Arus searah — konsep umum, definisi, unit pengukuran, penunjukan, parameter

DC — arus listrik yang tidak berubah dalam waktu dan arah. Per arah arus mengambil arah gerak partikel bermuatan positif. Jika arus terbentuk oleh pergerakan partikel bermuatan negatif, arahnya dianggap berlawanan dengan arah pergerakan partikel.

Tegasnya, "arus listrik searah" harus dipahami sebagai "arus listrik konstan", sesuai dengan konsep matematika "nilai konstan". Namun dalam teknik kelistrikan, istilah ini telah diperkenalkan dalam arti "arus listrik yang arahnya konstan dan besarannya hampir konstan".

Yang dimaksud dengan "arus listrik dengan besaran yang hampir konstan" adalah arus yang perubahannya dengan berlalunya waktu sangat tidak signifikan besarnya sehingga ketika mempertimbangkan fenomena dalam rangkaian listrik yang dilalui arus listrik tersebut, perubahan ini dapat diabaikan sepenuhnya dan oleh karena itu , adalah mungkin untuk mengabaikan baik induktansi maupun kapasitansi rangkaian.

Paling sering sumber arus searah — sel galvanik, baterai, generator DC dan penyearah.

Dalam teknik kelistrikan, fenomena kontak, proses kimia (sel primer dan baterai), panduan elektromagnetik (generator mesin listrik) digunakan untuk memperoleh arus searah. Perbaikan AC atau voltase juga banyak digunakan.

Dari semua sumber e. dll. c.sumber kimia dan termoelektrik, serta apa yang disebut mesin unipolar, merupakan sumber arus searah yang ideal. Perangkat yang tersisa memberikan arus berdenyut, yang dengan bantuan perangkat khusus dihaluskan ke tingkat yang lebih besar atau lebih kecil, hanya mendekati arus searah yang ideal.

Untuk mengukur arus dalam rangkaian listrik digunakan konsep ampere.

Ampere Apakah jumlah listrik Q yang mengalir melalui penampang kawat per satuan waktu.

Jika selama waktu I sejumlah listrik Q telah mengalir melalui penampang kawat, maka kuat arus I = Q/T

Satuan pengukuran arus adalah ampere (A).

Kerapatan arus Ini adalah rasio arus I terhadap luas penampang F konduktor — I / F. (12)

Satuan pengukuran kerapatan arus adalah ampere per milimeter persegi (A/mm)2).

Dalam sirkuit listrik tertutup, arus searah terjadi di bawah aksi sumber energi listrik yang menciptakan dan mempertahankan perbedaan potensial di terminalnya, diukur dalam volt (V).

Hubungan antara beda potensial (tegangan) pada terminal rangkaian listrik, resistansi dan arus dalam rangkaian dinyatakan Hukum Ohm... Menurut hukum ini, untuk bagian rangkaian homogen, kekuatan arus berbanding lurus dengan nilai tegangan yang diberikan dan berbanding terbalik dengan resistansi I = U / R,

di mana saya — ampere. A, U — tegangan pada terminal sirkuit B, R — resistansi, ohm

Ini adalah hukum paling penting dari teknik kelistrikan. Untuk lebih jelasnya lihat di sini: Hukum Ohm untuk bagian sirkuit

Usaha yang dilakukan oleh arus listrik per satuan waktu (detik) disebut daya dan dilambangkan dengan huruf P. Nilai ini mencirikan intensitas usaha yang dilakukan oleh arus.

Daya P = W / t = UI

Unit catu daya - watt (W).

Ekspresi untuk kekuatan arus listrik dapat diubah dengan mengganti, berdasarkan hukum Ohm, tegangan produk U IR. Hasilnya, kita mendapatkan tiga ekspresi untuk kekuatan arus listrik P = UI = I2R = U2/R

Yang sangat penting secara praktis adalah fakta bahwa daya arus listrik yang sama dapat diperoleh pada tegangan rendah dan arus listrik tinggi, atau pada tegangan tinggi dan arus listrik rendah. Prinsip ini digunakan dalam transmisi energi listrik jarak jauh.

