Что такое ток и напряжение для чайников: Электрический ток, напряжение — поймет даже ребенок!

Содержание

Действие электрического тока


Наличие тока в электроцепи всегда проявляется каким-либо действием. Например, работа при конкретной нагрузке или какое-то сопутствующее явление. Следовательно, именно действие электротока говорит о его присутствии как таковом в той или иной электроцепи. То есть, если работает нагрузка, то ток имеет место быть. 

Известно, что электрический ток вызывает различного рода действия. Например, к таковым относятся тепловые, химические, магнитные, механические или световые. При этом различные действия электрического тока способны проявлять себя одновременно. Более подробно о всех проявлениях мы расскажем Вам в данном материале.

Тепловое явление

Известно, что температура проводника повышается при прохождении через него тока. В качестве таких проводников выступают различные металлы или их расплавы, полуметаллы или полупроводники, а также электролиты и плазма. Например, при пропускании через проволоку из нихрома электрического тока происходит ее сильное нагревание. Данное явление используют в приборах нагрева, а именно: в электрических чайниках, кипятильниках, обогревателях и т.п. Электродуговая сварка отличается самой большой температурой, а именно нагрев электродуги может достигать до 7 000 градусов по Цельсию. При такой температуре достигается легкое расплавление металла. 

Количество выделяемой теплоты напрямую зависит от того, какое напряжение было приложено к данному участку, а также от электротока и времени его прохождения по цепи. 

Для расчета объемов выделяемой теплоты используется или напряжение, или сила тока. При этом необходимо знание показателя сопротивления в электроцепи, поскольку именно оно провоцирует нагрев из-за ограничения тока. Также количество тепла можно определить при помощи тока и напряжения.

Химическое явление

Химическое действие электротока заключается в электролизе ионов в электролите. Анод при электролизе присоединяет к себе анионы, катод – катионы. 

Иными словами, во время электролиза на электродах источника тока происходит выделение определенных веществ.

Приведем пример: в кислотный, щелочной или же солевой раствор опускаются два электрода. После пропускается по электроцепи ток, что провоцирует создание положительного заряда на одном из электродов, на другом – отрицательного. Ионы, которые находятся в растворе, откладываются на электроде с иным зарядом. 

Химическое действие электротока применяется в промышленности. Так, используя данное явление, осуществляют разложение воды на кислород и водород. Кроме того, при помощи электролиза получают металлы в их чистом виде, а также осуществляют гальваническое покрытие поверхности. 

Магнитное явление

Электрический ток в проводнике любого агрегатного состояния создает магнитное поле. Иными словами, проводник при электрическом токе наделяется магнитными свойствами.

Таким образом, если к проводнику, в котором протекает электроток, приблизить магнитную стрелку компаса, то та начнет поворачиваться и займет к проводнику перпендикулярное положение. Если же на сердечник из железа намотать данный проводник и пропустить сквозь него постоянный ток, то данный сердечник примет свойства электромагнита. 

Природа магнитного поля всегда заключается в наличии электрического тока. Объясним: движущиеся заряды (заряженные частицы) образуют магнитное поле. При этом токи противоположного направления отталкиваются, а одинакового направления – притягиваются. Данное взаимодействие обосновано магнитным и механическим взаимодействием магнитных полей электротоков. Выходит, что магнитное взаимодействие токов первостепенно. 

Магнитное действие применяется в трансформаторах и электромагнитах. 

Световое явление

Самый простой пример светового действия – лампа накаливания. В данном источнике света спираль достигает нужной температурной величины посредством проходящего сквозь нее тока до состояния белого каления. Тем самым и излучается свет. В традиционной лампочке накаливания всего лишь пять процентов всей электроэнергии расходуется на свет, остальная же львиная доля преобразуется в тепло. 

Более современные аналоги, например, люминесцентные лампы наиболее эффективно преобразуют электроэнергию в свет. То есть, около двадцати процентов всей энергии лежит в основе света. Люминофор принимает УФ-излучение, идущее от разряда, что возникает в ртутных парах или в инертных газах. 

