Elektra Flujo: Kio ĝi estas?

Electrical4u

Kampo: Baza Elektrotekniko

China

Kio estas Elektra Ŝarĝfluo?

Elektra ŝarĝfluo estas difinita kiel fluo de ŝarĝitaj partikloj—kiel elektronoj aŭ ionoj—moviĝantaj tra elektra kondukilo aŭ spaco. Ĝi estas la flua rapido de elektra ŝarĝo tra konduka medio rilate al tempo. Elektra ŝarĝfluo matematike (ekz. en formuloj) esprimiĝas per la simbolo “I” aŭ “i”. La unuo por ŝarĝfluo estas ampero aŭ amp. Tio estas reprezentita per A.

Matematike, la flua rapido de ŝarĝo rilate al tempo povas esti esprimita kiel,

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

Alivorte, fluo de ŝarĝitaj partikloj moviĝantaj tra elektra kondukilo aŭ spaco estas konata kiel elektra ŝarĝfluo. La moviĝantaj ŝarĝitaj partikloj estas nomitaj ŝarĝportantoj kiuj povas esti elektronoj, lunkoj, ionoj, etc.

La fluo de ŝarĝfluo dependas de la konduka medio. Ekzemple:

En la kondukilo, la fluo de ŝarĝfluo estas pro elektronoj.
En semikondukiloj, la fluo de ŝarĝfluo estas pro elektronoj aŭ lunkoj.
En elektrolyto, la fluo de ŝarĝfluo estas pro ionoj kaj
En plasma—ionigita gaso, la fluo de ŝarĝfluo estas pro ionoj kaj elektronoj.

Kiam elektra potenciala diferenco estas aplikita inter du punktoj en konduka medio, komencas fluo de elektra ŝarĝfluo de pli alta potencialo al malpli alta potencialo. Je pli alta voltaĝo aŭ potenciala diferenco, pli da ŝarĝfluo fluiĝas inter du punktoj.

Se du punktoj en cirkvito estas je sama potencialo, tiam la ŝarĝfluo ne povas flui. La grandeco de ŝarĝfluo dependas de la voltaĝo aŭ potenciala diferenco inter du punktoj. Do, ni povas diri ke ŝarĝfluo estas efekto de voltaĝo.

Elektra fluo povas produkti magnetajn kampojn, kiuj estas uzataj en induktoroj, transformiloj, generiloj, kaj motoroj. En elektraj konduktoroj, la fluo kaŭzas rezistancon ĉaŭfadan aŭ joulan ĉaŭfadan, kiu produktas lumon en lumigilo.

Tempe ŝanĝanta elektra fluo produktas elektromagnetajn ondojn, kiuj estas uzataj en telekomunikado por transsendi datumojn.

AC kontraŭ DC Fluoj

Laŭ la fluo de ŝargo, la elektra fluo estas klasifikita en du tipojn, nome alternanfluon (AC) kaj direktanfluon (DC).

Alternanfluo (AC)

La fluo de elektra ŝargo en perioda inversa direkto estas konata kiel alternanfluo (AC). AC ankaŭ estas referita kiel “AC Flujo”. Kvankam teknike tio diras la saman aferon dufoje “AC Flujo Flujo”.

Alternanfluo ŝanĝas sian direkton je periodaj intervaloj.

La alternanfluo komencas je nul, altiras al maksimumo, malkreskas al nul, tiam inversas kaj atingas maksimumon en la kontraŭa direkto, tiam denove revenas al la originala valoro kaj ripetas ĉi tiun ciklon senfine.

La tipo de alternanflua ondformaĵo povas esti sinusa, triangula, kvadrata, dentformigita, ktp.

La specifo de la ondformaĵo ne gravas—tiel longe ĝi estas ripetanta ondformaĵo.

Tamen, en plej multaj elektraj cirkvitoj, la tipa ondformaĵo de alternanfluo estas sinusonda. Tipa sinusonda ondformaĵo, kiun vi povus vidi kiel alternanfluo, estas montrita en la bildo sube.

Alternatorpovas generi alternan kurenton. Alternatoro estas speciala tipo de elektra generilo dezinita por generi alternan kurrenton.

AC-elektra povumo estas vaste uzata en industria kaj loĝa apliko.

DC-kuro

Fluo de elektra ŝargo en nur unu direkto estas konata kiel rekta kuro (DC). DC ankaŭ estas referita kiel “DC-kuro”. Kvankam teknike ĉi tio diras la saman aferon dufoje “Rekta Kuro Kuro”.

