Rafmagn: Hvað er það?

Electrical4u

Svæði: Grunnar af elektrú

China

Hvað er rafstraumur?

Rafstraumur er skilgreindur sem straum laddaðra partikla—svo sem elektrón eða íon—sem hreyfast gegnum rafleiðandi eða rými. Það er flæði af rafmagnslöddum gegnum leiðandi miðlari með tilliti til tíma. Rafstraumur er stofnaður matematískt (t.d. í jöfnum) með tákninu „I“ eða „i“. Mælieining fyrir straum er ampera eða amp. Þetta er táknað með A.

Matematískt, getur flæði lödda með tilliti til tíma verið skilgreint sem,

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

Á öðrum máli, straum laddaðra partikla sem hreyfast gegnum rafleiðandi eða rými er kendur sem rafstraumur. Hreyfandi laddaðar partiklar eru kölluð laddanaveitendur sem gætu verið elektrón, hollur, íon o.s.frv.

Flæði straumsins fer eftir leiðandi miðlari. Til dæmis:

Í leiðandi, er flæði straumsins vegna elektróna.
Í halfleiðanda, er flæði straumsins vegna elektróna eða holla.
Í elektrolyti, er flæði straumsins vegna íona og
Í plásmu—ionaðu gasi, er flæði straumsins vegna íona og elektróna.

Þegar rafmagnsskilningur er lagður milli tveggja punkta í leiðandi miðlari, byrjar rafstraumur að hreyfast frá hærra potensli til lægri potensls. Ju hærri spenna eða potenslaskilningur, því meira straumur hreyfist milli tveggja punkta.

Ef tveir punktar í rafkerfi eru á sama potensli, þá getur ekki straumur hreyfast. Stærð straumsins fer eftir spennu eða potenslaskilningi milli tveggja punkta. Þannig, getum við sagt að straumur sé áhrif spennu.

Rafmagnsstraumur getur framleiðst rafmagnsvefföld, sem eru notuð í spennubundi, spennaþvötum, kraftverkum og hrafla. Í rafmagnsleiðum gerir straumur viðbótar hitting eða joulshitting sem býr til ljós í glóelampu.

Tímabreytilegur rafmagnsstraumur framleiðir rafmagnsbölur, sem eru notuð í fjarskiptum til að senda gögn.

VEG en STRAUMUR

Samkvæmt hreyfingar auðlindar er rafmagnsstraumur flokkaður í tvo tegundir, náml. veg (VEG) og straumur (STRAUMUR).

VEG

Hreyfing rafmagnsauðlinds á reglulega breyttu stefnu er kölluð veg (VEG). VEG er einnig nefndur „VEG“. Þó að þetta sé teknilega að segja sama hlutinn tvöfyrir „VEG Veg“.

Veg breytir stefnu sinni á reglulegu bilum.

Veg byrjar frá núlli, stígur upp að hámarks gildi, minnkar aftur að núlli, snýr svo um og nálgast hámarks gildi í móðu stefnu, svo kemur hann aftur til upphaflega gildisins og endurtakar þessa hringferð óendanlega.

Gerð vegskýfsins má vera sinuslínulíkan, þríhyrningslíkan, ferningslíkan, sagalíkan o.s.frv.

Sérstökum skýflíkanum má ekki mikið mál—svo lengi sem hann er endurtekinn skýflíkur.

Þó að meðal í flestum rafmagnsskrám er venjulegur skýflíkur vegs sinslínulíkur. Venjulegur sinslínulíkur vegs sem þú gætir séð sem veg er sýndur í myndinni hér fyrir neðan.

Aðraflaðrafl getur framleiðið víxlastraum. Aðrafl er sérstakt tegund af raforkugjafi sem er hönnuður til að framleiða víxlastraum.

Víxlastraum er almennt notaður í iðnaðar- og býlifarsamfélagi.

Beint straum

Flæði rafmagnshluta í einni átt er kölluð beinn straum (DC). DC er líka nefndur „DC Current“. Þó að þetta sé teknilega sama hluti tveir sinnum „Beinn Straum Straum“.

Þar sem DC fer aðeins í einni átt, er hann líka kallaður einbeinstraum. Mynd af beinum straumi er sýnd hér fyrir neðan.