Самая эффективная реализация светового действия тока происходит в светодиодных источниках света. Электрический ток, проходя через pn-переход, провоцирует рекомбинацию носителей заряда с излучением фотонов. Лучшими led излучателями света являются прямозонные полупроводники. Изменяя состав данных полупроводников, возможно создание светодиодов для различных световых волн (разной длины и диапазона). Коэффициент полезного действия светодиода достигает 50 процентов. 

Механическое явление

Напомним, что вокруг проводника с электрическим током возникает магнитное поле. Все магнитные действия преобразуются в движение. Примером служат электрические двигатели, магнитные подъемные установки, реле и др.

В 1820 году Андре Мари Ампер вывел известный всем «Закон Ампера», который как раз описывает механическое действие одного электротока на другой. 

Данный закон гласит, что параллельные проводники с электрическим током одинакового направления испытывают притяжение друг другу, а противоположного направления, наоборот, отталкивание. 

Также закон ампера определяет величину силы, с которой магнитное поле воздействует на небольшой отрезок проводника с электротоком. Именно данная сила лежит в основе функционирования электрического двигателя.

Статьи по теме: 

Чем больше напряжение тем меньше ток

Все источники питания рассчитаны на предельную нагрузку на определенную мощность. По сути любой источник энергии имеет определенное напряжение на выходе, а так же определенную допустимую силу тока. При превышении максимальной силы тока мощности источник питания может сгореть. Подключив еще одно сопротивление параллельно к источнику питания через цепь будет протекать ток в 1,5 раза больше допустимого. При такой нагрузке в источнике питания скорее всего сгорит предохранитель, возможно такой источник питания даже сгорит сам в условиях перегрузки.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Закон Ома. Ток, напряжение, мощность, сопротивление.

Электрический ток, напряжение — поймет даже ребенок!


Всем привет, на связи с вами снова Владимир Васильев. Новогодние празднования подходят к концу, а значить надо готовиться к рабочим будням, с чем вас дорогие друзья и поздравляю! Кто тот посетитель моего блога, что каждый день заходит почитать мои посты? А может это какой -нибудь доктор радиотехнических наук зашел посмотреть как спаять схему мультивибратора? Им может быть интересно лишь из праздного любопытства, мне конечно очень приятно и я жду каждого с распростертыми объятьями.

Так что я пришел к выводу, что основной контингент моего блога да и большинства радиолюбительских сайтов это новички и любители рыскающие по интернету в поисках полезной информации.

Так какого лешего, у меня ее так мало? Я вспоминаю себя, когда я искал в интернете какую-нибудь простенькую схемку чтобы с чего-нибудь начать, но постоянно что-то не подходило, что-то казалось заумным. Мне не хватало азов, таких, чтобы можно было по принципу от простого к сложному начать разбираться в интересующей меня теме.

Хоровица, У. Я писал про нее в этой статье , там и книжку можно скачать. Кстати действительно что же такое электрический ток и напряжение? Я думаю, что никто на самом деле и не знает, ведь чтобы это знать это надо хотябы видеть. Кто может видеть ток, бегущий по проводам? Да никто, человечество еще не достигло таких технологий, чтобы воочию наблюдать движения электрических зарядов. Все что мы видим в учебниках и научных трудах это некая абстракция созданная в результате многочисленных наблюдений.

Если интересно, возьмите любой учебник по физике. Так как мы его не видим электрического тока и всех процессов протекающих в проводнике, тогда попробуем создать аналогию. И традиционно электрический ток текущий в проводнике сравнивают с водой бегущей по трубам.

Ну трубы это само собой проводник. Хорошо, электрический ток мы себе представили, но а что такое напряжение? Сейчас помозгуем. Но что происходит с водой бегущей из резервуара расположенного высоко над землей? Вода устремляется бурным потоком из резервуара к поверхности земли, гонимая силами тяготения. И чем выше от земли расположен резервуар тем с большей скоростью вытекает вода из шланга.

