Plik prąd stały (CD) to przepływ naładowanych cząstek w tym samym kierunku, zwykle wewnątrz przewodnika lub innego ośrodka. Te naładowane cząstki mogą być elektronami, w przypadku materiałów takich jak miedź lub jony różnego rodzaju..
Jest to rodzaj prądu, który jest generowany, gdy ogniwo lub bateria jest podłączona do żarówki, aby ją włączyć, jak pokazano na poniższym obrazku:
Zdarza się, że atomy metali, takich jak miedź, srebro i inne, mają w swojej najbardziej zewnętrznej powłoce co najmniej jeden elektron, który łatwo porusza się w materiale. W normalnych warunkach ruch ten jest przypadkowy, ale gdy tylko ustali się różnica potencjałów między końcami przewodnika, elektrony mogą poruszać się w tym samym kierunku, tworząc w ten sposób stały prąd elektryczny..
Ponieważ metale mają te swobodne elektrony, są dobrymi przewodnikami prądu, jednak wszystkie materiały mogą przewodzić prąd elektryczny w mniejszym lub większym stopniu..
Ponieważ prąd I jest przepływem ładunków w czasie, matematycznie definiuje się go jako ilość ładunku elektrycznego Δq, który krąży w przekroju przewodnika w przedziale czasu Δt:
I = Δq / Δt
Jednostką prądu elektrycznego w międzynarodowym układzie SI jest amper, w skrócie A, równoważny kulombowi / sekundę (C / s).
Prąd stały wymaga zamkniętego obwodu lub ścieżki przepływu i może być generowany na różne sposoby. Jednym z najczęstszych jest ogniwa (baterie), ogniwa paliwowe i akumulatory, które mają dwa stałe zaciski i przeciwne znaki..
Wewnątrz baterii zachodzą reakcje chemiczne, które oddzielają ładunki elektryczne i ustalają różnicę potencjałów niezbędną do wytworzenia prądu..
Oddzielone ładunki elektrony opuszczają ujemny zacisk, gdzie mają wyższy potencjał i są przyciągane do dodatniego zacisku o niższym potencjale, poruszając się po obwodzie w tym samym kierunku..
Z biegiem czasu reakcje chemiczne spowalniają, a bateria zużywa się. Mimo to wytwarzany przez nią prąd, mimo że ma mniejsze natężenie, jest nadal prądem stałym..
Inną metodą uzyskiwania prądu stałego jest konwersja prądu przemiennego. Prąd docierający do domów jest zmienny, dlatego jego kierunek zmienia się cyklicznie, ale można go przekształcić w prąd stały, mając pewne elementy obwodu, takie jak diody, kondensatory i transformatory..
Elementy te odpowiadają za utrzymanie przepływu prądu tylko w jednym kierunku. Brzmi to trochę skomplikowanie, ale niezbędne obwody, zwane układami prostownika, nie są trudne do wykonania. Proces odwrotny, czyli zmiana prądu stałego na prąd przemienny, jest nieco bardziej złożony, chociaż można to również zrobić.
Prąd przemienny jest preferowany do użytku masowego, ponieważ jest łatwiejszy w transporcie i dystrybucji oraz przy mniejszych stratach ze stacji generujących. Z tego powodu, jeśli urządzenie jest zaprojektowane do pracy z prądem stałym, zawsze jest wyposażone w urządzenie lub ładowarkę, za pomocą których można przeprowadzić konwersję..
Obwód prądu stałego składa się z szeregu elementów, takich jak rezystory, kondensatory i inne, połączonych przewodami przewodzącymi i zasilanych napięciem stałym..
Dla każdego z tych elementów istnieją określone symbole, na przykład źródła napięcia stałego, które dostarczają prąd stały, są symbolizowane przez dwie równoległe linie o różnej długości lub okrąg z symbolem równości w środku..
Na poniższym obrazie V to napięcie, a ja to prąd. Należy zauważyć, że prąd jest pobierany z dodatniego bieguna akumulatora, chociaż wiadomo, że elektrony naładowane ujemnie przenoszą prąd. Odbywa się to zgodnie z konwencją.
Innym wspólnym elementem obwodów prądu stałego jest wytrzymałość. Wszyscy przewodnicy stawiają opór lub opór przed przepływem prądu, a ich symbolem jest postrzępiona linia.
Żarnik żarówki ma rezystancję, w ten sposób obwód z rysunku 1 jest schematycznie przedstawiony, jak pokazano na rysunku poniżej.
Po zamknięciu wyłącznika S prąd może przepływać przez rezystor R, powodując zapalenie się żarnika żarówki i wydzielanie ciepła..
Prawo Ohma służy do rozwiązywania prostych obwodów prądu stałego, takich jak ten w poprzedniej sekcji, które jest ważne dla dużej liczby materiałów przewodzących:
V = I ∙ R
Gdzie V to napięcie, I to natężenie prądu, a R to opór elektryczny. W jednostkach International System napięcie jest mierzone w woltach (V), prąd w amperach (A), a rezystancja w omach (Ω).
Jeżeli rezystancja żarnika w powyższym obwodzie wynosi R = 150 Ω, a napięcie wynosi 12 V, prąd płynący przez obwód wynosi:
I = V / R = 12 V / 150 Ω = 0,08 A
Ogniwa i baterie, które zasilają zegarki i zabawki, dostarczają prąd stały. Występują w różnych rozmiarach i napięciach w zależności od potrzeb projektu.
Akumulator samochodowy to kolejny przykład zastosowania prądu stałego, dzięki któremu działa system świateł i rozrusznik.
Zdecydowana większość przenośnych urządzeń elektronicznych do użytku domowego jest zasilana prądem stałym i jest wyposażona w akumulator i ładowarkę..
Składają się z obwodów elektronicznych, które wychwytują i przekształcają światło słoneczne w energię elektryczną poprzez efekt fotoelektryczny. Urządzenia te zawsze zapewniają prąd stały, który można przekształcić w prąd przemienny za pomocą falownika.
Jak wyjaśniono wcześniej, prąd stały to taki, który płynie w tym samym kierunku, jednak jego wielkość może być zmienna. Na przykład, gdy rozładowywana jest zwykła bateria, prąd, który wytwarza, jest mniejszy niż wtedy, gdy był nowy..
Poniższe obrazy pokazują różne przykłady prądu stałego, zaczynając od stałego prądu w czasie. Pozostałe są zmienne, jednak wszystkie płyną w tym samym kierunku, dlatego są to prądy stałe.
To ten, którego wykres aktualny vs czas to pozioma linia równoległa do osi czasu.
Poniższy wykres przedstawia dwa prądy stałe o zmiennym natężeniu, otrzymane z sygnału przemiennego przez odpowiedni obwód:
Różnice między prądem przemiennym a stałym.
Obwody prądu przemiennego.
Jeszcze bez komentarzy