DC: povijest otkrivanja i proučavanja fenomena, primjena u suvremenom svijetu

Struja u drevnom svijetu

Čak je i drevni grčki filozof Thales pisao o svojstvima jantara, koji se nosio s vunom, kako bi privukao male objekte. Ali već dugo vremena sva znanja o električnoj energiji bila su ograničena na ovo čudno iskustvo. Nitko nije povezan s ovom pojavom prirodne munje, promatrane tijekom oluje. Daljnje proučavanje električne struje, bez odvajanja na izravnu i naizmjeničnu, nastavilo se tek u XVII. I za nekoliko stotina godina, znanstvenici su napredovali jako daleko.

Fenomen otkrića

U 1600. uveden je pojam "struja", a više od pola stoljeća kasnije počeo je aktivno istraživati. U početku, podjela na konstantnu i izmjenična struja nisu postojale, pa su studije bile nesustavno. Prvu teoriju o prirodi električne energije formulirao je u 18. stoljeću Benjamin Franklin, koji je, međutim, ostao u povijesti prvenstveno kao politička figura. Malo kasnije izgrađen je prvi kondenzator - takozvana Leiden banka. Unatoč tome, vjeruje se da je povijest izravnih trenutačnih istraživanja počela ozbiljno od Galvanijevih eksperimenata, što se tiče, neobično dovoljno, prije svega biologije, a ne fizike. Slavni Talijan doslovno je okrenuo znanost.

DC studija

Eksperimenti su se uglavnom ticali fiziologije. pretjecanje električna struja kroz tijelo žaba primijetio je kako joj se mišići smanjuju. Opis tih eksperimenata zanimaju ne samo biologe, već i fizičare. Sam Galvani, nakon što je proveo niz studija, smatrao je da su mišići nešto poput posude Leiden, ili, preciznije, njezine baterije. Ovi su pokusi bili temelj moderne elektrofiziologije. Sljedbenik Talijana, njegov sunarodnjak Alessandro Volta, 1800. godine stvorio je prvi izvor napajanja DC - galvanska ćelija. Britanski Carlyle i Nicholson ponovili su eksperimente svojih kolega, došavši do zaključka da pod određenim uvjetima električna energija koja prolazi kroz vodu uzrokuje njezino raspadanje na sastavne elemente. Takvi eksperimenti su u konačnici dali poticaj razvoju kemije. Ruski znanstvenici su također imali ruku u istraživanju - rodom iz Sankt Peterburga, Vasilij Petrov, 1803. opisao je taj fenomen električni luk. Međutim, 9 godina kasnije, ovo se otkriće ponovno dogodilo i predstavilo se kao ono što se dogodilo prvi put. Daljnja su istraživanja već bila usmjerena na proučavanje karakteristika i zakona koji reguliraju struju. Istodobno, znanstvenici su pronašli nove i nove načine korištenja struje, izmišljajući nevjerojatne uređaje koje je čovječanstvo do sada koristilo.

Značajke i parametri

Kao što naziv implicira, vrijednost istosmjerne struje i njezin napon u bilo kojem trenutku ostaju nepromijenjeni. Unatoč činjenici da se kretanje nabijenih čestica događa neprekidno, njihov ukupni prostorni položaj ostaje nepokretan. Usput, iznenađujuće, ali s tehničke točke gledišta, izraz "istosmjerna struja" je netočan, jer nije isti što je konstantan, već napon izvora energije, njegova elektromotorna sila (EMF). Ali koncept je tako čvrsto utvrđen da je jednostavno nemoguće zamisliti njegovu promjenu. Dakle, glavno obilježje ove sorte je nedostatak promjene polariteta kod napajanja. Istosmjerna struja ima niz parametara, koji su, naravno, svojstveni drugim tipovima:

• Snaga ili jačina (i). Prikazuje količinu struje koja teče kroz presjek vodiča po jedinici vremena. Mjereno u amperima.
• Gustoća (F). Omjer struje i površine poprečnog presjeka vodiča. Mjerne jedinice - A / mm2.
• Napon (V). Ta fizička količina označava rad izvora električne energije tijekom prijenosa naboja u odnosu na njegovu veličinu. Mjereno u voltima.
• Električna snaga (P). Označava brzinu prijenosa ili pretvorbe električne energije. Jedinica - watt.
• Otpornost (R). Ova vrijednost karakterizira svojstvo vodiča da spriječi prolaz struje. Mjereno u ohmima.

