Безперервний рух електронів
Постійний струм являє собою безперервний рух електронів через провідний матеріал, такий як металевий дріт. Заряджені частки рухаються до позитивного (+) потенціалу. Для створення потоку електроенергії потрібно електрична ланцюг, що складається з джерела живлення постійного струму і дроти, що утворює замкнутий контур. Гарним прикладом такої ланцюга є ліхтарик. Хоча негативно заряджені електрони рухаються через дріт позитивного (+) полюс джерела живлення, рух струму вказується в протилежному напрямку. Це є наслідком невдалого і путающего угоди. Вчені , експериментували з струмами, порахували, що електрика рухається від (+) до ( - ), і це стало загальноприйнятим ще до відкриття електронів. Насправді негативні заряджені частинки рухаються до позитивного полюса, протилежно напрямку, зазначеному як напрямок руху струму. Це збиває з пантелику, але після того, як угоду було прийнято, вже важко щось виправити.
Напруга, струм і опір
Струм, що проходить через провід або інший провідник, характеризується напругою U та струмом I і опором R. Напруга є потенційною енергією. Струм являє собою потік електронів у провіднику, а опір – силу тертя. Хороший спосіб представити постійний електричний струм – це провести аналогію з водою, що тече по шлангу. Напруга являє собою потенціал, наростаючий на одному кінці дроту через надлишок негативно заряджених електронів. Це схоже на підвищений тиску води в шлангу. Потенціал змушує електрони рухатися через провід в область позитивного заряду. Ця потенційна енергія називається напругою і вимірюється у вольтах. Постійний електричний струм – це потік електронів, що вимірюється в амперах. Він подібний швидкості руху води по шлангу. Ом є одиницею вимірювання електричного опору. Атоми провідника розташовані так, що електрони будуть проходити з невеликим тертям. В ізоляторах або поганих провідниках атоми чинять сильний опір або перешкоджають переміщенню заряджених частинок. Це аналогічно тертя води в шлангу при проходженні через нього. Таким чином, напруга подібно тиску, витрата – струму і гідравлічний опір – електричному.
Створення постійного струму
Хоча статичний електрика може бути розряджена через металевий дріт, воно не є джерелом постійного струму. Їм є батареї і генератори. В батареях для створення електроенергії постійного струму використовуються хімічні реакції. Наприклад, автомобільний акумулятор складається з свинцевих пластин, поміщених в розчин сірчаної кислоти. Коли пластини отримують заряд від мережі або генератора автомобіля, вони змінюються хімічно і утримують заряд. Цей джерело постійного струму може потім використовуватися для живлення фар автомобіля і т. д. Проблема полягає в тому, що сірчана кислота дуже їдка і небезпечна.Іншу батарею можна зробити самостійно з лимона. Вона не вимагає зарядки, але залежить від кислотної реакції різних металів. Мідь і цинк працюють краще всього. Можна використовувати мідний дріт або монету. В якості іншого електрода можна використовувати оцинкований цвях. Залізний теж буде працювати, але не так добре. Досить увіткнути мідний провід і гальванізований цвях у звичайний лимон і виміряти напругу між ними вольтметром. Деяким з допомогою цієї батареї навіть вдавалося запалити лампочку ліхтарика. Надійним джерелом є генератор, який зроблено з дроту, намотаною між північними і південними полюсами магніту. Таким чином, постійний електричний струм – це безперервний рух електронів від негативного до позитивного полюса провідника, такого як металевий дріт. Для проходження заряджених частинок необхідна ланцюг. В ній напрямок руху струму протилежно потоку електронів. Ланцюг характеризується такими величинами, як напруга, струм і опір. Джерелами постійного струму є акумулятори та генератори.
Електричні ланцюги
Електрична схема постійного струму складається з джерела, до полюсів якого приєднані провідники, що з'єднують приймачі в замкнутий контур. Це обов'язкова умова для проходження струму. Ланцюги можуть бути послідовними, паралельними або комбінованими.Якщо взяти джерело постійного струму, наприклад акумулятор, і під'єднати його позитивний і негативний полюси проводами до навантаження наприклад лампочці, то утворюється електричний ланцюг. Іншими словами, електроенергія тече від одного контакту батареї до іншого. Послідовно з лампою можна встановити вимикач, який при необхідності буде регулювати подачу постійного електричного струму.
Джерела постійного струму
Ланцюг вимагає наявності джерела живлення. Як правило, для цього використовується батарея або акумулятор. Іншим джерелом енергії служить генератор постійного струму. Крім того, можна пропустити змінний струм через випрямляч. Звичайний адаптер, використовуваний з деякими портативними пристроями (наприклад, смартфонами), перетворює 220 У змінного струму в постійний напругою 5 Ст.Провідники
Дроти і навантаження повинні проводити електрику. Мідь або алюміній є хорошими провідниками і мають низький опір. Вольфрамова нитка в лампі розжарювання проводить струм, але має високий опір, яке змушує її нагріватися і загострюватися.
Послідовне і паралельне підключення
У електроланцюга кілька пристроїв, таких як лампочки, можуть з'єднуватися в одну лінію між позитивним та негативним полюсами батареї. Таке з'єднання називається послідовним. Однією з проблем такої компоновки є те, що у разі перегорання однієї лампочки вона діє як вимикач і відключає всю ланцюг. Приймачі також можуть з'єднуватися паралельно, так що, якщо яка-небудь лампа згасне, ланцюг не буде знеструмлена. Паралельна схема включення використовується не тільки в ялинкових гірляндах - електропроводка в будинках теж проводиться паралельно. Тому освітлення і прилади можна включати і вимикати незалежно один від одного.
Закон Ома
До законів постійного електричного струму відноситься закон Ома, який є найфундаментальнішою формулою для електричних ланцюгів. Згідно йому, струм, що проходить через провідник, прямо пропорційна різниці потенціалів на ньому . Закон був вперше сформульований в 1827 році німецьким фізиком Георгом Омом , коли він дослідив провідність металів. Закон Ома найкраще описує прості електричні кола постійного струму. Хоча він також застосуємо до змінного струму, в цьому випадку слід враховувати інші можливі змінні. Співвідношення між струмом, напругою та опором дозволяє обчислити одну фізичну величину, якщо відомі значення двох інших. Закон Ома показує залежність між напругою, струмом і опором в простій електричної ланцюга . У найпростішому вигляді записується рівнянням U = I x R. Тут U – напруга в вольтах, I – струм в амперах і R – опір в омах. Таким чином, якщо відомі I і R, можна обчислити U. При необхідності формулу можна змінювати методами алгебри. Наприклад, якщо відомі U і R і потрібно знайти I, то слід використовувати рівняння I = U / R. Або , якщо дані U і I і необхідно обчислити R, то застосовується вираз R = U /I. Важливість Закону Ома полягає в тому, що якщо значення двох змінних в рівнянні відомо, то можна визначити третє. Будь-яку з цих фізичних величин можна виміряти за допомогою вольтметра. Більшість вольтметрів або мультиметрів вимірюють U, I, R постійного та змінного електричного струму.