DC: история на откриването и изучаването на явлението, приложението в съвременния свят

13.03.2020

Електричество в древния свят

Дори древногръцкият философ Фалес пише за свойствата на кехлибар, носен с вълна, за привличане на дребни предмети. Но от доста време цялото знание за електричеството беше ограничено до това любопитно преживяване. Никой не е свързан с този феномен естествена светкавица, наблюдавана по време на гръмотевични бури. По-нататъшното проучване на електрическия ток, без да се разделя на директни и променливи, продължава само през XVII век. И за няколко стотин години учените са напреднали много далеч.

Феноменът на откритието

През 1600 г. е въведен терминът "електричество" и повече от половин век по-късно започва активно да се изследва. Първоначално делението на константа и променлив ток не съществуват, така че изследванията са несистематични. Първата теория за естеството на електричеството е формулирана през 18 век от Бенджамин Франклин, който обаче остава в историята предимно като политическа фигура. Малко по-късно е построен първият кондензатор - така наречената банка Лайден. Въпреки това се смята, че историята на директните текущи изследвания започва сериозно от експериментите на Галвани, които се отнасят до странно, предимно биология, а не до физика. Известният италианец буквално обърна науката.

постоянен ток

DC изследване

Експериментите Галвани се отнасят предимно до физиологията. преминаване електрически ток през тялото на жабата забеляза как мускулите й се свиват. Описанието на тези експерименти се интересува не само от биолози, но и от физици. Самият Галвани, след като е провел поредица от изследвания, смятал, че мускулите са нещо като бурканчето от Лейден или, по-точно, батериите му. Тези експерименти са в основата на съвременната електрофизиология. Последовател на италианеца, неговия сънародник Алесандро Волта, през 1800 г. създава първата източник на енергия DC - галванична клетка. Британският Карлайл и Никълсън повториха експериментите на колегите си, като стигнаха до заключението, че при определени условия електричеството, което преминава през водата, го разлага на съставните й елементи. Такива експерименти в крайна сметка дадоха тласък на развитието на химията. Руски учени също имат опит в изследването - родом от Санкт Петербург, Василий Петров, през 1803 г. описва явлението електрическа дъга. Въпреки това, 9 години по-късно, това откритие се случи отново и беше представено като това, което се случи за първи път. Допълнителни проучвания вече са насочени към изучаването на характеристиките и законите, регулиращи тока. Успоредно с това учените са намерили нови и нови начини за използване на електричеството, изобретявайки удивителни устройства, които човечеството е използвало досега.

DC захранване

Характеристики и параметри

Както подсказва името, стойността на постоянния ток и нейното напрежение по всяко време остават непроменени. Въпреки факта, че движението на заредените частици протича непрекъснато, тяхната цялостна пространствена позиция остава неподвижна. Между другото, изненадващо, но от техническа гледна точка, терминът "постоянен ток" е неправилен, защото не е същото, че е постоянно, а напрежението на източника на енергия, неговата електродвижеща сила (ЕМП). Но концепцията е толкова твърдо установена, че просто е невъзможно да си представим нейната промяна. Така че, основната характеристика на това разнообразие е липсата на обръщане на полярността при захранването. Постоянният ток има редица параметри, които, разбира се, са присъщи на други типове:

  • Сила или величина (i). Показва количеството ток, протичащ през напречното сечение на проводника за единица време. Измерено в ампери.
  • Плътност (F). Съотношението на тока към напречното сечение на проводника. Мерни единици - A / mm 2 .
  • Напрежение (V). Тази физическа величина показва действието на източник на електроенергия при прехвърляне на заряда спрямо неговата величина. Измерва се в волтове.
  • Електрическа мощност (P). Показва скоростта на предаване или преобразуване на електроенергията. Единица - ват.
  • Устойчивост (R). Тази стойност характеризира свойствата на проводника, за да се предотврати преминаването на ток. Измерено в ома.

DC усилватели

Закони и формули

Всички горепосочени стойности са пряко свързани помежду си и почти всеки от тях може да бъде изразен по отношение на другите. В училищния курс по физика това се изучава в детайли, но е полезно да се повтаря всичко отново. Най-простите примери за формули са следните:

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

DC приложение

Разбира се, много хора също помнят закона на Ом, макар че не всеки може да го формулира. Той е приложим за постоянен ток и описва зависимостта на източника на ЕРС или напрежение и сила на съпротивлението. По отношение на формули, изглежда така:

  • U = IR. Тоест, разликата в потенциала между началото и края на проводника е равна на произведението на ток и съпротивление.

Включването на този закон е друга важна връзка. Той описва прехода на електрическа енергия в топлина по време на предаването. С други думи, говорим за загуба на мощност във формата отоплителни проводници. Тази зависимост се нарича Joule-Lenz law и се описва както следва:

  • Q = I 2 Rt,

където Q е генерираната топлина, I е силата на тока, R е съпротивлението, а t е времевият интервал.

Тази формула работи само за постоянното разнообразие. Тоест, то е приложимо само за конкретен случай, докато за променлива тя ще изглежда малко по-сложно.

пряк и променлив ток

Разлики от други видове

Ако разгледаме графиките на основните видове електрически ток, тогава няма да възникнат въпроси. Линията на константа ще бъде права, оставайки на същото ниво с течение на времето, редувайки се - трион. За разлика от последния, първият няма такъв параметър като честотата, или по-скоро, в този случай е нула. В допълнение, посоката на DC не се променя с времето. Обозначението също е различно - DC (постоянен ток) и AC (променлив ток). Както може би се досещате, първият е постоянен, а вторият е променлив. В допълнение, последната версия може да бъде едно- и трифазна. Това е основната разлика.

Източници и усилватели

Разбира се, постоянният ток не се взема от нищото. Има специални устройства, които ги генерират. Това са обикновени батерии, акумулаторни батерии и други съвременни източници. Първият от тях е същата волтова клетка. Но понякога токът трябва да бъде не само генериран, но и усилен. За това също има специални устройства - усилватели DC (UFD). Тези устройства са необходими за увеличаване на напрежението. Един усилвател в пълния смисъл на думата може да се нарече UFT, ако неговият оперативен обхват включва всички честоти, до най-ниската и нула. Тези устройства са много популярни и се използват широко в много области на електрониката, така че тяхното развитие и подобрение се осъществява непрекъснато.

електрически ток

Приложение в съвременния свят

Той е навсякъде. Всеки съвременен уред, който работи както на мрежата, така и на батериите, използва постоянен ток. В първия случай устройството осигурява специален елемент, който преобразува електричеството от един вид в друг. Във втория се получава химическа реакция в захранващия източник, който поддържа постоянното напрежение. Изглежда, че в този случай би било по-лесно, ако мрежата има постоянен, а не променлив ток, но това не е така. Втората версия е по-лесна за производство, а също така и не трябва да се преобразува за работа на трансформаторите. А устройства, които позволяват да се получи константа от променлива, се наричат ​​изправители, въпреки че устройствата, които извършват обратното действие, са инвертори. Този вид ток е намерил своето приложение в електрохимията, някои видове заваряване, металообработка, медицина и много други области. Това е наистина навсякъде, а понякога изглежда истинско чудо, защото всичко започна с обичайния кехлибар.