Teoria do circuito DC

O que é DC?

No ensino fundamental, aprendemos que tudo é feito de átomos. Este é um produto de três partículas: Elétrons, Prótons e Nêutrons. Como o nome sugere, os nêutrons não têm nenhuma carga, enquanto os prótons são positivos e os elétrons são negativos.

No átomo, os elétrons, prótons e nêutrons permanecem juntos em uma formação estável, mas se por qualquer processo externo os elétrons forem separados dos átomos, eles sempre vão querer se estabelecer na posição anterior, portanto, isso criará atração para os prótons. Se usarmos esses elétrons livres e colocá-los dentro de um condutor que forma um circuito, a atração potencial produz a diferença de potencial.

Se o fluxo do elétron não muda seu caminho e está em fluxos ou movimentos unidirecionais dentro de um circuito é denominado DC ou Corrente Contínua. A tensão DC é a fonte de tensão constante.

No caso de corrente contínua, a polaridade nunca será invertida ou alterada com relação ao tempo, enquanto o fluxo de corrente pode variar com o tempo.

Como na realidade, não existe uma condição perfeita. No caso do circuito onde os elétrons livres estão fluindo, também é verdade. Esses elétrons livres não fluem de forma independente, pois os materiais condutores não são perfeitos para permitir que os elétrons fluam livremente. Ele se opõe ao fluxo de elétrons por uma certa regra de restrições. Para este problema, cada circuito eletrônico / elétrico consiste em três grandezas individuais básicas que são chamadas de VI R.

• Tensão (V)
• Atual (I)
• E Resistência (R)

Essas três coisas são as quantidades fundamentais básicas que aparecem quase em todos os casos quando vemos ou descrevemos algo ou fazemos algo que está relacionado com Elétrica ou Eletrônica. Ambos estão bem relacionados, mas denotam três coisas distintas em Eletrônica ou Fundamentos Elétricos.

O que é atual?

Como afirmado anteriormente, os elétrons separados livres fluem dentro do circuito; este fluxo de elétrons (carga) é chamado de Corrente. Quando uma fonte de tensão é aplicada em um circuito, as partículas de carga negativa fluem continuamente a uma taxa uniforme. Esta corrente é medida em Amperes por unidade SI e denotada como I ou i. De acordo com esta unidade, 1 Ampere é a quantidade de eletricidade transportada em 1 segundo. A unidade básica de carga é coulomb.

1A é 1 coulomb de carga transportada em um circuito ou condutor em 1 segundo. Portanto, a fórmula é

1A = 1 C / S

Onde, C é denotado como coulomb e S é o segundo.

No cenário prático, os elétrons fluem da fonte negativa para a fonte positiva da fonte de alimentação, mas para um melhor entendimento relacionado ao circuito, o fluxo de corrente convencional assume que a corrente flui do terminal positivo para o negativo.

Em alguns diagramas de circuitos, frequentemente veremos que poucas setas com I ou i apontam o fluxo de correntes, que é o fluxo convencional de corrente. Veremos o uso de corrente na placa do interruptor de parede como “Máximo de 10 Amperes ” ou no carregador do telefone “a corrente de carga máxima é de 1 Ampere ” etc.

A corrente também é usada como prefixo com submúltiplos como Kilo amperes (10 ³ V), miliamperes (10 ^-3 A), micro amperes (10 ^-6 A), nano amperes (10 ^-9 A) etc.

O que é tensão?

A tensão é a diferença de potencial entre dois pontos de um circuito. Ele notifica a energia potencial armazenada como carga elétrica em um ponto de fornecimento elétrico. Podemos denotar ou medir a diferença de tensão entre quaisquer dois pontos nos nós do circuito, junção etc.

A diferença entre dois pontos é chamada de diferença de potencial ou queda de tensão.

Esta queda de tensão ou diferença de potencial é medida em Volts com o símbolo de V ou v. Mais tensão indica mais capacidade e mais retenções na carga.

Conforme descrito antes, a fonte de tensão constante é chamada de tensão CC. Se a tensão muda periodicamente com o tempo, é uma tensão CA ou corrente alternada.

Um Volt é, por definição, o consumo de energia de um joule por carga elétrica de um coulomb. O relacionamento é como descrito

V = Energia / Carga Potencial Ou 1V = 1 J / C

Onde, J é denotado como Joule e C é coulomb.

Uma queda de tensão de um Volt ocorre quando uma corrente de 1 amp passa por uma resistência de 1 ohm.

