Teoria dei circuiti in corrente continua

Cos'è DC?

Alle elementari abbiamo imparato che tutto è fatto di atomi. Questo è un prodotto di tre particelle: Elettroni, Protoni e Neutroni. Come suggerisce il nome, il neutrone non ha carica mentre i protoni sono positivi e gli elettroni sono negativi.

Nell'atomo, gli elettroni protoni e neutroni stanno insieme in una formazione stabile, ma se per qualsiasi processo esterno gli elettroni vengono separati dagli atomi vorranno sempre stabilirsi nella posizione precedente, quindi creerà attrazione verso i protoni. Se usiamo questi elettroni liberi e li spingiamo all'interno di un conduttore che forma un circuito, l'attrazione potenziale produce la differenza di potenziale.

Se il flusso di elettroni non cambia il suo percorso ed è in flussi o movimenti unidirezionali all'interno di un circuito, viene chiamato DC o Corrente Continua. La tensione CC è la sorgente di tensione costante.

In caso di Corrente Continua la polarità non verrà mai invertita o modificata rispetto al tempo, mentre il flusso di corrente può variare nel tempo.

Come nella realtà, non esiste una condizione perfetta. Nel caso del circuito in cui fluiscono gli elettroni liberi, è anche vero. Questi elettroni liberi non fluiscono indipendentemente, poiché i materiali conduttori non sono perfetti per consentire agli elettroni di fluire liberamente. Si oppone al flusso di elettroni con una certa regola di restrizioni. Per questo numero, ogni circuito elettronico / elettrico è costituito da tre grandezze individuali di base chiamate VI R.

• Voltaggio (V)
• Corrente (I)
• E resistenza (R)

Queste tre cose sono le quantità fondamentali di base che appaiono quasi in tutti i casi quando vediamo o descriviamo qualcosa o realizziamo qualcosa che è in relazione con l'Elettrico o l'Elettronica. Entrambi sono ben imparentati, ma hanno indicato tre cose separate in Elettronica o Fondamenti elettrici.

Cos'è la corrente?

Come detto in precedenza, elettroni separati liberi fluiscono all'interno del circuito; questo flusso di elettroni (carica) è chiamato Corrente. Quando una sorgente di tensione viene applicata attraverso un circuito, le particelle di carica negativa fluiscono continuamente a una velocità uniforme. Questa corrente è misurata in Ampere secondo l'unità SI e indicata come I o i. Come per questa unità 1 Ampere è la quantità di elettricità trasportata in 1 secondo. L'unità base di carica è il coulomb.

1A è 1 coulomb di carica trasportato in un circuito o conduttore in 1 secondo. Quindi la formula è

1A = 1 C / S

Dove, C è indicato come coulomb e S è il secondo.

Nello scenario pratico, gli elettroni fluiscono dalla sorgente negativa alla sorgente positiva dell'alimentatore, ma per una migliore comprensione del flusso di corrente convenzionale si presume che la corrente fluisca dal terminale positivo a quello negativo.

In alcuni schemi circuitali, vedremo spesso che poche frecce con I o i è puntato sul flusso di correnti, che è il flusso di corrente convenzionale. Vedremo l'utilizzo della corrente sul quadro elettrico a muro come "Massimo 10 Ampere nominali" o nel caricatore del telefono "la corrente di carica massima è 1 Ampere " ecc.

La corrente è anche usata come prefisso con sub multipli come Kilo amp (10 ³ V), milli-amp (^10-3 A), micro-amp (^10-6 A), nano-amp (^10-9 A) ecc.

Cos'è la tensione?

La tensione è la differenza di potenziale tra due punti di un circuito. Notifica l'energia potenziale immagazzinata come carica elettrica in un punto di alimentazione elettrica. Possiamo indicare o misurare la differenza di tensione tra due punti qualsiasi nei nodi del circuito, giunzione ecc.

La differenza tra due punti chiamata differenza di potenziale o caduta di tensione.

Questa caduta di tensione o differenza di potenziale viene misurata in Volt con il simbolo di V o v. Più tensione indica una maggiore capacità e una maggiore tenuta della carica.

Come descritto prima, la sorgente di tensione costante è chiamata tensione CC. Se la tensione cambia periodicamente nel tempo, si tratta di una tensione CA o di una corrente alternata.

Un Volt è per definizione il consumo di energia di un joule per carica elettrica di un coulomb. La relazione è come descritta

V = energia potenziale / carica oppure 1 V = 1 J / C

Dove, J è indicato come Joule e C è coulomb.

Una caduta di tensione di un Volt si verifica quando una corrente di 1 amp passa attraverso una resistenza di 1 ohm.

1V = 1A / 1R

Dove A è Ampere e R è la resistenza in ohm.

