Kuryente: Ano ito?

Electrical4u

Larangan: Pangunahing Elektrikal

China

Ano ang Kuryente?

Ang kuryente ay inilalarawan bilang isang daloy ng mga naka-charge na partikulo—tulad ng mga elektron o ions—na lumilipad sa pamamagitan ng isang konduktor ng kuryente o espasyo. Ito ang rate ng pagdaloy ng kargang elektriko sa pamamagitan ng isang medium ng konduktor sa loob ng panahon. Ang kuryente ay ipinapakita matematikal (halimbawa, sa mga formula) gamit ang simbolo “I” o “i”. Ang yunit para sa kuryente ay ampero o amp. Ito ay kinakatawan ng A.

Matematikal, ang rate ng pagdaloy ng karga sa loob ng panahon ay maaaring ipahayag bilang,

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

Sa ibang salita, ang daloy ng mga naka-charge na partikulo sa pamamagitan ng isang konduktor ng kuryente o espasyo ay kilala bilang kuryente. Ang mga naka-charge na partikulo na lumilipad ay tinatawag na carrier ng karga na maaaring mga elektron, holes, ions, atbp.

Ang pagdaloy ng kuryente ay depende sa medium ng konduktor. Halimbawa:

Sa konduktor, ang pagdaloy ng kuryente ay dahil sa mga elektron.
Sa semiconductors, ang pagdaloy ng kuryente ay dahil sa mga elektron o holes.
Sa isang electrolyte, ang pagdaloy ng kuryente ay dahil sa mga ions at
Sa plasma—isang ionized na gas, ang pagdaloy ng kuryente ay dahil sa mga ions at elektron.

Kapag isinagawa ang isang electrical potential difference sa pagitan ng dalawang punto sa isang medium ng konduktor, ang kuryente ay magsisimulang lumipad mula sa mas mataas na potensyal patungo sa mas mababang potensyal. Ang mas mataas ang voltage o potential difference, ang mas maraming kuryente ang lalabas sa pagitan ng dalawang puntos.

Kung ang dalawang puntos sa isang circuit ay nasa parehong potensyal, ang kuryente ay hindi maaaring lumipad. Ang magnitude ng kuryente ay depende sa voltage o potential difference sa pagitan ng dalawang puntos. Kaya, maaari nating sabihin na ang kuryente ay ang epekto ng voltage.

Ang kuryente ay maaaring lumikha ng mga electromagnetic field, na ginagamit sa mga inductor, transformer, generator, at mga motor. Sa mga conductor ng kuryente, ang kuryente ay nagdudulot ng resistive heating o joule heating na gumagawa ng liwanag sa isang incandescent lamp.

Ang time-varying electric current ay lumilikha ng mga electromagnetic waves, na ginagamit sa telecommunications upang ipakalat ang data.

AC vs DC Current

Batay sa pagdaloy ng charge, ang electric current ay naklase sa dalawang uri, i.e., alternating current (AC) at direct current (DC).

AC Current

Ang pagdaloy ng electric charge sa periodic na reverse direction ay kilala bilang alternating current (AC). Ang AC ay tinatawag din bilang “AC Current”. Bagaman teknikal na sinasabi ito nang dalawang beses “AC Current Current”.

Ang alternating current ay nagbabago ng direksyon nito sa periodic intervals.

Ang alternating current ay nagsisimula sa zero, tumataas hanggang sa maximum, bumababa hanggang sa zero, pagkatapos ay nagbabago ng direksyon at umabot sa maximum sa kabaligtarang direksyon, at pagkatapos ay bumabalik sa orihinal na value at paulit-ulit ang cycle na ito nang walang katapusan.

Ang uri ng alternating current waveform maaaring sinusoidal, triangular, square, sawtooth, etc.

Ang partikularidad ng waveform ay hindi mahalaga—basta ito ay isang repeating waveform.

Sa gayon, sa karamihan ng electrical circuits, ang typical na waveform ng alternating current ay isang sine wave. Isang typical na sine waveform na maaaring makita bilang alternating current ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.

