Gleichstromkreistheorie

Was ist DC?

In der Grundschule haben wir gelernt, dass alles aus Atomen besteht. Dies ist ein Produkt aus drei Teilchen: Elektronen, Protonen und Neutronen. Wie der Name schon sagt, hat Neutron keine Ladung, während Protonen positiv und Elektronen negativ sind.

Im Atom bleiben Elektronenprotonen und Neutronen in einer stabilen Formation zusammen, aber wenn durch einen externen Prozess die Elektronen von Atomen getrennt werden, wollen sie sich immer an der vorherigen Position niederlassen, wodurch eine Anziehungskraft auf Protonen entsteht. Wenn wir diese freien Elektronen verwenden und sie in einen Leiter drücken, der eine Schaltung bildet, erzeugt die potentielle Anziehung die Potentialdifferenz.

Wenn der Elektronenfluss seinen Weg nicht ändert und sich in unidirektionalen Flüssen oder Bewegungen innerhalb eines Stromkreises befindet, wird dies als Gleichstrom oder Gleichstrom bezeichnet. Gleichspannung ist die Konstantspannungsquelle.

Im Falle von Gleichstrom wird sich die Polarität niemals zeitlich umkehren oder ändern, wohingegen der Stromfluss mit der Zeit variieren kann.

Wie in der Realität gibt es keinen perfekten Zustand. Im Falle der Schaltung, in der freie Elektronen fließen, gilt dies auch. Diese freien Elektronen fließen nicht unabhängig voneinander, da die leitenden Materialien nicht perfekt sind, um die Elektronen frei fließen zu lassen. Es widerspricht dem Elektronenfluss durch eine bestimmte Regel von Beschränkungen. In dieser Ausgabe besteht jeder Elektronik- / Stromkreis aus drei grundlegenden Einzelgrößen, die als VI R bezeichnet werden.

• Spannung (V)
• Strom (I)
• Und Widerstand (R)

Diese drei Dinge sind die grundlegenden Grundgrößen, die fast in allen Fällen auftreten, wenn wir etwas sehen oder beschreiben oder etwas herstellen, das mit Elektrik oder Elektronik zusammenhängt. Sie sind beide gut verwandt, haben aber drei verschiedene Dinge in der Elektronik oder in den elektrischen Grundlagen bezeichnet.

Was ist aktuell?

Wie zuvor angegeben, fließen frei getrennte Elektronen innerhalb der Schaltung; Dieser Elektronenfluss (Ladung) wird als Strom bezeichnet. Wenn eine Spannungsquelle über einen Stromkreis angelegt wird, fließen die negativen Ladungsteilchen kontinuierlich mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit. Dieser Strom wird in Ampere gemäß SI-Einheit gemessen und als I oder i bezeichnet. Gemäß dieser Einheit ist 1 Ampere die in 1 Sekunde transportierte Strommenge. Die Basisladungseinheit ist Coulomb.

1A ist 1 Coulomb Ladung, das in 1 Sekunde in einem Stromkreis oder Leiter getragen wird. So ist die Formel

1A = 1 C / S.

Wobei C als Coulomb bezeichnet wird und S an zweiter Stelle steht.

Im praktischen Szenario fließen die Elektronen von der negativen Quelle zur positiven Quelle der Stromversorgung, aber zum besseren Verständnis der Schaltung wird beim herkömmlichen Stromfluss davon ausgegangen, dass der Strom vom positiven zum negativen Anschluss fließt.

In einigen Schaltplänen werden wir oft sehen, dass nur wenige Pfeile mit I oder i auf den Stromfluss gerichtet sind, was der herkömmliche Stromfluss ist. Wir sehen die Verwendung des Stroms auf der Wandschalttafel als „Maximal 10 Ampere “ oder im Telefonladegerät als „Maximaler Ladestrom 1 Ampere “ usw.

Strom wird auch als Präfix mit einem Sub-Multiple wie Kilo-Ampere (10 ³ V), Milli-Ampere (10 ^-3 A), Mikro-Ampere (10 ^-6 A), Nano-Ampere (10 ^-9 A) usw. verwendet.

Was ist Spannung?