Arus yang mengalir melalui kawat menghasilkan panas dan memanaskannya. Jumlah kalor Q yang dilepaskan dalam konduktor ditentukan dengan rumus Q = Az2Rt.

Ketergantungan ini disebut Hukum Joule-Lenz.

Lihat juga: Hukum dasar teknik listrik

Berdasarkan hukum Ohm dan Joule-Lenz, Anda dapat menganalisis fenomena berbahaya yang sering terjadi ketika kabel dihubungkan langsung satu sama lain, memasok arus listrik ke beban (penerima listrik). Fenomena ini disebut arus pendek, saat arus mulai mengalir dengan cara yang lebih pendek, melewati beban. Modus ini darurat.

Gambar menunjukkan skema untuk menyambungkan lampu pijar EL ke sumber listrik. Jika resistansi lampu R adalah 500 ohm, dan tegangan listrik U = 220 V, arus dalam rangkaian lampu adalah A = 220/500 = 0,44 A.

Diagram yang menjelaskan terjadinya korsleting

Pertimbangkan kasus di mana kabel ke lampu pijar dihubungkan melalui resistansi yang sangat rendah (Rst — 0,01 Ohm), misalnya batang logam tebal. Dalam hal ini, rangkaian arus yang mendekati titik A akan bercabang dalam dua arah: sebagian besar akan mengikuti jalur resistansi rendah - sepanjang batang logam, dan sebagian kecil arus Azln - sepanjang jalur resistansi tinggi - ke lampu pijar.

Tentukan arus yang mengalir melalui batang logam: I = 220 / 0,01 = 22.000 A.

Jika terjadi korsleting (korsleting), tegangan listrik akan kurang dari 220 V, karena arus yang besar pada rangkaian akan menyebabkan kerugian tegangan yang besar, dan arus yang mengalir melalui batang logam akan sedikit lebih kecil, tetapi namun, itu akan melebihi lampu pijar yang dikonsumsi sebelumnya.

Seperti yang Anda ketahui, sesuai dengan hukum Joule-Lenz, arus yang melewati kabel mengeluarkan panas, dan kabel menjadi panas. Dalam contoh kami, luas penampang kabel dirancang untuk arus kecil 0,44 A.

Ketika kabel dihubungkan dengan cara yang lebih pendek, melewati beban, arus yang sangat besar akan mengalir melalui sirkuit - 22000 A. Arus seperti itu akan menyebabkan pelepasan panas dalam jumlah besar, yang akan menyebabkan pembakaran dan penyalaan isolasi, peleburan bahan kawat, kerusakan meteran listrik, peleburan melalui kontak sakelar, pemutus pisau, dll.

Sumber energi listrik yang memasok sirkuit semacam itu mungkin rusak. Kabel yang terlalu panas dapat menyebabkan kebakaran. Akibatnya, selama pemasangan dan pengoperasian instalasi listrik, untuk mencegah konsekuensi korsleting yang tidak dapat diperbaiki, kondisi berikut harus diperhatikan: isolasi kabel harus sesuai dengan tegangan listrik dan kondisi pengoperasian.

Luas penampang kabel harus sedemikian rupa sehingga pemanasannya di bawah beban normal tidak mencapai nilai berbahaya. Titik sambungan dan cabang kabel harus berkualitas baik dan diisolasi dengan baik. Kabel internal harus diletakkan sedemikian rupa sehingga terlindung dari kerusakan mekanis dan kimiawi serta dari kelembapan.

Untuk menghindari peningkatan arus yang tiba-tiba dan berbahaya di sirkuit listrik selama korsleting, itu dilindungi oleh sekering atau pemutus sirkuit.

Kerugian yang signifikan dari arus searah adalah tegangannya sulit untuk dinaikkan. Ini membuatnya sulit untuk mengirimkan energi listrik yang konstan dalam jarak jauh.

Lihat juga: Apa itu arus bolak-balik dan apa bedanya dengan arus searah