DC: historie objevu a studium fenoménu, aplikace v moderním světě

Elektřina ve starověkém světě

Dokonce i starověký řecký filosof Thales psal o vlastnostech jantaru, který se nosil vlnou, aby přilákal malé předměty. Ale po delší dobu byla veškerá znalost o elektřině omezena na tuto zvědavou zkušenost. Nikdo nesouvisí s tímto jevem přirozený blesk, pozorovaný při bouřkách. Další studium elektrického proudu, aniž by se rozdělilo na přímé a střídavé, pokračovalo až ve století XVII. A několik stovek let vědci pokročili velmi daleko.

Fenomén objevu

V roce 1600 byl zaveden termín "elektřina" a více než o půl století později začal aktivně prozkoumávat. Zpočátku rozdělení na konstantní a střídavý proud neexistovaly, takže studie byly nesystematické. První teorie týkající se povahy elektřiny byla formulována v 18. století Benjaminem Franklinem, který však zůstal v historii především jako politická postava. O něco později byl vybudován první kondenzátor - tzv. Leiden Bank. Přesto se věří, že historie výzkumu přímého proudu se začala vážně odvíjet od experimentů Galvani, které se, zvláště podivně, týkaly především biologie a nikoli fyziky. Slavný italský doslova obrátil vědu.

DC studie

Pokusy Galvani se týkaly především fyziologie. Přeskočit elektrického proudu přes tělo žáby si všiml, jak se mu svaly střetávají. Popis těchto experimentů se zajímal nejen o biology, ale také o fyziky. Galvani sám, po provedení série studií, se domníval, že svaly jsou něco jako Leidenova nádoba nebo, přesněji, její baterie. Tyto experimenty tvořily základ moderní elektrofyziologie. Následník Itala, jeho krajan Alessandro Volta, v roce 1800 vytvořil první zdroj energie DC - galvanická buňka. Britští Carlyle a Nicholson opakovali experimenty svých kolegů a dospěli k závěru, že za určitých podmínek elektrická energie, která prochází vodou, způsobuje, že se rozpadne na její základní prvky. Takové experimenty nakonec daly impuls vývoji chemie. Rusové vědci také měli ruku ve výzkumu - rodák z Petrohradu, Vasily Petrov, v roce 1803 popsal fenomén elektrický oblouk. O 9 let později se však tento objev znovu objevil a byl představen jako to, co se stalo poprvé. Další studie již byly zaměřeny na studium vlastností a zákonů upravujících proud. Současně vědci nalezli nové a nové způsoby využití elektřiny, vynalezl úžasné přístroje, které lidstvo dosud používalo.

Charakteristika a parametry

Jak naznačuje název, hodnota stejnosměrného proudu a jeho napětí se kdykoliv nezmění. Navzdory skutečnosti, že pohyb nabitých částic nastává nepřetržitě, zůstává jejich celková prostorová poloha stacionární. Mimochodem, překvapivě, ale z technického hlediska je termín "stejnosměrný proud" nesprávný, protože to není stejné, je to konstantní napětí, ale napájecí zdroj, jeho elektromotorická síla (EMF). Ale tento koncept je tak pevně stanoven, že je prostě nemožné si představit jeho změnu. Hlavním rysem této odrůdy je nedostatek obrácení polarity při napájení. Přímý proud má řadu parametrů, které samozřejmě patří k jiným typům:

• Pevnost nebo velikost (i). Zobrazuje množství proudu procházející průřezem vodiče za jednotku času. Měřeno v ampérech.
• Hustota (F). Poměr proudu k průřezu vodiče. Jednotky měření - A / mm ² .
• Napětí (V). Tato fyzická veličina označuje provoz zdroje elektrického proudu během přenosu náboje vzhledem k jeho velikosti. Měřeno ve voltech.
• Elektrický výkon (P). Označuje rychlost přenosu nebo přeměny elektřiny. Jednotka - watt.
• Odolnost (R). Tato hodnota charakterizuje vlastnost vodiče, aby se zabránilo průchodu proudu. Měřeno v ohmech.

