تيار كهربائي مستمر هو ماذا؟

تيار كهربائي ثابت هو حركة مستمرة من الإلكترونات من منطقة سلبية (-) في المنطقة من (+) الرسوم الإيجابية من خلالمادة موصلة ، مثل سلك معدني. على الرغم من أن التصريفات الساكنة هي حركات عفوية للجسيمات المشحونة من سالب إلى سطح مشحون إيجابيًا ، إلا أنه لا تحدث حركة مستمرة للجسيمات خلال الموصل.

لإنشاء تدفق الإلكترونات ، سلسلةتيار كهربائي مستمر. وهو مصدر للطاقة (على سبيل المثال ، بطارية) وموصل ينتقل من الموجب إلى القطب السالب. قد يتم تضمين الأجهزة الكهربائية المختلفة في الدائرة.

حركة مستمرة من الإلكترونات

التيار المستمر مستمرحركة الإلكترونات عبر مادة موصلة ، مثل سلك معدني. تتحرك الجسيمات المشحونة إلى موجب (+) إيجابي. لإنشاء تدفق للكهرباء ، هناك حاجة إلى دائرة كهربائية تتكون من مصدر طاقة التيار المستمر وسلك مكون من حلقة مغلقة. مثال جيد على هذه الدائرة هو مصباح يدوي.

على الرغم من أن الإلكترونات سالبة الشحنة تتحركمن خلال السلك إلى القطب الموجب (+) لمصدر الطاقة ، يشار إلى الحركة الحالية في الاتجاه المعاكس. هذا هو نتيجة اتفاق غير ناجحة ومربكة. العلماء، تجريب التيارات ، وجدت أن الكهرباء تنتقل من (+) إلى (-) ، وأصبح العرف أكثر قبل اكتشاف الإلكترونات. في الواقع ، تتحرك الجسيمات المشحونة سالبة إلى القطب الموجب ، عكس الاتجاه المشار إليه كإتجاه التدفق الحالي. وهذا أمر محير ، ولكن بعد التوصل إلى اتفاق ، أصبح من الصعب بالفعل تصحيح شيء ما.

الجهد والتيار والمقاومة

الكهرباء تمر عبر سلك أو غيرهاموصل ، يتميز الجهد U ، الحالي I والمقاومة R. الجهد هو الطاقة الكامنة. التيار هو تدفق الإلكترونات في الموصل ، والمقاومة هي قوة احتكاكها.

طريقة جيدة لتقديم دائمالتيار الكهربائي هو لرسم تشابه مع المياه المتدفقة من خلال الخرطوم. الجهد هو الجهد الذي يتراكم في نهاية واحدة من الأسلاك بسبب وجود فائض من الإلكترونات سالبة الشحنة. هذا مشابه لضغط الماء المتزايد في الخرطوم. ومن المحتمل أن تتسبب الإلكترونات في التحرك عبر السلك إلى منطقة الشحن الموجب. وتسمى هذه الطاقة المحتملة الجهد وتقاس بالفولت.

تيار كهربائي ثابت هو تيار من الإلكترونات يقاس بالأمبير. وهو مماثل لسرعة تدفق المياه عبر الخرطوم.

أوم هي وحدة المقاومة الكهربائية. ذرات الموصل تقع بحيث تمر الالكترونات مع القليلالاحتكاك. في العوازل أو الموصلات السيئة ، تمارس الذرات مقاومة قوية أو تتداخل مع حركة الجسيمات المشحونة. وهذا مشابه لإحتكاك الماء في الخرطوم حيث يمر عبره.

وبالتالي ، فإن الجهد يشبه الضغط ، والتدفق الحالي والمقاومة الهيدروليكية للمقاومة الكهربائية.

خلق تيار مباشر

على الرغم من أن الكهرباء الساكنة يمكن تصريفها عبر سلك معدني ، إلا أنها ليست مصدرًا للتيار المباشر. هم البطاريات والمولدات.