DC getur verið framleiddur af batteríum, sólcellum, bræðslucellum, varmaleitarapartalindum, kommutatortegundum raforkugjafa o.fl. Víxlastraum getur verið breyttur í beinn straum með notkun rektífiers.

Beinn straum er almennt notaður í lágspennaforritum. Flest rafmagnsskipanir þurfa beina spenna.

Hvað mælist rafstraumur með (straumsæfis)?

SI-sæfi fyrir straum er ampere eða amp. Þetta er táknað með A. Ampere eða amp er grunn SI-sæfi fyrir rafstraum. Sæfinu ampere hefur verið gefið nafn við næminn stærðfræðing André Marie Ampère.

Í SI-kerfi er 1 ampere flæði rafmagnshluta milli tveggja punkta á ráði eitt coulomb á sekúndu. Þannig,

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

Þaraf leiðandi er straumur einnig mældur í coulombs á sekúndu eða C/S.

Formúla fyrir straum

Grunnformúlurnar fyrir straum eru:

Samband milli straums, spennu og viðbótar (Ohm’s Law)
Samband milli straums, orku og spennu
Samband milli straums, orku og viðbótar

Þessi sambönd eru samanfellt í myndinni hér að neðan.

Formúla fyrir straum 1 (Lög Ohms)

Eftir lögum Ohms,

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

Þannig,

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

Dæmi

Sjá sérstaka straumkerfið hér að neðan, þar sem spenna af $24\,\,V$ er álagt yfir mótstand af $12\,\,\Omega$ . Reiknið strauminn sem fer gegnum mótstandinn.

Lausn:

Gefin gögn: $V=24\,\,V ,\,\, R=12\,\,\Omega$

Eftir Ohm's lög,

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

Þannig fáum við með því að nota jöfnuna að straumurinn sem fer gegnum spennuskynjara er $2\,\,A$ .

Formúla fyrir straum 2 (Orka og spenna)

Örkin sem flutt er er margfeldi af spennu og elektrískum straumi.

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

Þannig fáum við að straumurinn er sama og orkan deilt með spennu. Stærðfræðilega,

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

Þar sem $A$ stendur fyrir ampera eða amp (mælieining fyrir elektrískan straum).

Dæmi

Sjálfgefið er hér að neðan á skemmanum, þar sem spenna $24\,\,V$ er færð í $48\,\,W$ lampu. Ákvarðaðu strauminn sem tekið er af $48\,\,W$ lampunni.Lausn:

Gefin gögn: $V=24\,\,V ,\,\, P=48\,\,W$

Eftir formúlu,

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

Þannig, með notkun jöfnunnar að ofan fáum við að straumurinn sem tekið er af $48\,\,W$ lampunni er jafnt og $2\,\,A$ .

Formúla fyrir straum 3 (Orka og viðbótarmót, ohms tap, viðbótarhiti)

Vi vitum, $P = V * I$

Nú setjum við Ohm's lög $V = I * R$ í ofangreindu jöfnu og fáum,

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

Þannig er straumur ferningurrótin af hlutfalli orku og motstandar. Stærðfræðilega er formúlan fyrir þetta:

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

Dæmi

Skoðum hringferðina að neðan og ákvörðum strauminn sem tekin er af $100\,\,W$ , $20\,\,\Omega$ lampu

Lausn:

Gefin gögn: $P=100\,\,W ,\,\, R=20\,\,\Omega$

Samkvæmt samböndinu milli straums, orku og viðmótins sem sýnt er að ofan:

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

Þannig, með notkun jöfnunnar, fáum við að straumurinn sem tekin er af $100\,\,W$ , $20\,\,\Omega$ lampinn er $2.24\,\,A$ .

Stærðir Straums

Stærðir straums í tilliti til massi (M), lengdar (L), tíma (T) og ampérs (A) eru gefnar með $M^0L^0T^-^1Q$ .

Straumur (I) er framsetning af coulomb á sekúndu. Þannig,

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

Heimilisstræmur gegn elektrónastræmi

Það er litill misþýðing um heimilisstræm og elektrónastræm. Látum okkur reyna að skilja muninn á þeim tveimur.

Skrifstofnarnir sem bera elektrísk álag yfir gefandi efnin eru fyrirferðar eða frjálsar elektrón. Stefna rafstraums innan rafrásar er, eftir skilgreiningu, lög sem stytta jákvæð prófeiningar. Þannig að þessi neikvæðar skipulagsstofnarnir, þ.e. elektrón, flæða í móttengdu stefnu við rafstraum.

