DC: storia di scoperta e studio del fenomeno, l'applicazione nel mondo moderno

Elettricità nel mondo antico

Anche l'antico filosofo greco Thales ha scritto sulle proprietà dell'ambra, indossate con la lana, per attirare piccoli oggetti. Ma per un periodo piuttosto lungo, tutta la conoscenza dell'elettricità si è limitata a questa curiosa esperienza. Nessuno è associato a questo fenomeno fulmine naturale, osservato durante i temporali. Ulteriori studi sulla corrente elettrica, mentre senza separazione in diretta e alternata, continuarono solo nel XVII secolo. E per un paio di centinaia di anni, gli scienziati sono avanzati molto lontano.

Fenomeno di scoperta

Nel 1600 fu introdotto il termine "elettricità" e più di mezzo secolo dopo iniziò a esplorare attivamente. Inizialmente, la divisione in costante e corrente alternata non esisteva, quindi gli studi non erano sistematici. La prima teoria riguardante la natura dell'elettricità fu formulata nel XVIII secolo da Benjamin Franklin, che tuttavia rimase nella storia principalmente come una figura politica. Poco dopo fu costruito il primo condensatore, la cosiddetta Leiden Bank. Ciononostante, si ritiene che la storia della ricerca in corrente diretta sia iniziata sul serio dagli esperimenti di Galvani, concernenti, stranamente, principalmente la biologia e non la fisica. Il famoso italiano ha letteralmente trasformato la scienza.

Studio DC

Esperimenti Galvani si occupò principalmente della fisiologia. passaggio corrente elettrica attraverso il corpo della rana, notò come i suoi muscoli si contraevano. La descrizione di questi esperimenti interessava non solo i biologi, ma anche i fisici. Lo stesso Galvani, dopo aver condotto una serie di studi, ha considerato che i muscoli sono qualcosa come il vaso di Leida o, per essere più precisi, le sue batterie. Questi esperimenti hanno costituito la base dell'elettrofisiologia moderna. Un seguace dell'italiano, il suo connazionale Alessandro Volta, nel 1800 ha creato il primo fonte di energia DC - cella galvanica. I britannici Carlyle e Nicholson hanno ripetuto gli esperimenti dei loro colleghi, giungendo alla conclusione che in determinate condizioni, l'elettricità passata attraverso l'acqua provoca la decomposizione nei suoi elementi costitutivi. Tali esperimenti alla fine diedero impulso allo sviluppo della chimica. Gli scienziati russi hanno anche dato una mano nella ricerca - un nativo di San Pietroburgo, Vasilij Petrov, nel 1803 ha descritto il fenomeno arco elettrico. Tuttavia, 9 anni dopo, questa scoperta è avvenuta di nuovo ed è stata presentata come quello che è successo la prima volta. Ulteriori studi sono già stati diretti allo studio delle caratteristiche e delle leggi che governano la corrente. In parallelo, gli scienziati hanno trovato nuovi e nuovi modi di usare l'elettricità, inventando dispositivi straordinari che il genere umano ha usato finora.

Caratteristiche e parametri

Come suggerisce il nome, il valore della corrente continua e la sua tensione in qualsiasi momento rimangono invariati. Nonostante il fatto che il movimento di particelle cariche si verifica continuamente, la loro posizione spaziale complessiva rimane stazionaria. A proposito, sorprendentemente, ma da un punto di vista tecnico, il termine "corrente continua" è errato, perché non è lo stesso che è costante, ma la tensione della fonte di energia, la sua forza elettromotrice (EMF). Ma il concetto è così saldamente stabilito che è semplicemente impossibile immaginare il suo cambiamento. Quindi, la caratteristica principale di questa varietà è la mancanza di inversione di polarità all'alimentazione. La corrente continua ha un numero di parametri, che, naturalmente, sono inerenti ad altri tipi:

• Forza o magnitudo (i). Mostra la quantità di corrente che scorre attraverso la sezione trasversale del conduttore per unità di tempo. Misurato in ampere.
• Densità (F). Il rapporto tra la corrente e l'area della sezione trasversale del conduttore. Unità di misura - A / mm ² .
• Voltaggio (V). Questa quantità fisica indica il funzionamento di una fonte di elettricità durante il trasferimento di carica rispetto alla sua grandezza. Misurato in volt.
• Energia elettrica (P). Indica la velocità di trasmissione o conversione di energia elettrica. Unità - watt.
• Resistenza (R). Questo valore caratterizza la proprietà del conduttore per impedire il passaggio di corrente. Misurato in ohm.