Isang alternator ay maaaring lumikha ng alternating current. Ang alternator ay isang espesyal na uri ng electrical generator na disenyo upang bumuo ng alternating current.

Ang AC electric power ay malawak na ginagamit sa industriyal at residential na aplikasyon.

DC Current

Ang pagdaloy ng elektrikong kargamento sa iisang direksyon lamang ay kilala bilang direct current (DC). Ang DC ay tinatawag din bilang “DC Current”. Bagaman teknikal na nagsasabi ng parehong bagay nang dalawang beses “Direct Current Current”.

Dahil ang DC ay nagdadaloy lamang sa iisang direksyon; kaya ito ay tinatawag ding unidirectional current. Isang waveform ng direct current ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.

Maaaring lumikha ng DC ang batteries, solar cells, fuel cells, thermocouples, commutator-type electrical generators, atbp. Maaaring ikonberti ang alternating current sa direct current gamit ang rectifier.

Ang DC electric power ay karaniwang ginagamit sa low-voltage na aplikasyon. Karamihan sa mga electronic circuits nangangailangan ng DC power supply.

Ano ang Sukat ng Electric Current (Current Units)?

Ang SI unit para sa current ay ampere o amp. Ito ay kinakatawan ng A. Ang ampere, o amp, ay ang base SI unit ng electric current. Ang unit na ampere ay pinangalanang bilang parangal sa great physicist na si Andrew Marie Ampere.

Sa SI system, 1 ampere ay ang pagdaloy ng elektrikong kargamento sa dalawang puntos sa rate ng isang coulomb bawat segundo. Kaya,

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

Kaya ang kasalukuyan ay maaari ring sukatin sa coulomb per segundo o C/S.

Formula ng Kasalukuyang Elektriko

Ang mga pangunahing formula para sa kasalukuyan ay:

Ang relasyon sa pagitan ng Kasalukuyan, Voltaje, at Resistensya (Batás ni Ohm)
Ang relasyon sa pagitan ng Kasalukuyan, Pwersa, at Voltaje
Ang relasyon sa pagitan ng Kasalukuyan, Pwersa, at Resistensya

Ang mga relasyong ito ay pinagsamantalang ipinapakita sa larawan sa ibaba.

Formula ng Kasalukuyan 1 (Batás ni Ohm)

Ayon sa Batás ni Ohm,

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

Kaya,

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

Halimbawa

Tulad ng ipinapakita sa ibaba, isang supply voltage na $24\,\,V$ ay inilapat sa resistance na may $12\,\,\Omega$ . Tuklasin ang kasalukuyang umiikot sa resistor.

Sagot:

Ibinigay na Data: $V=24\,\,V ,\,\, R=12\,\,\Omega$

Ayon sa Batas ni Ohm,

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

Kaya, sa pamamagitan ng paggamit ng ekwasyon, nakukuha natin ang kasalukuyang bumubuo sa resistor ay $2\,\,A$ .

Formula ng Kasalukuyan 2 (Pwersa at Voltaje)

Ang ipinadala na pwersa ay ang produkto ng suplay ng voltaje at elektrikong kasalukuyan.

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

Kaya, nakukuha natin ang kasalukuyan na katumbas ng pwersa na hinati sa voltaje. Matematikal,

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

Kung saan $A$ tumutukoy sa amperes o amps (ang yunit para sa elektrikong kasalukuyan).

Halimbawa

Tulad ng ipinapakita sa circuit sa ibaba, ang isang supply voltage na $24\,\,V$ ay inilapat sa isang $48\,\,W$ ilaw. Tuklasin ang current na kinukuha ng $48\,\,W$ ilaw.Sagot:

Ibinigay na Datos: $V=24\,\,V ,\,\, P=48\,\,W$

Ayon sa formula,

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

Kaya, gamit ang formula sa itaas, nakuha natin ang current na kinukuha ng $48\,\,W$ ilaw na katumbas ng $2\,\,A$ .

