Elektriese Stroom: Wat is dit?

Electrical4u

Veld: Basiese Elektriese

China

Wat is elektriese stroom?

Elektriese stroom word gedefinieer as 'n stroom van gelaaide deeltjies—soos elektrone of ionne—wat deur 'n elektriese geleier of ruimte beweeg. Dit is die vloei tempo van elektriese laai deur 'n geleidende medium met betrekking tot tyd. Elektriese stroom word wiskundig (bv. in formules) uitgedruk deur die simbool “I” of “i”. Die eenheid vir stroom is amper of amp. Dit word voorgestel deur A.

Wiskundig kan die vloei tempo van laai met betrekking tot tyd uitgedruk word as,

$\begin{align*} I = \frac {dQ} {dt} \end{align*}$

Met ander woorde, 'n stroom van gelaaide deeltjies wat deur 'n elektriese geleier of ruimte beweeg, word bekend as 'n elektriese stroom. Die bewegende gelaaide deeltjies word laai draers genoem en kan elektrone, gashouers, ionne, ens. wees.

Die vloei van stroom hang af van die geleidende medium. Byvoorbeeld:

In die geleier, is die vloei van stroom te wyte aan elektrone.
In halfgeleiers, is die vloei van stroom te wyte aan elektrone of gashouers.
In 'n elektroliet, is die vloei van stroom te wyte aan ionne en
In plasma—'n geïoniseerde gas, is die vloei van stroom te wyte aan ionne en elektrone.

Wanneer 'n elektriese potensiaalverskil tussen twee punte in 'n geleidende medium aangebring word, begin 'n elektriese stroom vloei van hoër potensiaal na laer potensiaal. Hoe hoër die spanning of potensiaalverskil, hoe meer die stroom tussen twee punte vloei.

As twee punte in 'n stroombaan by dieselfde potensiaal is, dan kan die stroom nie vloei nie. Die grootte van 'n stroom hang af van die spanning of potensiaalverskil tussen twee punte. Daarom kan ons sê dat stroom die effek van spanning is.

Elektriese stroom kan elektromagnetiese velds produseer, wat in induksies, transformateurs, generators en motors gebruik word. In elektriese geleiers veroorsaak stroom resistiewe verwarming of joule-verwarming wat lig in 'n inkandenslamp maak.

'n Tydveranderlike elektriese stroom produseer elektromagnetiese golwe, wat in telekomunikasie gebruik word om data uit te send.

AC vs DC Stroom

Gebaseer op die vloei van laai, word elektriese stroom in twee tipes geklassifiseer, naamlik wisselstroom (AC) en gelykstroom (DC).

Wisselstroom (AC)

Die vloei van elektriese laai in 'n periodieke omgekeerde rigting staan bekend as wisselstroom (AC). AC word ook verwys as “AC Stroom”. Alhoewel dit tegnies dieselfde ding twee keer sê “AC Stroom Stroom”.

'n Wisselstroom verander sy rigting op periodieke intervalle.

Die wisselstroom begin by nul, styg na 'n maksimum, verminder na nul, draai dan om en bereik 'n maksimum in die teenoorgestelde rigting, en keer dan terug na die oorspronklike waarde en herhaal hierdie siklus oneindig.

Die tipe wisselstroom-golfvorm kan sinusvormig, driehoekig, vierkant, zaagtand, ens. wees.

Die spesifieke vorm van die golfvorm is nie belangrik nie—so lank as dit 'n herhalende golfvorm is.

Dit gesê, in die meeste elektriese sirkels is die tipiese golfvorm van wisselstroom 'n sinusgolf. 'n Tipiese sinusgolfvorm wat jy as 'n wisselstroom sou sien, word in die beeld hieronder getoon.

'n wisselstroomgenerator kan wisselstroom genereer. 'n Wisselstroomgenerator is 'n spesifieke tipe elektriese generator wat ontwerp is om wisselstroom te genereer.

Wisselstroom-elektrisiteit word wyd gebruik in industriële en woonstyn toepassings.

