Ein einfacher Gleichstromkreis ist ein Stromkreis mit einer Richtung von Spannung und Strom. Genauer gesagt hat dieser Stromkreis nur eine Richtung oder einen unidirektionalen Fluss elektrischer Ladung. Eines der einfachsten Beispiele für Gleichspannung ist eine Batterie.
Wenn DC die Abkürzung für „Gleichstrom“ ist, dann ist AC die Abkürzung für „Wechselstrom“. Die Idee hinter „Gleichstrom“ oder „Wechselstrom“ ist eine „Richtung“ ihres Ladungsflusses.
Definition des Gleichstromkreises
Wenn Sie jemand bittet, einen Gleichstromkreis zu definieren, können Sie ihm Ihre beste und einfachste Erklärung geben? In manchen Büchern oder Zeitschriften finden Sie vielleicht die umfassendste Erklärung. Aber aus irgendeinem Grund müssen wir nur die einfachste Definition dazu lernen und direkt mit der Schaltungsanalyse beginnen.
Definition: Gleichstromkreis ist ein elektrischer Schaltkreis, der entweder aus einer Konstantspannungsquelle, einer Konstantstromquelle und ohmschen Lasten besteht. Spannung und Strom im Schaltkreis sind unabhängig von der Zeit.
Wie der Name schon sagt, bedeutet Gleichstrom, dass er nur in eine Richtung fließt. Hier kennen wir ein weiteres wichtiges Wort, nämlich „Polarität“. Polarität bezeichnet „eine Richtung“, genau wie wir es wissen müssen, bevor wir einen Stromkreis analysieren.
Was ist ein Gleichstromkreis? Es ist ein Stromkreis, der nur eine Polarität und eine Richtung der Spannung oder des Stroms hat. Dieser Stromkreis hat einen konstanten Wert, eine Nullfrequenz oder einen langsam bis fast gar nicht variierenden Mittelwert für Spannung oder Strom.
Eine andere Erklärung ist
- Über einer Gleichspannungsquelle liegt immer eine konstante Spannung an.
- Über einer Gleichstromquelle liegt immer ein konstanter Strom an.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in einem Gleichstromkreis Spannung und Stromstärke in jedem Teil des Stromkreises konstante Werte aufweisen.
Vielleicht ist es verwirrend zu glauben, dass die Abkürzung für Gleichstrom Gleichstrom ist. Aus diesem Grund bezieht sich Gleichstrom auch auf „konstante Polarität“. Ein Gleichstromkreis kann eine schwankende Spannung aufweisen, wird aber nicht die negative Polarität überschreiten oder umgekehrt, wie in der Spannungswellen Form eines Gleichrichters unten gezeigt.
Das Gleichstromdiagramm oben zeigt, dass er nie eine andere Polarität überschreitet. Dies ist das Gleichstrombeispiel, bei dem er nie eine andere Polarität überschreitet.
Was ist ein Gleichstromkreis?
Ein Gleichstromkreis ist ein Stromkreis, der nur aus
- Konstantspannungs- und/oder Stromquellen,
- Ohmsche Lasten (Widerstände).
Dieser Schaltkreis ist zeitunabhängig. Wenn ein Schaltkreis keine vergangenen Werte seiner Spannung und seines Stroms benötigt, können wir davon ausgehen, dass es sich um einen Gleichstrom Schaltkreis handelt.
Er benötigt keine vergangenen Werte, daher werden keine komplexen Berechnungen mit zeitabhängigen, vorübergehenden Perioden oder dergleichen verwendet.
Wir müssen nur seine stationäre Berechnung analysieren, natürlich mit einer Gleichstrom Lösung.
Bedenken Sie, dass nicht jeder Stromkreis mit einer Gleichstrom Lösung gelöst werden kann. Machen Sie sich darauf gefasst, eine andere Lösung zu verwenden, wenn der Schaltkreis induktive (Induktor) und kapazitive (Kondensator) Lasten aufweist.
Darüber hinaus kann man einen Schaltkreis bedenkenlos als Gleichstrom Schaltkreis bezeichnen, wenn er von Gleichstromquellen (Batterie oder Gleichstromversorgung) gespeist wird.
Wir können seinen Wert einfach durch die Verwendung eines Messgeräts wie beispielsweise eines Voltmeters oder eines Amperemeters nachweisen.
Anwendung eines Gleichstromkreises
Was sind Beispiele für Gleichstrom?