1V = 1A / 1R

Onde A é Ampere e R é a resistência em ohm.

A tensão também é usada como um prefixo com sub-múltiplos como Kilovolt (10 ³ V), milivolt (10 ^-3 V), micro-volt (10 ^-6 V), nano-volt (10 ^-9 V) etc. A voltagem também é denotado como tensão negativa, bem como tensão positiva.

A tensão CA é comumente encontrada em tomadas domésticas. Na Índia, é de 220 V CA, nos EUA é de 110 V CA, etc. Podemos obter tensão CC convertendo-a em CA em CC ou de baterias, painéis solares, várias unidades de fonte de alimentação, bem como carregadores de telefone. Também podemos converter DC para AC usando inversores.

É muito importante lembrar que a tensão pode existir sem corrente, pois é a diferença de tensão entre dois pontos ou diferença de potencial, mas a corrente não pode fluir sem qualquer diferença de tensão entre os dois pontos.

O que é resistência?

Como neste mundo nada é ideal, todo material possui certas especificações para resistir ao fluxo de elétrons ao passar dele. A capacidade de resistência de um material é a sua resistência que é medida em Ohms (Ω) ou Omega. Igual à corrente e à tensão, a resistência também tem prefixo para sub-múltiplos como Kilo-ohms (10 ³ Ω), mili-ohms (10 ^-3 Ω), mega-ohms (10 ⁶ Ω) etc. A resistência não pode ser medida em negativo; é apenas um valor positivo.

A resistência notifica se o material do qual a corrente está passando é um bom condutor significa baixa resistência ou um mau condutor significa alta resistência. 1 Ω é uma resistência muito baixa em comparação com 1M Ω.

Portanto, existem materiais que possuem baixíssima resistência e são bons condutores de eletricidade. Por exemplo, cobre, ouro, prata, alumínio, etc. Por outro lado, existem vários materiais que têm uma resistência muito elevada, portanto, um mau condutor de eletricidade, como vidro, madeira, plástico, e devido à alta resistência e capacidade de condução de eletricidade ruim, eles são usados ​​principalmente para fins de isolamento como um isolante.

Além disso, tipos especiais de materiais amplamente usados ​​na eletrônica por suas capacidades especiais de conduzir eletricidade entre os condutores ruins e bons. São semicondutores, o nome indica sua natureza, semicondutores. Transistores, díodos, circuitos integrados são feitos com semicondutor. O germânio e o silício são materiais semicondutores amplamente utilizados neste segmento.

Conforme discutido antes, a resistência não pode ser negativa. Mas a resistência tem dois segmentos particulares, um está no segmento linear e o outro está no segmento não linear. Podemos aplicar cálculo matemático específico relacionado à fronteira para calcular a capacidade de resistência desta resistência linear, por outro lado, as resistências segmentadas não lineares não possuem definição adequada ou relações entre tensão e fluxo de corrente entre estes resistores.

Lei de Ohms e relacionamento VI:

Georg Simon Ohm, também conhecido como Georg Ohm, é um físico alemão que encontrou uma relação proporcional entre queda de tensão, resistência e corrente. Essa relação é conhecida como Lei de Ohms.

Em sua descoberta, afirma-se que a corrente que passa por um condutor é diretamente proporcional à tensão que passa por ele. Se convertermos esta descoberta em formação matemática, veremos que

Corrente (Ampere) = Tensão / Resistência I (Ampere) = V / R

Se conhecermos qualquer um dos dois valores dessas três entidades, podemos encontrar o terceiro.

A partir da fórmula acima, encontraremos as três entidades, e a fórmula será: -

Voltagem	V = I x R	A saída será Tensão em Volt (V)
Atual	I = V / R	A saída será Corrente em Ampere (A)
Resistência	R = V / I	A saída será Resistência em Ohm (Ω)

Vamos ver a diferença desses três usando um circuito onde a carga é a resistência e o Am-meter é usado para medir a corrente e o Volt-meter é usado para medir a tensão.

Na imagem acima, um amperímetro conectado em série e fornecendo a corrente para a carga resistiva, por outro lado, um voltímetro conectado através da fonte para medir a tensão.

É importante lembrar que um amperímetro precisa ter resistência 0, já que deve fornecer resistência 0 na corrente que flui por ele e, para que isso aconteça, um amperímetro ideal de 0 ohm é conectado em série, mas como a tensão é a diferença de potencial de dois nós, o voltímetro é conectado em paralelo.