Tensione utilizzata anche come prefisso con sub-multipli come Kilovolt (10 ³ V), milivolt (10 ^-3 V), micro-volt (10 ^-6 V), nano-volt (10 ^-9 V) ecc. indicato come tensione negativa e tensione positiva.

La tensione CA si trova comunemente nelle prese domestiche. In India è 220 V CA, negli Stati Uniti è 110 V CA ecc. Possiamo ottenere la tensione CC convertendo questa CA in CC o da batterie, pannelli solari, vari alimentatori e caricabatterie per telefoni. Possiamo anche convertire CC in CA utilizzando gli inverter.

È molto importante ricordare che la tensione può esistere senza corrente poiché è la differenza di tensione tra due punti o la differenza di potenziale ma la corrente non può fluire senza alcuna differenza di tensione tra due punti.

Cos'è la resistenza?

Come in questo mondo, niente è ideale, ogni materiale ha determinate specifiche per resistere al flusso di elettroni quando passa da esso. La capacità di resistere di un materiale è la sua resistenza misurata in Ohm (Ω) o Omega. Come la corrente e la tensione, la resistenza ha anche il prefisso per sub-multipli come Kilo-ohm (10 ³ Ω), mili-ohm (10 ^-3 Ω), mega-ohm (10 ⁶ Ω) ecc. La resistenza non può essere misurata in negativo; è solo un valore positivo.

La resistenza segnala se il materiale da cui passa la corrente è un buon conduttore significa bassa resistenza o un cattivo conduttore significa alta resistenza. 1 Ω è una resistenza molto bassa rispetto a 1M Ω.

Quindi, ci sono materiali che hanno una resistenza molto bassa e sono un buon conduttore di elettricità. Come rame, oro, argento, alluminio ecc. D'altra parte ci sono diversi materiali che hanno una resistenza molto elevata quindi un cattivo conduttore di elettricità come vetro, legno, plastica e, a causa dell'elevata resistenza e delle cattive capacità di conduzione elettrica, sono utilizzati principalmente per scopi di isolamento come isolante.

Inoltre, tipi speciali di materiali ampiamente utilizzati in elettronica per le sue capacità speciali di condurre l'elettricità tra conduttori cattivi e buoni, sono semiconduttori, il nome implica la sua natura, semiconduttore. Transistor, diodi, circuiti integrati sono realizzati utilizzando semiconduttori. Il germanio e il silicio sono materiali semiconduttori ampiamente utilizzati in questo segmento.

Come discusso prima, la resistenza non può essere negativa. Ma la resistenza ha due segmenti particolari, uno è nel segmento lineare e l'altro è nel segmento non lineare. Possiamo applicare calcoli matematici specifici relativi al confine per calcolare la capacità di resistenza di questa resistenza lineare, d'altra parte la resistenza segmentata non lineare non ha una definizione corretta o relazioni tra tensione e flusso di corrente tra questi resistori.

Legge di Ohms e relazione VI:

Georg Simon Ohm aka Georg Ohm è un fisico tedesco che ha trovato una relazione proporzionale tra caduta di tensione, resistenza e corrente. Questa relazione è nota come Ohms Law.

Nella sua scoperta, si afferma che la corrente che passa attraverso un conduttore è direttamente proporzionale alla tensione ai suoi capi. Se convertiamo questo risultato in formazione matematica, lo vedremo

Corrente (Ampere) = Tensione / Resistenza I (Ampere) = V / R

Se conosciamo uno qualsiasi dei due valori da queste tre entità, possiamo trovare la terza.

Dalla formula sopra, troveremo le tre entità e la formula sarà: -

Voltaggio	V = I x R	L'uscita sarà la tensione in Volt (V)
attuale	I = V / R	L'uscita sarà la corrente in Ampere (A)
Resistenza	R = V / I	L'uscita sarà la resistenza in Ohm (Ω)

Vediamo la differenza di questi tre utilizzando un circuito in cui il carico è la resistenza e l'Am-meter viene utilizzato per misurare la corrente e il voltmetro viene utilizzato per misurare la tensione.

Nell'immagine sopra, un amperometro collegato in serie e che fornisce la corrente al carico resistivo, d'altra parte un voltmetro collegato attraverso la sorgente per misurare la tensione.

È importante ricordare che un amperometro deve avere una resistenza 0 poiché dovrebbe fornire una resistenza 0 sulla corrente che lo attraversa e, affinché ciò avvenga, un amperometro ideale da 0 ohm è collegato in serie, ma poiché la tensione è la differenza potenziale di due nodi, il voltmetro è collegato in parallelo.