Formula ng Current 3 (Power at Resistance, Ohmic Loss, Resistive Heating)

Alam natin na, $P = V * I$

Ngayon, kapag isinasama ang Batas ni Ohm $V = I * R$ sa itaas na ekwasyon, makukuha natin,

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

Kaya, ang kuryente ay ang square root ng ratio ng power at resistance. Matematikal, ang formula para dito ay katumbas ng:

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

Halimbawa

Tulad ng ipinakita sa ibaba, tuklasin ang kuryente na kinukuha ng $100\,\,W$ , $20\,\,\Omega$ lamp

Sagot:

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

Batay sa relasyon sa pagitan ng kasalukuyan, lakas, at resistensya na ipinakita sa itaas:

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

Kaya, gamit ang ekwasyon, nakuha natin ang kasalukuyang inilapat ng $100\,\,W$ , $20\,\,\Omega$ ilaw ay $2.24\,\,A$ .

Dimensyon ng Kasalukuyan

Ang dimensyon ng kasalukuyan sa termino ng masa (M), haba (L), oras (T), at amper (A) ay ibinigay ng $M^0L^0T^-^1Q$ .

Ang kasalukuyan (I) ay isang representasyon ng coulomb bawat segundo. Kaya,

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

Ang Pagkakaiba ng Conventional Current at Electron Flow

May kaunting maling pag-unawa tungkol sa conventional current flow at electron flow. Subukan nating maintindihan ang pagkakaiba ng dalawang ito.

Ang mga partikulo na nagdadala ng elektrikong karga sa pamamagitan ng mga konduktor ay mga mobile o malayang elektron. Ang direksyon ng electric field sa loob ng isang circuit, ayon sa definisyon, ang batas na ang mga positibong test charges ay inipit. Kaya, ang mga negatibong charge particles, o elektron, ay umiikot sa kabaligtaran ng direksyon ng electric field.

Ayon sa teorya ng elektron, kapag may voltage o potential difference na ipinapalabas sa konduktor, ang mga charged particles ay umiikot sa circuit, na bumubuo ng elektrikong current.

Ang mga charged particles na ito ay umiikot mula sa mas mataas na potential patungo sa mas mababang potential, o mula sa positive terminal ng battery patungo sa negative terminal nito sa pamamagitan ng isang external circuit.

Ngunit, sa isang metal na konduktor, ang mga positibong charge particles ay nakahandang nasa tiyak na posisyon, at ang mga negatibong charge particles, o elektron, ay malayang makakalakad. Sa mga semiconductor, ang paglalakad ng charged particles ay maaaring positibo o negatibo.

Ang paglalakad ng positibong charge carriers at negatibong charge carriers sa kabaligtarang direksyon ay may parehong epekto sa elektrikong circuit. Dahil ang paglalakad ng current ay dahil sa positibo o negatibong charges, o parehong, kinakailangan ng isang konbensyon para sa direksyon ng current na independiyente sa mga uri ng charge carriers.

Ang direksyon ng conventional current ay itinuturing ang direksyon kung saan ang positibong charge carriers ay umiikot, o mula sa mas mataas na potential patungo sa mas mababang potential. Kaya, ang negatibong charge carriers, o elektron, ay umiikot sa kabaligtarang direksyon ng conventional current flow, o mula sa mas mababang potential patungo sa mas mataas na potential. Kaya, ang conventional current at electron flow ay umiikot sa kabaligtarang direksyon, na ipinapakita sa larawan sa ibaba.

direction of coventional current and electron flow — Ang Direksyon ng Conventional Current at Electron Flow

Conventional Current: Ang pagdaloy ng mga positibong carrier ng kargamento mula sa positibong terminal hanggang sa negatibong terminal ng baterya ay kilala bilang conventional current.
Electron Flow: Ang pagdaloy ng mga elektron ay tinatawag na electron current. Ang pagdaloy ng mga negatibong carrier ng kargamento – i.e., mga elektron – mula sa negatibong terminal hanggang sa positibong terminal ng baterya ay kilala bilang electron flow. Ang electron flow ay ang kabaligtaran ng conventional current flow.

