Tietoja DC-virtalähteen ymmärtämisestä ja soveltamisesta
Yksilöt elämässämme ovat jatkuvasti alttiina tutuille tavaroille, mutta usein laiminlyömme sisällyttämättä tietoja, joita ei tunneta hyvin, mutta jotka kuitenkin liittyvät suoraan jokapäiväiseen elämäämme. Toimittaja esittelee sinulle sellaisen tasavirtalähteen tänään. DC (tasavirta) virtalähde mikä on? Se pystyy vastaanottamaan sähköä sekä kolmivaiheisista että vaihtovirtalähteistä, ja se voi tuottaa tuhansien tai jopa kymmenien tuhansien volttien tasajännitteen.
Tasavirtalähteessä on kaksi positiivista ja negatiivista napaa. Positiivisella navalla on suuri potentiaali ja negatiivisen navan potentiaali. Virta voi virrata positiivisesta elektrodista negatiiviseen elektrodiin ulkoisessa piirissä, kun kaksi elektrodia on kytketty piiriin ja jatkuva potentiaaliero säilyy piirin kahden pään välillä. Tasaisen virrankulutuksen ylläpitämiseksi tasavirtalähde muuntaa erilaisia energiamuotoja sähköenergian syöttöpiireiksi.
Tasaista virtausta ei voida ylläpitää pelkällä vedenpinnan erolla; sen sijaan on käytettävä vesipumppua, joka siirtää vettä jatkuvasti alaosasta yläosaan. Vastaavasti ei-sähköstaattisia vuorovaikutuksia, jotka tunnetaan myös ei-sähköstaattisina voimina, voidaan käyttää palauttamaan positiivisia varauksia negatiivisesta elektrodista, jolla on pienempi potentiaali, korkeampaan potentiaaliin tasavirtalähteen avulla. Pelkästään varausten synnyttämä sähköstaattinen kenttä ei kuitenkaan pysty ylläpitämään tasaista virtaa. Vakaan virran aikaansaamiseksi elektrodien välinen potentiaaliero ja positiivisen elektrodin potentiaali säilyvät molemmat.
Tasavirtalähteessä ei-sähköstaattinen voima osoittaa negatiivisesta navasta positiiviseen napaan. Virta muodostetaan positiivisesta elektrodista negatiiviseen elektrodiin virtalähteen (ulkoisen piirin) ulkopuolella, kun tasavirtalähde on kytketty siihen. Tämä johtuu sähkökentän voiman työntämisestä. Ei-sähköstaattiset voimat saavat virran virtaamaan negatiiviselta elektrodilta positiiviselle elektrodille virtalähteessä (sisäinen piiri), mikä johtaa varauksen virtaukseen suljetussa syklissä.
DC-virtalähdetyyppejä on useita. Energian muuntomekanismi ja ei-sähköstaattisen voiman luonne vaihtelevat eri tasavirtalähteiden välillä. Ei-sähköstaattiset voimat kemiallisissa akuissa (esim. kuivaparistoissa, akuissa jne.) ovat kemiallisia ilmiöitä, jotka liittyvät ionien hajoamiseen ja laskeumaan. Lämpösähköisissä virtalähteissä, kuten puolijohde- ja metallitermopareissa, Joule-lämpö hajaantuu kemiallisen akun purkauksen aikana, mikä muuntaa kemiallisen energian sähköenergiaksi. Diffuusiovaikutuksia, jotka johtuvat lämpötilan ja elektronipitoisuuden vaihteluista, pidetään ei-sähköstaattisina voimina. Osa lämpöenergiasta muunnetaan sähköenergiaksi, kun lämpösähköinen lähde antaa virtaa ulkoiselle piirille.
Sähkömagneettinen induktio on ei-sähköstaattinen voima DC-generaattorissa. Mekaaninen energia muuttuu sähköenergiaksi ja Joulen lämmöksi, kun tasavirtageneraattori tuottaa sähköä. Aurinkosähköinen vaikutus aurinkokennoissa on ei-sähköstaattinen voima. Valoenergia muunnetaan sähköenergiaksi ja joulen lämmöksi, kun aurinkokenno kytketään päälle.