Die Spannung ist die Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten eines Stromkreises. Es meldet die potentielle Energie, die als elektrische Ladung in einem elektrischen Versorgungspunkt gespeichert ist. Wir können die Spannungsdifferenz zwischen zwei beliebigen Punkten in Schaltungsknoten, Verbindungsstellen usw. bezeichnen oder messen.

Die Differenz zwischen zwei Punkten wird als Potentialdifferenz oder Spannungsabfall bezeichnet.

Dieser Spannungsabfall oder diese Potentialdifferenz wird in Volt mit dem Symbol V oder V gemessen. Mehr Spannung bedeutet mehr Kapazität und mehr Halt für die Ladung.

Wie zuvor beschrieben, wird die Konstantspannungsquelle als Gleichspannung bezeichnet. Wenn sich die Spannung mit der Zeit periodisch ändert, handelt es sich um eine Wechselspannung oder einen Wechselstrom.

Ein Volt ist per Definition der Energieverbrauch von einem Joule pro elektrischer Ladung eines Coulomb. Die Beziehung ist wie beschrieben

V = potentielle Energie / Ladung oder 1 V = 1 J / C.

Wobei J als Joule bezeichnet wird und C Coulomb ist.

Ein Spannungsabfall von einem Volt tritt auf, wenn ein Strom von 1 Ampere durch einen Widerstand von 1 Ohm fließt.

1V = 1A / 1R

Dabei ist A Ampere und R Widerstand in Ohm.

Die Spannung wird auch als Präfix mit einem Submultiplikator wie Kilovolt (10 ³ V), Milivolt (10 ^-3 V), Mikrovolt (10 ^-6 V), Nanovolt (10 ^-9 V) usw. verwendet. Die Spannung beträgt ebenfalls bezeichnet als negative Spannung sowie positive Spannung.

Wechselspannung wird üblicherweise in Haushaltssteckdosen gefunden. In Indien sind es 220 V Wechselstrom, in den USA 110 V Wechselstrom usw. Wir können Gleichspannung erhalten, indem wir diesen Wechselstrom in Gleichstrom oder von Batterien, Sonnenkollektoren, verschiedenen Netzteilen sowie Telefonladegeräten umwandeln. Wir können DC auch mit Wechselrichtern in AC umwandeln.

Es ist sehr wichtig zu bedenken, dass Spannung ohne Strom existieren kann, da es sich um die Spannungsdifferenz zwischen zwei Punkten oder die Potentialdifferenz handelt, aber kein Strom ohne Spannungsdifferenz zwischen zwei Punkten fließen kann.

Was ist Widerstand?

Da auf dieser Welt nichts ideal ist, hat jedes Material bestimmte Spezifikationen, um dem Elektronenfluss beim Passieren zu widerstehen. Die Resistkapazität eines Materials ist sein Widerstand, der in Ohm (Ω) oder Omega gemessen wird. Wie Strom und Spannung hat auch der Widerstand ein Präfix für Sub-Multiple wie Kilo-Ohm (10 ³ Ω), Mili-Ohm (10 ^-3 Ω), Mega-Ohm (10 ⁶ Ω) usw. Der Widerstand kann nicht gemessen werden negativ; es ist nur ein positiver Wert.

Der Widerstand gibt an, ob das Material, von dem der Strom fließt, ein guter Leiter ist, was einen niedrigen Widerstand bedeutet, oder ob ein schlechter Leiter einen hohen Widerstand bedeutet. 1 Ω ist ein sehr niedriger Widerstand im Vergleich zu 1 MΩ.

Es gibt also Materialien, die einen sehr geringen Widerstand haben und die Elektrizität gut leiten. Wie Kupfer, Gold, Silber, Aluminium usw. Auf der anderen Seite gibt es mehrere Materialien, die einen sehr hohen Widerstand haben, also einen schlechten Stromleiter wie Glas, Holz, Kunststoff, und aufgrund ihres hohen Widerstands und ihrer schlechten Stromleitfähigkeit werden hauptsächlich zu Isolationszwecken als Isolator verwendet.