Понимаете о чем я говорю? Чем выше резервуар, тем больше сила читай напряжение воздействующая на воду. И тем больше скорость водного потока читай сила тока. Теперь становится понятно и в голове начинает создаваться красочная картинка.

Хорошо, обратимся снова к нашей водопроводной аналогии. Наш резервуар находится на возвышенности что позволяет воде беспрепятственно стекать по трубе вниз. Так как бак с водой на высоте, то и потенциал этой точки будет более высоким или более положительным чем тот что находится на уровне земли.

Видите что получается? У нас появилось две точки имеющие разные потенциалы, точнее разную величину потенциала. Получается, для того чтобы электрический ток мог бежать по проводу, потенциалы не должны быть равны. Ток бежит от точки с большим потенциалом к точки с меньшим потенциалом. Помните такое выражение, что ток бежит от плюса к минусу. Так вот это все тоже самое. Плюс это более положительный потенциал а минус более отрицательный. Кстати а хотите вопрос на засыпку?

Что произойдет с током, если величины потенциалов будет периодически меняться местами? Тогда мы будем наблюдать то как электрический ток меняет свое направление на противоположное каждый раз как потенциалы поменяются. Это получится уже переменный ток. Но его мы пока рассматривать не будем, дабы в голове сформировалось ясное понимание процессов.

Для замера напряжение используется прибор вольтметр, хотя сейчас наиболее популярны мультиметры. Мультиметр это такой комбинированный прибор имеющий в себе много чего.

О нем я писал в статье и рассказывал как им пользоваться. Вольтметр это как раз тот прибор который измеряет разность потенциалов между двумя точками. Не важно главное это должна быть точка имеющая наименьший потенциал во всей схеме. Итак чтобы измерить напряжение постоянного тока между двумя точками, делаем следующее. Черный минусовой щуп вольтметра втыкается в ту точку, где предположительно мы можем наблюдать точку с меньшим потенциалом НОЛЬ.

Красный щуп плюсовой втыкаем в точку, потенциал которой нам интересен. В отличие от напряжения, которое замеряется в двух точках, величина тока замеряется в одной точке. Так как сила тока или говорят просто ток по нашей аналогии есть скорость течения воды, то эту скорость нужно замерять только в одной точке.

Както так. Аналогично если вернемся в реальный мир нашей электрической модели, то получим тоже самое. Чтобы замерить величину электрического тока, нам нужно подключить в разрыв электрической цепи нехитрый прибор — амперметр.

Амперметр также входит в состав мультиметра. Вы также можете почитать в моей статье. Щупы мультиметра нужно переставить в режим измерения тока. Затем перекусываем наш проводник, и подключаем обрывки провода к мультиметру и вуаля — на экране мультиметра будет показана величина тока. Ом нам говорил, что Электрический ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.

Про сопротивление я сегодня не говорил, но я думаю что вы поняли. Сопротивление электрическому току оказывается материалом проводника. В нашей водопроводной системе сопротивление току воды оказывают ржавые трубы, забитые ржавчиной и прочей какой. Таким образом закон Ома работает во всей своей красе что для водопроводной системы, что для электрической. Может быть мне податься в сантехники, уж очень много схожего. Чем выше задран резервуар с водой, тем быстрее по трубам будет теч вода.

Но если трубы загажены то скорость будет меньше. Чем больше сопротивление воде тем медленнее она будет теч. Если засор, то вода вообще может встать. Ну и для электричества. Напряжение может быть очень большим, но ток может не теч из-за обрыва. А обрыв это все равно, что если вместо металлического проводника мы подключили проводник из воздуха, а воздух обладает просто гигантским сопротивлением.

Чтоже дорогие друзья, вот и подходит время закругляться, вроде все что хотел сказать в этой статье я сказал. Если остаются какие-либо вопросы спрашивайте в комментариях. Друзья, обязательно подписывайтесь на обновления! Подписавшись вы будете получать новые материалы себе прямо на почту! И кстати каждый подписавшийся получит полезный подарок! Конструктор представляет собой набор полноценных радиодеталей имеющих спец.