Ĉar DC fluas nur en unu direkto; do ĝi ankaŭ estas referita kiel unudirekta kuro. Valorkurbo de rekta kuro estas montrita sube.

DC povas esti generata per baterioj, sunĉeloj, brulstacioj, termokuploj, komutadotipaj elektraj generiloj, etc. Alternanta kuro povas esti konvertita al rekta kuro per uzo de rektigilo.

DC-elektra povumo estas ĝenerale uzata en malaltvorta apliko. Plej multaj elektronikaj cirkvoj bezonas DC-povumfarton.

Kio estas Elektra Kuro Mezurata Per (Kuro Unuoj)?

La SI-unuo por kuro estas ampero aŭ amp. Tio estas reprezentita per A. Ampero, aŭ amp, estas la baza SI-unuo de elektra kuro. La unuo ampero estas nomita honorante la grandan fizikiston Andrew Marie Ampere.

En la SI-sistemo, 1 ampero estas la fluo de elektra ŝargo inter du punktoj je rato de unu kulombo per sekundo. Do,

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

Do tio ĉi lasta kurento ankaŭ mezuras en kulomboj por sekundo aŭ C/S.

Formulo de Elektra Kurento

La bazaj formuloj por kurento estas:

La rilato inter Kurento, Tensio, kaj Resistanco (Leĝo de Ohm)
La rilato inter Kurento, Povo, kaj Tensio
La rilato inter Kurento, Povo, kaj Resistanco

Ĉi tiuj rilatoj estas resumitaj en la bildo sube.

Formulo 1 de Kurento (Leĝo de Ohm)

Laŭ la leĝo de Ohm,

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

Do,

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

Eksemplo

Kiel montrite en la suba cirkvito, al aplikiĝas tensio de $24\,\,V$ tra la rezisto de $12\,\,\Omega$ . Difinu la kurantan trairanta la reziston.

Solvo:

Donitaj datumoj: $V=24\,\,V ,\,\, R=12\,\,\Omega$

Laŭ la leĝo de Ohm,

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

Do tialdon, per la ekvacio, ni ricevas la kurantan tra la rezistoro estas $2\,\,A$ .

Formulo de Kuranto 2 (Povo kaj Tensio)

La povo transdonita estas la produto de la tensio de la fonto kaj la elektra kuranto.

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

Do, ni ricevas ke la kuranto egalas al la povo dividita per la tensio. Matematike,

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

Kie $A$ signifas amperojn (la unuojn por elektra kuranto).

Ekzemplo

Kiel montras la cirkvito sube, estas aplikata alprovizadfonto de $24\,\,V$ al lampaĵo de $48\,\,W$ . Determinu la kurenton prenitajn de la lampaĵo de $48\,\,W$ .Solvo:

Donitaj datumoj: $V=24\,\,V ,\,\, P=48\,\,W$

Laŭ formulo,

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

Do, uzante la supran ekvacion ni ricevas la kurenton prenitajn de la lampaĵo de $48\,\,W$ estas egala al $2\,\,A$ .

Formulo pri Kurento 3 (Povo kaj Rezisto, Ohma Perdo, Rezista Ŝargo)

Ni scias ke, $P = V * I$

Nun anstataŭigante la leĝon de Ohm $V = I * R$ en la supre mencita ekvacio ni ricevas,

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

Do, la kuranta estas la kvadrata radiko de la rilatumo de potenco kaj rezisto. Matematike, la formulo por ĉi tio egalas al:

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

Ekzemplo

Kiel montrite en la suba cirkvito, determinu la kuranton prenitan de $100\,\,W$ , $20\,\,\Omega$ lampo

Solvo:

Donitaj datumoj: $P=100\,\,W ,\,\, R=20\,\,\Omega$

Laŭ la interrilato inter fluo, potenco kaj rezisto montrita supre:

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

Do, uzante la ekvacion, ni ricevas la fluon de $100\,\,W$ , $20\,\,\Omega$ lampo estas $2.24\,\,A$ .

Dimensioj de Fluo

La dimensioj de fluo en terminoj de maso (M), longo (L), tempo (T) kaj ampero (A) estas donitaj per $M^0L^0T^-^1Q$ .

Fluo (I) estas reprezentado de la kulombojn per sekundo. Do,

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

Tradicia Fluo kontraŭ Elektrona Fluo

Estas iom da miskompreno pri tradicia fluo kaj elektrona fluo. Provu kompreni la diferencon inter la du.

