Ορισμός ηλεκτρικού ρεύματος και υπολογισμοί.
Το ηλεκτρικό ρεύμα είναι ο ρυθμός ροής του ηλεκτρικού φορτίου στο ηλεκτρικό πεδίο, συνήθως σε ηλεκτρικό κύκλωμα.
Χρησιμοποιώντας την αναλογία του σωλήνα νερού, μπορούμε να απεικονίσουμε το ηλεκτρικό ρεύμα ως ρεύμα νερού που ρέει σε έναν σωλήνα.
Το ηλεκτρικό ρεύμα μετριέται σε μονάδα αμπέρ (amp).
Το ηλεκτρικό ρεύμα μετριέται από τον ρυθμό ροής ηλεκτρικού φορτίου σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα:
i(t) = dQ(t) / dt
Άρα Το στιγμιαίο ρεύμα δίνεται από την παράγωγο του ηλεκτρικού φορτίου από το χρόνο.
i(t) είναι το στιγμιαίο ρεύμα I τη στιγμή t σε αμπέρ (Α).
Q(t) είναι το στιγμιαίο ηλεκτρικό φορτίο σε κουλόμπ (C).
t είναι ο χρόνος σε δευτερόλεπτα (s).
Όταν το ρεύμα είναι σταθερό:
I = ΔQ / Δt
Το I είναι το ρεύμα σε αμπέρ (Α).
ΔQ είναι το ηλεκτρικό φορτίο σε κουλόμπ (C), που ρέει σε χρονική διάρκεια Δt.
Δt είναι η χρονική διάρκεια σε δευτερόλεπτα (s).
Όταν 5 κουλόμπ ρέουν μέσα από μια αντίσταση για διάρκεια 10 δευτερολέπτων,
το ρεύμα θα υπολογιστεί από:
I = Δ Q / Δ t = 5C / 10s = 0,5A
Το ρεύμα I R σε anps (A) είναι ίσο με την τάση της αντίστασης V R σε βολτ (V) διαιρούμενη με την αντίσταση R σε ohms (Ω).
IR = VR / R
| τρέχον τύπο | από | προς την |
|---|---|---|
| Θετικές χρεώσεις | + | - |
| Αρνητικές χρεώσεις | - | + |
| Συμβατική κατεύθυνση | + | - |
Έτσι, το ρεύμα που ρέει μέσα από αντιστάσεις σε σειρά είναι ίσο σε όλες τις αντιστάσεις - ακριβώς όπως η ροή του νερού μέσω ενός μόνο σωλήνα.
ITotal = I1 = I2 = I3 =...
I Σύνολο - το ισοδύναμο ρεύμα σε αμπέρ (Α).
I 1 - ρεύμα φορτίου #1 σε αμπέρ (Α).
I 2 - ρεύμα φορτίου #2 σε αμπέρ (Α).
I 3 - ρεύμα φορτίου #3 σε αμπέρ (Α).
Ρεύμα που ρέει μέσω φορτίων παράλληλα - ακριβώς όπως η ροή του νερού μέσω παράλληλων σωλήνων.
Άρα το συνολικό ρεύμα I Σύνολο είναι το άθροισμα των παράλληλων ρευμάτων κάθε φορτίου:
ITotal = I1 + I2 + I3 +...
I Σύνολο - το ισοδύναμο ρεύμα σε αμπέρ (Α).
I 1 - ρεύμα φορτίου #1 σε αμπέρ (Α).
I 2 - ρεύμα φορτίου #2 σε αμπέρ (Α).
I 3 - ρεύμα φορτίου #3 σε αμπέρ (Α).
Άρα Η τρέχουσα διαίρεση των αντιστάσεων παράλληλα είναι
RT = 1 / (1/R2 + 1/R3)
ή
I1 = IT × RT / (R1+RT)
Έτσι, η ένωση πολλών ηλεκτρικών στοιχείων ονομάζεται κόμβος .
Άρα το αλγεβρικό άθροισμα των ρευμάτων που εισέρχονται σε έναν κόμβο είναι μηδέν.
∑ Ik = 0
Το εναλλασσόμενο ρεύμα παράγεται από μια ημιτονοειδή πηγή τάσης.
IZ = VZ / Z
I Z - ροή ρεύματος μέσω του φορτίου μετρημένη σε αμπέρ (Α)
V Z - πτώση τάσης στο φορτίο μετρημένη σε βολτ (V)
Z - σύνθετη αντίσταση του φορτίου μετρημένη σε Ω (Ω)
ω = 2π f
ω - γωνιακή ταχύτητα μετρούμενη σε ακτίνια ανά δευτερόλεπτο (rad/s)
f - συχνότητα μετρούμενη σε hertz (Hz).
i ( t ) = κορυφαίνω αμαρτία ( ωt +θ )
i ( t ) - στιγμιαίο ρεύμα τη στιγμή t, μετρημένο σε αμπέρ (Α).
Ipeak - μέγιστο ρεύμα (=πλάτος ημιτονοειδούς), μετρημένο σε αμπέρ (Α).
ω - γωνιακή συχνότητα μετρούμενη σε ακτίνια ανά δευτερόλεπτο (rad/s).
t - χρόνος, μετρημένος σε δευτερόλεπτα (s).
θ - φάση ημιτονοειδούς κύματος σε ακτίνια (rad).
I rms = I eff = I peak / √ 2 ≈ 0,707 I peak
I p-p = 2 κορυφώνω
Έτσι, η μέτρηση ρεύματος γίνεται συνδέοντας το αμπερόμετρο σε σειρά με το μετρούμενο αντικείμενο, έτσι όλο το μετρούμενο ρεύμα θα ρέει μέσω του αμπερόμετρου.
Άρα το αμπερόμετρο έχει πολύ χαμηλή αντίσταση, άρα σχεδόν δεν επηρεάζει το μετρούμενο κύκλωμα.
Advertising