Радиокомпоненты монтируются на специальную плату — основание, что позволяет в конечном итоге получить вполне функциональные радиоконструкции.

Этот опыт я считаю очень важен и для многих он может оказаться бесценным. Вот несколько примеров того, что Вы можете сделать благодаря этому конструктору:. Летающий пропеллер; Лампа,включаемая хлопком в ладоши или струей воздуха; Управляемые звуки звездных войн, пожарной машины или скорой помощи; Музыкальный вентилятор; Электрическое световое ружье; Изучение азбуки Морзе; Детектор лжи; Автоматический уличный фонарь; Мегафон; Радиостанция; Электронный метроном; Радиоприемники, в том числе FM диапазона; Устройство, напоминающее о наступлении темноты или рассвета; Сигнализация о том, что ребенок мокрый; Защитная сигнализация; Музыкальный дверной замок; Лампы при параллельном и последовательном соединении; Резистор как ограничитель тока; Заряд и разряд конденсатора; Тестер электропроводимости; Усилительный эффект транзистора; Схема Дарлингтона.

Share Читайте также: 11 Биполярный транзистор 9 сентября Так и не понял что такое напряжение. Смог бы автор это объяснить. Распространение магнитного поля по проводнику не увидел. Откуда вытекает ток из батарейки или где цепь замкнули при первом и повторном разе не описали, вдруг проводник длинной в миллион км. Судя по этому утверждению улететь с Земли невозможно, так как выше значит сильнее сила притяжения.

Поэтому я вообще не понимаю как из этого примера можно понять про напряжение. Следуя такой логике, чем длиннее провода, тем выше напряжение? Это же, товарищи, перпетум-мобиле! Чтож, Алекс, видимо вы не понимаете того, что я хотел донести в этой статье. Очень жаль… Резервуар с водой и сама вода это метафора, ее не нужно понимать буквально. А так статья то что надо, спасибо! Ваш e-mail не будет опубликован.

Операционный усилитель для чайников. Печатные платы делаем сами своими руками.


Научный форум dxdy

Так давайте же узнаем вспомним , что это за закон, и смело пойдем гулять. Как понять закон Ома? Нужно просто разобраться в том, что есть что в его определении. И начать следует с определения силы тока, напряжения и сопротивления. Пусть в каком-то проводнике течет ток. То есть, происходит направленное движение заряженных частиц — допустим, это электроны.

Естественно, чем больше сопротивление участка цепи, тем меньше будет сила тока. Соответственно, чем больше напряжение, тем и.

Заблуждение → Чем больше напряжение электрического тока, тем он опаснее для человека

Не имея определенных начальных знаний об электричестве, тяжело себе представить, как работают электрические приборы, почему вообще они работают, почему надо включать телевизор в розетку, чтобы он заработал, а фонарику хватает маленькой батарейки, чтобы он светил в темноте. Электричество — это природное явление, подтверждающее существование, взаимодействие и движение электрических зарядов. Электричество впервые было обнаружено еще в VII веке до н. Фалес обратил внимание на то, что если кусочек янтаря потереть о шерсть, он начинает притягивать к себе легкие предметы. Янтарь на древнегреческом — электрон. Вот так и представляю себе, сидит Фалес, трет кусок янтаря о свой гиматий это шерстяная верхняя одежда у древних греков , а затем с озадаченным видом смотрит, как к янтарю притягиваются волосы, обрывки ниток, перья и клочки бумаги. Данное явление называется статическим электричеством.

Электричество, ток, напряжение, сопротивление и мощность

Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на нем. Это значит, что с увеличением напряжения увеличивается и сила тока. Однако при одинаковом напряжении, но использовании разных проводников сила тока различна. Можно сказать по-другому. Если увеличивать напряжение, то хотя сила тока и будет увеличиваться, но везде по-разному, в зависимости от свойств проводника.

Онлайн калькулятор Решение матриц Конвертор величин Решение кв. Решение задач по математике, физике, химии, геометрии….

Закон Ома для «чайников»: понятие, формула, объяснение

Электроника для начинающих Электроника для начинающих. Основы электроники. Занимательная электроника для детей и не только! Электроника для детей. Мастерская юного электронщика.