Stroomgerig stroom

Die vloei van elektriese laad in slegs een rigting staan bekend as stroomgerig stroom (DC). DC word ook na verwys as “DC Stroom”. Alhoewel dit tegnies twee keer dieselfde ding sê “Stroomgerig Stroom Stroom”.

Aangesien DC slegs in een rigting vloei; word dit ook na verwys as unidireksionele stroom. 'n Golfform van 'n stroomgerig stroom word hieronder getoon.

DC kan gegenereer word deur batterye, sonseelle, brandstofselles, termokoppels, kommutatorsgewyse elektriese generators, ens. 'n Wisselstroom kan omgesit word na stroomgerig stroom deur 'n rektifiseerder te gebruik.

DC-elektrisiteit word algemeen in laevoltagetoepassings gebruik. Die meeste elektroniese skakels het 'n DC-stroomvoorsiening nodig.

In watter eenhede word elektriese stroom gemeet (Stroomeenhede)?

Die SI-eenheid vir stroom is ampère of amp. Dit word voorgestel deur A. Ampère, of amp, is die basis SI-eenheid van elektriese stroom. Die eenheid ampère is vernoem na die groot fisikus Andrew Marie Ampère.

In die SI-stelsel, is 1 ampère die vloei van elektriese laad tussen twee punte teen 'n koers van een coulomb per sekonde. Dus,

$\begin{align*} 1 \,\, Ampere = \frac {1\,\,Coulomb} {1\,\,Second} = \frac {C} {S} \end{align*}$

Daarom word stroom ook in coulombs per sekonde of C/S gemeet.

Formule vir elektriese stroom

Die basiese formules vir stroom is:

Die verhouding tussen Stroom, Spanning en Weerstand (Ohm se Wet)
Die verhouding tussen Stroom, Krag en Spanning
Die verhouding tussen Stroom, Krag en Weerstand

Hierdie verhoudings word opgesom in die beeld hieronder.

Stroomformule 1 (Ohm se Wet)

Volgens Ohm se wet,

$\begin{align*} V = I*R \end{align*}$

Dus,

$\begin{align*} I = \frac{V}{R}\,\,A \end{align*}$

Voorbeeld

Soos in die onderstaande skema aangedui, word 'n voorsieningsspanning van $24\,\,V$ toegepas oor die weerstand van $12\,\,\Omega$ . Bepaal die stroom wat deur die weerstand vloei.

Oplossing:

Gegewe Data: $V=24\,\,V ,\,\, R=12\,\,\Omega$

Volgens Ohm se wet,

$\begin{align*} & I = \frac{V}{R} \\ & = \frac{24}{12} \\ & I = 2\,\,A \end{align*}$

Dus, deur die vergelyking te gebruik, kry ons dat die stroom wat deur die weerstand vloei $2\,\,A$ is.

Stroomformule 2 (Krag en Spanning)

Die oorgedraaide krag is die produk van die voorspanning en elektriese stroom.

$\begin{align*} P = V*I \end{align*}$

Dus, kry ons dat die stroom gelykstaande is aan die krag gedeel deur die spanning. Wiskundig,

$\begin{align*} I = \frac{P}{V}\,\,A \end{align*}$

Waar $A$ staan vir amperes of amps (die eenhede vir elektriese stroom).

Voorbeeld

Soos in die skema hieronder aangedui, word 'n voorspannings van $24\,\,V$ toegepas op 'n $48\,\,W$ lamp. Bepaal die stroom wat deur die $48\,\,W$ lamp geneem word.Oplossing:

Gegewe Data: $V=24\,\,V ,\,\, P=48\,\,W$

Volgens die formule,

$\begin{align*} & I = \frac{P}{V} \\ & = \frac{48}{24} \\ & I = 2\,\,A \end{align*}$

Dus, deur gebruik te maak van die vergelyking hierbo, kry ons die stroom wat deur die $48\,\,W$ lamp geneem word, is gelyk aan $2\,\,A$ .