Gleichstrom findet man häufig in Niederspannungs- und Niederspannungs Anwendungen, insbesondere bei Batterien und Solarzellen. Die meisten unserer elektronischen Geräte benötigen ebenfalls Gleichspannung und Gleichstromversorgung.
Denken Sie daran, dass wir bei der Verwendung von Gleichstrom Geräten auf die Polarität achten müssen, da diese sonst kaputt gehen. Auch wenn Ihre Geräte ein Diodenbrücken Element haben, ist es ratsam, die richtige Polarität anzuschließen.
Gleichspannung wird auch häufig im Automobilbereich verwendet.
Nehmen wir zum Beispiel die Entwicklung von Elektrofahrzeugen: Sie verwenden Batterien, also Gleichspannung. Dieselmotoren in Schwerlastfahrzeugen, Lastwagen, landwirtschaftlichen Geräten usw. verwenden ebenfalls Gleichspannungs Systeme.
Gleichstromversorgungen werden auch in der Telekommunikationstechnologie verwendet.
Diese Stromversorgung hält die Verbindungsleitungen für Teilnehmer aufrecht, wenn es während des Betriebs zu einer Unterbrechung kommt. DC-DC-Wandler werden auch gerne als Stromquelle für Kommunikationsgeräte verwendet.
Aus Effizienzgründen wird bei der Hochspannungsübertragung Gleichstrom verwendet. Dies liegt daran, dass bei der Übertragung über lange Strecken die Verluste durch Hochspannungs-Gleichstrom (HGÜ) geringer und günstiger sind.
Diese Schaltung kann durch den Einsatz einer Filterschaltung weiter optimiert werden.
Grundlegender Gleichstromkreis
Da ein Gleichstromkreis ein Stromkreis ist, der entweder mit konstanter Spannung oder konstanter Spannung versorgt wird, bestehen seine Komponenten aus Batterie, Leiterdraht und ohmschen Lasten. Sein Stromfluss ist in eine Richtung festgelegt, vom Plus- zum Minuspol.
Seine im Stromkreis gemessene Spannung und Stromstärke sind ebenfalls konstant und zeitunabhängig.
Da es sich um einen Gleichstromkreis handelt, ist die am häufigsten verwendete Analysetechnik das Ohmsche Gesetz, da es Spannung, Stromstärke und Widerstand verwendet.
In einem Gleichstromkreis fließt die elektrische Ladung von einem höheren zu einem niedrigeren Potenzial. Aus diesem Grund weist das Symbol einer Gleichspannungsquelle oder Batterie auf ein hohes und ein niedriges Potenzial hin.
Das Symbol oben stellt eine übliche Gleichspannungsquelle dar, bei der:
- Das höhere Potenzial wird durch ein positives Symbol dargestellt.
- Das niedrigere Potenzial wird durch ein negatives Symbol dargestellt.
Das Symbol oben stellt eine Batterie dar, bei der:
- Die längere Linie mit dem Pluszeichen stellt das höhere Potenzial dar.
- Die kürzere Linie stellt das niedrigere Potenzial dar.
Neben Komponenten müssen wir auch etwas über Verzweigungen, Knoten und Schleifen lernen.
Lassen Sie uns nun mit einer Gleichstromkreis Analyse fortfahren. Wir werden eine Taschenlampe verwenden, um ein einfaches Gleichstrom Schaltbild zu erstellen.
Aus dem obigen Diagramm können wir schließen, dass unsere Teile eines einfachen Gleichstromkreises dieses Mal sind:
- Eine Batterie,
- ein Schalter und
- eine Glühbirne.
Unsere nächste Frage ist, wie die Glühbirne in einem einfachen Gleichstromkreis leuchtet. Das ist ganz einfach, denn wenn sie keinen Schalter hat, bleibt die Glühbirne immer an, bis die Batterie leer ist.
Dieser einfache Glühbirnen Schaltkreis kann uns zeigen, wie sich ein Gleichstromkreis verhält, wenn ein Gleichstrom fließt oder Gleichspannung an den Schaltkreis angelegt wird.
Es gibt zwei Bedingungen:
- Wenn der Schalter geschlossen ist, fließt der Strom zur Glühbirne und schaltet sie ein.
- Wenn der Schalter geöffnet ist, handelt es sich um einen offenen Stromkreis. Daher fließt kein Strom zur Glühbirne und diese schaltet sich aus.
Natürlich kann dieser Schaltkreis allein für mehr Sicherheit verbessert werden, da wir eine Batterie nur über ein Leitungskabel mit einer Glühbirne verbinden. Bedenken Sie, dass jedes elektrische Gerät, jedes Element und jede Komponente Schwellenwerte für Spannung und Stromstärke haben.
