Fluxus electricus: Quid est?

Electrical4u

Campus: Electrica Elementaria

China

Quid est Electricitas?

Electricitas definitur ut fluxus particulae electricae—sicut electrona vel ionia—per ductorem electricum vel spatium. Est celeritas fluxus cargi electrici per medium conductivum respectu temporis. Electricitas mathematica exprimitur (sicut in formulis) symbolo “I” vel “i”. Unitas pro currente est ampere vel amp. Hoc repraesentatur per A.

Mathematica, celeritas fluxus cargi respectu temporis potest exprimi ut,

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

Alio modo, fluxus particulae electricae per ductorem electricum vel spatium cognoscitur ut electricitas. Particulae electricae motae vocantur portatores cargi qui possunt esse electrona, foramina, ionia, etc.

Fluxus currentis dependet a medio conductivo. Exempli gratia:

In ductore, fluxus currentis est ex electronis.
In semiconductoribus, fluxus currentis est ex electronis vel foraminibus.
In electrolito, fluxus currentis est ex ionibus et
In plasma—gas ionizatus, fluxus currentis est ex ionibus et electronis.

Cum differentia potentialis electrica applicetur inter duo puncta in medio conductivo, electricitas incipit fluere ab alto potenti ad minus potens. Quam maior voltus vel differentia potentialis, tantum maior est currentis inter duo puncta.

Si duo puncta in circuitu sint aequali potentia, tunc currentis non potest fluere. Magnitudo currentis dependet a voltu vel differentia potentiali inter duo puncta. Itaque, possumus dicere quod currentis sit effectus voltus.

Electricitas currentis potest producere campos electromagneticos, qui utuntur in inductoribus, transformatoribus, generatoribus, et motoribus. In conductoribus electricis, currentis causa est resistentia calorificatio vel calorificatio Jouliana quae facit lucem in lucerna incandescens.

Currentis electricus variabilis tempore producit undas electromagneticas, quae utuntur in telecommunicationibus ad diffundenda data.

AC vs DC Current

Ex cursu caricae, currentis electricus dividitur in duos typi, scilicet currentis alternans (AC) et currentis directus (DC).

AC Current

Fluxus caricae electricae in directione periodiciter inversa cognoscitur ut currentis alternans (AC). AC dicitur etiam “AC Current”. Licet hoc technice dicat idem bis “AC Current Current”.

Currentis alternans mutat suam directionem ad intervalla periodica.

Currentis alternans ex nihilo incipit, ascendit ad maximum, descendit ad nihilo, deinde inversa attingit maximum in directione opposita, deinde rursus revertitur ad valorem originalem et repetit hunc circuitum infinitum.

Typus waveform currentis alternantis potest esse sinusoidalis, triangularis, quadrata, serrata, etc.

Particularitas waveform non refert—modo sit waveform repetitivus.

Tamen in plerisque circuitibus electricis, waveform typicalis currentis alternantis est sinus wave. Typicalis waveform sine qua tu videre potes ut currentis alternans ostenditur in imagine infra.

Alternator alternator potest generare currentem alternativum. Alternator est genus speciale generatoris electrici qui ad generandum currentem alternativum designatus est.

Electricitas AC late usatur in applicationibus industrialibus et domesticis.

Currentus DC

Fluxus electricitatis in una tantum directione dicitur directus currentus (DC). DC etiam nominatur “currentus DC”. Quamquam hoc technice idem dicitur bis “Directus Currentus Currentus”.

Cum DC solum in una directione fluat; ideo etiam unidirectionalis currentus dicitur. Forma undae currentus directi in imagine infra monstratur.

DC potest generari a batteriis, cellulis solaribus, cellulis combustibilii, coppellis thermoelectricis, generatoribus electricis commutatorii, etc. Alternativus currentus potest converti ad directum currentem per rectificatorem.

Electricitas DC generaliter usatur in applicationibus low-voltage. Plurimi circuiti electronicorum necessitant supplymentum electricitatis DC.

Quid Electricitas Measuratur In (Unitates Currentis)?

Unitas SI pro currente est ampere vel amp. Hoc repraesentatur per A. Ampere, vel amp, est unitas basalis SI currentis electrici. Unitas ampere nominata est in honorem magni physici Andrew Marie Ampere.

In systemate SI, 1 ampere est fluxus electricitatis inter duo puncta ad rate unius coulombi per secundum. Itaque,

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

Itaque etiam in Coulomb per secundum aut C/S mensuratur.

Formula Electrici Fluminis

Formulae fundamentales fluminis sunt:

Relatio inter Flumen, Tensionem, et Resistentiam (Lex Ohmi)
Relatio inter Flumen, Potentiam, et Tensionem
Relatio inter Flumen, Potentiam, et Resistentiam

Haec relatio in imagine subter summarizatur.

