היכן ולמה משמש זרם ישר, מה זה ואיך הוא עובד, מקורות זרם

כנראה, כל אדם למד מילדות שזרם חשמלי הוא משהו שממנו עובדים כמעט כל המכשירים בבית. אנשים רבים מקשרים בין חשמל לברק בוהק בשמים, בעוד שאחרים מקשרים אותו לשקע חשמל ורצון ילדותי נאיבי לתקוע בו אצבע.

ניתן לתאר זרם חשמלי כתנועה מסודרת של חלקיקים חשמליים (אלקטרונים, יונים או חורים). עם זאת, הגדרה זו נכונה רק בחלקה, כי זרם חשמלי ניתן לחלק לשני סוגים:

• מִשְׁתַנֶה. עם הזמן, זרם כזה משנה את כיוון או עוצמתו.
• קָבוּעַ. לא משתנה בגודל ובכיוון.

כדי להבין טוב יותר באיזה סוג משתמשים איפה, אתה צריך לדמיין שקע ומטען לסמארטפון מוכנס לתוכו. בשקע זורם זרם חילופין, שעובר דרך המטען, או יותר נכון דרך ספק הכוח, הופך לזרם ישר, ובאמצעותו אנו מטעינים את הסמארטפון שלנו. כמעט בכל ציוד ביתי, זרם חשמלי חילופין הופך לזרם ישר בעזרת מיישרים מיוחדים, והמכשירים כבר פועלים על זרם ישר. לפיכך, ניתן לענות על השאלה היכן משתמשים בזרם ישר - כמעט בכל ציוד אלקטרוני.

נראה, מדוע, אם כן, יש זרם חילופין בשקעים ובקווי מתח? התשובה פשוטה - עקב הפסדי אנרגיה נמוכים יותר, שבמקרה של קבוע יהיה פשוט ענק.

בואו נשקול את הזרם הישיר ביתר פירוט.

זרם קבוע

כדי לענות על השאלה איזה זרם נקרא קבוע, די לקרוא את ההגדרה הכללית לעיל של זרם חשמלי והגדרה קצרה של זרם ישר. אז, זרם ישר הוא תנועה מסודרת של חלקיקים חשמליים, שבמהלכה חלקיקים אלה אינם משנים את כיוונם, וגודל הזרם אינו משתנה.

כמו כן, ניתן לתאר תופעה זו בצורה רחבה יותר, בהתבסס על התהליכים הפיזיקליים המתרחשים במקרה זה. בוודאי כולם זוכרים את המושגים "פלוס" ו"מינוס" מהקורס בפיזיקה בבית הספר, כלומר את המושג קטבים טעונים במטענים מנוגדים. כדי להבין את תהליך זרימת הזרם החשמלי שלנו, אתה יכול לדמיין סוללה רגילה מסוג אצבע וחוט שמתחבר בקצה אחד לקוטב החיובי, ו אחרים - עם שלילי (לעשות זאת בפועל זה מאוד לא רצוי בגלל האפשרות לקלקל את מקור הכוח, ובמקרה של סוללות גדולות, אפילו לקבל כוויות ו פציעה).

אז ברגע שהקצה השני של החוט נסגר, כלומר מחובר לקוטב, תנועת האלקטרונים תופיע מיד במעגל. מהקוטב השלילי, כלומר הקוטב שבו יש עודף של מטענים חשמליים אלמנטריים, המטענים הללו יזרמו אל הקוטב החיובי, שם, להיפך, יש גירעון. אנו יכולים לומר שתנועה זו נועדה לאזן את מספר המטענים משני הצדדים. מתי זה יקרה, האלקטרונים יפסיקו לנוע, כלומר הסוללה תתרוקן.

כיצד מסומנים חוק הנוכחי ו-אוהם

אם ניקח בחשבון את הדוגמה עם סוללה, שתוארה לעיל, מנקודת המבט של הפיזיקה, אז יופיעו בה שלושה מרכיבים - חוזק זרם, מתח והתנגדות. אם כבר מדברים על איך מסומן זרם ישר, הכוונה היא בדיוק לעוצמת הזרם. זה מסומן באות I. המתח הוא U וההתנגדות היא R.

שלושת המאפיינים הללו היוו את הבסיס למפורסמים ביותר בהנדסת החשמל ובלתי ניתנים להחלפה כמעט בכל חישובי מעגלים חשמליים של החוק, הנקראים חוק אוהם, לכבוד יצירתו. אגב, יחידות התנגדות נושאות את אותו השם - אוהם.

חוק זה נשמע כדלקמן - עוצמת הזרם I פרופורציונלית ישירה למתח U ופרופורציונלית הפוך להתנגדות R: I = U / R.

ישנם מכשירים מיוחדים למדידת כל הכמויות הנ"ל. לזרם - מד זרם, למתח - מד מתח, להתנגדות - מד מתח. לדוגמה, אתה יכול למדוד את עוצמת הזרם אם אתה מחבר מד זרם בסדרה עם אלמנט שעליו עלינו למצוא את המאפיין שצוין. ישנם מכשירים המשלבים את כל מכשירי המדידה הנ"ל - מולטימטרים.

ספקי כוח

כדי להפעיל ציוד כזה או אחר יש צורך להשתמש באמצעים מיוחדים - מקורות זרם ישר. מכשירים אלו, הנקראים גם ספקי כוח, נמצאים כמעט בכל מכשיר אלקטרוני, מטלוויזיות ועד מטענים לטלפונים.

ניתן לסווג מקורות כאלה כדלקמן:

1. תאים גלווניים. מדובר בסוללות נטענות המוכרות לכולם, הפועלות באמצעות תגובה כימית המתרחשת בתוך הסוללה.
2. גנרטורים. מכשירים הממירים אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית באמצעות אינדוקציה אלקטרומגנטית.
3. מיישרים. המכשירים הנפוצים ביותר בתחום האלקטרוניקה. הם ממירים זרם חילופין משקע לזרם ישר.

ניתן לחלק את הסיווג הזה לתת-קטגוריות אחרות, ספציפיות ואוניברסליות יותר. בחירת ספק הכוח מבוססת על סוג השימוש במכשיר שבו הוא ישמש.