Kuryente: Ano ito?

Electrical4u

Larangan: Pangunahing Elektrikal

China

Ano ang Kuryente?

Ang kuryente ay inilalarawan bilang isang daloy ng mga pinagkakarga—tulad ng mga elektron o ions—na lumalabas sa pamamagitan ng isang konduktor ng kuryente o espasyo. Ito ang daloy ng kargang elektriko sa pamamagitan ng isang konduktor na may paggalaw sa panahon. Ang kuryente ay ipinapahayag matematikal (halimbawa, sa mga formula) gamit ang simbolo “I” o “i”. Ang yunit para sa kuryente ay ampere o amp. Ito ay kinakatawan ng A.

Matematikal, ang daloy ng karga sa relasyon sa panahon ay maaaring ipahayag bilang,

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

Sa ibang salita, ang daloy ng mga pinagkakarga na lumalabas sa pamamagitan ng isang konduktor ng kuryente o espasyo ay kilala bilang kuryente. Ang mga nagagalaw na pinagkakarga ay tinatawag na carrier ng karga na maaaring mga elektron, holes, ions, atbp.

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

Sa konduktor, ang daloy ng kuryente ay dahil sa mga elektron.
Sa semikonduktor, ang daloy ng kuryente ay dahil sa mga elektron o holes.
Sa isang elektrolito, ang daloy ng kuryente ay dahil sa mga ions at
Sa plasma—isang ionized na gas, ang daloy ng kuryente ay dahil sa mga ions at elektron.

Kapag isinagawa ang isang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng dalawang punto sa isang medium ng konduktor, sisimulan ang kuryente na lumabas mula sa mas mataas na potensyal patungo sa mas mababang potensyal. Ang mas mataas ang voltaje o potensyal na pagkakaiba, ang mas maraming kuryente ang lalabas sa pagitan ng dalawang puntos.

Kung ang dalawang puntos sa isang sirkwito ay nasa parehong potensyal, hindi maglalabas ang kuryente. Ang laki ng kuryente ay depende sa voltaje o potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng dalawang puntos. Kaya, maaari nating sabihin na ang kuryente ay ang epekto ng voltaje.

Ang elektrikong kuryente ay maaaring gumawa ng elektromagnetikong field, na ginagamit sa inductor, transformer, generator, at mga motor. Sa mga elektrikong conductor, ang kuryente ay nagdudulot ng resistive pag-init o joule heating na gumagawa ng liwanag sa isang incandescent lamp.

Ang pagbabago ng elektrikong kuryente ay nagdudulot ng elektromagnetikong alon, na ginagamit sa telekomunikasyon upang ipalabas ang data.

AC vs DC Kuryente

Batay sa pagdaloy ng kargado, ang elektrikong kuryente ay may dalawang uri, i.e., alternating current (AC) at direct current (DC).

AC Kuryente

Ang pagdaloy ng elektrikong kargado sa regular na pagbaligtad ng direksyon ay tinatawag na alternating current (AC). Ang AC ay tinatawag din bilang “AC Kuryente”. Bagaman teknikal na ito ay parehong bagay na sabihin ng "AC Kuryente Kuryente".

Ang alternating current ay nagbabago ng direksyon nito sa regular na panahon.

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, pagkatapos ay bumabalik sa orihinal na halaga at paulit-ulit ang siklo na ito ng walang katapusang pag-uulit.

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

Ang partikular na waveform ay hindi mahalaga—basta ito ay isang repeating waveform.

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

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

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

DC Current

Ang pagdaloy ng electric charge sa iisang direksyon lamang ang kilala bilang direct current (DC). Ang DC ay tinatawag din bilang “DC Current”. Bagaman teknikal na sinasabi ang parehong bagay dalawang beses “Direct Current Current”.

Bilang nagdadaloy ang DC sa iisang direksyon lamang; kaya ito rin ay tinatawag na unidirectional current. Nakapaloob sa larawan sa ibaba ang waveform ng isang direct current.

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

Ang DC electric power ay karaniwang ginagamit sa low-voltage applications. Kailangan ng karamihan sa mga electronic circuits ng DC power supply.

Ano ang Pagsukat 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 ang pagdaloy ng electric charge sa pagitan ng 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 maaaring sukatin din sa coulomb kada 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 (Batang Ohm)
Ang relasyon sa pagitan ng Kasalukuyan, Kapangyarihan, at Voltaje
Ang relasyon sa pagitan ng Kasalukuyan, Kapangyarihan, at Resistensya

Ang mga relasyong ito ay sumaryo sa larawan sa ibaba.

Formula ng Kasalukuyan 1 (Batang Ohm)

Ayon sa Batang 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 resistansiya na may $12\,\,\Omega$ . Tuklasin ang kasalukuyang tumataas sa resistor.

