Courant continu

La courant continu (CD) est le flux de particules chargées dans la même direction, normalement à l'intérieur d'un pilote ou d'autres moyens. Ces particules chargées peuvent être des électrons, dans le cas d'un matériau comme le cuivre, ou des ions de nature divers.

C'est le type de courant généré lorsqu'une batterie ou batterie est connectée à une ampoule pour l'allumer, comme indiqué dans l'image suivante:

Figure 1.- Circuit de courant direct simple. Source: F. Zapata.

Il arrive que les atomes métalliques tels que le cuivre, l'argent et d'autres, aient au moins un électron qui se déplace facilement dans le matériau. Dans des conditions normales, ce mouvement est aléatoire, mais dès qu'une différence de potentiel entre les extrémités du conducteur est établie, les électrons peuvent être déplacés dans la même direction, créant ainsi un courant électrique direct.

Étant donné que les métaux ont ces électrons libres, ce sont de bons conducteurs de courant, mais tous les matériaux peuvent effectuer un courant électrique dans une plus grande ou moindre mesure.

Étant le courant et un flux de charges dans le temps, mathématiquement, il est défini comme la quantité de charge électrique ΔQ, qui circule à travers la section transversale d'un conducteur pendant un intervalle de temps Δt:

I = Δq / Δt

L'unité de courant électrique dans le système international s'il s'agit de l'ampérium, abrégé et équivalent au Coulomb / Second (C / S).

Comment le courant direct est-il généré?

Le courant direct a besoin d'un circuit fermé pour couler et peut être généré de plusieurs manières. L'une des plus courantes est à travers les batteries (batteries), les piles à combustible et les accumulateurs, qui ont deux bornes fixes et des signes opposés.

À l'intérieur des batteries, des réactions chimiques sont produites qui séparent les charges électriques et établissent la différence de potentiel nécessaire pour que le courant se produise.

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Séparés les charges, les électrons quittent le terminal négatif, où ils sont à un plus grand potentiel et sont attirés par le terminal positif d'un potentiel moindre, se déplaçant dans le circuit dans la même direction.

Au fil du temps, les réactions chimiques diminuent et la batterie s'use. Malgré cela le courant qu'il produit, même en diminution de l'intensité, il reste le courant direct.

Conversion de courant alternative en courant direct

Figure 2. Schéma de courant direct et courant alternatif

Une autre méthode pour obtenir le courant direct est la conversion du courant alternatif. Le courant qui atteint les maisons est alternatif, donc sa direction change cycliquement, mais peut devenir un courant direct ayant certains éléments de circuit tels que les diodes, les condensateurs et les transformateurs.

Ces éléments sont chargés de maintenir le courant qui coule dans une direction. Cela semble un peu compliqué, mais les circuits nécessaires, appelés circuits de redresseur, ne sont pas difficiles à mettre en œuvre. Le processus inverse, c'est-à-dire pour modifier le courant direct à un courant alternatif est un peu plus complexe, bien qu'il puisse également être fait.

Le courant alternatif est préféré pour une utilisation en masse car il est plus facilement transporté et distribué, et avec moins de pertes, des stations de production. Pour cette raison, si un appareil est conçu pour fonctionner avec un courant direct, il est toujours équipé d'un appareil ou d'un chargeur avec lequel transmettre.

Circuits de courant direct

Un circuit de courant direct comprend une série d'éléments tels que les résistances, les condensateurs et autres, connectés en conduisant des fils et nourri d'une source de tension directe.

Il existe des symboles spécifiques pour chacun de ces éléments, par exemple, des sources de tension directe, qui alimentent le courant CC sont symbolisées par deux lignes parallèles de longueur différente ou un cercle avec le symbole d'égalité à l'intérieur.

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Dans l'image suivante, V est la tension et I est le courant. Notez que le courant est dessiné par le pôle positif de la batterie, bien qu'il soit connu que ce sont les électrons, de charge négative, qui transportent le courant. Cela se fait par convention.

figure 3. Symboles de tension utilisées dans les circuits de courant direct. Source: F. Zapata.