Auch spezielle Arten von Materialien weit verbreitet in der Elektronik für seine besonderen Fähigkeiten Verhalten Strom zwischen schlechten und guten Leiter, ist es Halbleiter, impliziert der Name es der Natur, verwenden Halbleiter. Transistoren, Dioden und integrierte Schaltkreise werden aus Halbleitern hergestellt. Germanium und Silizium sind in diesem Segment weit verbreitetes Halbleitermaterial.

Wie bereits erwähnt, kann der Widerstand nicht negativ sein. Der Widerstand hat jedoch zwei bestimmte Segmente, eines im linearen Segment und das andere im Nichtlinersegment. Wir können spezifische grenzenbezogene mathematische Berechnungen anwenden, um die Widerstandskapazität dieses linearen Widerstands zu berechnen. Andererseits haben nichtlineare segmentierte Widerstände keine ordnungsgemäße Definition oder Beziehung zwischen Spannungs- und Stromfluss zwischen diesen Widerständen.

Ohmsches Gesetz und VI-Beziehung:

Georg Simon Ohm alias Georg Ohm ist ein deutscher Physiker, der eine proportionale Beziehung zwischen Spannungsabfall, Widerstand und Strom gefunden hat. Diese Beziehung ist als Ohmsches Gesetz bekannt.

In seiner Feststellung wird angegeben, dass der durch einen Leiter fließende Strom direkt proportional zur Spannung über ihm ist. Wenn wir diesen Befund in eine mathematische Formation umwandeln, werden wir das sehen

Strom (Ampere) = Spannung / Widerstand I (Ampere) = V / R.

Wenn wir einen der beiden Werte von diesen drei Entitäten kennen, können wir den dritten finden.

Aus der obigen Formel finden wir die drei Entitäten, und die Formel lautet: -

Stromspannung	V = I x R.	Der Ausgang ist Spannung in Volt (V)
Aktuell	I = V / R.	Der Ausgang ist Strom in Ampere (A)
Widerstand	R = V / I.	Der Ausgang ist der Widerstand in Ohm (Ω).

Lassen Sie uns den Unterschied dieser drei anhand einer Schaltung sehen, bei der die Last der Widerstand ist und das Amperemeter zur Messung des Stroms und das Voltmeter zur Messung der Spannung verwendet werden.

In der obigen Abbildung ist ein Amperemeter in Reihe geschaltet und liefert den Strom an die ohmsche Last, andererseits ein Voltmeter, das über die Quelle angeschlossen ist, um die Spannung zu messen.

Es ist wichtig zu bedenken, dass ein Amperemeter einen Widerstand von 0 haben muss, da es einen Widerstand von 0 für den durch es fließenden Strom liefern soll. Dazu ist ein ideales Amperemeter mit 0 Ohm in Reihe geschaltet, aber da die Spannung die Potentialdifferenz ist Von zwei Knoten ist das Voltmeter parallel geschaltet.

Wenn wir den Strom der Spannungsquelle oder die Spannung der Spannungsquelle oder den Lastwiderstand über der Quelle linear ändern und dann die Einheiten messen, erhalten wir das folgende Ergebnis:

In diesem Diagramm Wenn Strom = 1, steigen Strom und Spannung proportional an. V = I x 1 oder V = I. Wenn also der Widerstand fest ist, steigt die Spannung mit dem Strom an oder umgekehrt.

Was ist Macht?

Energie wird entweder erzeugt oder verbraucht. In einer elektronischen oder elektrischen Schaltung wird die Nennleistung verwendet, um Informationen darüber bereitzustellen, wie viel Energie die Schaltung verbraucht, um eine ordnungsgemäße Ausgabe davon zu erzielen.

Gemäß der Naturregel kann Energie nicht zerstört werden, aber sie kann übertragen werden, wie elektrische Energie, die in mechanische Energie umgewandelt wird, wenn Elektrizität über einen Motor angelegt wird, oder elektrische Energie, die in Wärme umgewandelt wird, wenn sie an eine Heizung angelegt wird. Daher benötigt ein Heizgerät Energie, dh Leistung, um eine ordnungsgemäße Wärmeableitung zu gewährleisten. Diese Leistung ist die Nennleistung des Heizgeräts bei maximaler Leistung.