Zákony a vzorce

Všechny výše uvedené hodnoty jsou přímo navzájem spojeny a téměř všechny z nich mohou být vyjádřeny ve vztahu k ostatním. Ve školním kurzu fyziky je to podrobně studováno, je však užitečné zopakovat vše znovu. Nejjednodušší příklady vzorců jsou následující:

• V = I x R = P: I;
• I = V: R = P: V;
• R = V2: P = V: I = P: I2;
• P = V x I = I ² x R = V ² : R.

Samozřejmě, mnoho lidí také pamatuje na Ohmův zákon, i když ne každý může formulovat. Je použitelný pro stejnosměrný proud a popisuje závislost zdroje emf nebo napětí a sílu na odporu. Pokud jde o vzorce, vypadá to takto:

• U = IR. To znamená, že potenciální rozdíl mezi počátkem a koncem vodiče je stejný jako součin proudu a odporu.

Zahrnutí tohoto zákona je dalším důležitým vztahem. Popisuje přechod elektrické energie na teplo během přenosu. Jinými slovy mluvíme o ztrátě energie v podobě ohřívací dráty. Tato závislost se nazývá zákon Joule-Lenz a je popsána následovně:

• Q = I ² Rt,

kde Q je teplo generované, I je aktuální síla, R je odpor a t je časový interval.

Tento vzorec funguje pouze pro trvalou odrůdu. To znamená, že je použitelný pouze pro konkrétní případ, zatímco u proměnné bude vypadat poněkud komplikovanější.

Rozdíly od ostatních typů

Pokud uvážíme grafy hlavních typů elektrického proudu, nevzniknou žádné otázky. Linka konstanty bude rovná, zůstane na stejné úrovni v průběhu času, střídající se - sawtooth. Na rozdíl od druhého z nich nemá první parametr takovou frekvenci, nebo spíše, v tomto případě je nulová. Navíc směr DC se časem nemění. Označení je také odlišné - DC (stejnosměrný proud) a AC (střídavý proud). Jak můžete odhadnout, první je konstantní a druhá je variabilní. Navíc tato druhá verze může být jednofázová i třífázová. To je hlavní rozdíl.

Zdroje a zesilovače

Samozřejmě, přímý proud není převzat nikam. Existují speciální zařízení, která ji vygenerují. Jedná se o běžné baterie, dobíjecí baterie a další moderní zdroje. První z nich byla stejná voltaická buňka. Někdy je však nutné, aby současný stav byl nejen generován, ale také zesílen. K tomu také existují speciální zařízení - zesilovače DC (UFD). Tato zařízení jsou nezbytná pro zvýšení napětí. Zesilovač v plném slova smyslu může být nazván UFT, pokud jeho pracovní rozsah zahrnuje všechny frekvence, až na nejnižší a nulu. Tato zařízení jsou velmi populární a jsou široce používána v mnoha oblastech elektroniky, takže jejich vývoj a zlepšování probíhá nepřetržitě.

Aplikace v moderním světě

On je všude. Všechny moderní spotřebiče, které pracují jak na síti, tak na bateriích, používají stejnosměrný proud. V prvním případě zařízení poskytuje speciální prvek, který přeměňuje elektřinu z jednoho druhu na druhého. Ve druhé se objevuje chemická reakce ve zdroji energie, který udržuje napětí konstantní. Zdá se, že v tomto případě by bylo jednodušší, kdyby síť měla konstantní, nikoli střídavý proud, ale není tomu tak. Druhá verze je jednodušší a také nemusí být převedena na provoz transformátorů. A zařízení, která umožňují přijímat konstantu z proměnné, se nazývají usměrňovače, ačkoli zařízení, která provádějí zpětnou činnost, jsou měniče. Tento typ proudů našel uplatnění v elektrochemii, některých typech svařování, zpracování kovů, medicíně a mnoha dalších oborech. Je to opravdu všude a někdy to vypadá jako skutečný zázrak, protože to všechno začínalo obvyklým jantarovým.