Formula Fluminis 1 (Lex Ohmi)

Secundum legem Ohmi,

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

Itaque,

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

Exemplum

Ut in circuitu subiecto demonstratur, tensio alimenti $24\,\,V$ applicatur ad resistit de $12\,\,\Omega$ . Determina currentem per resistorem.

Solutio:

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

Secundum legem Ohmii,

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

Ita, utendo aequatione, obtinemus currentem per resistorem fluente esse $2\,\,A$ .

Formula Currentis 2 (Potentia et Tensio)

Translatio potentiae est productum tensionis supply et currentis electrici.

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

Ita, obtinemus currentem aequalem potentiae divisa per tensionem. Mathematiciter,

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

Ubi $A$ significat amperes sive amps (unitates pro currente electrico).

Exemplum

Ut in circuitu infra demonstrato ostenditur, applicatur tensio $24\,\,V$ ad lampadem $48\,\,W$ . Determina currentem a lampade $48\,\,W$ assumptum.Solutio:

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

Secundum formulam,

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

Itaque, utendo formula supra, obtinemus currentem a lampade $48\,\,W$ esse aequalem $2\,\,A$ .

Formula Currentis 3 (Potentia et Resistentia, Perditio Ohmica, Calorificatio Resistiva)

Scimus quod, $P = V * I$

Nunc substituendo legem Ohmii $V = I * R$ in aequationem supra, obtinemus,

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

Ita, currentis est radix quadrata rationis potentiae et resistentiae. Mathematica, formula huius est aequalis:

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

Exemplum

Ut ostenditur in circuitu infra, determina currentem captum ab $100\,\,W$ , $20\,\,\Omega$ lucerna

Solutio:

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

Iuxta relationem inter currentem, potentiam, et resistentiam supra demonstratam:

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

Itaque, per hanc aequationem, obtinemus currentem acceptum ab $100\,\,W$ , $20\,\,\Omega$ lampade est $2.24\,\,A$ .

Dimensiones Currentis

Dimensiones currentis in terminis massa (M), longitudine (L), tempore (T), et ampere (A) dantur per $M^0L^0T^-^1Q$ .

Current (I) est representatio coulombi per secundum. Itaque,

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

Fluxus Conventionalis versus Fluxus Electronum

Est parvum malintelligi de fluxu conventionali et fluxu electronum. Conamur intellegere differentiam inter utrumque.

Particulae quae portant electricitatem per conductores sunt electrona libera. Directio campi electrici in circuitu, per definitionem, est lex qua testes positivi impelluntur. Itaque, haec particulae negativae, i.e., electrona, fluunt in directione opposita campi electrici.

Secundum theoria electronarum, quando voltus vel differentia potentialis applicatur per conductor, particulae caricae fluunt per circuitum, quod constituit currentem electricum.

Haec particulae caricae fluunt ab alto potenciali ad bassum potenciali, i.e., a terminale positivo ad terminale negativo batteriae per circuitum externum.

Sed, in conductore metallico, particulae positive caricae sunt in positione fixa, et particulae negative caricae, i.e., electrona, liberae sunt ad movendum. In semiconductores, fluxus particulae caricae potest esse positivus vel negativus.

Fluxus portantium caricae positivi et negativi in directione opposita habet idem effectum in circuitu electrico. Cum fluxus currentis sit propter vel portantes positivos vel negativos, vel utrumque, conventio est necessaria pro directione currentis quae independens est a typis portantium caricae.

Directio currentis conventionalis consideratur directio qua portantes caricae positivi fluunt, i.e., ab alto potenciali ad bassum potenciali. Itaque, portantes caricae negativi, i.e., electrona, fluunt in directione opposita fluxui currentis conventionalis, i.e., a basso potenciali ad altum potenciali. Hinc, fluxus conventionalis et electronum vadunt in directionibus oppositis, quod monstratur in imagine infra.

direction of coventional current and electron flow — Directio Fluxus Conventionalis et Electronum

Conventus Currentis: Fluxus portantium positivorum a termino positivo ad terminum negativum bateriae dicitur conventus currentis.
Fluxus Electronum: Fluxus electronum dicitur fluxus electronarum. Fluxus portantium negativorum - id est, electronum - a termino negativo ad terminum positivum bateriae dicitur fluxus electronarum. Fluxus electronarum est oppositus fluxui conventi currentis.

Directio fluxus conventi currentis et fluxus electronarum in imagine infra demonstratur.

Conventus Currentis versus Fluxus Conductionis

Conventus Currentis

Conventus currentis referre ad fluxum currentis per medium insulans sicut liquidum, gas, vel vacuum.

Conventus currentis non requirit conductores ad fluxum; ideo non satisfacit legem Ohm. Exemplum conventus currentis est tubus vacuus in quo electrona emissa a cathodo fluunt ad anodam in vacuo.