Die Leistung wird mit dem Symbol W bezeichnet und in WATT gemessen.

Leistung ist der multiplizierte Wert von Spannung und Strom. Damit, P = V x I.

Wo, P ist Leistung in Watt, V ist Spannung und I ist Ampere oder Stromfluss.

Es hat auch Sub-Präfix wie Kilo-Watt (10 ³ W), Mili-Watt (10 ^-3 W), Mega-Watt (10 ⁶ W) usw.

Da das Ohmsche Gesetz V = I x R und das Potenzgesetz P = V x I ist, können wir den Wert von V im Potenzgesetz unter Verwendung der Formel V = I x R setzen. Dann wird das Potenzgesetz sein

P = I * R * I oder P = I ² R.

Wenn wir dasselbe anordnen, können wir das Mindeste finden, wenn das andere nicht verfügbar ist. Die Formeln werden in der folgenden Matrix neu angeordnet:

Jedes Segment besteht also aus drei Formeln. In jedem Fall, wenn der Widerstand 0 wird, ist der Strom unendlich. Dies wird als Kurzschlussbedingung bezeichnet. Wenn die Spannung 0 wird, existiert der Strom nicht und die Leistung ist 0, wenn der Strom 0 wird, befindet sich der Stromkreis im Leerlauf, wo die Spannung vorhanden ist, aber nicht der Strom, also ist die Leistung wieder 0, wenn die Leistung 0 ist dann wird kein Strom von der Schaltung verbraucht oder erzeugt.

Elektronenflusskonzept

Strom fließt durch Ladungsattraktionen. In Wirklichkeit sind Elektronen negative Teilchen und fließen vom negativen zum positiven Anschluss der Stromquelle. In der tatsächlichen Schaltung fließt der Elektronenstrom vom negativen zum positiven Anschluss. Im herkömmlichen Stromfluss, wie wir zuvor beschrieben haben, wird jedoch angenommen, dass der Strom vom positiven zum negativen Anschluss fließt. Im nächsten Bild werden wir den Stromfluss sehr leicht verstehen.

Unabhängig von der Richtung hat dies keinen Einfluss auf den Stromfluss innerhalb einer Schaltung. Es ist einfacher, den herkömmlichen Stromfluss von positiv nach negativ zu verstehen. Der Stromfluss in einer Richtung ist Gleichstrom oder Gleichstrom, dessen Richtung als Wechselstrom oder Wechselstrom bezeichnet wird.

Praktische Beispiele

Sehen wir uns zwei Beispiele an, um die Dinge besser zu verstehen.

1. In diesem Stromkreis ist eine 12-V-Gleichstromquelle über eine 2Ω-Last angeschlossen. Berechnen Sie den Stromverbrauch des Stromkreises.

In dieser Schaltung ist der Gesamtwiderstand der Lastwiderstand, so dass R = 2 und die Eingangsspannungsversorgung 12 V DC, also V = 12 V. Der Stromfluss in der Schaltung wird sein

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

Da Leistung (W) = Spannung (V) x Ampere (A) beträgt, beträgt die Gesamtleistung 12 x 6 = 72 Watt.

Wir können den Wert auch ohne Ampere berechnen.

Leistung in Watt (W) = Leistung = Spannung ² / Resistance Power = 12 ² /2 = 12 * 12/2 = 72 Watt

Unabhängig von der verwendeten Formel ist die Ausgabe gleich.

2. In diesem Stromkreis beträgt der Gesamtstromverbrauch über die Last 30 Watt. Wenn wir eine 15-V-Gleichstromversorgung anschließen, wie viel Strom wird benötigt?

In dieser Schaltung ist der Gesamtwiderstand unbekannt. Die Eingangsversorgungsspannung beträgt 15 V DC, also V = 15 V DC, und die durch die Schaltung fließende Leistung beträgt 30 W, also P = 30 W. Der Stromfluss in der Schaltung wird sein

I = P / VI = 30/15 2 Ampere

Wenn Sie die Schaltung mit 30 W einschalten, benötigen Sie eine 15-V-Gleichstromquelle, die 2 Ampere Gleichstrom oder mehr liefern kann, da die Schaltung 2 Ampere Strom benötigt.