ДЦ: историја откривања и проучавања феномена, примена у модерном свету

Струја у древном свету

Чак је и древни грчки филозоф Тхалес писао о својствима јантара, који се носи са вуном, како би привукао мале објекте. Али доста дуго времена сва сазнања о електричној енергији била су ограничена на ово чудно искуство. Нико се са овим феноменом није повезао са природном муњом, посматраном током олује. Даљње проучавање електричне струје, без одвајања на директну и наизменичну, наставило се тек у КСВИИ вијеку. И за неколико стотина година, научници су напредовали веома далеко.

Феномен открића

У 1600. години уведен је појам "електрична енергија", а више од пола стољећа касније почео је активно истраживати. У почетку, подела на константну и наизменична струја нису постојале, тако да су студије биле несистематичне. Прву теорију о природи електричне енергије формулисао је у КСВИИИ веку Бењамин Франклин, који је, међутим, остао у историји првенствено као политичка фигура. Мало касније, изграђен је први кондензатор - такозвана Леиден банка. Ипак, верује се да је историја директних текућих истраживања почела озбиљно из експеримента Галванија, што се тиче, што је необично довољно, пре свега биологије, а не физике. Славни Италијан је буквално окренуо науку.

ДЦ студи

Експерименти су се углавном тицали физиологије. Прескакање електрична струја кроз тело жабе, приметио је како јој се мишићи смањују. Опис ових експеримената заинтересовао је не само биологе, већ и физичаре. Сам Галвани, након што је провео низ студија, сматрао је да су мишићи нешто као Леиденова посуда, или, прецизније, његове батерије. Ови експерименти су били основа модерне електрофизиологије. Следбеник Италијана, његов сународник Алессандро Волта, 1800. године је створио први извор напајања ДЦ - галванска ћелија. Британски Царлиле и Ницхолсон поновили су експерименте својих колега, дошавши до закључка да под одређеним условима, струја која пролази кроз воду узрокује њено распадање на саставне елементе. Такви експерименти су на крају дали подстицај развоју хемије. Руски научници су такође имали руку у истраживању - родом из Санкт Петербурга, Василиј Петров, 1803. године описао је овај феномен електрични лук. Међутим, 9 година касније, ово откриће се поново догодило и представљено је као оно што се десило први пут. Даља истраживања су већ била усмерена на проучавање карактеристика и закона који регулишу струју. Паралелно, научници су пронашли нове и нове начине за коришћење електричне енергије, измишљајући невероватне уређаје које је човечанство до сада користило.

Карактеристике и параметри

Као што име имплицира, вредност једносмерне струје и њен напон у било ком тренутку остају непромењени. Упркос чињеници да се кретање наелектрисаних честица догађа непрекидно, њихов укупни просторни положај остаје непокретан. Успут, изненађујуће, али са техничке тачке гледишта, појам "једносмерна струја" је нетачан, јер није исти што је константан, већ напон извора енергије, његова електромоторна сила (ЕМФ). Али концепт је тако чврсто утврђен да је једноставно немогуће замислити његову промену. Дакле, главна одлика ове сорте је недостатак промене поларитета код напајања. Директна струја има низ параметара, који су, наравно, својствени другим типовима:

• Снага или јачина (и). Приказује количину струје која тече кроз попречни пресјек водича по јединици времена. Мерено у амперима.
• Густина (Ф). Однос струје према површини попречног пресека проводника. Јединице мере - А / мм ² .
• Напон (В). Ова физичка количина означава рад извора електричне енергије током преноса наплате у односу на његову величину. Мерено у волтима.
• Електрична енергија (П). Означава брзину преноса или конверзије електричне енергије. Јединица - ватт.
• Отпор (Р). Ова вредност карактерише својство проводника да спречи пролаз струје. Мјерено у охмима.

Закони и формуле

Све горе наведене вредности су директно повезане једна са другом, а скоро свака од њих се може изразити у односу на друге. У школском току физике ово се детаљно проучава, али је корисно све поновити. Најједноставнији примери формула су следећи:

• В = И к Р = П: И;
• И = В: Р = П: В;
• Р = В ² : П = В: И = П: И ² ;
• П = В к И = И ² к Р = В ² : Р.

Наравно, многи људи се сјећају и Охмовог закона, иако га не могу сви формулирати. Примењује се на једносмерну струју и описује зависност емф извора или напона и силе од отпора. У смислу формула, изгледа овако:

• У = ИР. То значи да је разлика потенцијала између почетка и краја проводника једнака производу струје и отпора.

Укључивање овог закона је још један важан однос. Описује прелазак електричне енергије у топлоту током преноса. Другим речима, говоримо о губитку снаге у форми грејне жице. Ова зависност се зове Џул-Лензов закон и описана је на следећи начин:

• К = И ² Рт,

где је К генерисана топлота, И је јачина струје, Р је отпор, а т временски интервал.

Ова формула ради само за трајну разноликост. То јест, примјењиво је само за одређени случај, док ће за варијаблу изгледати нешто компликованије.

Разлике од других типова

Ако узмемо у обзир графиконе главних типова електричне струје, онда се неће појавити никаква питања. Линија константе ће бити равна, остајући на истом нивоу током времена, наизменично - зубара. За разлику од потоњег, први нема такав параметар као фреквенција, односно, у овом случају је нула. Поред тога, правац ДЦ се не мења са временом. Ознака је такође различита - ДЦ (једносмерна струја) и АЦ (наизменична струја). Као што можете претпоставити, прва је константна, а друга је променљива. Поред тога, ова друга верзија може бити и једнострука и трофазна. То је главна разлика.

Извори и појачала

Наравно, директна струја се не узима ниоткуда. Постоје специјални уређаји који га генеришу. То су обичне батерије, пуњиве батерије и други модерни извори. Прва од њих била је иста волтична волтичка ћелија. Али понекад струја треба да буде не само генерисана, већ и појачана. За то постоје и посебни уређаји - ДЦ појачала (УФД). Ови уређаји су потребни за повећање напона. Појачало у пуном смислу речи може се назвати УФТ, ако његов радни опсег укључује све фреквенције, све до најнижег и нула. Ови уређаји су веома популарни и широко се користе у многим областима електронике, тако да се њихов развој и побољшање одвија континуирано.

Примена у модерном свету

Он је свуда. Сви модерни уређаји који раде и на мрежи и на батеријама користе истосмјерну струју. У првом случају, уређај обезбеђује посебан елемент који претвара електричну енергију из једне врсте у другу. У другом, долази до хемијске реакције у извору напајања, која одржава константу напона. Чини се да би у овом случају било лакше да мрежа има константну него измјеничну струју, али то није тако. Друга верзија је лакша за производњу, а такође не мора бити конвертована за рад трансформатора. А уређаји који дозвољавају да се добије константу из променљиве називају се исправљачима, иако су уређаји који обављају обрнуту акцију инвертори. Овај тип струје нашао је своју примену у електрохемији, неким врстама заваривања, обради метала, медицини и многим другим областима. То је заиста свуда, а понекад се чини правим чудом, јер је све почело са уобичајеним амбером.