Jævnstrøm — generelle begreber, definition, måleenhed, betegnelse, parametre

DC — elektrisk strøm, der ikke ændrer sig i tid og retning. Om nuværende retning tage bevægelsesretningen for positivt ladede partikler. I tilfælde af at strømmen dannes ved bevægelse af negativt ladede partikler, anses dens retning for at være modsat partiklernes bevægelsesretning.

Strengt taget skal "jævnstrøm" forstås som "konstant elektrisk strøm", i overensstemmelse med det matematiske begreb "konstant værdi". Men i elektroteknik er dette udtryk blevet introduceret i betydningen "en elektrisk strømkonstant i retning og næsten konstant i størrelsesorden."

Ved "praktisk talt konstant i størrelse elektrisk strøm" menes en strøm, hvis ændringer med tidens forløb er så ubetydelige i størrelse, at når man betragter fænomenerne i det elektriske kredsløb, som en sådan elektrisk strøm passerer igennem, kan disse ændringer fuldstændig negligeres og derfor , er det muligt at ignorere hverken induktansen eller kapacitansen af ​​kredsløbet.

Oftest kilder til jævnstrøm — galvaniske celler, batterier, DC generatorer og ensrettere.

I elektroteknik bruges kontaktfænomener, kemiske processer (primære celler og batterier), elektromagnetisk styring (elektriske maskingeneratorer) til at opnå jævnstrøm. AC eller spænding ensretning er også meget brugt.

Fra alle kilder til f.eks. etc. c. kemiske og termoelektriske kilder samt såkaldte unipolære maskiner er ideelle kilder til jævnstrøm. De resterende enheder giver en pulserende strøm, som ved hjælp af specielle enheder udjævnes i større eller mindre grad, kun nærmer sig den ideelle jævnstrøm.

For at kvantificere strømmen i det elektriske kredsløb bruges strømstyrke koncept.

Strømstyrke Er mængden af ​​elektricitet Q, der strømmer gennem ledningens tværsnit pr. tidsenhed.

Hvis mængden af ​​elektricitet Q i løbet af tiden I har bevæget sig gennem ledningens tværsnit, så er strømstyrken I = Q /T

Måleenheden for strøm er ampere (A).

Strømtæthed Dette er strømforholdet I til lederens tværsnitsareal F — I/F. (12)

Måleenheden for strømtæthed er ampere pr. kvadratmillimeter (A / mm)2).

I et lukket elektrisk kredsløb opstår jævnstrøm under påvirkning af en elektrisk energikilde, der skaber og opretholder en potentialforskel på tværs af dens terminaler, målt i volt (V).

Forholdet mellem potentialforskellen (spændingen) ved terminalerne i det elektriske kredsløb, modstanden og strømmen i kredsløbet er udtrykt Ohms lov... Ifølge denne lov, for en del af et homogent kredsløb, styrken af ​​strømmen er direkte proportional med værdien af ​​den påførte spænding og omvendt proportional med modstanden I = U /R,

hvor jeg — strømstyrke. A, U - spænding ved terminalerne på kredsløbet B, R - modstand, ohm

Dette er den vigtigste lov inden for elektroteknik. For flere detaljer se her: Ohms lov for en del af et kredsløb

Det arbejde, som den elektriske strøm udfører pr. tidsenhed (sekund) kaldes effekt og betegnes med bogstavet P. Denne værdi karakteriserer intensiteten af ​​det arbejde, som strømmen udfører.

Effekt P = W / t = UI

Strømforsyningsenhed - watt (W).

Udtrykket for styrken af ​​en elektrisk strøm kan transformeres ved at erstatte, baseret på Ohms lov, spændingen U produkt IR. Som et resultat får vi tre udtryk for styrken af ​​den elektriske strøm P = UI = I2R = U2/ R

Af stor praktisk betydning er det faktum, at den samme effekt af elektrisk strøm kan opnås ved lav spænding og høj strømstyrke eller ved høj spænding og lav strømstyrke. Dette princip bruges til transmission af elektrisk energi over afstande.

Strømmen, der strømmer gennem ledningen, genererer varme og opvarmer den. Mængden af ​​varme Q, der frigives i lederen, bestemmes af formlen Q = Az2Rt.

Denne afhængighed kaldes Joule-Lenz-loven.

Se også: Grundlæggende love for elektroteknik

Med udgangspunkt i Ohms og Joule-Lenz' love kan man analysere et farligt fænomen, der ofte opstår, når ledninger er direkte forbundet med hinanden og leverer elektrisk strøm til belastningen (elektrisk modtager). Dette fænomen kaldes kortslutning, da strømmen begynder at flyde på en kortere måde, uden om belastningen. Denne tilstand er nødstilfælde.

Figuren viser et skema for tilslutning af en EL-glødelampe til lysnettet. Hvis modstanden af ​​lampen R er 500 ohm, og netspændingen er U = 220 V, vil strømmen i lampekredsløbet være A = 220/500 = 0,44 A.

Diagram, der forklarer forekomsten af ​​en kortslutning

Overvej det tilfælde, hvor ledningerne til glødelampen er forbundet gennem en meget lav modstand (Rst - 0,01 Ohm), for eksempel en tyk metalstang. I dette tilfælde vil kredsløbsstrømmen, der nærmer sig punkt A, forgrene sig i to retninger: det meste af den vil følge en vej med lav modstand - langs en metalstang, og en lille del af strømmen Azln - langs en vej med høj modstand - til en glødelampe.

Bestem strømmen, der løber gennem metalstangen: I = 220 / 0,01 = 22.000 A.

Ved kortslutning (kortslutning) vil netspændingen være mindre end 220 V, fordi en stor strøm i kredsløbet vil medføre et stort spændingstab, og strømmen gennem metalstangen bliver lidt mindre, men det vil dog overstige den tidligere forbrugte glødelampe.

Som du ved, i overensstemmelse med Joule-Lenz-loven afgiver strømmen, der passerer gennem ledningerne, varme, og ledningerne varmes op. I vores eksempel er ledningernes tværsnitsareal designet til en lille strøm på 0,44 A.

Når ledningerne er forbundet på en kortere måde, uden om belastningen, vil en meget stor strøm strømme gennem kredsløbet - 22000 A. En sådan strøm vil føre til frigivelse af en stor mængde varme, hvilket vil føre til forkulning og antændelse af isolering, smeltning af ledningsmaterialet, beskadigelse af elmålere, smeltning gennem kontakten af ​​afbrydere, knivafbryder mv.

Kilden til elektrisk energi, der forsyner et sådant kredsløb, kan blive beskadiget. Overophedning af ledninger kan forårsage brand. Som følge heraf skal følgende forhold overholdes under installation og drift af elektriske installationer for at forhindre de uoprettelige konsekvenser af en kortslutning: isoleringen af ​​ledningerne skal svare til netspændingen og driftsbetingelserne.

Tværsnitsarealet af ledningerne skal være sådan, at deres opvarmning under normal belastning ikke når en farlig værdi. Tilslutningspunkter og ledningsgrene skal være af god kvalitet og godt isolerede. Indvendige ledninger skal lægges på en sådan måde, at de er beskyttet mod mekaniske og kemiske skader og mod fugt.

For at undgå en pludselig, farlig stigning i strøm i et elektrisk kredsløb under en kortslutning, er det beskyttet af sikringer eller afbrydere.

En væsentlig ulempe ved jævnstrøm er, at dens spænding er svær at øge. Dette gør det vanskeligt at overføre konstant elektrisk energi over lange afstande.

Se også: Hvad er vekselstrøm og hvordan adskiller den sig fra jævnstrøm