Un autre élément commun dans les circuits de courant direct est endurance. Tous les conducteurs ont une certaine opposition ou une résistance au passage du courant et leur symbole est une ligne dentée.

Le filament du bulbe a une résistance, de cette manière, le circuit de la figure 1 est schématiquement représenté comme indiqué dans la figure inférieure.

Une fois l'interrupteur S fermé, le courant peut s'écouler et passer à travers la résistance R, provoquant une éclair.

Figure 4. Représentation schématique d'un circuit de courant direct, à gauche avec l'interrupteur ouvert, il n'y a pas de courant, et à droite, avec le commutateur fermé, un courant direct est établi. Source: F. Zapata.

Loi de l'Ohm

La loi d'Ohm est utilisée pour résoudre des circuits de courant direct simples tels que la section précédente, étant valable pour un grand nombre de matériaux conducteurs:

V = i ∙ r

Où V est la tension, I est l'intensité du courant et R est la résistance électrique. Dans les unités du système international, la tension est mesurée en volts (v), le courant dans les ampères (a) et la résistance dans les ohms (ω).

Exemple numérique

Si la résistance du circuit précédent est r = 150 Ω et que la tension est de 12 V, le courant circulant à travers le circuit est:

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I = v / r = 12 v / 150 Ω = 0.08 A

Diriger les applications actuelles

Batteries et batteries

Les batteries et les batteries qui exploitent des montres et des jouets fournissent un courant direct. Ils sont disponibles en différentes tailles et tensions en fonction des besoins de conception.

La batterie de la voiture est un autre exemple d'utilisation du courant direct, grâce à laquelle le système d'éclairage et le moteur de démarrage fonctionnent.

Chargeurs pour les ordinateurs portables et les téléphones portables

La grande majorité des équipements électroniques portables à usage domestique sont alimentés avec un courant direct et reçoivent une batterie et un chargeur.

Cellules photovoltaïques

Ils se composent de circuits électroniques pour capturer et convertir la lumière du soleil en énergie électrique par effet photoélectrique. Ces appareils fournissent toujours un courant direct, qui peut être converti en courant alternatif par un investisseur.

Exemples actuels directs

Comme expliqué précédemment, le courant direct est celui qui coule dans le même sens, cependant, son ampleur peut être variable. Par exemple, lorsqu'une batterie commune est téléchargée, le courant qu'il produit est inférieur à celui lorsqu'il était nouveau.

Dans les images suivantes, différents exemples de courant direct sont montrés, à commencer par un courant constant dans le temps. Les autres sont variables, cependant, tous s'écoulent dans le même sens, donc ce sont des courants directs.

Courant constant

Est-ce dont les graphiques Current vs Temps C'est une ligne horizontale, parallèle à l'axe de l'époque.

Figure 5. Courant direct constant. Source: Wikimedia Commons.

Courant d'intensité variable directe

Le graphique suivant montre deux courants directs d'intensité variable, obtenus à partir d'un autre signal par un circuit approprié:

Figure 6.- Deux exemples de courant direct de l'intensité variable. Source: Wikimedia Commons.

Thèmes d'intérêt

Différences entre le courant alternatif et le courant direct.

Circuits de courant alternatif.

Les références

1. Bauer, w. 2011. Physique pour l'ingénierie et les sciences. 2ieme volume. Mc Graw Hill.
2. Giancoli, D.  2006. Physique: principes avec applications. 6e. Ed Prentice Hall.
3.  Katz, D. 2013. Physique pour les scientifiques et les ingénieurs. Fondations et connexions. Cengage Learning.
4. Hewitt, Paul. 2012. Sciences physiques conceptuelles. 5e. Élégant. Pearson.
5. Sears, Zemansky. 2016. Physique universitaire avec physique moderne. 14e. Élégant. 2ieme volume. Pearson.