Ipinalalatag ang direksyon ng conventional current at electron flow sa larawan sa ibaba.

Conventional Current Flow and Electron Flow

Convection Current vs Conduction Flow

Convection Current

Ang convection current ay tumutukoy sa pagdaloy ng kuryente sa pamamagitan ng isang insulating medium tulad ng likido, gas, o vacuum.

Hindi nangangailangan ang convection current ng mga conductor upang umagos; kaya hindi ito sumasapat sa Ohm’s law. Isang halimbawa ng convection current ay ang vacuum tube kung saan ang mga elektron na inilabas ng cathode ay umagos patungo sa anode sa isang vacuum.

Conduction Current

Ang kuryenteng umagos sa pamamagitan ng anumang conductor ay kilala bilang conduction current. Nangangailangan ang conduction current ng conductor upang umagos; kaya ito ay sumasapat sa Ohm’s law.

Displacement Current

Isaalang-alang ang resistor at capacitor na konektado sa parallel kasama ang voltage source V tulad ng ipinalalatag sa larawan sa ibaba. Ang natura ng pagdaloy ng kuryente sa pamamagitan ng capacitor ay iba mula sa resistor.

Ang voltage o potential difference sa ibabaw ng resistor ay nagpapakilos ng patuloy na pagdaloy ng kuryente na ibinigay ng ekwasyon,

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

Ang kasalukuyang ito ay tinatawag na “conduction current.”

Ngayon, ang pagtumakbo ng kasalukuyan sa capacitor ay nangyayari lamang kapag nag-iba ang tensyon sa capacitor, na ibinibigay ng ekwasyon na,

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

Ang kasalukuyang ito ay tinatawag na “displacement current.”

Sa pisikal, ang displacement current ay hindi isang tunay na kasalukuyan dahil walang pagtumakbo ng pisikal na dami tulad ng pagtumakbo ng mga charge.

Kung Paano Sukatin ang Kasalukuyan

Sa elektrikal at elektronikong sirkito, ang pagsukat ng kasalukuyan ay isang mahalagang parameter na kailangang sukatin.

Isang instrumento na maaaring sukatin ang elektrikong kasalukuyan ay tinatawag na ammeter. Upang sukatin ang kasalukuyan, ang ammeter ay dapat ikonekta sa serye sa sirkito kung saan gagawin ang pagsukat ng kasalukuyan.

Ang pagsukat ng kasalukuyan sa pamamagitan ng resistor gamit ang ammeter ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.

Pagsukat ng Kasalukuyan Gamit ang Ammeter

Maaari ring sukatin ang elektrikong kasalukuyan gamit ang galvanometer. Ang galvanometer ay nagbibigay ng direksyon at magnitud ng elektrikong kasalukuyan.

Maaaring sukatin ang kasalukuyan sa pamamagitan ng pagtukoy ng magnetic field na kaugnay ng kasalukuyan nang hindi kailangang putulin ang sirkito. Mayroong iba't ibang instrumento na ginagamit upang sukatin ang kasalukuyan nang hindi kailangang putulin ang sirkito.

Mga transductor ng sensor ng Hall effect current
Current transformer (CT) (kung saan ang AC lamang ang maaaring sukatin)
Clamp meters
Shunt resistors
Magneto resistive field sensors

Mga Karaniwang Tanong Tungkol sa Current

Pag-aaralan natin ang ilang karaniwang tanong na may kaugnayan sa electric current.

Ano ang Gumagamit ng Electromagnet upang Sukatin ang Electric Current?

Ang galvanometer ay isang instrumento para sa pagsukat na gumagamit ng electromagnet upang sukatin ang electric current.

Ang galvanometer ay isang absolute instrument; ito ay nagsusukat ng electric current sa pamamagitan ng tangent ng angle ng deflection.