Stroomformule 3 (Krag en Weerstand, Ohmse Verlies, Weerstandverwarming)

Ons weet dat, $P = V * I$

Nou vervang ons Ohm se wet $V = I * R$ in die bovermelde vergelyking, kry ons,

$\begin{align*} P = I^2*R \end{align*}$

Dus, die stroom is die vierkantswortel van die verhouding tussen krag en weerstand. Wiskundig gesproke, is die formule hierdie gelyk aan:

$\begin{align*} I = \sqrt{\frac{P}{R}}\,\,A \end{align*}$

Voorbeeld

Soos getoon in die onderstaande skema, bepaal die stroom wat geneem word deur $100\,\,W$ , $20\,\,\Omega$ lamp

Oplossing:

Gegewe Data: $P=100\,\,W ,\,\, R=20\,\,\Omega$

Volgens die verhouding tussen stroom, krag en weerstand soos hierbo aangedui:

$\begin{align*} & I = \sqrt{\frac{P}{R}} \\ & = \sqrt{\frac{100}{20}} \\ & = \sqrt{5} \\ & I = 2.24\,\,A \end{align*}$

Dus, deur gebruik te maak van die vergelyking, kry ons die stroom wat geneem word deur $100\,\,W$ , $20\,\,\Omega$ lamp is $2.24\,\,A$ .

Dimensies van Stroom

Dimensies van stroom in terme van massa (M), lengte (L), tyd (T) en amper (A) word gegee deur $M^0L^0T^-^1Q$ .

Stroom (I) is 'n voorstelling van die coulomb per sekonde. Dus,

$\begin{align*} I = \frac{Q}{t} = \frac{[Q]}{[T]} = QT^-^1 = M^0L^0T^-^1Q \end{align*}$

Tradisionele Stroom vs Elektronstroom

Daar is 'n liggie misverstand oor tradisionele stroomvloei en elektronstroom. Laat ons probeer om die verskil tussen die twee te verstaan.

Die deeltjies wat elektriese laai deur geleiders dra, is mobiele of vry elektrone. Die rigting van 'n elektriese veld binne 'n sirkuit is, volgens definisie, die wet dat positiewe toetslade geduwt word. Dus, hierdie negatiewe laadeldeeltjies, d.w.s. elektrone, vloei in die teenoorgestelde rigting van die elektriese veld.

Volgens die elektroneteorie, wanneer spanning of potensiaalverskil toegepas word oor die geleider, vloei gelaaide deeltjies deur die sirkuit, wat 'n elektriese stroom vorm.

Hierdie gelaaide deeltjies vloei van hoër potensiaal na laer potensiaal, d.w.s. vanaf die positiewe terminal na die batteri se negatiewe terminal deur 'n buitensirkuit.

Maar, in 'n metalliese geleider, word die positief gelaaide deeltjies in 'n vasgestelde posisie gehou, en die negatief gelaaide deeltjies, d.w.s. elektrone, is vry om te beweeg. In halfgeleiers kan die vloei van gelaaide deeltjies positief of negatief wees.

'n Vloei van positief gelaaide dragers en negatief gelaaide dragers in die teenoorgestelde rigting het dieselfde effek in die elektriese sirkuit. Aangesien die vloei van stroom as gevolg is van óf positiewe óf negatiewe lade, of albei, is 'n konvensie vereis vir die stroomrigting wat onafhanklik is van die tipes ladedragers.

Die rigting van tradisionele stroom word beskou as die rigting waarin positief gelaaide dragers vloei, d.w.s. van hoër potensiaal na laer potensiaal. Dus, negatief gelaaide dragers, d.w.s. elektrone, vloei in die teenoorgestelde rigting van die tradisionele stroomvloei, d.w.s. van laer potensiaal na hoër potensiaal. Dus, die tradisionele stroom en elektronstroom gaan in teenoorgestelde rigtings, soos in die beeld hieronder getoon.

rigting van tradisionele stroom en elektronstroom — Die Rigting van Tradisionele Stroom en Elektronstroom

Konvensionele Stroom: Die vloei van positiewe ladingdraers van 'n positiewe terminal na 'n negatiewe terminal van die batterij word as konvensionele stroom bekend.
Elektronstroom: Die vloei van elektrone word as elektronstroom aangedui. Die vloei van negatiewe ladingdraers – d.w.s., elektrone – van 'n negatiewe terminal na 'n positiewe terminal van die batterij word as elektronstroom bekend. Elektronstroom is die teenoorgestelde van konvensionele stroomvloei.