Fluxus Conductionis

Fluxus qui per quendam conductor fluit dicitur fluxus conductionis. Fluxus conductionis conductor requirit ad fluxum; ideo satisfacit legem Ohm.

Fluxus Displacementis

Consideretur resistor et capacitor sunt connecti in parallelo cum fonte tensionis V ut in figura infra ostenditur. Natura fluxus currentis per capacitor differens est a natura fluxus per resistor.

Tensio aut differentia potentialis trans resistorem producit fluxum currentis continuum qui datus est per aequationem,

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

Hic currus dicitur "conductionis currus."

Nunc currus per condensatorem fluit solum quando voltus in condensatore mutatur, quod aequatione datur,

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

Hic currus dicitur "displacementis currus."

Physice displacementis currus non est currus, quia nulla quantitas physica, sicut fluxus carborum, fluit.

Quomodo Currus Metiatur

In circuitu electrico et electronico, metiri currum est parametrum essentiale quod metiri debet.

Instrumentum quod potest electricum currum metiri vocatur ammeter. Ut currus metiatur, ammeter in serie cum circuitu cuius currus metiendus est coniungitur.

Metiri currentem per resistorem per ammetrum uti monstratur in figura subiecta.

Electricus currus etiam per galvanometrum metiri potest. Galvanometrum dat directionem et magnitudinem electrici currentis.

Currus potest detegendo campo magneticum associatum cum curru sine circuitu rumpente metiri. Sunt varia instrumenta ad metiendum currum sine circuitu rumpente.

Transductores sensoris currentis Hall effect
Transformator currentis (CT) (solum mensurat AC)
Metri clamps
Resistores shunt
Sensoris magneto resistivi

Quaestiones Communes de Currente

Studiamus nunc quasdam quaestiones communes de currente electrico.

Quid Usurpat Electromagnetem ad Mensurandum Currentem Electricum?

Galvanometrum est instrumentum mensurae quod utitur electromagnete ad mensurandum currentem electricum.

Galvanometrum est instrumentum absolutum; mensurat enim currentem electricum in terminis tangenti anguli deflexionis.

Galvanometrum potest directe mensurare currentem electricum, sed hoc circuitum rumpit; ideoque interdum inconvenienter est.

Quomodo Currents Electricus Magnetica Vires Producit?

Conductor ferens currentem collocatus in campo magnetico vim experietur, cum currentes sint nihil aliud quam fluxus caricum.

Considera conductor ferens currentem sicut in figura (a) demonstratur. Secundum regulam dexterae Flegmingi, hic currentes producent campum magneticum in directione horaria.

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

Vis Magnetica a Currente Electrico Producta

Resultatum campi magnetici conductoris est, quod fortificat campum magneticum supra conductorem et debilitat infra.

Lineae campi sunt velut fasciae elasticae; ideo conductor urgetur in directionem inferiorem, sicut in figura (b) demonstratur.

Hoc exemplum dicit quod conductor portans currentem in campo magnetico vim experitur. Sequens aequatio magnitudinem virem magneticam in conductor portans currentem determinat.

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

Ut facias electricum currentem fluere, oportet habere

Ut facias electricum currentem fluere, oportet habere sequentia:

Differentiam potentialis quae inter duos punctos existit. Si duo puncti in circuitu sunt eodem potentiari, currentis non potest fluere.
Voltus fontem vel currentis fontem, sicut bateriam vel cellam quae liberos electrones qui constituunt electricum currentem cogit.
Conductorem vel filum quod portat electricas caricas.
Circuitum debet esse clausum vel completum. Si circuiti sunt aperti, currentis non potest fluere.

Haec sunt conditiones quae necessariae sunt ut facias electricum currentem fluere. Imago infra monstrat currentem transiens in circuitu clauso.

Quid Optime Describit Differentiam Inter Electricum Currentem et Staticam Electricitatem

Differencia principalis inter electricum currentem et staticam electricitatem est quod electroni vel caricae per conductorem fluunt in electrico currente.

At in statica electricitate, caricae quiescunt et accumulantur super superficiem substantiae.

Electricus currentis est propter fluxum electronorum, at statica electricitas est propter negativas caricas ab uno corpore ad alterum.

Electricus currentis generatur solum in conductore, at statica electricitas generatur tam in conductore quam in insulator.

Quomodo Electricus Currentis Affectat Magneticum Polum?

Scimus quod quando electricus currentis fluit, id est, quando electrum carica movetur, gignit campum magneticum. Si ponamus magnetem in campo magnetico, is vim experiatur.

Pro electrica vis, id est, electricus fluxus, similes magneticae partes attrahunt et oppositae repellant. Itaque possumus dicere quod electricus fluxus per magneticum campum affectat magneta.