От чего зависит сопротивление

С детского сада нас учат: в электрической розетке ток высокого напряжения и, засунув туда палец или что-нибудь железное, мы рискуем навсегда покинуть этот мир. Поэтому у современного человека вырабатывается стойкое убеждение о том, что чем выше напряжение электрического тока, тем более он опасен для человека. С одной стороны, это верно, а с другой — нет, потому что необходимо учитывать не только напряжение, но и силу тока. Электрический ток, текущий в любых проводниках или средах, характеризуется двумя основными характеристиками: напряжением разностью потенциалов и силой тока. Необходимо заметить, что у тока гораздо больше параметров, но именно его сила и напряжение имеют важное практическое значение, так что чаще всего говорят именно о них.

Дак чем больше напряжение тем меньше ток? А как же закон ома? А какже лампочка расчитанная на мощиность 60Вт и напряжение.

Что убивает — напряжение или ток?

Бьют не вольты, бьют амперы. Если человека ударило током, то он может пострадать от большой силы тока и от малого напряжения. И если было большое напряжение и большое сопротивление, то сила тока будет маленькой, а значит и меньше последствий.

Всем привет, на связи с вами снова Владимир Васильев. Новогодние празднования подходят к концу, а значить надо готовиться к рабочим будням, с чем вас дорогие друзья и поздравляю! Кто тот посетитель моего блога, что каждый день заходит почитать мои посты? А может это какой -нибудь доктор радиотехнических наук зашел посмотреть как спаять схему мультивибратора? Им может быть интересно лишь из праздного любопытства, мне конечно очень приятно и я жду каждого с распростертыми объятьями. Так что я пришел к выводу, что основной контингент моего блога да и большинства радиолюбительских сайтов это новички и любители рыскающие по интернету в поисках полезной информации.

Здравствуйте, гость Вход Регистрация.

Водоснабжение и канализация. Раздел: Быт. Ток, протекающий через сопротивление, тем больше, чем меньше сопротивление и чем больше напряжение. Если прибор с сопротивлением 10 Ом подключен к напряжению в 6 В, то в нем течет ток в 0,6 А. Если этот же прибор подключить к напряжению в В, то ток составит 23 А. Каждый прибор может быть подключен только к тому напряжению, на которое он рассчитан. Допустимое рабочее напряжение указывается на специальной табличке на корпусе прибора.

Этот вопрос однажды задал мне преподаватель по электротехнике, когда я начал путать понятия. Чтобы понять, что же всё-таки убивает , напряжение или ток, давайте разберёмся с понятиями. Представьте бак с водой, поднятый на некоторую высоту или водонапорную башню. Чем выше поднят бак, тем сильнее давление в трубах.


Электрический ток для чайников

Существует множество понятий, которые нельзя увидеть собственными глазами и потрогать руками. Наиболее ярким примером служит электротехника, состоящая из сложных схем и малопонятной терминологии. Поэтому очень многие просто отступают перед трудностями предстоящего изучения этой научно-технической дисциплины.

Получить знания в этой области помогут основы электротехники для начинающих, изложенные доступным языком. Подкрепленные историческими фактами и наглядными примерами, они становятся увлекательными и понятными даже для тех, кто впервые столкнулся с незнакомыми понятиями. Постепенно продвигаясь от простого к сложному, вполне возможно изучить представленные материалы и использовать их в практической деятельности.

Понятия и свойства электрического тока

Электрические законы и формулы требуются не только для проведения каких-либо расчетов. Они нужны и тем, кто на практике выполняет операции, связанные с электричеством. Зная основы электротехники можно логическим путем установить причину неисправности и очень быстро ее устранить.

Суть электрического тока заключается в движении заряженных частиц, переносящих электрический заряд от одной до другой точки. Однако при беспорядочном тепловом движении заряженных частиц, по примеру свободных электронов в металлах, переноса заряда не происходит. Перемещение электрического заряда через поперечное сечение проводника происходит лишь при условии участия ионов или электронов в упорядоченном движении.

