Pagrindinis etapas: Įtampos ir srovės laidumo dėsniai jungtyse
Pratarmė: Vykdant jungties mokslinius tyrimus ir plėtrą, labai svarbu suprasti įtampos ir srovės laidumo dėsnius. Tai ne tik nustato, ar jungtys gali efektyviai ir stabiliai perduoti energiją ir signalus, bet ir tiesiogiai veikia visos sistemos veikimą ir patikimumą.
1. Pagrindinės įtampos ir srovės sąvokos
(1) Įtampa
Įtampa, taip pat žinoma kaip potencialų skirtumas, matuoja energijos skirtumą vienam įkrovos vienetui, kurį sukelia potencialų kitimai elektrostatiniame lauke. Veikdamas kaip „elektrinis slėgis“ grandinėje, jis skatina kryptingą krūvių judėjimą. Naudojant vandens vamzdžio analogiją: įtampa yra kaip vandens slėgio skirtumas, kuris stumia vandenį tekėti; panašiai įtampa skatina krūvio srautą grandinėje. Įtampos vienetas yravoltas (V).Naudojant jungtis, įrenginiai turi vardinę darbinę įtampą: buitinė elektronika paprastai naudoja nuo kelių voltų iki dešimčių voltų, o pramoninei įrangai dažnai reikia didesnės įtampos.
(2) Srovė
Srovė yra laidininko skerspjūviu{0}}per laiko vienetą praeinančio krūvio kiekis, apibrėžiamas kaip teigiamo krūvio srauto kryptis. Trumpai tariant, srovė yra kryptingas krūvio srautas. Dar kartą naudojant vandens vamzdžio analogiją: srovė atitinka vandens srauto tūrį. Srovės vienetas yraamperas (A).Jungtyse srovės nominalioji vertė apibrėžia galios perdavimo pajėgumą. Didžiausia srovės-nešimo galimybė priklauso nuo medžiagos, struktūros ir konstrukcijos. Maitinimo jungtys neša dešimtis amperų ar daugiau, o signalų jungtys teikia pirmenybę stabiliam, tiksliam perdavimui, o ne didelei srovei.
2. Įtampos laidumas jungtyse
(1) Laidumo principas
Kai jungtis yra prijungta prie grandinės, įtampa, taikoma jos gnybtuose, sukuria elektrinį lauką laidininko viduje. Metalinių laidininkų (standartinių jungčių) laisvųjų išorinių -apvalkalų elektronų skaičius juda priešingai nei elektrinis laukas, sudarydami laidumo srovę. Mikroskopiškai elektronai susiduria su metalo gardelės atomais, tačiau išlaiko bendrą kryptingą judėjimą.
(2) Veiksniai, turintys įtakos įtampos laidumui
Laidininko medžiagaMedžiagos skiriasi elektros laidumu. Varis plačiai naudojamas jungtyse, užtikrinančiose didelį laidumą ir sumažinant įtampos nuostolius. Lydiniai gali pasiūlyti geresnį mechaninį stiprumą, bet mažesnį laidumą, padidindami įtampos kritimą.
Laidininko ilgis ir{0}}skerspjūvio plotasPagal pasipriešinimo dėsnius varža didėja ilgėjant, o krinta skerspjūvio plotu-. Ilgesni laidininkai padidina varžą ir įtampos kritimą; didesni skerspjūviai-mažesnė varža stabiliam įtampos perdavimui. Sunkios-apkrovos sistemose naudojami storesni laidininkai, siekiant sumažinti nuostolius.
Kontaktinis pasipriešinimasKontaktinės sąsajos sukuria kontaktinę varžą, sukeldamos įtampos kritimą. Tai priklauso nuo kontaktinės medžiagos, jėgos ir paviršiaus šiurkštumo. Didelio -našumo konstrukcijoms naudojamos optimizuotos medžiagos, padidinta kontaktinė jėga, lygūs paviršiai ir specializuota danga, kad būtų sumažinta kontaktinė varža ir pagerintas įtampos perdavimo efektyvumas.
3. Srovės laidumas jungtyse
(1) Vykdymo procesas
Srovės laidumas iš esmės yra kryptingas elektronų judėjimas, kurį skatina elektrinis laukas. Metaluose elektronai keliauja per gardelę, susidurdami su atomais, bet išlaikydami grynąjį srautą. Kelių-kontaktų jungtys turi atskirus kanalus kiekvienai šerdyje, o atskiros srovės sudaro visą perdavimo sistemą.
(2) Srovės tankio ir šildymo problemos
Srovės tankisPer didelis srovės tankis padidina vietinę varžą ir šilumą. Prastos litavimo jungtys arba per mažo dydžio kontaktinės vietos sutelkia srovę, padidindamos tankį ir riziką.
Šilumos generavimasPagal Džaulio dėsnį šiluma pakyla srovės, varžos ir laiko kvadratu. Didelė srovė arba didelė varža sukelia perkaitimą, blogina izoliaciją, kelia pavojų saugumui ir deformuojasi korpusai. Sprendimai apima šilumines struktūras, didelio-šiluminio-laidumo medžiagas ir optimizuotą srovės nukreipimą siekiant mažesnio tankio.
4. Įtampos ir srovės laidumo tarpusavio ryšys
Toliau seka įtampa ir srovė jungtyseOmo dėsnis (I=U / R). Esant fiksuotai varžai, srovė didėja ir krinta proporcingai įtampai. Didesnė srovė padidina įtampos kritimą visoje laidininko varžoje, sumažindama išėjimo įtampą. Šis ryšys turi būti subalansuotas, kad atitiktų apkrovos įtampą ir srovę, būtų užtikrintas saugus srovės valdymas ir apribotas įtampos kritimas, kad įranga veiktų normaliai.
Įvaldymas įtampos ir srovės laidumo sudaro pagrindą jungties tyrimams ir plėtrai. Taikant šiuos principus optimizuojamas medžiagų ir konstrukcijų pasirinkimas, gerinamas elektrinis veikimas ir patikimumas.
