Arus terus — konsep umum, definisi, unit ukuran, penetapan, parameter

DC — arus elektrik yang tidak berubah mengikut masa dan arah. Per arah semasa mengambil arah pergerakan zarah bercas positif. Sekiranya arus terbentuk oleh pergerakan zarah bercas negatif, arahnya dianggap bertentangan dengan arah pergerakan zarah.

Tegasnya, "arus elektrik terus" harus difahami sebagai "arus elektrik malar", selaras dengan konsep matematik "nilai malar". Tetapi dalam kejuruteraan elektrik, istilah ini telah diperkenalkan dalam erti kata "pemalar arus elektrik dalam arah dan hampir malar dalam magnitud."

Dengan "arus elektrik magnitud yang malar secara praktikal" bermaksud arus yang perubahannya mengikut peredaran masa adalah sangat tidak ketara dalam magnitud sehingga apabila mempertimbangkan fenomena dalam litar elektrik yang melaluinya arus elektrik sedemikian, perubahan ini boleh diabaikan sepenuhnya dan oleh itu. , adalah mungkin untuk mengabaikan kearuhan mahupun kemuatan litar.

Selalunya sumber arus terus - sel galvanik, bateri, penjana DC dan penerus.

Dalam kejuruteraan elektrik, fenomena sentuhan, proses kimia (sel utama dan bateri), bimbingan elektromagnet (penjana mesin elektrik) digunakan untuk mendapatkan arus terus. Pembetulan AC atau voltan juga digunakan secara meluas.

Daripada semua sumber e. dan lain-lain. c. sumber kimia dan termoelektrik, serta apa yang dipanggil mesin unipolar, adalah sumber arus terus yang ideal. Peranti yang selebihnya memberikan arus berdenyut, yang dengan bantuan peranti khas dilicinkan ke tahap yang lebih besar atau lebih kecil, hanya menghampiri arus terus yang ideal.

Untuk mengukur arus dalam litar elektrik digunakan konsep amperage.

Amperage ialah jumlah tenaga elektrik Q yang mengalir melalui keratan rentas wayar per unit masa.

Jika pada masa I jumlah elektrik Q telah bergerak melalui keratan rentas wayar, maka kekuatan arus I = Q /T

Unit ukuran untuk arus ialah ampere (A).

Ketumpatan arus Ini ialah nisbah semasa I kepada luas keratan rentas F konduktor — I / F. (12)

Unit ukuran ketumpatan arus ialah ampere per milimeter persegi (A / mm)2).

Dalam litar elektrik tertutup, arus terus berlaku di bawah tindakan sumber tenaga elektrik yang mencipta dan mengekalkan perbezaan potensi merentasi terminalnya, diukur dalam volt (V).

Hubungan antara beza keupayaan (voltan) pada terminal litar elektrik, rintangan dan arus dalam litar dinyatakan hukum Ohm... Menurut undang-undang ini, untuk bahagian litar homogen, kekuatan arus adalah berkadar terus dengan nilai voltan yang digunakan dan berkadar songsang dengan rintangan I = U / R,

di mana saya - ampere. A, U - voltan pada terminal litar B, R - rintangan, ohm

Ini adalah undang-undang paling penting dalam kejuruteraan elektrik. Untuk butiran lanjut lihat di sini: Hukum Ohm untuk keratan litar

Kerja yang dilakukan oleh arus elektrik per unit masa (saat) dipanggil kuasa dan dilambangkan dengan huruf P. Nilai ini mencirikan keamatan kerja yang dilakukan oleh arus.

Kuasa P = W / t = UI

Unit bekalan kuasa - watt (W).

Ungkapan untuk kekuatan arus elektrik boleh diubah dengan menggantikan, berdasarkan hukum Ohm, voltan U produk IR. Akibatnya, kita mendapat tiga ungkapan untuk kekuatan arus elektrik P = UI = I2R = U2/ R

Kepentingan praktikal yang besar ialah hakikat bahawa kuasa arus elektrik yang sama boleh diperolehi pada voltan rendah dan amperage tinggi, atau pada voltan tinggi dan amperage rendah. Prinsip ini digunakan dalam penghantaran tenaga elektrik melalui jarak.