في البطاريات ، تستخدم التفاعلات الكيميائية لتوليد الكهرباء DC. على سبيل المثال ، بطارية السيارة تتكون من لوحات الرصاص ، وضعت في محلول حمض الكبريتيك. عندما تحصل الألواح على شحن من مصدر التيار الكهربائي أو مولد السيارة ، فإنها تتغير كيميائيًا وتحمل الشحنة. يمكن بعد ذلك استخدام مصدر التيار المستمر لتشغيل المصابيح الأمامية للسيارة ، الخ. المشكلة أن حامض الكبريتيك شديد مفسد وخطير.

بطارية أخرى يمكن أن تكون مصنوعة منالليمون. لا يتطلب الشحن ، ولكن يعتمد على تفاعل الحمض من المعادن المختلفة. النحاس والزنك تعمل بشكل أفضل. يمكنك استخدام سلك نحاسي أو عملة معدنية. وكقطب مختلف ، يمكن استخدام مسمار مجلفن. الحديد أيضا سيعمل ، لكن ليس على ما يرام. يكفي لربط سلك نحاسي ومسمار مجلفن في ليمون طبيعي وقياس الجهد بينهما بفولتميتر. حتى أن بعض الناس بهذه البطارية تمكنوا من إضاءة مصباح مصباح يدوي.

موثوق المصدر هو مولد مصنوع من سلك الجرح بين القطبين الشمالي والجنوبي للمغناطيس.

وبالتالي ، فإن التيار الكهربائي المستمر هوحركة مستمرة من الإلكترونات من السلبية إلى القطب الموجب للموصل ، مثل الأسلاك المعدنية. السلسلة ضرورية لمرور الجسيمات المشحونة. في ذلك ، فإن اتجاه التدفق الحالي هو عكس تدفق الالكترونات. تتميز الدارة بكميات مثل الفولطية ، التيار والمقاومة. مصادر التيار المباشر هي المراكم والمولدات.

الدوائر الكهربائية

تتكون الدائرة الكهربائية للتيار المباشر من مصدر يتم توصيل أقطابه الموصلات استقبال في حلقة مغلقة. هذا هو شرط أساسي لمرور الحالي. يمكن أن تكون السلاسل متسلسلة ومتوازية أو مجمعة.

إذا كنت تأخذ مصدر التيار المباشر ، على سبيل المثال بطارية ، وتوصيله إيجابي و سلبي أعمدة الأسلاك إلى الحملعلى سبيل المثال المصباح الكهربائي ، ثم يتم تشكيل الدائرة الكهربائية. وبعبارة أخرى ، الكهرباء تدفقات من اتصال بطارية واحد إلى آخر. بالتسلسل مع المصباح ، يمكنك تثبيت مفتاح ، والذي ، إذا لزم الأمر ، سيعمل على تنظيم عرض تيار كهربائي ثابت.

العاصمة امدادات الطاقة

الدائرة تتطلب مصدر طاقة. عادة ، يستخدم بطارية أو بطارية. مصدر آخر للطاقة هو مولد DC. بالإضافة إلى ذلك ، من الممكن تمرير تيار متناوب عبر المقوم. محول قياسي يستخدم مع بعض الأجهزة المحمولة (مثل الهواتف الذكية) يحول 220 في AC إلى DC 5 V.

أدلة

يجب أن الأسلاك والكميات توصيل الكهرباء. النحاس أو الألومنيوم هي الموصلات الجيدة ولها مقاومة منخفضة. خيوط التنغستن في مصباح وهاج تجري التيار ، ولكن لديه مقاومة عالية ، والذي يسبب لها ساخنة ومدفأة.

اتصال تسلسلي ومتوازي

في الدوائر الكهربائية العديد من الأجهزة ، مثل المصابيح الكهربائية ، يمكنالاتصال في خط واحد بين الأقطاب الإيجابية والسلبية للبطارية. هذا الاتصال يسمى التسلسلي. واحدة من المشاكل مع هذا الترتيب هو أنه إذا احترق مصباح واحد ، فإنه يعمل كمفتاح ويفصل الدائرة بأكملها.