Die rigting van konvensionele stroom en elektronstroom word in die onderstaande beeld gewys.

Konvensionele Stroomvloei en Elektronstroom

Konveksiestroom vs Geleidingsvloei

Konveksiestroom

Konveksiestroom verwys na stroomvloei deur 'n isolerende medium soos 'n vloeistof, gas of 'n vakuum.

Konveksiestroom vereis nie geleiders om te vloei nie; daarom bevredig dit nie Ohm se wet nie. 'n Voorbeeld van 'n konveksiestroom is 'n vakuumbuis waarin elektrone uitgestoot deur die katode na die anode in 'n vakuum vloei.

Geleidingsstroom

Die stroom wat deur enige geleider vloei, word as geleidingsstroom bekend. Geleidingsstroom vereis geleiders om te vloei; daarom bevredig dit wel Ohm se wet.

Verskuifingsstroom

Stel 'n weerstand en 'n kondensator is in parallel met 'n spangingsbron V soos in die onderstaande figuur getoon. Die aard van stroomvloei deur die kondensator is anders as deur die weerstand.

Die spanning of potensiaalverskil oor die weerstand produseer 'n kontinue stroomvloei wat deur die vergelyking gegee word,

$\begin{align*} I_1 = \frac{V}{R} \end{align*}$

Hierdie stroom word 'n “gelei stroom” genoem.

Nou vloei die stroom slegs deur die kondensator wanneer die spanning oor die kondensator verander, soos gegee deur die vergelyking,

$\begin{align*} I_2 = \frac{dQ}{dt} = C \frac{dV}{dt} \end{align*}$

Hierdie stroom word 'n “verplasing stroom” genoem.

Fisies is die verplasing stroom nie 'n stroom nie, omdat daar geen vloei van 'n fisiese hoeveelheid soos 'n ladingvloei plaasvind nie.

Hoe om Stroom te Meet

In 'n elektriese en elektroniese sirkel is die meting van stroom 'n noodsaaklike parameter wat gemeet moet word.

'n Instrument wat elektriese stroom kan meet, word 'n ammetervolle genoem. Om stroom te meet, moet die ammeter in reeks met die sirkel verbind word waarvan die stroom gemeet moet word.

Die meting van stroom deur die weerstand deur gebruikmaking van 'n ammeter word in die onderstaande figuur getoon.

Elektriese stroom kan ook met behulp van 'n galvanomeeter gemeet word. Die galvanomeeter gee beide die rigting en die grootte van die elektriese stroom.

Stroom kan gemeet word deur die magneetveld wat met die stroom verband hou te bespeur, sonder om die sirkel te breek. Daar is verskeie instrumente wat gebruik word om stroom te meet sonder om die sirkel te breek.

Hall-effek stroom sensor transducers
Stroomtransformator (CT) (meet slegs wisselstroom)
Klemmeters
Shunt weerstanders
Magnetoresistiewe veld sensors

Algemene Vrae oor Stroom

Laat ons sommige algemene vrae wat verband hou met elektriese stroom bestudeer.

Wat Gebruik 'n Elektromagniet om Elektriese Stroom te Meet?

'n Galvanometer is 'n meetinstrument wat 'n elektromagniet gebruik om elektriese stroom te meet.

'n Galvanometer is 'n absolute instrument; dit meet die elektriese stroom in terme van 'n tangens van die afbuigingshoek.

'n Galvanometer kan die elektriese stroom direk meet, maar dit behels die breek van die stroombaan; dus is dit soms ongemaklik.

Hoe Skep 'n Elektriese Stroom 'n Magnetiese Krag?