La partikloj, kiuj portas elektran ŝargon tra konduktoroj, estas moviĝantaj aŭ liberecaj elektronoj. La direkto de elektra kampo en cirkvito, laŭ difino, estas la leĝo, ke pozitivaj testŝarĝoj estas puŝitaj. Tiel, ĉi tiuj negativaj ŝargpartikloj, nome elektronoj, fluas en la kontraŭa direkto al la elektra kampo.

Laŭ la elektrona teorio, kiam tensio aŭ potenciala diferenco estas aplikita tra la konduktoro, ŝarĝitaj partikloj fluas tra la cirkvito, kio konstituas elektran korrenton.

Ĉi tiuj ŝarĝitaj partikloj fluas de pli alta potencialo al pli malalta potencialo, nome de la pozitiva terminalo al la baterio negativa terminalo tra ekstera cirkvito.

Sed, en metalaj konduktoroj, la pozitive ŝarĝitaj partikloj estas fiksataj en pozicio, kaj la negative ŝarĝitaj partikloj, nome elektronoj, estas libera moviĝi. En duonkonduktoroj, la fluo de ŝarĝitaj partikloj povas esti pozitiva aŭ negativa.

Floo de pozitivaj ŝarĝportantoj kaj negativaj ŝarĝportantoj en kontraŭa direkto havas saman efekton en la elektra cirkvito. Ĉar la fluo de korrento estas pro aŭ pozitivaj aŭ negativaj ŝarĝoj, aŭ ambaŭ, konvencio estas bezonata por la direkto de la korrento, kiu estas sendependa de la tipoj de ŝarĝportantoj.

La direkto de la tradicia korrento estas konsiderata la direkto, en kiu pozitivaj ŝarĝportantoj fluas, nome de pli alta potencialo al pli malalta potencialo. Tial, negativaj ŝarĝportantoj, nome elektronoj, fluas en la kontraŭa direkto de la tradicia korrento, nome de pli malalta potencialo al pli alta potencialo. Do, la tradicia korrento kaj elektrona fluo iras en kontraŭaj direktoj, kio estas montrita en la suba bildo.

direkto de tradicia korrento kaj elektrona fluo — La Direkto de Tradicia Korrento kaj Elektrona Fluo

Konvencia Fluo: La fluo de pozitivaj ŝarĝportantoj de la pozitiva terminalo al la negativa terminalo de la baterio estas konata kiel konvencia fluo.
Elektronfluo: La fluo de elektronoj estas nomata elektrofluo. La fluo de negativaj ŝarĝportantoj – t.e., elektronoj – de la negativa terminalo al la pozitiva terminalo de la baterio estas konata kiel elektronfluo. Elektronfluo estas la kontraŭa de konvencia fluo.

La direkto de konvencia fluo kaj elektronfluo estas montrita en la suba bildo.

Konvektiva Fluo kontraŭ Konduka Fluo

Konvektiva Fluo

Konvektiva fluo rilatas al fluo tra izolanta medio kiel likvaĵo, gaso, aŭ vakuo.

Konvektiva fluo ne bezonas konduktorojn por fluo; do ĝi ne plenumas la Ohman leĝon. Ekzemplo de konvektiva fluo estas vakua tubo, en kiu elektronoj emisitaj de la katodo fluas al la anodo en vakuo.

Konduka Fluo

La fluo, kiuj flui tra iu ajn konduktoro, estas konata kiel konduka fluo. Konduka fluo bezonas konduktoron por fluo; do ĝi plenumas la Ohman leĝon.

Ŝanĝa Fluo

Konsideru ke rezistoro kaj kapacitoro estas konektitaj paralele kun voltfonto V kiel montrite en la suba figuro. La naturo de la fluo tra la kapacitoro malsamas de tiu tra la rezistoro.

La volto aŭ potenciala diferenco tra la rezistoro produktas kontinuan fluon, kiu estas donita per la ekvacio,

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

Ĉi tiu fluo nomiĝas “konduktada fluo.”

Nun la fluo flui nur tra la kapacitoro kiam la voltaĝo trans la kapacitoro ŝanĝiĝas, kio estas donita per la ekvacio,

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

Ĉi tiu fluo nomiĝas “dislokiga fluo.”

Fizike, la dislokiga fluo ne estas fluo, ĉar ne estas fluo de fizika kvanto, kiel fluo de ŝargoj.

Kiel Mezuri Fluon

En elektra kaj elektronika cirkvito, la mezuro de fluo estas esenca parametro, kiun necesas mezuri.