Sagot:

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

Ayon sa Batas ni Ohm,

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

Sapagkat, sa pamamagitan ng paggamit ng ekwasyon, nakuha natin na ang kasalukuyang lumilipad sa pamamagitan ng resistor ay $2\,\,A$ .

Formula ng Kasalukuyan 2 (Pwersa at Voltaje)

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

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

Kaya, nakuha natin na ang kasalukuyan ay 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 $48\,\,W$ lamp. Tuklasin ang current na kinukuha ng $48\,\,W$ lamp.Solusyon:

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

Ayon sa formula,

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

Sapagkat, gamit ang equation sa itaas, nakuha natin ang current na kinukuha ng $48\,\,W$ lamp ay katumbas ng $2\,\,A$ .

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

Alam natin na, $P = V * I$

Ngayon, pag-substitute ng 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 inilalaan ng $100\,\,W$ , $20\,\,\Omega$ ilaw

Sagot:

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

Ayon sa relasyon sa pagitan ng kuryente, 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 kuryente na inilapat sa $100\,\,W$ , $20\,\,\Omega$ ilaw ay $2.24\,\,A$ .

Dimensyon ng Kuryente

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

Ang kuryente (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 Konbensiyonal na Pagdaloy ng Kuryente vs Pagdaloy ng Elektron

May kaunting mali ang pag-unawa sa pagitan ng konbensiyonal na pagdaloy ng kuryente at pagdaloy ng elektron. Subukin nating unawain ang pagkakaiba ng dalawa.

Ang mga partikulo na nagdadala ng electric charge sa pamamagitan ng mga conductor ay mga mobile o libreng elektron. Ang direksyon ng electric field sa loob ng isang circuit, ayon sa definisyon, ang batas na pinipilit ang positibong test charges. Kaya, ang mga partikulo ng negatibong charge, i.e., elektron, ay nagpapalakad sa kabaligtaran ng direksyon ng electric field.

Ayon sa teorya ng elektron, kapag inilapat ang voltage o potential difference sa conductor, ang mga charged particles ay nagpapalakad sa circuit, na nagbibigay ng electric current.

Ang mga charged particles na ito ay nagpapalakad mula sa mataas na potential patungo sa mas mababang potential, i.e., mula sa positive terminal hanggang sa negative terminal ng battery sa pamamagitan ng external circuit.

Ngunit, sa metallic conductor, ang mga positively charged particles ay nakahandang nasa fixed position, at ang negatively charged particles, i.e., elektron, ay libre na makapagpalakad. Sa semiconductors, ang pagpapalakad ng charged particles ay maaaring positibo o negatibo.

Ang pagpapalakad ng positive charge carriers at negative charge carriers sa kabaligtarang direksyon ay may parehong epekto sa electric circuit. Dahil ang pagpapalakad ng kuryente ay dahil sa positibo o negatibong charges, o pareho, kinakailangan ng isang konbensyon para sa direksyon ng kuryente na independiyente sa mga uri ng charge carriers.

Ang direksyon ng konbensiyonal na kuryente ay itinuturing na direksyon kung saan ang positive charge carriers ay nagpapalakad, i.e., mula sa mataas na potential patungo sa mas mababang potential. Kaya, ang negative charge carriers, i.e., elektron, ay nagpapalakad sa kabaligtarang direksyon ng konbensiyonal na pagdaloy ng kuryente, i.e., mula sa mas mababang potential patungo sa mas mataas na potential. Kaya, ang konbensiyonal na kuryente at pagdaloy ng elektron ay nagpapalakad sa kabaligtarang direksyon, na ipinapakita sa larawan sa ibaba.

direksyon ng konbensiyonal na pagdaloy ng kuryente at pagdaloy ng elektron — Ang Direksyon ng Konbensiyonal na Pagdaloy ng Kuryente at Pagdaloy ng Elektron

Conventional Current: Ang pagdaloy ng mga positibong carrier ng kargamento mula sa positibong terminal patungo 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 patungo sa positibong terminal ng baterya ay kilala bilang electron flow. Ang electron flow ay ang kabaligtaran ng conventional current flow.

Ang direksyon ng conventional current at electron flow ay ipinapakita 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 insulating medium tulad ng likido, gas, o vacuum.

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

Conduction Current

Ang kuryenteng nagdadaloy sa pamamagitan ng anumang conductor ay kilala bilang conduction current. Ang conduction current nangangailangan ng conductor upang magdaloy; kaya ito sumasapat sa Ohm’s law.

Displacement Current

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

Ang voltage o potential difference sa resistor ay nagpapalikha 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 pagdaloy ng kasalukuyan sa capacitor ay nangyayari lamang kapag nagbabago ang tensyon sa capacitor, na ibinibigay ng ekwasyon,

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

Ang kasalukuyang ito ay tinatawag na “displacement current.”