'n stroombaanleier geplaas in 'n magnetiese veld sal 'n krag ervaar omdat stroom niets anders is as die vloei van ladinge.

Oorweeg 'n stroombaanleier met stroom wat deur dit vloei, soos in die onderstaande figuur (a) getoon. Volgens Fleming se regterhand reël; sal hierdie stroom 'n magnetiese veld in 'n kloksgewyse rigting skep.

企业微信截图_17098660781451.png 企业微信截图_17098660847078.png

Magnetiese Krag Geskep deur 'n Elektriese Stroom

Die resultaat van die magnetiese veld van die leier is dat dit die magnetiese veld bo die leier sal dwing en dit onder die leier sal verzwak.

Die veldlyne is soos gestrekte rubberbande; dus sal hulle die leier in 'n afwaartse rigting duw, d.w.s. die krag is afwaarts, soos in figuur (b) getoon.

Hierdie voorbeeld sê dat 'n stroomdraer in 'n magneetveld 'n krag ervaar. Die volgende vergelyking bepaal die grootte van die magneetkrag op 'n stroomdraer.

$\begin{align*} F_B = BIL\,\,Sin\theta \end{align*}$

Om 'n elektriese stroom te laat vloei, is dit nodig om die volgende te hê

Om 'n elektriese stroom te laat vloei, is dit nodig om die volgende te hê:

'n Potensiaalverskil wat tussen twee punte bestaan. As die twee punte in 'n silinder op dieselfde potensiaal is, kan die stroom nie vloei nie.
'n spanningsbron of stroombron, soos 'n batterij of sel wat die vry elektrone dwing wat 'n elektriese stroom vorm.
'n Geleier of draad wat elektriese lading dra.
'n Silinder moet gesluit of kompleet wees. As silinders oop is, kan die stroom nie vloei nie.

Hierdie is die toestande wat nodig is om 'n elektriese stroom te laat vloei. Die beeld hieronder wys 'n stroom wat in 'n geslote silinder vloei.

Watter Beskrywing Pas Best By die Verskil Tussen Elektriese Stroom en Statiese Elektrisiteit

Die hoofverskil tussen elektriese stroom en statiese elektrisiteit is dat die elektrone of lading deur die geleier vloei in 'n elektriese stroom.

Terwyl, in statiese elektrisiteit, die ladinge rustig en opgehou word aan die oppervlak van die stof.

Die elektriese stroom is as gevolg van die vloei van elektrone, terwyl statiese elektrisiteit as gevolg van die negatiewe ladinge van een objek na 'n ander is.

Die elektriese stroom genereer slegs in 'n geleier, terwyl statiese elektrisiteit sowel in 'n geleier as 'n isolator genereer.

Hoe Beïnvloed 'n Elektriese Stroom 'n Magneetpool?

Ons weet dat wanneer 'n elektriese stroom vloei, d.w.s. wanneer elektriese lading in beweging is, dit 'n magneetveld produseer. As ons die magneet in 'n magneetveld hou, ervaar dit 'n krag.

Vir elektriese lae, d.w.s. elektriese stroom, trek gelyke magneetpoles mekaar aan en stoot teenoorstaande magneetpoles mekaar af. So kan ons sê dat elektriese stroom die magneetpool deur die magneetveld beïnvloed.

Watter Instrument word gebruik om Elektriese Stroom te Meet

'n Instrument wat gebruik word om elektriese stroom te meet, word 'n ammeter genoem. Die ammeter moet in reeks met die stroombaan verbind word waarvan die stroom gemeet moet word.

Verskeie ander instrumente word ook gebruik om elektriese stroom te meet.

Hall-effek-stroomsensorverwerkers
Stroomtransformator (CT) (Meet slegs AC)
Klemmeters
Shuntweerstande
Magnetoresistiewe veldsensore

Bron: Electrical4u

Verklaring: Respekteer die oorspronklike, goeie artikels is waard om gedeel te word, indien inbreuk plaasvind neem asb. kontak vir verwydering.