Maaaring sukat ng direkta ang electric current ng isang galvanometer, ngunit ito ay nangangailangan ng paghihiwalay ng circuit; kaya minsan, ito ay hindi convenient.

Paano Nagbibigay ng Magnetic Force ang Electric Current?

Ang conductor na nagdadala ng current na nasa magnetic field ay magdudulot ng puwersa dahil ang current ay wala kundi ang flow ng mga charge.

Isipin ang isang conductor na nagdadala ng current na may current na umuusbong dito, tulad ng ipinapakita sa larawan sa ibaba (a). Ayon sa Fleming’s right-hand rule; ang current na ito ay magbibigay ng magnetic field sa clockwise direction.

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

Magnetic Force na Ginawa ng Electric Current

Ang resulta ng magnetic field ng conductor ay ito ay magpupulis ng magnetic field sa itaas ng conductor at gagawin itong mahina sa ilalim.

Ang field lines ay tulad ng hinahabulan na rubber bands; kaya sila ay magpupulis ng conductor pababa, i.e., ang puwersa ay pababa, tulad ng ipinapakita sa larawan (b).

Ang halimbawa na ito ay nagsasabi na ang konduktor na nagdadala ng kuryente sa isang magnetic field ay nakakaranas ng pwersa. Ang sumusunod na ekwasyon ay nagtutukoy sa laki ng magnetic force sa isang konduktor na nagdadala ng kuryente.

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

Upang Makapagbigay ng Pagkakilos ng Kuryente, Kailangan ang mga Sumusunod

Upang makapagbigay ng pagkakilos ng kuryente, kailangan ang mga sumusunod:

Isang potential difference na umiiral sa pagitan ng dalawang punto. Kung ang dalawang punto sa isang circuit ay nasa parehong potential, ang kuryente ay hindi maaaring tumakbo.
Isang voltage source o current source, tulad ng bateria o cell na pumipilit sa malayang elektron na bumubuo ng electric current.
Isang konduktor o wire na nagdadala ng electric charges.
Ang circuit ay dapat sarado o kumpleto. Kung ang circuits ay bukas, ang kuryente ay hindi maaaring tumakbo.

Ito ang mga kondisyon na kailangan upang makapagbigay ng pagkakilos ng kuryente. Ang larawan sa ibaba ay nagpapakita ng kuryente na lumiliko sa isang saradong circuit.

Ano ang Pinakamahusay na Naglalarawan ng Paggalaw ng Electric Current at Static Electricity

Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng electric current at static electricity ay ang mga elektron o charges na lumiliko sa pamamagitan ng konduktor sa electric current.

Samantalang, sa static electricity, ang mga charges ay nananatili at nakakumpol sa ibabaw ng substansiya.

Ang electric current ay dahil sa pagliliko ng mga elektron, samantalang ang static electricity ay dahil sa mga negative charges mula sa isang bagay patungo sa isa pa.

Ang electric current ay ginagawa lamang sa konduktor, samantalang ang static electricity ay ginagawa sa konduktor o insulator.

Paano Nakakaapekto ang Electric Current sa Magnetic Pole?

Alam natin na kapag may kuryente na lumiliko, iyon ang electric charge na nasa galaw, ito ay naggagawa ng magnetic field. Kung ilalagay natin ang magnet sa isang magnetic field, ito ay nakakaranas ng pwersa.

Para sa kuryente, gaya ng magkakatugma na polo magneto ay nagdudulot ng pagtamo at ang hindi magkakatugma na polo magneto ay nagdudulot ng pagtangis. Kaya, maaari nating sabihin na ang kuryente ay nakakaapekto sa polo magneto sa pamamagitan ng magnetic field.

Anong Instrumento ang Ginagamit upang Sukatin ang Kuryente

Ang instrumento na maaaring sukatin ang kuryente ay tinatawag na amperimetro. Ang amperimetro ay dapat ikonekta sa serye sa circuit kung saan ito ay isusukat.

May iba pang iba't ibang instrumento rin na ginagamit upang sukatin ang kuryente.