Das Gleichstrom (CD) ist der Fluss geladener Teilchen in die gleiche Richtung, normalerweise innerhalb eines Leiters oder eines anderen Mediums. Diese geladenen Teilchen können im Fall eines Materials wie Kupfer Elektronen oder Ionen verschiedener Art sein..
Dies ist die Art von Strom, der erzeugt wird, wenn eine Zelle oder Batterie an eine Glühbirne angeschlossen wird, um sie einzuschalten, wie in der folgenden Abbildung dargestellt:
Es kommt vor, dass die Atome von Metallen wie Kupfer, Silber und anderen in ihrer äußersten Hülle mindestens ein Elektron haben, das sich leicht innerhalb des Materials bewegt. Unter normalen Bedingungen ist diese Bewegung zufällig, aber sobald eine Potentialdifferenz zwischen den Enden des Leiters festgestellt wird, können sich die Elektronen in die gleiche Richtung bewegen, wodurch ein elektrischer Gleichstrom erzeugt wird..
Da Metalle diese freien Elektronen haben, sind sie gute Stromleiter, jedoch können alle Materialien mehr oder weniger elektrischen Strom leiten..
Da der Strom I ein zeitlicher Ladungsfluss ist, ist er mathematisch definiert als die Menge der elektrischen Ladung Δq, die während eines Zeitintervalls Δt durch den Querschnitt eines Leiters zirkuliert:
I = Δq / Δt
Die Einheit für elektrischen Strom im SI International System ist das Ampere, abgekürzt A und entspricht dem Coulomb / Sekunde (C / s)..
Gleichstrom benötigt einen geschlossenen Kreislauf oder Pfad zum Fließen und kann auf verschiedene Arten erzeugt werden. Eine der häufigsten ist durch Zellen (Batterien), Brennstoffzellen und Akkumulatoren, die zwei feste Anschlüsse und entgegengesetzte Vorzeichen haben..
Innerhalb der Batterien finden chemische Reaktionen statt, die die elektrischen Ladungen trennen und die Potentialdifferenz ermitteln, die für die Erzeugung des Stroms erforderlich ist..
Getrennte Ladungen verlassen die Elektronen den negativen Anschluss, wo sie sich auf einem höheren Potential befinden, und werden vom positiven Anschluss eines niedrigeren Potentials angezogen, wobei sie sich in der gleichen Richtung durch die Schaltung bewegen..
Mit der Zeit verlangsamen sich die chemischen Reaktionen und die Batterie nutzt sich ab. Trotzdem ist der Strom, den es erzeugt, obwohl es von geringerer Intensität ist, immer noch Gleichstrom..
Ein anderes Verfahren zum Erhalten von Gleichstrom besteht darin, Wechselstrom umzuwandeln. Der Strom, der in die Häuser gelangt, wechselt, daher ändert sich seine Richtung zyklisch. Er kann jedoch durch bestimmte Schaltungselemente wie Dioden, Kondensatoren und Transformatoren in Gleichstrom umgewandelt werden..
Diese Elemente sind dafür verantwortlich, dass der Strom nur in eine Richtung fließt. Es klingt etwas kompliziert, aber die notwendigen Schaltungen, die als Gleichrichterschaltungen bekannt sind, sind nicht schwer zu implementieren. Der umgekehrte Vorgang, dh das Ändern des Gleichstroms in Wechselstrom, ist etwas komplexer, kann aber auch durchgeführt werden.
Wechselstrom wird für den Masseneinsatz bevorzugt, da er leichter und mit weniger Verlusten von Kraftwerken transportiert und verteilt werden kann. Wenn ein Gerät für den Betrieb mit Gleichstrom ausgelegt ist, ist es daher immer mit einem Gerät oder Ladegerät ausgestattet, mit dem die Konvertierung durchgeführt werden kann..
Eine Gleichstromschaltung umfasst eine Reihe von Elementen wie Widerstände, Kondensatoren und andere, die durch leitende Drähte verbunden und mit einer Gleichspannungsquelle gespeist werden..
Für jedes dieser Elemente gibt es spezielle Symbole, z. B. Gleichspannungsquellen, die Gleichstrom liefern und durch zwei parallele Linien unterschiedlicher Länge oder einen Kreis mit dem Symbol der Gleichheit im Inneren symbolisiert werden..
Im folgenden Bild ist V die Spannung und I der Strom. Es ist zu beachten, dass der Strom aus dem positiven Pol der Batterie gezogen wird, obwohl bekannt ist, dass negativ geladene Elektronen den Strom führen. Dies geschieht gemäß Konvention.
Ein weiteres gemeinsames Element in Gleichstromkreisen ist das Ausdauer. Alle Leiter weisen einen gewissen Widerstand oder Widerstand gegen den Stromdurchgang auf, und ihr Symbol ist eine gezackte Linie.
Das Filament der Glühbirne hat einen Widerstand. Auf diese Weise ist die Schaltung von Fig. 1 schematisch dargestellt, wie in der folgenden Figur gezeigt.
Sobald der Schalter S geschlossen ist, kann Strom durch den Widerstand R fließen, wodurch der Glühfaden der Glühbirne aufleuchtet und Wärme abgibt..
Das Ohmsche Gesetz wird verwendet, um einfache Gleichstromkreise wie den im vorherigen Abschnitt zu lösen, die für eine große Anzahl leitfähiger Materialien gelten:
V = I ∙ R.
Dabei ist V die Spannung, I die Intensität des Stroms und R der elektrische Widerstand. In Einheiten des internationalen Systems wird die Spannung in Volt (V), der Strom in Ampere (A) und der Widerstand in Ohm (Ω) gemessen..
Wenn der Widerstand des Filaments in der obigen Schaltung R = 150 Ω und die Spannung 12 V beträgt, beträgt der durch die Schaltung fließende Strom:
I = V / R = 12 V / 150 Ω = 0,08 A.
Die Zellen und Batterien, die Uhren und Spielzeug antreiben, liefern Gleichstrom. Sie sind in verschiedenen Größen und Spannungen erhältlich, je nach den Anforderungen des Designs.
Die Autobatterie ist ein weiteres Beispiel für die Verwendung von Gleichstrom, dank dessen das Lichtsystem und der Anlasser funktionieren.
Die überwiegende Mehrheit der tragbaren elektronischen Geräte für den Heimgebrauch wird mit Gleichstrom betrieben und ist mit einem Akku und einem Ladegerät ausgestattet..
Sie bestehen aus elektronischen Schaltkreisen, um Sonnenlicht durch den photoelektrischen Effekt einzufangen und in elektrische Energie umzuwandeln. Diese Geräte liefern immer einen Gleichstrom, der mit einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt werden kann.
Wie zuvor erläutert, fließt Gleichstrom in die gleiche Richtung, seine Größe kann jedoch variabel sein. Wenn beispielsweise eine gewöhnliche Batterie entladen wird, ist der Strom, den sie erzeugt, geringer als im Neuzustand..
Die folgenden Bilder zeigen verschiedene Beispiele für Gleichstrom, beginnend mit einem konstanten Strom über die Zeit. Die anderen sind variabel, sie fließen jedoch alle in die gleiche Richtung, daher handelt es sich um Gleichströme.
Es ist derjenige, dessen Grafik Strom gegen Zeit ist eine horizontale Linie parallel zur Zeitachse.
Das folgende Diagramm zeigt zwei Gleichströme variabler Intensität, die aus einem Wechselsignal durch eine geeignete Schaltung erhalten werden:
Unterschiede zwischen Wechsel- und Gleichstrom.
Wechselstromkreise.
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