Se cambiamo la corrente della sorgente di tensione o la tensione della sorgente di tensione o la resistenza di carico attraverso la sorgente in modo lineare e quindi misuriamo le unità, produrremo il risultato seguente:

In questo grafico se R = 1, la corrente e la tensione aumenteranno proporzionalmente. V = I x 1 o V = I. quindi se la resistenza è fissa, la tensione aumenterà con la corrente o viceversa.

Cos'è il potere?

La potenza viene creata o consumata, in un circuito elettronico o elettrico la potenza nominale viene utilizzata per fornire informazioni su quanta potenza consuma il circuito per produrne una corretta uscita.

Secondo la regola della natura, l'energia non può essere distrutta, ma può essere trasferita, come l'energia elettrica convertita in energia meccanica quando l'elettricità viene applicata su un motore, o l'energia elettrica convertita in calore quando applicata su un riscaldatore. Quindi un riscaldatore ha bisogno di energia, che è potenza, per fornire una corretta dissipazione del calore, tale potenza è la potenza nominale del riscaldatore alla massima potenza.

La potenza è indicata con il simbolo di W e si misura in WATT.

La potenza è il valore moltiplicato della tensione e della corrente. Così, P = V x I

Dove, P è la potenza in watt, V è la tensione e I è Ampere o flusso di corrente.

Ha anche un sotto prefisso come Kilo-Watt (10 ³ W), mili-Watt (^10-3 W), mega-Watt (10 ⁶ W) ecc.

Poiché la legge di Ohm V = I x R e la legge di potenza è P = V x I, possiamo mettere il valore di V nella legge di potenza usando la formula V = I x R. Allora la legge del potere sarà

P = I * R * I oppure P = I ² R

Disponendo la stessa cosa possiamo trovare almeno una cosa quando l'altra non è disponibile, le formule vengono riorganizzate nella matrice sottostante:

Quindi ogni segmento è composto da tre formule. In uno qualsiasi dei casi, se la resistenza diventa 0, la corrente sarà infinita, si chiama condizione di cortocircuito. Se la tensione diventa 0, la corrente non esiste e il wattaggio sarà 0, se la corrente diventa 0, il circuito è in condizione di circuito aperto dove è presente la tensione ma non la corrente, quindi il wattaggio sarà di nuovo 0, se il wattaggio è 0 quindi nessun potere sarà consumato o prodotto dal circuito.

Concetto di flusso di elettroni

Flussi di corrente per attrazioni di carica. In realtà, poiché gli elettroni sono particelle negative e fluiscono dal terminale negativo al terminale positivo della fonte di alimentazione. Quindi nei circuiti effettivi, la corrente degli elettroni fluisce dal terminale negativo al terminale positivo, ma nel flusso di corrente convenzionale, come descritto prima, assumiamo che la corrente stia fluendo dal terminale positivo a quello negativo. Nella prossima immagine capiremo molto facilmente il flusso di corrente.

Qualunque sia la direzione, non ha alcun effetto sul flusso di corrente all'interno di un circuito. È più facile capire il flusso di corrente convenzionale da positivo a negativo. Unidirezionale Il flusso di corrente è CC o corrente continua e che alterna la sua direzione chiamata corrente alternata o CA.

Esempi pratici

Vediamo due esempi per capire meglio le cose.

1. In questo circuito, una sorgente a 12V CC è collegata a un carico di 2 Ω, calcolare il consumo energetico del circuito?

In questo circuito, la resistenza totale è la resistenza di carico, quindi R = 2 e l'alimentazione della tensione di ingresso è 12V DC, quindi V = 12V. Il flusso di corrente nel circuito sarà

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

Poiché Wattaggio (W) = Tensione (V) x Ampere (A), la potenza totale sarà 12 x 6 = 72 Watt.

Possiamo anche calcolare il valore senza Ampere.

Potenza (W) = Potenza = tensione ² / Resistenza Potenza = 12 ² /2 = 12 * 12/2 = 72 watt

Qualunque sia la formula utilizzata, l'output sarà lo stesso.

2. In questo circuito il consumo di energia totale attraverso il carico è di 30 Watt, se colleghiamo l'alimentazione a 15 V CC, quanta corrente è necessaria?

In questo circuito la resistenza totale è sconosciuta. La tensione di alimentazione in ingresso è di 15 V CC, quindi V = 15 V CC e la potenza che scorre attraverso il circuito è 30 W, quindi P = 30 W. Il flusso di corrente nel circuito sarà

I = P / VI = 30/15 2 Ampere

Quindi, accendendo il circuito a 30 W, abbiamo bisogno di una fonte di alimentazione CC da 15 V che sia in grado di fornire 2 Ampere di corrente CC o più poiché il circuito richiede una corrente di 2 Amp.