Fisik

Arus searah

Itu arus searah (CD) adalah aliran partikel yang dimuat ke arah yang sama, biasanya di dalam pengemudi atau cara lain. Partikel -partikel bermuatan ini dapat berupa elektron, dalam hal bahan seperti tembaga, atau ion yang beragam sifatnya.

Ini adalah jenis arus yang dihasilkan ketika baterai atau baterai terhubung ke bohlam untuk menyalakannya, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut:

Gambar 1.- Sirkuit Arus Langsung Sederhana. Sumber: f. Zapata.

Kebetulan atom logam seperti tembaga, perak dan lainnya, memiliki setidaknya satu elektron yang bergerak dengan mudah di dalam material. Dalam kondisi normal, gerakan ini acak, tetapi segera setelah perbedaan potensial antara ujung pengemudi terbentuk, elektron dapat dipindahkan ke arah yang sama, sehingga menciptakan arus listrik searah.

Karena logam memiliki elektron bebas ini, mereka adalah konduktor saat ini yang baik, namun semua bahan dapat melakukan arus listrik ke tingkat yang lebih besar atau lebih kecil.

Menjadi arus dan aliran beban dalam waktu, secara matematis didefinisikan sebagai jumlah muatan listrik ΔQ, yang beredar melalui penampang pengemudi selama interval waktu Δt:

I = Δq/Δt

Unit untuk arus listrik dalam sistem internasional jika itu adalah amperium, disingkat dan setara dengan coulomb/detik (c/s).

Bagaimana arus searah dihasilkan?

Arus searah membutuhkan sirkuit tertutup untuk mengalir dan dapat dihasilkan dalam beberapa cara. Salah satu yang paling umum adalah melalui baterai (baterai), sel bahan bakar dan akumulator, yang memiliki dua terminal tetap dan tanda yang berlawanan.

Di dalam baterai, reaksi kimia dihasilkan yang memisahkan beban listrik dan menetapkan perbedaan potensial yang diperlukan untuk arus yang terjadi.

Dapat melayani Anda: 31 jenis kekuatan dalam fisika dan karakteristiknya

Memisahkan beban, elektron meninggalkan terminal negatif, di mana mereka berada pada potensi yang lebih besar dan tertarik pada terminal positif dari potensi yang lebih rendah, bergerak di seluruh sirkuit dalam arah yang sama.

Seiring waktu, reaksi kimia berkurang dan baterai aus. Meskipun demikian, arus yang dihasilkannya, bahkan semakin berkurang intensitasnya, itu tetap arus searah.

Konversi arus bolak -balik ke arus searah

Gambar 2. Skema arus langsung dan arus alternatif

Metode lain untuk mendapatkan arus searah adalah dengan konversi arus bolak -balik. Arus yang mencapai rumah adalah alternatif, oleh karena itu arahnya berubah secara siklis, tetapi dapat menjadi arus searah yang memiliki elemen sirkuit tertentu seperti dioda, kapasitor dan transformator.

Elemen -elemen ini bertanggung jawab untuk menjaga arus mengalir dalam satu arah. Kedengarannya agak rumit, tetapi sirkuit yang diperlukan, yang dikenal sebagai sirkuit penyearah, tidak sulit untuk diterapkan. Proses terbalik, yaitu, untuk mengubah arus searah menjadi arus bolak -balik sedikit lebih kompleks, meskipun juga dapat dilakukan.

Arus bergantian lebih disukai untuk penggunaan massal karena lebih mudah diangkut dan didistribusikan, dan dengan lebih sedikit kerugian, dari stasiun pembangkit. Untuk alasan ini, jika perangkat dirancang untuk beroperasi dengan arus searah, selalu dilengkapi dengan perangkat atau pengisi daya yang dapat disampaikan.

Sirkuit arus langsung

Sirkuit arus searah mencakup serangkaian elemen seperti resistensi, kapasitor dan lainnya, dihubungkan dengan kabel mengemudi dan memberi makan sumber tegangan langsung.

Ada simbol spesifik untuk masing -masing elemen ini, misalnya, sumber tegangan langsung, yang memasok arus DC dilambangkan dengan dua garis paralel dengan panjang yang berbeda atau lingkaran dengan simbol kesetaraan di dalamnya.

Dapat melayani Anda: Gerakan bergelombang: Karakteristik, jenis gelombang, contoh

Pada gambar berikut v adalah tegangan dan saya adalah arus. Perhatikan bahwa arus ditarik oleh kutub positif baterai, meskipun diketahui bahwa itu adalah elektron, beban negatif, yang membawa arus. Ini dilakukan dengan konvensi.