Se alterarmos a corrente da fonte de tensão ou a tensão da fonte de tensão ou a resistência de carga na fonte linearmente e, em seguida, medirmos as unidades, produziremos o resultado abaixo:

Neste gráfico, se R = 1, a corrente e a tensão aumentarão proporcionalmente. V = I x 1 ou V = I. portanto, se a resistência for fixa, a tensão aumentará com a corrente ou vice-versa.

O que é poder?

A energia é criada ou consumida, em um circuito eletrônico ou elétrico a classificação de energia é usada para fornecer informações sobre quanta energia o circuito consome para fazer uma saída adequada dele.

De acordo com a regra da natureza, a energia não pode ser destruída, mas pode ser transferida, como a energia elétrica convertida em energia mecânica quando a eletricidade é aplicada em um motor ou a energia elétrica convertida em calor quando aplicada em um aquecedor. Assim, um aquecedor precisa de energia, que é potência, para fornecer dissipação de calor adequada, essa potência é a potência nominal do aquecedor na saída máxima.

A potência é indicada com o símbolo W e é medida em WATT.

Potência é o valor multiplicado da tensão e da corrente. Então, P = V x I

Onde, P é a potência em watt, V é a tensão e I é o ampere ou fluxo de corrente.

Ele também tem subprefixo como Kilo-Watt (10 ³ W), mili-Watt (10 ^-3 W), mega-Watt (10 ⁶ W) etc.

Como a Lei de Ohms V = I x R e a Lei de Potência é P = V x I, podemos colocar o valor de V na lei de potência usando a fórmula V = I x R. Então a lei de potência será

P = I * R * I Ou P = I ² R

Ao organizar a mesma coisa, podemos encontrar pelo menos uma coisa quando outra não está disponível, as fórmulas são reorganizadas na matriz abaixo:

Portanto, cada segmento consiste em três fórmulas. Em qualquer um dos casos, se a resistência for 0, a corrente será infinita, é chamada de condição de curto-circuito. Se a tensão for 0, então a corrente não existe e a potência será 0, se a corrente for 0, então o circuito está em condição de circuito aberto onde a tensão está presente, mas não a corrente, portanto, novamente a potência será 0, se a potência for 0 então, nenhuma energia será consumida ou produzida pelo circuito.

Conceito de fluxo de elétrons

Fluxos atuais por atrações de carga. Na realidade, como os elétrons são partículas negativas e fluem do terminal negativo para o terminal positivo da fonte de alimentação. Portanto, no circuito real, a corrente de elétrons flui do terminal negativo para o terminal positivo, mas no fluxo de corrente convencional, como descrevemos antes, assumimos que a corrente flui do terminal positivo para o negativo. Na próxima imagem entenderemos o fluxo da corrente com muita facilidade.

Qualquer que seja a direção, ela não tem efeito no fluxo de corrente dentro de um circuito. É mais fácil entender o fluxo de corrente convencional de positivo para negativo. O fluxo de corrente de sentido único é DC ou corrente contínua e que alterna sua direção chamada de corrente alternada ou AC.

Exemplos Práticos

Vamos ver dois exemplos para entender melhor as coisas.

1. Neste circuito, uma fonte de 12 Vcc é conectada a uma carga de 2Ω, calcule o consumo de energia do circuito?

Neste circuito, a resistência total é a resistência de carga, de modo que R = 2 e a alimentação de tensão de entrada é 12 Vcc, de modo que V = 12 V. O fluxo de corrente no circuito será

I = V / R I = 12/2 = 6 Amperes

Como Wattagem (W) = Voltagem (V) x Ampère (A), a potência total será 12 x 6 = 72Watt.

Também podemos calcular o valor sem Ampere.

Potência (W) = Potência = Tensão ² / Resistência Potência = 12 ² /2 = 12 * 12/2 = 72 watts

Qualquer que seja a fórmula usada, o resultado será o mesmo.

2. Neste circuito, o consumo total de energia na carga é de 30 Watt, se conectarmos a fonte de 15 Vcc, quanta corrente é necessária?

Neste circuito, a resistência total é desconhecida. A tensão de alimentação de entrada é 15 Vcc, portanto V = 15 Vcc e a energia que flui pelo circuito é 30W, portanto, P = 30W. O fluxo de corrente no circuito será

I = P / VI = 30/15 2 amperes

Portanto, ligando o circuito a 30W, precisamos de uma fonte de alimentação de 15V DC que é capaz de fornecer 2 Ampères de corrente DC ou mais, pois o circuito requer 2Amp de corrente.