Электрический ток всегда протекает в определенном направлении. О его наличии свидетельствуют специфические признаки:

  • Нагревание проводника, по которому протекает ток.
  • Изменение химического состава проводника под действием тока.
  • Оказание силового воздействия на соседние токи, намагниченные тела и соседние токи.

Электрический ток может быть постоянным и переменным. В первом случае все его параметры остаются неизменными, а во втором – периодически происходит изменение полярности от положительной к отрицательной. В каждом полупериоде изменяется направление потока электронов. Скорость таких периодических изменений представляет собой частоту, измеряемую в герцах

Основные токовые величины

При возникновении в цепи электрического тока, происходит постоянный перенос заряда через поперечное сечение проводника. Величина заряда, перенесенная за определенную единицу времени, называется силой тока, измеряемой в амперах.

Для того чтобы создать и поддерживать движение заряженных частиц, необходимо воздействие силы, приложенной к ним в определенном направлении. В случае прекращения такого действия, прекращается и течение электрического тока. Такая сила получила название электрического поля, еще она известна как напряженность электрического поля. Именно она вызывает разность потенциалов или напряжение на концах проводника и дает толчок движению заряженных частиц. Для измерения этой величины применяется специальная единица – вольт. Существует определенная зависимость между основными величинами, отраженная в законе Ома, который будет рассмотрен подробно.

Важнейшей характеристикой проводника, непосредственно связанной с электрическим током, является сопротивление, измеряемое в омах. Данная величина является своеобразным противодействием проводника течению в нем электрического тока. В результате воздействия сопротивления происходит нагрев проводника. С увеличением длины проводника и уменьшением его сечения, значение сопротивления увеличивается. Величина в 1 Ом возникает, когда разность потенциалов в проводнике составляет 1 В, а сила тока – 1 А.

Закон Ома

Данный закон относится к основным положениям и понятиям электротехники. Он наиболее точно отражает зависимость между такими величинами, как сила тока, напряжение, сопротивление и мощность. Определения этих величин уже были рассмотрены, теперь нужно установить степень их взаимодействия и влияния друг на друга.

Для того чтобы вычислить ту или иную величину, необходимо воспользоваться следующими формулами:

  1. Сила тока: I = U/R (ампер).
  2. Напряжение: U = I x R (вольт).
  3. Сопротивление: R = U/I (ом).

Зависимость этих величин, для лучшего понимания сути процессов, часто сравнивается с гидравлическими характеристиками. Например, внизу бака, наполненного водой, устанавливается клапан с примыкающей к нему трубой. При открытии клапана вода начинает течь, поскольку существует разница между высоким давлением в начале трубы и низким – на ее конце. Точно такая же ситуация возникает на концах проводника в виде разности потенциалов – напряжения, под действием которого электроны двигаются по проводнику. Таким образом, по аналогии, напряжение представляет собой своеобразное электрическое давление.

Силу тока можно сравнить с расходом воды, то есть ее количеством, протекающим через сечение трубы за установленный период времени. При уменьшении диаметра трубы уменьшится и поток воды в связи с увеличением сопротивления. Этот ограниченный поток можно сравнить с электрическим сопротивлением проводника, удерживающим поток электронов в определенных рамках. Взаимодействие тока, напряжения и сопротивления аналогично гидравлическим характеристикам: с изменением одного параметра, происходит изменение всех остальных.

Энергия и мощность в электротехнике

В электротехнике существуют еще и такие понятия, как энергия и мощность, связанные с законом Ома. Сама энергия существует в механической, тепловой, ядерной и электрической форме. В соответствии с законом сохранения энергии, ее невозможно уничтожить или создать. Она может лишь преобразовываться из одной формы в другую. Например, в аудиосистемах осуществляется преобразование электроэнергии в звук и теплоту.

Любые электрические приборы потребляют определенное количество энергии на протяжении установленного промежутка времени. Эта величина индивидуальна для каждого прибора и представляет собой мощность, то есть объем энергии, который может потребить тот или иной прибор. Этот параметр вычисляется по формуле P = I x U, единицей измерения служит ватт. Он означает перемещение одного ампера одним вольтом через сопротивление в один ом.