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

Kung Paano Sukatin ang Kasalukuyan

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

Isang instrumentong maaaring sukatin ang elektrikal na kasalukuyan ay tinatawag na ammeter. Upang sukatin ang kasalukuyan, ang ammeter ay dapat ikonekta sa serye sa sirkuito 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 elektrikal na kasalukuyan gamit ang galvanometer. Ang galvanometer ay nagbibigay ng direksyon at magnitud ng elektrikal na kasalukuyan.

Maaaring sukatin ang kasalukuyan sa pamamagitan ng pagdetekta ng magnetic field na nauugnay sa kasalukuyan nang hindi binabago ang sirkuito. Mayroong iba't ibang instrumento na ginagamit upang sukatin ang kasalukuyan nang hindi binabago ang sirkuito.

Mga transductor ng sensor ng kasalukuyang Hall effect
Current transformer (CT) (kunwari ang AC lamang ang sinusukat)
Clamp meters
Shunt resistors
Magneto resistive field sensors

Common Questions About Current

Pag-aaral natin ng ilang karaniwang tanong na may kaugnayan sa elektrikong kasalukuyan.

Ano ang Gumagamit ng Electromagnet Upang Sukatin ang Elektrikong Kasalukuyan?

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

Ang galvanometer ay isang absolute instrument; ito ay sumusukat ng elektrikong kasalukuyan sa pamamagitan ng tangent ng angle ng deflection.

Ang galvanometer ay maaaring sukatin ang elektrikong kasalukuyan direktamente, ngunit ito ay nangangailangan ng paghihiwalay ng circuit; kaya minsan, ito ay hindi convenient.

Paano Ginagawa ng Elektrikong Kasalukuyan ang Magnetic Force?

Isang conductor na nagdadala ng kasalukuyan na inilagay sa magnetic field ay magdaranas ng pwersa dahil ang kasalukuyan ay wala kundi ang pagtakbo ng mga charge.

Isipin natin isang conductor na nagdadala ng kasalukuyan na may kasalukuyang tumatakbo dito, tulad ng ipinapakita sa larawan sa ibaba (a). Ayon sa Fleming’s right-hand rule; ang kasalukuyang ito ay maglilikha 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 Elektrikong Kasalukuyan

Ang resulta ng magnetic field ng conductor ay ito ay pwersahin ang magnetic field sa itaas ng conductor at mahina ito sa ilalim.

Ang mga field lines ay tulad ng mga stretched na rubber bands; kaya sila ay pwersahin ang conductor pababa, i.e., ang pwersa ay pababa, tulad ng ipinapakita sa figure (b).

Ang halimbawa na ito ay nagsasabi na ang konduktor na nagdadala ng kasalukuyang 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 Gumawa ng Pagdaloy ng Elektrikong Kuryente, Kailangan ang mga Sumusunod

Upang gumawa ng pagdaloy ng elektrikong 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, hindi makakapagdaloy ang kuryente.
Isang voltage source o current source, tulad ng battery o cell na pumipilit sa malayang elektron na bumubuo ng elektrikong kuryente.
Isang konduktor o wire na nagdadala ng elektrikong charge.
Ang circuit ay dapat sarado o kumpleto. Kung ang circuits ay bukas, hindi makakapagdaloy ang kuryente.

Ito ang mga kondisyon na kailangan upang gumawa ng pagdaloy ng elektrikong kuryente. Ang larawan sa ibaba ay nagpapakita ng isang kuryente na lumilipas sa isang saradong circuit.

Ano ang Pinakamahusay na Naglalarawan ng Paggilingan sa Elektrikong Kuryente at Static Electricity

Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng elektrikong kuryente at static electricity ay ang mga elektron o charges na lumilipas sa pamamagitan ng konduktor sa elektrikong kuryente.

Sa kabilang banda, sa static electricity, ang charges ay nananatili at nakakumula sa ibabaw ng substansya.

Ang elektrikong kuryente ay dahil sa pagdaloy ng elektron, samantalang ang static electricity ay dahil sa negative charges mula sa isang bagay patungo sa isa pa.

Ang elektrikong kuryente ay gini-generate lamang sa konduktor, samantalang ang static electricity ay gini-generate sa parehong konduktor o insulator.

Kung Paano Nakakaapekto ang Elektrikong Kuryente sa Magnetic Pole?

Alam natin na kapag may elektrikong kuryente na lumilipas, o ang elektrikong charge ay nasa paggalaw, ito ay nagpapabuo ng magnetic field. Kung ilalagay natin ang magnet sa isang magnetic field, ito ay nakakaranas ng pwersa.

Para sa mga kargang elektriko, i.e., kuryente, ang mga magkaparehong polo ng magnet ay nagdudulot ng pagtatrakto at ang mga kabaligtarang polo ng magnet ay nagdudulot ng pagdurugso. Kaya, maaari nating sabihin na ang kuryente ay nakakaapekto sa polo ng magnet sa pamamagitan ng magnetic field.

Aling Instrumento ang Ginagamit para Sukatin ang Kuryente

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

May iba pang mga instrumento rin na ginagamit upang sukatin ang kuryente.