Gambar 3. Simbol tegangan yang digunakan dalam sirkuit arus langsung. Sumber: f. Zapata.

Elemen umum lainnya dalam sirkuit arus langsung adalah ketahanan. Semua pengemudi memiliki beberapa oposisi atau resistensi terhadap bagian dari arus dan simbolnya adalah garis yang berdentasi.

Filamen bohlam memiliki resistensi, dengan cara ini, sirkuit pada Gambar 1 secara skematis diwakili seperti yang ditunjukkan pada gambar yang lebih rendah.

Setelah sakelar S ditutup, arus dapat mengalir dan melewati resistansi R, menyebabkan filamen bohlam menyala dan juga mengeluarkan panas.

Gambar 4. Representasi skematis dari sirkuit arus searah, di sebelah kiri dengan sakelar terbuka tidak ada arus, dan ke kanan, dengan sakelar tertutup arus searah telah ditetapkan. Sumber: f. Zapata.

Hukum Ohm

Hukum Ohm digunakan untuk menyelesaikan sirkuit arus searah sederhana seperti bagian sebelumnya, yang berlaku untuk sejumlah besar bahan konduktif:

V = i ∙ r

Di mana v adalah tegangan, saya adalah intensitas arus dan r adalah hambatan listrik. Dalam unit sistem internasional, tegangan diukur dalam volt (v), arus dalam amp (a) dan resistansi dalam ohm (Ω).

Contoh numerik

Jika resistansi sirkuit sebelumnya adalah r = 150 Ω dan tegangan adalah 12 V, arus yang mengalir melalui sirkuit adalah:

Dapat melayani Anda: menyeimbangkan vektor: perhitungan, contoh, latihan

I = v/r = 12 v/150 Ω = 0.08 a

Aplikasi arus langsung

Baterai dan baterai

Baterai dan baterai yang mengoperasikan jam tangan dan mainan memasok arus searah. Mereka datang dalam berbagai ukuran dan tegangan sesuai dengan kebutuhan desain.

Baterai mobil adalah contoh lain dari penggunaan arus searah, berkat sistem lampu dan mesin starter.

Loader untuk laptop dan ponsel

Sebagian besar peralatan elektronik portabel untuk penggunaan domestik diberi makan dengan arus searah dan dilengkapi dengan baterai dan pengisi daya.

Sel fotovoltaik

Mereka terdiri dari sirkuit elektronik untuk menangkap dan mengubah sinar matahari menjadi energi listrik melalui efek fotolistrik. Perangkat ini selalu memberikan arus searah, yang dapat dikonversi menjadi arus bergantian oleh investor.

Contoh arus langsung

Seperti yang dijelaskan sebelumnya, arus searah adalah aliran yang mengalir dalam arti yang sama, bagaimanapun, besarnya dapat bervariasi. Misalnya ketika baterai umum diunduh, arus yang dihasilkannya kurang dari saat baru.

Dalam gambar berikut, contoh -contoh yang berbeda dari arus searah ditampilkan, dimulai dengan arus konstan dari waktu ke waktu. Yang lain bervariasi, bagaimanapun, semua mengalir dalam arah yang sama, oleh karena itu arus langsung.

Arus konstan

Adalah itu yang grafisnya saat ini vs waktu Itu adalah garis horizontal, sejajar dengan sumbu zaman.

Gambar 5. Arus searah konstan. Sumber: Wikimedia Commons.

Arus intensitas variabel langsung

Grafik berikut menunjukkan dua arus langsung intensitas variabel, yang diperoleh dari sinyal alternatif dengan sirkuit yang sesuai:

Gambar 6.- Dua contoh arus searah intensitas variabel. Sumber: Wikimedia Commons.

Tema yang menarik

Perbedaan antara arus bolak -balik dan arus langsung.

Sirkuit arus bergantian.

Referensi

Bauer, w. 2011. Fisika untuk Teknik dan Ilmu Pengetahuan. Volume 2. MC Graw Hill.
Giancoli, d. 2006. Fisika: Prinsip dengan aplikasi. 6. Ed Prentice Hall.
Katz, d. 2013. Fisika untuk Ilmuwan dan Insinyur. Yayasan dan Koneksi. Pembelajaran Cengage.
Hewitt, Paul. 2012. Ilmu Fisik Konseptual. Ke -5. Ed. Pearson.
Sears, Zemansky. 2016. Fisika Universitas dengan Fisika Modern. 14. Ed. Volume 2. Pearson.