Таким образом, основы электротехники для начинающих помогут на первых порах разобраться с основными понятиями и терминами. После этого будет значительно легче использовать полученные знания на практике.

Электрика для чайников: основы электроники

К нам часто обращаются читатели, которые раньше не сталкивались с работами по электричеству, но хотят в этом разобраться. Для этой категории создана рубрика «Электричество для начинающих».

Рисунок 1. Движение электронов в проводнике.

Прежде чем приступить к работам, связанным с электричеством, необходимо немного «подковаться» теоретиче­ски в этом вопросе.

Термин «электричество» подразумевает движение электронов под действием электромагнитного поля.

Главное — понять, что электричест­во — это энергия мельчайших заряженных частиц, которые движутся внутри проводников в определенном направлении (рис. 1).

Постоянный ток практически не меняет своего направления и величины во времени. Допустим, в обычной батарейке постоянный ток. Тогда заряд будет перетекать от минуса к плюсу, не меняясь, пока не иссякнет.

Переменный ток — это ток, который с определенной периодичностью меняет направление движения и величину. Представьте ток как поток воды, те­кущий по трубе. Через какой-то промежуток времени (например, 5 с) вода будет устремляться то в одну сторону, то в другую.

Рисунок 2. Схема устройства трансформатора.

С током это происходит на­много быстрее, 50 раз в секунду (частота 50 Гц). В течение одного периода колебания величина тока повышается до максимума, затем проходит через ноль, а потом происходит обратный процесс, но уже с другим знаком. На вопрос, почему так происходит и зачем нужен такой ток, можно ответить, что получение и передача переменного тока намного проще, чем постоянного. Получение и передача переменного тока тесно связаны с таким устройством, как трансформатор (рис. 2).

Генератор, который вырабатывает переменный ток, по устройству гораздо проще, чем генератор постоянного тока. Кроме того, для передачи энергии на дальнее расстояние переменный ток подходит лучше всего. С его помощью при этом теряется меньше энергии.

При помощи транс­форматора (специаль­ного устройства в виде катушек) переменный ток преобразу­ется с низкого напряжения на высокое, и наоборот, как это представлено на иллюстрации (рис. 3).

Именно по этой причине большинство приборов работает от сети, в которой ток переменный. Однако постоянный ток также применяется достаточно широко: во всех видах батарей, в химической промышленности и некоторых других областях.

Рисунок 3. Схема передачи переменного тока.

Многие слышали такие загадочные слова, как одна фаза, три фазы, ноль, заземление или земля, и знают, что это важные понятия в мире электричества. Однако не все понимают, что они обозначают и какое отношение имеют к окружающей действительности. Тем не менее знать это надо обязательно.

Не углубляясь в технические подробности, которые не нужны домашнему мастеру, можно сказать, что трехфазная сеть — это такой способ передачи электрического тока, когда переменный ток течет по трем проводам, а по одному возвращается назад. Вышесказанное надо немного пояснить. Любая электри­ческая цепь состоит из двух проводов. По одному ток идет к потребителю (например к чайнику), а по другому воз­вращается обратно. Если разомкнуть такую цепь, то ток идти не будет. Вот и все описание однофазной цепи (рис. 4 А).

Тот провод, по которому ток идет, называется фазовым, или просто фазой, а по которому возвращается — нулевым, или нолем. Трехфазная цепь состоит из трех фазовых проводов и одного обратного. Такое возможно потому, что фаза переменного тока в каждом из трех проводов сдвинута по отношению к соседнему на 120° (рис. 4 Б). Более подробно на этот вопрос поможет ответить учебник по электромеханике.

Рисунок 4. Схема электрических цепей.

Передача переменного тока происходит именно при помощи трехфазных сетей. Это выгодно экономически: не нужны еще два нулевых провода. Подходя к потребителю, ток разделяется на три фазы, и каждой из них дается по нолю. Так он попадает в квартиры и дома. Хотя иногда трехфазная сеть заводится прямо в дом. Как правило, речь идет о частном секторе, и такое положение дел имеет свои плюсы и минусы.