استقبال يمكن أيضًا توصيله بالتوازي ، حتى إذا انقطع أي مصباح ، فلن يتم إلغاء تنشيط الدائرة. يتم استخدام دائرة موازية ليس فقط في شجرة عيد الميلاد أكاليل - يتم أيضا تنفيذ الأسلاك الكهربائية في المنازل بالتوازي. لذلك ، يمكن تشغيل وإطفاء الإضاءة والأجهزة بشكل مستقل.

قانون أوم

لقوانين التيار الكهربائي المباشرينتمي قانون أوم ، وهو أكثر المعادلات الأساسية للدوائر الكهربائية. ووفقا له ، فإن التيار المار خلال الموصل يتناسب طرديا مع فرق الجهد في هذا. تمت صياغة القانون لأول مرة في عام 1827 الفيزيائي الألماني جورج أومعندما تحقق في توصيل المعادن. يصف قانون أوم أفضل الدوائر الكهربائية البسيطة في التيار المستمر. على الرغم من أنها تنطبق أيضًا على التيار المتناوب ، في هذه الحالة يجب النظر في المتغيرات المحتملة الأخرى. العلاقة بين التيار والجهد والمقاومة تجعل من الممكن حساب كمية فيزيائية واحدة إذا كانت قيم الأمرين الآخرين معروفة.

يوضح قانون أوم العلاقة بين الجهد والتيار والمقاومة في دائرة كهربائية بسيطة. في أبسط شكل هو مكتوب من المعادلة U = I× R. هنا ، U هو الجهد الكهربائي في فولت ، I هو التيار في الأمبير ، و R هي المقاومة بالأوم. وهكذا ، إذا كان I و R معروفين ، يمكن حساب U. إذا لزم الأمر ، يمكن تغيير الصيغة عن طريق أساليب الجبر. على سبيل المثال ، إذا معروفة U و R ومن الضروري العثور على I ، ثم المعادلة I = U / ر, إذا معطى U و I ومن الضروري حساب R ، ثم يتم تطبيق التعبير R = U / I.

أهمية قانون أوم هو أنه إذاقيمة المتغيرين في المعادلة معروفة ، ثم يمكننا تحديد الثالث. يمكن قياس أي من هذه الكميات الفيزيائية باستخدام الفولتميتر. تقيس معظم الفولتميترات أو الأميالتر U ، I ، R للتيار الثابت والمتناوب.

حساب U ، I ، R

يمكن العثور على الجهد الكهربائي لتيار مباشر عند التيار والمقاومة المعروفين بواسطة الصيغة U = I × R. على سبيل المثال ، إذا كنت = 0،2 A و R = 1000 أوم ، ثم يو = 0.2 A * 1000 أوم = 200 ف.

إذا كان الجهد والمقاومة المعروفة ، يمكن حساب التيار باستخدام المعادلة I = V / R. على سبيل المثال ، إذا U = 110 في و R = 22000 أوم ، ثم أنا = 110 في / 22000 أوم = 0.005 ألف

إذا كان الجهد والتيار معروفين ، فإن R = V / I. إذا كانت V = 220 في وأنا = 5 A، ثم R = 220 في / 5 A = 44 أوم.

وبهذه الطريقة، يبين قانون أوم العلاقة بين الجهد والتيار والمقاومة في دائرة كهربائية بسيطة. يمكن تطبيقه على دوائر التيار المباشر والمتغير.

قوة التيار المستمر

شحن يتحرك في سلسلة (إذا لم يكن كذلكموصل جيد للكهرباء) ، يستهلك الطاقة. قد يتسبب هذا في تسخين المحرك أو الدوران. الطاقة الكهربائية هي معدل تحويل الكهرباء إلى شكل آخر ، مثل الطاقة الميكانيكية أو الحرارة أو الضوء. وهو يساوي ناتج التيار والجهد: P = U × I. يقاس بالواط. على سبيل المثال ، إذا كان U = 220 في وأنا = 0.5 A، ثم P = 220 في * 0.5 A = 110 غرب