Еднонасочна струја

Еднонасочната струја — физичка појава на проток на електричен полнеж од повисок кон понизок потенцијал и со непроменлива насока. Ова обично се случува во спроводници, но електричниот полнеж исто така може да тече низ полупроводници, изолатори и дури и во вакуум како електронски или јонски млаз. За разлика од наизменичната струја, полнежот кај еднонасочната струја тече во иста насока.
На почетокот на развојот еднонасочната струја се користела за пренос на електрична енергија и првата комерцијална мрежа со еднонасочна струја ја развил Томас Едисон на крајот на XIX век. Заради поголемата погодност за пренос и дистрибуција на наизменичната струја во однос на еднонасочната, денес скоро сите системи за пренос на електрична енергија користат наизменична струја според идејата и реализацијата на Никола Тесла.
1 Дефиниции
Во електротехниката, терминот еднонасочна струја обично е синоним за константна струја. На пример, напонот на краевите на еднонасочен напонски извор е константен без разлика на промената на отпорноста на потрошувачот со кој се оптоварува изворот. Таквата еднонасочна струја има константен напон, но струјата може да варира во согласност со Омовиот закон. Можно е потрошувачот да се приклучи на константен струен извор, во кој случај струјата низ отпорникот ќе биде непроменлива без разлика на можната промена на отпорноста на потрошувачот, што од друга страна предизвикува промена на напонот. Во идеална ситуација, кога непроменлив отпорник ќе се поврзе со константен извор (напонски или струен) струјата која тече низ него и напонот на неговите краеви се временски непроменливи.
Поимот на еднонасочна струја понекогаш се врзува со поимот на непроменлив поларитет. Со оваа дефиниција, напонот на еднонасочната струја може да се менува во текот на времето но секогаш едниот крај е на попозитивен потенцијал од другиот и може да падне на нула, но не смее да го смени поларитетот. Таков е на пример необработениот напон на излезот од исправувач или флуктуирачкиот звучен сигнал на телефонската линија.
Може да се докаже дека сложените периодични бранови облици на струјата и напонот во линеарна средина може да се разложат со Фуријеова трансформација на сума од еднонасочна компонента и компонента која е синусоидна (простопериодична) временски променлива струја. Средната вредност на временски променливата компонента е нула.
Некои облици на еднонасочната струја (како оние кои ги дава регулаторот на напон) скоро да немаат варијации во напонот, но можеби уште имаат варијации во излезната моќност и струјата.
1.1 Хемиски извори
Хемиските извори биле првите генератори кои во подолг временски интервал можеле да произведуваат електрична струја. Италијанецот Лујџи Галвани, професор по анатомија, забележал дека нозете на мртва жаба се грчат кога ги споил со две парчиња различен материјал. Алесандро Волта, професор по физика, бил убеден дека причината за грчењето треба да се бара во електричната струја која ја произведуваат тие метали. После многу експерименти, тој во 1800 година го открил Волтиниот столб. Волта натрупал плочки од бакар и железо едни на други, а меѓу нив ставил хартиени влошки претходно наквасени во солена вода. Тоа произвело струја и било првата батерија.
Постојат десетина вида хемиски извори кои меѓусебно се разликуваат по употребените метални електроди и електролити, а со тоа и по своите електрично особини. Хемиските извори се делат на примарни и секундарни. Примарните извори може да се употребат само еднаш, додека секундарните извори може да се полнат со пропуштање на еднонасочна струја во спротивна насока. Пошто овие ваквите извори имаат способност да акумулираат енергија, тие го добиле името акумулатори. Сите хемиски извори имаат заедничка особина дека ако низ нив постои струја како последица на нивната електромоторна сила (или во случај на секундарни извори како последица на надворешен приклучен напон кој делува спротивна на ЕМС), задолжително доаѓа до хемиски промени на електролитот или на електродите. Во многу случаи доаѓа до издвојување на некој гас (на пример, водород) на едната од електродите. Покрај другите ефекти, меурчињата гас образуваат околу диодата изолациски слој, заради што струјата низ изворот постепено слабее и на крајот целосно ја снемува.
Денес од примарните извори најмногу се користат цинк-јаглеродните и алкалните батерии. Оловните и челичните акумулатори се применуваат кај автомобилите, а никел-кадмиумските и литиум-јонските се користат во мобилните телефони.
1.2 Електромагнетски извори
Во овие извори спаѓаат електричните генератори на еднонасочна струја. По пат на електромагнетна индукција, се произведува наизменичен напон во роторот (арматурата) и преку комутатор се претвора во еднонасочен напон за понатамошна употреба.
1.3 Електростатички извори
Кондензаторите со разни облици во кои е складирана енергија може да послужат како краткотрајни извори на еднонасочна струја. Кај поголемите капацитети и напони, енергијата на празнење може да биде непријатна или дури смртоносна.
2 Примени
Инсталациите на еднонасочна струја обично имаат поинакви видови на приклучници (штекери), склопки и инсталациски прибор од оние кои се користат за наизменична струја, најмногу заради тоа што се користат за низок напон. Обично кај еднонасочната струја е важно да не се промени поларитетот освен ако уредот има исправувачки мост за да го исправи ова (најголем број на уреди кои користат батерии ја немаат вградено оваа можност).
Пренос на електрична енергија со еднонасочна струја со висок напон се користи за пренос на енергија на големи далечини и за подморски кабли, со напони од неколку kV до MV.
Еднонасочната струја често се сретнува во уредите кои користат ниски напони, особено таму каде истите се напојуваат од батерии или сончеви ќелии со оглед дека тие можат да произведуваат само еднонасочна струја. Поголемиот број уреди со сопствено напојување користи еднонасочна струја, иако примарно користат уреди за производство на наизменична струја (алтернатори) која потоа со исправувачи ја менуваат во еднонасочна.
Повеќето електронски кола бараат еднонасочно напојување.
Фиксните телефони во ЈКТМ се напојуваат со еднонасочен напон од централите или оддалечените степени преку претплатничките усучени бакарни парици. Напонот вообичаено е -48V или -60V. Негативен поларитет се постигнува со заземјување на позитивниот крај на напојниот систем и батеријата.
Сметачите се приклучуваат на стандардни приклучоци (наизменичен напон) од 220V, но истите се опремени со исправувачка единица која генерира еднонасочни напони од +3,3V, +5V, +12V, -5V, -12V, кои потоа се разведуваат до поединечните делови на сметачот.
3 Поврзано
* Војна на струите
* Електрична струја
* Наизменична струја