DC circuit

  DC  Circuits:

  Prerequisites:

                                   A  DC  circuit  (Direct  Current  circuit)  is  an  electrical  circuit  that  consists  of  any     combination  of  constant  voltage  sources,  constant  current  sources,  and  resistors.  In  this  case, the  circuit  voltages  and  currents  are  constant,  i.e.,  independent  of  time.  More  technically, a  DC  circuit  has  no  memory.  That  is,  a  particular  circuit  voltage  or  current  does  not  depend on  the  past  value  of  any  circuit  voltage  or  current.  This  implies  that  the  system  of  equations that  represent  a  DC  circuit  do not involve  integrals  or  derivatives. 

Introduction:

                    In  electronics,  it  is  common  to  refer  to  a  circuit  that  is  powered  by  a  DC  voltage  source  such as  a  battery  or  the  output  of  a  DC  power  supply  as  a  DC  circuit  even  though  what  is  meant  is that the  circuit  is DC  powered. If  a  capacitor  and/or  inductor  is  added  to  a  DC  circuit,  the  resulting  circuit  is  not, strictly  speaking,  a  DC  circuit.  However,  most  such  circuits  have  a  DC  solution.  This  solution gives  the  circuit  voltages  and  currents  when  the  circuit  is  in  DC  steady  state.  More technically,  such  a  circuit  is  represented  by  a  system  of  differential  equations.  The solution  to  these  equations  usually  contains  a  time  varying  or  transient  part  as  well  as constant  or  steady  state  part.  It  is  this  steady  state  part  that  is  the  DC  solution.  There  are  some circuits  that  do  not  have  a  DC  solution.  Two  simple  examples  are  a  constant  current source  connected  to  a  capacitor  and  a  constant  voltage  source  connected  to  an  inductor. 

Electro-magnetic  force(E.M.F): 

                                                   Electromotive  Force  is,  the  voltage  produced  by  an  electric  battery  or  generator  in an  electrical  circuit  or,  more  precisely,  the  energy  supplied  by  a  source  of  electric  power in  driving  a  unit  charge  around  the  circuit.  The  unit  is  the  volt.  A  difference  in  charge between  two  points  in  a  material  can  be  created  by  an  external  energy  source  such  as  a battery.  This  causes  electrons  to  move  so  that  there  is  an  excess  of  electrons  at  one  point  and a  deficiency  of  electrons  at  a  second  point.  This  difference  in  charge  is  stored  as  electrical potential  energy  known  as  emf.  It  is the  emf  that  causes  a  current  to flow  through  a  circuit. 

Voltage: 

              Voltage  is  electric  potential  energy  per  unit  charge,  measured  in  joules  per coulomb.  It  is  often  referred  to  as  "electric  potential",  which  then  must  be  distinguished  from electric  potential  energy  by  noting  that  the  "potential"  is  a  "per-unit-charge"  quantity.  Like mechanical  potential  energy,  the  zero  of  potential  can  be  chosen  at  any  point,  so  the  difference in  voltage  is  the  quantity  which  is  physically  meaningful.  The  difference  in  voltage  measured when  moving  from  point  A  to  point  B  is  equal  to  the  work  which  would  have  to  be  done,  per unit  charge,  against  the  electric  field  to move  the  charge  from  A  to  B. 

Potential  Difference:

                                       A  quantity  related  to  the  amount  of  energy  needed  to  move  an  object  from  one  place  to another  against  various  types  of  forces.  The  term  is  most  often  used  as  an  abbreviation  of "electrical  potential  difference",  but  it  also  occurs  in  many  other  branches  of  physics.  Only changes  in potential or  potential energy  (not  the  absolute  values)  can  be  measured. 

Electrical  potential  difference  is  the  voltage  between  two  points,  or  the  voltage  drop transversely  over  an  impedance  (from  one  extremity  to  another).  It  is  related  to  the  energy needed  to  move  a  unit  of  electrical  charge  from  one  point  to  the  other  against  the  electrostatic field  that  is  present.  The  unit  of  electrical  potential  difference  is  the  volt  (joule  per  coulomb). Gravitational  potential  difference  between  two  points  on  Earth  is  related  to  the  energy  needed  to move  a  unit  mass  from  one  point  to  the  other  against  the  Earth's  gravitational  field.  The  unit of  gravitational  potential  differences  is  joules  per  kilogram. 

Electromagnetism: 

                               When  current  passes  through  a  conductor,  magnetic  field  will  be  generated  around  the conductor  and  the  conductor  become  a  magnet.  This  phenomenon  is  called  electromagnetism. Since  the  magnet  is  produced  electric  current,  it  is  called  the  electromagnet.  An  electromagnet  is a  type  of  magnet  in  which  the  magnetic  field  is  produced  by  a  flow  of  electric  current.  The magnetic  field  disappears  when  the  current  ceases.  In  short,  when  current  flow  through  a conductor,  magnetic  field  will  be  generated.  When  the  current  ceases,  the  magnetic  field disappear. 

Applications  of  Electromagnetism: 

                                                    Electromagnetism  has  numerous  applications  in  today's  world  of  science  and  physics.  The very  basic  application  of  electromagnetism  is  in  the  use  of  motors.  The  motor  has  a  switch  that continuously  switches  the  polarity  of  the  outside  of  motor.  An  electromagnet  does  the  same thing.  We  can  change  the  direction  by  simply  reversing  the  current.  The  inside  of  the  motor has  an  electromagnet,  but  the  current  is  controlled  in  such  a  way  that  the  outside  magnet repels  it. 

Another  very  useful  application  of  electromagnetism  is  the  "CAT  scan  machine."  This machine  is  usually  used  in  hospitals  to  diagnose  a  disease.  As  we  know  that  current  is present  in  our  body  and  the  stronger  the  current,  the  strong  is  the  magnetic  field.  This scanning  technology  is  able  to  pick  up  the  magnetic  fields,  and  it  can  be  easily  identified where  there  is a  great  amount  of  electrical  activity  inside  the  body .

The  work  of  the  human  brain  is  based  on  electromagnetism.  Electrical  impulses  cause the  operations  inside  the  brain  and  it  has  some  magnetic  field.  When  two  magnetic  fields  cross each  other  inside  the  brain,  interference  occurs which is not healthy  for the  brain.

 Ohm’s  Law: 

                          Ohm's  law  states  that  the  current  through  a  conductor  between  two  points  is  directly proportional  to  the  potential  difference  or  voltage  across  the  two  points,  and  inversely proportional  to  the  resistance  between  them.  

The  mathematical  equation  that  describes  this relationship  is:

                      I=V/R
  

 where  I  is  the  current  through  the  resistance  in  units  of  amperes,   V is  the  potential  difference  measured  across  the  resistance  in  units  of  volts,   and  R  is  the  resistance  of  the  conductor  in  units  of  ohms.   More  specifically,  Ohm's  law  states  that  the  R  in  this  relation  is  constant, independent  of  the  current.