Leggi e formule

Tutti i valori di cui sopra sono direttamente correlati tra loro e quasi tutti possono essere espressi in termini di altri. Nel corso di fisica della scuola, questo è studiato in dettaglio, ma è utile ripetere di nuovo tutto. Gli esempi più semplici di formule sono i seguenti:

• V = I x R = P: I;
• I = V: R = P: V;
• R = V ² : P = V: I = P: I ² ;
• P = V x I = I ² x R = V ² : R.

Naturalmente, molte persone ricordano anche la legge di Ohm, sebbene non tutti la possano formulare. È applicabile alla corrente diretta e descrive la dipendenza della sorgente o della tensione emf e la forza sulla resistenza. In termini di formule, sembra che questo:

• U = IR. Cioè, la differenza di potenziale tra l'inizio e la fine del conduttore è uguale al prodotto di corrente e resistenza.

Includere questa legge è un'altra relazione importante. Descrive la transizione dell'energia elettrica in calore durante la trasmissione. In altre parole, stiamo parlando di perdita di potenza nella forma fili di riscaldamento. Questa dipendenza è chiamata legge Joule-Lenz ed è descritta come segue:

• Q = I ² Rt,

dove Q è il calore generato, I è la forza attuale, R è la resistenza, e t è l'intervallo di tempo.

Questa formula funziona solo per la varietà permanente. Cioè, è applicabile solo per un caso particolare, mentre per una variabile sembrerà un po 'più complicato.

Differenze da altri tipi

Se consideriamo i grafici dei principali tipi di corrente elettrica, allora non ci saranno domande. La linea di costante sarà dritta, rimanendo sullo stesso livello nel tempo, alternando - dente di sega. A differenza del secondo, il primo non ha un parametro come la frequenza, o meglio, in questo caso è zero. Inoltre, la direzione della DC non cambia nel tempo. Anche la designazione è diversa: DC (corrente continua) e AC (corrente alternata). Come puoi immaginare, il primo è costante e il secondo è variabile. Inoltre, quest'ultima versione può essere sia singola che trifase. Questa è la differenza principale.

Fonti e amplificatori

Certo, la corrente continua non viene presa dal nulla. Ci sono dispositivi speciali che lo generano. Queste sono normali batterie, batterie ricaricabili e altre fonti moderne. Il primo era la stessa cella voltaica voltaica. Ma a volte la corrente deve essere non solo generata ma anche amplificata. Anche per questo esistono dispositivi speciali: amplificatori a corrente continua (UFD). Questi dispositivi sono necessari per aumentare la tensione. Un amplificatore nel pieno senso della parola può essere chiamato UFT, se il suo intervallo operativo include tutte le frequenze, fino al più basso e zero. Questi dispositivi sono molto popolari e sono ampiamente utilizzati in molte aree dell'elettronica, in modo che il loro sviluppo e miglioramento avvengano continuamente.

Applicazione nel mondo moderno

È dappertutto. Tutti gli apparecchi moderni che funzionano sia su rete che su batterie utilizzano corrente continua. Nel primo caso, il dispositivo fornisce un elemento speciale che converte l'elettricità da una specie all'altra. Nel secondo, si verifica una reazione chimica nella fonte di energia, che mantiene costante la tensione. Sembrerebbe che in questo caso sarebbe più facile se la rete avesse una corrente costante piuttosto che alternata, ma non è così. La seconda versione è più semplice da produrre e inoltre non deve essere convertita per l'operazione dei trasformatori. E i dispositivi che consentono di ricevere una costante da una variabile sono chiamati raddrizzatori, sebbene i dispositivi che eseguono l'azione inversa siano invertitori. Questo tipo di corrente ha trovato la sua applicazione in elettrochimica, alcuni tipi di saldatura, lavorazione dei metalli, medicina e molti altri campi. È davvero ovunque, ea volte sembra un vero miracolo, perché tutto è iniziato con la solita ambra.