Überstrom im Schaltkreis lässt die Glühbirne durchbrennen und Sie müssen eine neue kaufen.
Wir können diesen Schaltkreis weiter verfeinern, zum Beispiel in einen blinkenden LED-Schaltkreis.
Wenn wir daran zurückdenken, wie wir das Ohmsche Gesetz gelernt haben, können wir es hier absolut anwenden.
Welche Regeln gelten für die Analyse von Gleichstromkreisen? Wir können das grundlegende Ohmsche Gesetz nutzen, um Spannung, Stromstärke oder Widerstand zu berechnen, solange die Werte von zwei davon bekannt sind.
Mit
Wir können den Strom reduzieren, indem wir den Widerstand erhöhen oder die Spannung verringern.
Das Verringern der Spannung können Sie vergessen, da wir eine Batterie mit einem festen Spannungswert verwenden. Dann können wir nur einen Widerstand hinzufügen, um den fließenden Strom zur Glühbirne zu reduzieren oder zu begrenzen.
So bauen Sie Ihren eigenen einfachen Gleichstromkreis.
Das Konzept eines Gleichstromkreises kann zum Aufbau analoger oder digitaler Schaltkreise verwendet werden.
Beispiele für Gleichstromkreise
Was ist ein Gleichstromkreis und in welche Richtung fließt er?
Nachdem Sie bis hierhin gelesen haben, sollten Sie diese Frage für sich selbst beantwortet haben. Wenn Sie einen Gleichstromkreis nur eine Sekunde lang beobachten, wissen Sie, in welche Richtung der Strom fließt. Unser nächster Schwerpunkt ist:
Wie viel Strom fließt in diese Richtung?
Um diese Frage zu beantworten, verwenden wir einen Gleichstrom-Reihenstromkreis wie unten dargestellt:
Der Stromfluss im Gleichstromkreis wird durch den Buchstaben I und die Pfeilrichtung angezeigt. Die Spannung im Gleichstromkreis wird durch V dargestellt.
Wir können davon ausgehen, dass V eine Batterie ist, dann können R1 und R2 beliebige ohmsche Lasten wie Glühbirnen sein.
Da es nur einen Strompfad gibt, ist der Strom an jedem Punkt im Stromkreis gleich. Oder wir können es in einem mathematischen Ausdruck ausdrücken:
Die Spannung in einem Gleichstromkreis ist die Summe der Spannungsabfälle über den Schalungselementen. In diesem Fall ist die Spannungsquelle V gleich der Summe der Spannungsabfälle über R1 und R2.
Daher können wir es in eine mathematische Gleichung umwandeln:
Nachdem wir diese beiden Gleichungen haben, können wir das Ohmsche Gesetz frei verwenden, um die gewünschte Variable zu finden.
Anwendung des Ohmschen Gesetzes:
Daher,
Wir beschränken uns auf den Serien-Gleichstromkreis (Spannungsteilerschaltung) und gehen nicht auf den Parallel-Gleichstromkreis (Stromteilerschaltung) ein.
Häufig gestellte Fragen
Was ist der grundlegende Gleichstromkreis?
Der grundlegende Gleichstromkreis ist ein Schaltkreis, der nur eine Quelle (Spannungsquelle oder Stromquelle), eine Last (Komponenten) und möglicherweise einen Schalter hat. Diese Quelle erzeugt Energie für die Last. Die Last wandelt die elektrische Energie in eine andere Energieform um. Ein Beispiel hierfür ist ein Elektromotor zur Erzeugung kinetischer Energie oder eine Glühbirne zur Erzeugung von Licht und Wärme.
Was ist ein Gleichstrom- und ein Wechselstromkreis?
Die Flussrichtung des elektrischen Stroms bestimmt, ob es sich bei einem Stromkreis um einen Wechselstrom- oder Gleichstromkreis handelt. In einem Wechselstromkreis fließt der Strom in zwei Richtungen hin und her. In einem Gleichstromkreis fließt der Strom in eine Richtung vom Pluspol zum Minuspol.
Was ist das Prinzip der Gleichstromkreis Analyse?
Mithilfe einer Gleichstromkreis Analyse ermitteln wir den Wert der gewünschten Variablen mit nur wenigen bekannten Variablen. Da der Gleichstromkreis einfach ist, müssen wir nur zwei Werte von drei Variablen kennen. Diese sind Spannung, Strom und Widerstand. Dies gilt unabhängig davon, ob die Verbindung seriell oder parallel ist.