Zakoni i formule

Sve navedene vrijednosti izravno su međusobno povezane, a gotovo svaka od njih može se izraziti u odnosu na druge. U školskom tijeku fizike to se detaljno proučava, ali je korisno sve ponoviti. Najjednostavniji primjeri formula su sljedeći:

• V = I x R = P: I;
• I = V: R = P: V;
• R = V2: P = V: I = P: ^I2 ;
• P = V x I = I ² x R = V ² : R.

Naravno, mnogi ljudi također pamte Ohmov zakon, iako ga ne mogu svi formulirati. Primjenjiv je na istosmjernu struju i opisuje ovisnost emf izvora ili napona i sile o otporu. Što se tiče formula, izgleda ovako:

• U = IR. To jest, razlika potencijala između početka i kraja vodiča jednaka je proizvodu struje i otpora.

Uključivanje ovog zakona je još jedan važan odnos. Opisuje prijelaz električne energije u toplinu tijekom prijenosa. Drugim riječima, govorimo o gubitku snage u obliku žice za grijanje. Ta se ovisnost naziva Joule-Lenzovim zakonom i opisana je kako slijedi:

• Q = I ² Rt,

gdje je Q generirana toplina, I je jakost struje, R je otpor, a t je vremenski interval.

Ova formula radi samo za trajnu raznolikost. To jest, primjenjivo je samo za određeni slučaj, dok će za varijablu izgledati nešto kompliciranije.

Razlike od drugih vrsta

Ako uzmemo u obzir grafove glavnih tipova električne struje, onda se neće pojaviti nikakva pitanja. Linija konstante će biti ravna, ostajući na istoj razini tijekom vremena, naizmjenično - zubac. Za razliku od potonjeg, prvi nema takav parametar kao frekvenciju, odnosno, u ovom slučaju je nula. Osim toga, smjer DC-a se s vremenom ne mijenja. Oznaka je također različita - DC (istosmjerna struja) i AC (izmjenična struja). Kao što možete pretpostaviti, prva je konstantna, a druga je promjenjiva. Osim toga, ova posljednja verzija može biti i jednofazna i trofazna. To je glavna razlika.

Izvori i pojačala

Naravno, istosmjerna struja se ne uzima niotkuda. Postoje posebni uređaji koji ga generiraju. To su obične baterije, punjive baterije i drugi suvremeni izvori. Prva od njih bila je ista voltaika voltaička stanica. No, ponekad struja ne samo da mora biti generirana, već i pojačana. Za to postoje i posebni uređaji - DC pojačala (UFD). Ovi uređaji su potrebni za povećanje napona. Pojačalo u punom smislu riječi može se nazvati UFT, ako njegov radni raspon uključuje sve frekvencije, sve do najniže i nule. Ovi uređaji su vrlo popularni i široko se koriste u mnogim područjima elektronike, tako da se njihov razvoj i poboljšanje odvija kontinuirano.

Primjena u suvremenom svijetu

On je svugdje. Svi moderni uređaji koji rade i na električnoj mreži i na baterijama koriste istosmjernu struju. U prvom slučaju uređaj osigurava poseban element koji pretvara električnu energiju iz jedne vrste u drugu. U drugom slučaju dolazi do kemijske reakcije u izvoru napajanja, koja održava konstantu napona. Čini se da bi u ovom slučaju bilo lakše da mreža ima konstantnu nego izmjeničnu struju, ali to nije tako. Druga verzija je lakša za proizvodnju, a također ne mora biti pretvorena za rad transformatora. A uređaji koji omogućuju primanje konstante iz varijable nazivaju se ispravljačima, iako su uređaji koji provode obrnuto djelovanje invertori. Ova vrsta struje našla je svoju primjenu u elektrokemiji, nekim vrstama zavarivanja, obradi metala, medicini i mnogim drugim područjima. To je doista svugdje, a ponekad se čini pravim čudom, jer je sve počelo s uobičajenim jantarima.