Eftir rafstriða, þegar spenna eða spennudulur er lagður yfir gefandi efni, flytast álagshafa yfir rafrásina, sem myndar rafstraum.

Þessir álagshafa flytast frá hærri spennu til lærrar spennu, þ.e. frá jákvæðum endapunkti baterysins til neikvæðs endapunkts yfir ytri rafrás.

En, í metalleittra eru jákvæðar skipulagsstofnarnir haldaðar í fastri stöðu, og neikvæðar skipulagsstofnarnir, þ.e. elektrón, eru frjáls til að flytast. Í miðleitrum getur flæði álagshafa verið jákvæð eða neikvæð.

Flæði jákvæðra álagshafa og neikvæðra álagshafa í móttengdu stefnu hafa sama áhrif í rafkerfi. Þar sem rafstraumur er vegna jákvæðra eða neikvæðra álagshafa, eða bæði, er nauðsynlegt að setja fram venjulega stefnu fyrir rafstraum sem er óháð gerð álagshafa.

Stefna heimilisstraums er tekin til vera stefna sem jákvæðar álagshafa flytast, þ.e. frá hærri spennu til lærrar spennu. Því flæða neikvæðar álagshafa, þ.e. elektrón, í móttengdu stefnu heimilisstraums, þ.e. frá lærra spennu til hærri spennu. Þannig að heimilisstraumur og elektrónastræm fer í móttengdu stefnu, sem sýnt er í myndinni hér fyrir neðan.

stefna heimilisstraums og elektrónastræms — Stefna Heimilisstraums og Elektrónastræms

Sæðuleg straumur: Straumur sem fer frá járnúlka til neikvæðs úlks í battarí er kallaður sæðulegur straumur.
Rafeindastraumur: Ferli rafeinda er kallað rafeindastraumur. Straumur af neikvæðum látum, þ.e. rafeindum, sem fer frá neikvæðu úlki til járnúlka í battarí er kallaður rafeindastraumur. Rafeindastraumur fer í móði sæðulegum straum.

Stefna sæðulegs straums og rafeindastraums er sýnd á myndinni hér fyrir neðan.

Sæðulegur straumur vs. Leiðandi straumur

Sæðulegur straumur

Sæðulegur straumur viðvarar straum sem fer í gegnum óleiðandi meðiu eins og væska, loft eða vakuum.

Sæðulegur straumur hefur ekki nöfnun að leiðanda til að ferðast; því uppfyllir hann ekki Ohm's lög. Dæmi um sæðulegan straum er vakuumröð þar sem rafeindur sem komnar eru af katóðunni ferðast til anódunnar í vakuum.

Leiðandi straumur

Straumur sem fer í gegnum leiðandi hlut er kallaður leiðandi straumur. Leiðandi straumur hefur nöfnun að leiðanda til að ferðast; því uppfyllir hann Ohm's lög.

Færslustraumur

Látum spenna og kapasítör vera tengd samhliða við spennuskrá V eins og sýnt er á myndinni hér fyrir neðan. Ferli straumsins í gegnum kapasítorn er munskilgreint frá straumi í gegnum spenna.

Spennan eða spenna á milli spennuskrár framleiðir samfelldan straum sem er gefinn með jöfnunni,

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

Þessi straum kallast „leiðstraumur“.

Nú fer straumur aðeins gegnum fjötrann þegar spenna yfir fjötrenn breytist, sem gefið er með jöfnunni,

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

Þessi straum kallast „færslastraumur“.

Fyrirferðarmaðurlega er færslastraumur ekki straumur, því engin einkennandi stærð eins og hreyfing af ágætum fer.

Hvernig mæla straum

Í rafmagns- og elektrónsverkum er mæling á straumi mikilvæg stærð sem skal mæla.

Tæki sem getur mælt rafstraum kallast ammetri. Til að mæla straum verður ammetri tengt í seríu við verk sem straumurinn á að mæla.

Mæling straumsins gegnum móttaka með ammetra er sýnd myndinni hér að neðan.

Rafstraumurinn má einnig mæla með galvanometri. Galvanometrin gefa bæði stefnu og magn rafstraumsins.