Arus yang mengalir melalui wayar menghasilkan haba dan memanaskannya. Jumlah haba Q yang dibebaskan dalam konduktor ditentukan oleh formula Q = Az2Rt.

Kebergantungan ini dipanggil Undang-undang Joule-Lenz.

Lihat juga: Undang-undang asas kejuruteraan elektrik

Berdasarkan undang-undang Ohm dan Joule-Lenz, anda boleh menganalisis fenomena berbahaya yang sering berlaku apabila wayar disambungkan secara langsung antara satu sama lain, membekalkan arus elektrik kepada beban (penerima elektrik). Fenomena ini dipanggil litar pintas, apabila arus mula mengalir dengan cara yang lebih pendek, memintas beban. Mod ini adalah kecemasan.

Rajah menunjukkan skema untuk menyambungkan lampu pijar EL ke sesalur kuasa. Jika rintangan lampu R ialah 500 ohm, dan voltan sesalur ialah U = 220 V, arus dalam litar lampu akan menjadi A = 220/500 = 0.44 A.

Rajah menerangkan kejadian litar pintas

Pertimbangkan kes di mana wayar ke lampu pijar disambungkan melalui rintangan yang sangat rendah (Rst — 0.01 Ohm), sebagai contoh, rod logam tebal. Dalam kes ini, arus litar yang menghampiri titik A akan bercabang ke dua arah: kebanyakannya akan mengikut laluan rintangan rendah — sepanjang rod logam, dan sebahagian kecil arus Azln — sepanjang laluan rintangan tinggi — ke lampu pijar.

Tentukan arus yang mengalir melalui rod logam: I = 220 / 0.01 = 22,000 A.

Sekiranya berlaku litar pintas (litar pintas), voltan sesalur akan kurang daripada 220 V, kerana arus yang besar dalam litar akan menyebabkan kehilangan voltan yang besar, dan arus yang mengalir melalui rod logam akan menjadi lebih kecil, tetapi bagaimanapun, ia akan melebihi lampu pijar yang digunakan sebelum ini.

Seperti yang anda ketahui, mengikut undang-undang Joule-Lenz, arus yang melalui wayar mengeluarkan haba, dan wayar menjadi panas. Dalam contoh kami, kawasan keratan rentas wayar direka untuk arus kecil 0.44 A.

Apabila wayar disambungkan dengan cara yang lebih pendek, memintas beban, arus yang sangat besar akan mengalir melalui litar - 22000 A. Arus sedemikian akan membawa kepada pembebasan sejumlah besar haba, yang akan membawa kepada hangus dan pencucuhan penebat, mencairkan bahan wayar, kerosakan pada meter elektrik, mencairkan melalui sentuhan suis, pemutus pisau, dsb.

Sumber tenaga elektrik yang membekalkan litar sedemikian mungkin rosak. Kepanasan melampau wayar boleh menyebabkan kebakaran. Akibatnya, semasa pemasangan dan pengendalian pemasangan elektrik, untuk mengelakkan akibat yang tidak boleh diperbaiki litar pintas, syarat berikut mesti dipatuhi: penebat wayar mesti sesuai dengan voltan sesalur dan keadaan operasi.

Luas keratan rentas wayar mestilah sedemikian rupa sehingga pemanasannya di bawah beban biasa tidak mencapai nilai berbahaya. Titik sambungan dan cawangan wayar mestilah berkualiti dan berpenebat dengan baik. Wayar dalaman mesti diletakkan sedemikian rupa sehingga ia dilindungi daripada kerosakan mekanikal dan kimia dan dari kelembapan.

Untuk mengelakkan peningkatan mendadak, berbahaya dalam arus dalam litar elektrik semasa litar pintas, ia dilindungi oleh fius atau pemutus litar.

Kelemahan arus terus yang ketara ialah voltannya sukar dinaikkan. Ini menyukarkan penghantaran tenaga elektrik yang berterusan pada jarak yang jauh.

Lihat juga: Apakah itu arus ulang alik dan bagaimana ia berbeza daripada arus terus