Instrumento, kiu povas mezuri elektran fluon, nomiĝas ammetro. Por mezuri fluon, la ammetro devas esti konektita en serio kun la cirkvito, kies fluo estas por esti mezurata.

La mezuro de fluo tra rezistoro per uzado de ammetro estas montrita en la suba figuro.

La elektra fluo ankaŭ povas esti mezurita per galvanometro. La galvanometro donas ambaŭ la direkton kaj la grandon de la elektra fluo.

La fluo povas esti mezurita detektante la magnetan kampon asociitan kun la fluo sen rompi la cirkviton. Ekzistas diversaj instrumentoj por mezuri la fluon sen rompi la cirkviton.

Hall-effekta ŝanĝiloj por elektra koranto
Transformilo de koranto (CT) (mezuras nur AC)
Klamaj mezuriloj
Ŝuntrazistoroj
Magnetrezistancaj kampdetektiloj

Komunaj Demandoj Pri Koranto

Studu kelkajn komunajn demandojn rilatantaj al elektra koranto.

Kio Uzadas Elektromagneton Por Mezuri Elektran Koranton?

Galvanometro estas mezurila aparato, kiu uzas elektromagneton por mezuri elektran koranton.

Galvanometro estas absoluta aparato; ĝi mezuras la elektran koranton per tangento de la defleksia angulo.

Galvanometro povas direktmezure la elektran koranton, sed tio postulas rompon de la cirkvito; do foje, tio estas nekonvena.

Kiel Elektra Koranto Producas Magnetan Forton?

Konduktoro portanta koranton, metita en magnetan kampon, subiros forton, ĉar koranto estas nenio alia ol fluo de ŝargoj.

Konsideru konduktoron portantan koranton, kiel montrite en la suba figuro (a). Laŭ Fleming’s dekstra-reglo; ĉi tiu koranto produktos magnetan kampon en horloĝa direkto.

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

Magneta Forto Produta de Elektra Koranto

La rezulto de la magnetan kampo de la konduktoro estas, ke ĝi forigos la magnetan kampon supre de la konduktoro kaj fortigos ĝin malsupre.

La kamplinioj similas streĉitajn gumbandojn; do ili forigos la konduktoron malsupren, nome la forto estas malsupren, kiel montrite en figuro (b).

Ĉi tiu ekzemplo diras, ke konduktoro portanta elektran koranton en magnetaj kampo spertas forton. La jena ekvacio determinas la grandon de la magnetforco sur konduktoro portanta elektran koranton.

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

Por Krei Elektran Koranton, Necesas Havi

Por krei elektran koranton, necesas havi la jenajn:

Potentan diferencon, kiu ekzistas inter du punktoj. Se la du punktoj en cirkvito estas je la sama potenco, la koranto ne povas fluo.
Voltfontanon aŭ korantfontanon, kiel baterion aŭ celon, kiuj forigas la libere elektronojn, kiuj konstituas elektran koranton.
Konduktiston aŭ filon, kiu portas elektrajn ŝarĝojn.
Cirkvito devas esti fermita aŭ kompleta. Se cirkvitoj estas malfermitaj, la koranto ne povas fluo.

Ĉi tiuj estas la kondiĉoj, kiuj necesas por krei elektran koranton. La bildo sube montras koranton pasantan en fermita cirkvito.

Kio Plej Bone Priskribas Diferencon Inter Elektra Koranto kaj Statika Elektriko

La ĉefa diferenco inter elektra koranto kaj statika elektriko estas, ke elektronoj aŭ ŝarĝoj flui tra la konduktisto en elektra koranto.

Tamen, en statika elektriko, la ŝarĝoj estas restantaj kaj akumulitaj sur la surfaco de la substanco.

La elektra koranto estas pro la fluo de elektronoj, dum statika elektriko estas pro la negativaj ŝarĝoj de unu objekto al alia.

La elektra koranto generiĝas nur en konduktisto, dum statika elektriko generiĝas ambaŭ en konduktisto aŭ izolilo.

Kiel Afektas Elektra Koranto Magnetpolon?

Ni scias, ke kiam elektra koranto fluas, t.e., elektra ŝarĝo moviĝas, ĝi produktas magnetan kampon. Se ni metas magneton en magnetan kamp, ĝi spertas forton.

Por elektraj ŝargoj, t.e., elektra fluo, similaj magnetpoloj atiras kaj kontraŭaj magnetpoloj repulas. Do, ni povas diri, ke la elektra fluo influas la magnetpolon tra la magnetkampo.