Gdzie i do czego służy prąd stały, co to jest i jak działa, źródła prądu

Zapewne każda osoba od dzieciństwa nauczyła się, że prąd elektryczny to coś, z czego działają prawie wszystkie urządzenia w domu. Wiele osób kojarzy elektryczność z jasną błyskawicą na niebie, podczas gdy innym kojarzy się z gniazdkiem elektrycznym i naiwną dziecinną chęcią wsadzenia w nią palca.

Prąd elektryczny można opisać jako uporządkowany ruch cząstek elektrycznych (elektronów, jonów lub dziur). Definicja ta jest jednak tylko częściowo poprawna, ponieważ prąd elektryczny można podzielić na dwa rodzaje:

• Zmienny. Z biegiem czasu taki prąd zmienia swój kierunek lub wielkość.
• Stały. Nie zmienia się pod względem wielkości i kierunku.

Aby lepiej zrozumieć, jaki typ jest używany, należy wyobrazić sobie gniazdko i włożoną do niego ładowarkę do smartfona. W gniazdku płynie prąd zmienny, który przechodząc przez ładowarkę, a raczej przez zasilacz, zamieniany jest na DC, którym ładujemy nasz smartfon. W prawie każdym sprzęcie gospodarstwa domowego przemienny prąd elektryczny jest przekształcany w prąd stały za pomocą specjalnych prostowników, a urządzenia już działają na prąd stały. W ten sposób można odpowiedzieć na pytanie, gdzie stosowany jest prąd stały - w prawie każdym sprzęcie elektronicznym.

Wydawałoby się, dlaczego w takim razie w gniazdach i liniach energetycznych jest prąd przemienny? Odpowiedź jest prosta - ze względu na mniejsze straty energii, co w przypadku stałej byłoby po prostu gigantyczne.

Rozważmy bardziej szczegółowo prąd stały.

Prąd stały

Aby odpowiedzieć na pytanie, jaki prąd nazywamy stałym, wystarczy przeczytać powyższą ogólną definicję prądu elektrycznego i krótką definicję prądu stałego. Tak więc prąd stały to uporządkowany ruch cząstek elektrycznych, podczas którego cząstki te nie zmieniają swojego kierunku, a wielkość prądu się nie zmienia.

Również zjawisko to można opisać szerzej, opierając się na zachodzących w tym przypadku procesach fizycznych. Z pewnością wszyscy pamiętają pojęcie „plus” i „minus” ze szkolnego kursu fizyki, czyli pojęcie biegunów obciążonych przeciwstawnymi ładunkami. Aby zrozumieć proces przepływu naszego prądu elektrycznego, możesz wyobrazić sobie zwykłą baterię palcową i przewód, który łączy się na jednym końcu z biegunem dodatnim, oraz inne - z minusem (robienie tego w praktyce jest skrajnie niepożądane ze względu na możliwość zepsucia źródła zasilania, a w przypadku dużych akumulatorów nawet poparzenia i obrażenia).

Tak więc, gdy tylko drugi koniec drutu zostanie zamknięty, to znaczy podłączony do bieguna, ruch elektronów natychmiast pojawi się w obwodzie. Z bieguna ujemnego, czyli bieguna, na którym występuje nadmiar elementarnych ładunków elektrycznych, ładunki te popłyną do bieguna dodatniego, gdzie przeciwnie jest deficyt. Można powiedzieć, że ten ruch ma na celu zrównoważenie liczby ładunków po obu stronach. Kiedy to się stanie?, elektrony przestaną się poruszać, czyli bateria zostanie rozładowana.

Jak oznacza się prąd i prawo Ohma

Jeśli rozważymy przykład z baterią, opisany powyżej, z punktu widzenia fizyki, pojawią się w nim trzy elementy - siła prądu, napięcie i rezystancja. Mówiąc o tym, jak oznacza się prąd stały, chodzi właśnie o obecną siłę. Jest oznaczony literą I. Napięcie to U, a rezystancja to R.

Te trzy cechy stanowiły podstawę najsłynniejszego w elektrotechnice i niezastąpione w prawie wszystkich obliczeniach obwodów elektrycznych prawa, zwanego prawem Ohma, na cześć jego stworzenia. Nawiasem mówiąc, jednostki oporu noszą tę samą nazwę - Ohms.

To prawo brzmi następująco - siła prądu I jest wprost proporcjonalna do napięcia U i odwrotnie proporcjonalna do rezystancji R: I = U / R.

Istnieją specjalne urządzenia do pomiaru wszystkich powyższych wielkości. Dla prądu - amperomierz, dla napięcia - woltomierz, dla rezystancji - woltomierz. Na przykład możesz zmierzyć natężenie prądu, jeśli połączysz amperomierz szeregowo z elementem, na którym musimy znaleźć określoną charakterystykę. Istnieją urządzenia, które łączą wszystkie powyższe przyrządy pomiarowe - multimetry.

Zasilacze

Do zasilania jednego lub drugiego sprzętu konieczne jest użycie specjalnych środków - źródeł prądu stałego. Urządzenia te, zwane również zasilaczami, można znaleźć w prawie każdym urządzeniu elektronicznym, od telewizorów po ładowarki do telefonów.

Takie źródła można sklasyfikować w następujący sposób:

1. Ogniwa galwaniczne. Są to znane wszystkim akumulatory, które działają na zasadzie reakcji chemicznej zachodzącej wewnątrz baterii.
2. Generatory. Urządzenia przetwarzające energię mechaniczną na energię elektryczną za pomocą indukcji elektromagnetycznej.
3. Prostowniki. Najczęściej używane urządzenia w elektronice użytkowej. Zamieniają prąd przemienny z gniazdka na prąd stały.

Tę klasyfikację można podzielić na inne podkategorie, bardziej szczegółowe i uniwersalne. Wybór źródła zasilania zależy od rodzaju użytkowania przyrządu, w którym będzie on używany.