DC电路基础知识

介绍

一个可以是交流或直流的电路是有源元件(电源)和无源元件(电阻,电容和电感)的组合。因此,电路理论或分析通过使用不同的技术找出电路中不同元件的电压和电流,有助于理解电路的行为或特性。所以让我们在后面的文章中讨论直流电路理论之前,先简要地讨论一下电学的基本概念。

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电的基本概念

根据原子理论,每一种材料都是由原子构成的。根据尼尔斯玻尔原子模型,该原子由中心带电的原子核和周围的电子组成。原子核由中子和带正电荷的质子组成。电子是带负电荷的粒子,绕原子核旋转。这个原子有相等数量的质子和电子,在这些相反的电荷之间存在着巨大的吸引力,导致电子跟踪原子核。

波尔的模型给出了原子每一层电子的分布。最重要的是,价层是原子核最外层的一个细胞,由8个电子组成。这些电子离原子核最远所以需要一些额外的能量来让这些电子自由。这些电子流动产生电流。但是最外层电子的数量决定了电流,因为电子层的能量由里面的电子共享。如果价电子层有8个电子,那么每个电子都有1 / 8的电子层能量。

原子结构

因此,需要大量的外部能量使电子自由,从而产生电力。通常,最外层细胞中没有自由电子的材料称为绝缘体。绝缘体的价电子层通常有5到7个价电子。另一方面,只有一个价电子的材料需要一点能量来释放电子,因此产生了电流,这种材料被称为导体。导体通常有两个或三个价电子。这些良导体包括银、铜、铝、金等。在此之前,具有四个价电子且兼具导体和绝缘体性质的材料称为半导体。

2.固体的原子结构

根据上面的原子理论,电子的流动产生了电。我们知道同性电荷相斥,异性电荷相吸。电荷的分离使负电荷在一个端积累,正电荷在另一个端积累。当路径在这两个电荷之间形成时,电流就开始流动。电荷的单位是库仑它的电荷是6。25x1018电子。施加的外力或电压使电荷移动,电荷流动的速率取决于施加的电压的大小。

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简单直流电路及其参数介绍

我们知道电有两种,交流电(AC)和直流电(DC)。处理交流的电路称为交流电路,带有直流电源的电路称为直流电路。到目前为止,我们只讨论直流电路及其理论。直流电源允许电流以不变的极性流动,不随时间改变。下图给出了一个简单的直流电路,让读者了解直流电路的组成及其参数。

3.简单直流电路模型

上述直流电路由电压源和具有特定电流的电阻组成。简单地告诉我们这些参数。

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电压

两点之间的电位差或电路中的电压是在两点之间移动一个单位电荷所需要的能量。它以伏特为单位,用字母V表示,如下图所示。该电压可以是正的,也可以是负的,多用KV、mV、uV等前缀表示,表示电压的子倍数。电池和发电机是最常用的直流电压源,可以产生1V到24V DC的直流电压,用于一般电子电路的工作。

电压的符号

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电流

它是电子或电荷的流动。电流的单位是安培或安培,用字母I或小写I表示。这种电流可以是直流电或交流电。直流电(DC)是单向流动的,一般由电池、太阳能电池、热电偶等产生。在交流情况下,电荷运动周期性地变化,正如我们可以观察到的正弦波情况。

4.电流

通常在电路中,电流的方向用字母I或小写I和与之相关的箭头表示。但是这个方向实际上表示的是传统的电流,而不是实际的电子流。

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传统电流和电子流的区别

电子从负极流向正极称为电子流,从正极流向负极称为常规电流流,如图所示。

5.传统电流和电子流的区别

电子总是被负电荷排斥在连接电池负极的一端,在正极被正电荷吸引。因此电子从负极流向正极称为电子流。但是传统的方法假设电流是由正到负的所以这被称为传统电流。许多电路图都用常规电流表示,在描述单个电流的情况下用实际电子流表示。

传统的电流是由正电荷载流子产生的。传统电流的测量方向与实际电子流相反,这是由于负电荷载流子(电子),因此,传统电流总是正的。它也是用安培来测量的。

传统电子流与实际电子流的差异不影响任何计算结果和实时行为。大多数直流电路的分析概念的结果是独立于电流的方向。但以常规电流为标准,并以常规电流为主。

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电阻

导电材料的电阻阻碍电子的流动。它的测量单位是欧姆,用希腊符号表示Ω。电阻器的值取决于电路中施加在电路上的电压。因此,电阻可以定义为使1安培电流流过的电路所需的电压。这也被称为欧姆定律,写成R = V/I。这意味着如果一个电路需要200V产生2A电流,那么电阻应该是100欧姆。电阻值总是正的。电阻器分为固定电阻器和可变电阻器,如图所示。

6.Resistance

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电力(P)和能源

这个功率就是在给定的时间内所做的功。在电路中,功率正好等于电压与电流的乘积。因为电压是单位电荷所做的功,而电流是电子在电路中移动的速率。权力是衡量的美国瓦茨(W)它的公式是

P = I x V

根据欧姆定律,

R = V / I

V =红外

代入上式,

P = (ir) r

P =我2R

或者,通过替换I = V/R,我们可以得到

P= V x (V/R)

P = V2/ R

这三个可能的公式用于计算与电路相关的功率。

电能

电能消耗的速率通常称为电能。能量以瓦秒为单位,功率以瓦为单位,时间以秒为单位。它通常是用千瓦时来测量的,我们可以在家里的电表中观察到。

电能=功率×时间

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电参数计算示例题

假设一个额定100W的灯泡或灯连接到一个250V的电源。在两分钟内找出流向负载的电流、灯的电阻和消耗的能量。

7.电参数的计算

根据幂公式,我们知道P = VI

那么通过灯的电流为,I = 100 / 250

I = 0.4 a

根据欧姆定律,

电阻R = V/I

R = 250/ 0.4

R = 625欧姆。

能量耗散,

E =能量*时间

E = V * I * t

= 250 * 0.4 * (2 * 60)

= 12000瓦秒

这些是在处理任何电路之前必须知道的电能的基本概念。有了这些基本概念的知识,分析任何电路都很容易。希望对电路的各个参数给出一些要点。关于这一概念的任何进一步帮助或对本文的任何评论和建议,您可以在下面评论。

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以前-电气安全提示

一个回应

  1. 直流电路是我很难学习和理解的课题。本文介绍了直流电路的基本原理,内容翔实,通俗易懂。
    看了你的文章后,我对这些话题有了更详细的了解。这是一大笔钱。

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