Straumurinn má mæla með því að greina raufelagða við strauminn án þess að bila vefnum. Það eru margar tækjaverkfæri sem notað eru til að mæla straum án þess að bila vefnum.

- Hall-effektar straumavægir
- Straumabreytari (CT) (mælir aðeins vísveitingu)
- Klampamælir
- Skýrastikur
- Magnetoreseptíva svæðissensar
Algengar spurningar um straum

Látum okkur skoða nokkrar algengar spurningar sem tengjast rafstraumi.

Hvað notar elektromagnét til að mæla rafstraum?

Galvanomælir er mæliriti sem notar elektromagnét til að mæla rafstraum.
Galvanomælir er algrunnvætt ritgerð; hann mælir rafstraum í formi tangents af snúningarhorni.
Galvanomælir getur mælt rafstraum beint, en það krefst að bryta lokuðan hring; því er það einhverjar sinnum óþægilegt.

Hvernig myndar rafstraum magnettöku?

A straumanlegur leðandi settur í magnetsvið mun upplifast töku þar sem straum er ekki annað en flæði ára.
Athugið straumanlegan leðanda með straumi sem fer gegnum hann, eins og sýnt er í myndinni (a) hér fyrir neðan. Samkvæmt Fleming's höndareglu; mun þessi straum mynda magnetsvið í klokkaorðri.

Magnettöka mynduð af rafstraumi

Niðurstöðan af magnetsviði leðandans er að hann mun dregja magnetsvið yfir leðandan og veika það undir honum.
Magnetsviðslínurnar eru eins og strekkuð gummiband; þær munu því dregja leðandan niður, þ.e. tökan er niður, eins og sýnt er í mynd (b).
Þessi dæmi segir að rafmagnsleiðandi í magnafelagrunni reynir kraft. Eftirfarandi jafna ákvarðar stærð magnakrafts á rafmagnsleiðanda.
$\begin{align*} F_B = BIL\,\,Sin\theta \end{align*}$

Til að gera rafstraum þarf að hafa

Til að gera rafstraum þarf að hafa eftirfarandi:
- Spenna sem er til staðar milli tveggja punkta. Ef tveir punktar í rafrás eru við sömu spennu, getur ekki straum farið.
- Rafspenna eða straumsgjafi, eins og batery oðru snyrtibatery, sem bætir frekara elektrónum sem mynda rafstraum.
- Rafleiðandi eða rafleysa sem fer rafauka.
- Rafrásin verður að vera lokuð eða fullnægjandi. Ef rafrás er opin, getur ekki straum farið.
Þetta eru skilyrðin sem eru nauðsynleg til að gera rafstraum. Myndin að neðan sýnir straum sem fer í lokrafa.
Hvað lýsir best munin á rafstraumi og stöðugri rafspennu

Aðal munurinn á rafstraumi og stöðugri rafspennu er að elektrón eða aukar fer í gegnum rafleiðanda í rafstraumi.
En í stöðugri rafspennu eru aukarnir hvíldir og samansafnar á yfirborði efnisins.
Rafstraumur er vegna ferðar elektróna, en stöðug rafspenna er vegna neikvæðra auka frá einu hlut til annars.
Rafstraumur myndast aðeins í rafleiðanda, en stöðug rafspenna myndast bæði í rafleiðanda eða óleiðanda.

Hvernig hefur rafstraum áhrif á magnapó?

Við vitum að þegar rafstraum fer, þ.e. rafaukar eru í hreyfingu, myndast magnafelagr. Ef við setjum magnapó í magnafelgrunni, reynir hann kraft.
Fyrir rafmagnsstraum, þ.e. rafmagnsflæði, draga eins magnsnöfn til sín og ólík magnsnöfn stytta. Þannig getum við sagt að rafmagnsflæði hefur áhrif á magnsnofn meðal magnsreins.

Hvaða tæki er notað til að mæla rafmagnsstraum

Tæki sem getur mælt rafmagnsstraum kallast amperametri. Amperametrinn verður að tengjast í seríu með rafrásinni sem á að mæla strauminn í.
Aðrir mismunandi tækar eru einnig notuð til að mæla rafmagnsstraum.
- Hall-effektar current sensor transducers
- Straumsbreytari (CT) (Mæla aðeins AC)
- Klammara mælir
- Shunt-mótstandar
- Magnetoresistive field sensors
Uppruni: Electrical4u

Frumkvæði: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.