan. Sumber: f. Zapata.

Undang -undang Ohm

Undang -undang Ohm digunakan untuk menyelesaikan litar semasa langsung mudah seperti bahagian sebelumnya, yang sah untuk sebilangan besar bahan konduktif:

V = i ∙ r

Di mana v adalah voltan, saya adalah intensiti arus dan r adalah rintangan elektrik. Dalam unit sistem antarabangsa, voltan diukur dalam volt (v), arus dalam amps (a) dan rintangan dalam ohm (Ω).

Contoh berangka

Jika rintangan litar sebelumnya adalah r = 150 Ω dan voltan adalah 12 V, arus mengalir melalui litar adalah:

Boleh melayani anda: mengimbangi vektor: pengiraan, contoh, latihan

I = v/r = 12 v/150 Ω = 0.08 a

Aplikasi semasa langsung

Bateri dan bateri

Bateri dan bateri yang mengendalikan jam tangan dan mainan membekalkan arus langsung. Mereka datang dalam pelbagai saiz dan voltan mengikut keperluan reka bentuk.

Bateri kereta adalah satu lagi contoh penggunaan arus langsung, terima kasih sistem cahaya dan enjin starter berfungsi.

Pemuat untuk komputer riba dan telefon bimbit

Sebilangan besar peralatan elektronik mudah alih untuk kegunaan domestik diberi makan arus langsung dan disediakan dengan bateri dan pengecas.

Sel fotovoltaik

Mereka terdiri daripada litar elektronik untuk menangkap dan menukar cahaya matahari menjadi tenaga elektrik melalui kesan fotoelektrik. Peranti ini sentiasa menyediakan arus langsung, yang boleh ditukar kepada arus berselang dengan pelabur.

Contoh semasa langsung

Seperti yang dijelaskan sebelumnya, arus langsung adalah salah satu yang mengalir dalam erti kata yang sama, bagaimanapun, magnitudnya boleh berubah. Contohnya apabila bateri biasa dimuat turun, arus yang dihasilkannya kurang daripada ketika baru.

Dalam imej berikut, contoh yang berbeza dari arus langsung ditunjukkan, bermula dengan arus berterusan dari masa ke masa. Yang lain adalah berubah -ubah, bagaimanapun, semua mengalir ke arah yang sama, oleh itu ia adalah arus langsung.

Arus berterusan

Adakah itu grafik Masa vs semasa Ia adalah garis mendatar, selari dengan paksi masa.

Rajah 5. Arus langsung berterusan. Sumber: Wikimedia Commons.

Semasa intensiti pemboleh ubah langsung

Grafik berikut menunjukkan dua arus langsung intensiti berubah -ubah, diperoleh dari isyarat alternatif oleh litar yang sesuai:

Rajah 6.- Dua contoh arus langsung intensiti berubah -ubah. Sumber: Wikimedia Commons.

Tema minat

Perbezaan antara arus bergantian dan langsung.

Litar semasa berselang -seli.

Rujukan

1. Bauer, w. 2011. Fizik untuk Kejuruteraan dan Sains. Jilid 2. MC Graw Hill.
2. Giancoli, d.  2006. Fizik: Prinsip dengan aplikasi. 6th. Ed Prentice Hall.
3.  Katz, d. 2013. Fizik untuk saintis dan jurutera. Asas dan sambungan. Pembelajaran Cengage.
4. Hewitt, Paul. 2012. Sains Fizikal Konsep. 5th. Ed. Pearson.
5. Sears, Zemansky. 2016. Fizik universiti dengan fizik moden. Ke -14. Ed. Jilid 2. Pearson.