Земля, или, правильнее сказать, заземление — третий провод в однофазной сети. В сущности, рабочей нагрузки он не несет, а служит своего рода предо­хранителем.

Например, в случае когда электричество выходит из-под контроля (например, короткое замыкание), возникает угроза пожара или удара током. Чтобы этого не произошло (то есть значение тока не должно превышать безопасный для человека и приборов уровень), вводится заземление. По этому проводу избыток элек­тричества в буквальном смысле слова уходит в землю (рис. 5).

Рисунок 5. Простейшая схема заземления.

Еще один пример. Допустим, в работе электродвигателя стиральной машины возникла небольшая поломка и часть электрического тока попадает на внешнюю металлическую оболочку прибора.

Если заземления нет, этот заряд так и будет блуждать по стиральной машине. Когда человек прикоснется к ней, он моментально станет самым удобным выходом для данной энергии, то есть получит удар током.

При наличии провода заземления в этой ситуации излишний заряд стечет по нему, не причинив никому вреда. В дополнение можно сказать, что нулевой проводник также может быть заземлением и, в принципе, им и является, но только на электростанции.

Ситуация, когда в доме нет заземления, небезопасна. Как с ней справиться, не меняя всю проводку в доме, будет рассказано в дальнейшем.

Некоторые умельцы, полагаясь на начальные знания по электротехнике, устанавливают нулевой провод как заземляющий. Никогда так не делайте.

При обрыве нулевого провода корпуса заземленных приборов окажутся под напряжением 220 В.

Эта статья для тех, кто только начинает изучать теорию электрических цепей. Как всегда не будем лезть в дебри формул, но попытаемся объяснить основные понятия и суть вещей, важные для понимания. Итак, добро пожаловать в мир электрических цепей!

Хотите больше полезной информации и свежих новостей каждый день? Присоединяйтесь к нам в телеграм.

Электрические цепи

Электрическая цепь – это совокупность устройств, по которым течет электрический ток.

Рассмотрим самую простую электрическую цепь. Из чего она состоит? В ней есть генератор – источник тока, приемник (например, лампочка или электродвигатель), а также система передачи (провода). Чтобы цепь стала именно цепью, а не набором проводов и батареек, ее элементы должны быть соединены между собой проводниками. Ток может течь только по замкнутой цепи. Дадим еще одно определение:

Электрическая цепь – это соединенные между собой источник тока, линии передачи и приемник.

Конечно, источник, приемник и провода – самый простой вариант для элементарной электрической цепи. В реальности в разные цепи входит еще множество элементов и вспомогательного оборудования: резисторы, конденсаторы, рубильники, амперметры, вольтметры, выключатели, контактные соединения, трансформаторы и прочее.

Электрическая цепь

Кстати, о том, что такое трансформатор, читайте в отдельном материале нашего блога.

По какому фундаментальному признаку можно разделить все цепи электрического тока? По тому же, что и ток! Есть цепи постоянного тока, а есть – переменного. В цепи постоянного тока он не меняет своего направления, полярность источника постоянна. Переменный же ток периодически изменяется во времени как по направлению, так и по величине.

Сейчас переменный ток используется повсеместно. О том, что для этого сделал Никола Тесла, читайте в нашей статье.

Элементы электрических цепей

Все элементы электрических цепей можно разделить на активные и пассивные. Активные элементы цепи – это те элементы, которые индуцируют ЭДС. К ним относятся источники тока, аккумуляторы, электродвигатели. Пассивные элементы – соединительные провода и электроприемники.

Приемники и источники тока, с точки зрения топологии цепей, являются двухполюсными элементами (двухполюсниками). Для их работы необходимо два полюса, через которые они передают или принимают электрическую энергию. Устройства, по которым ток идет от источника к приемнику, являются четырехполюсниками. Чтобы передать энергию от одного двухполюсника к другому им необходимо минимум 4 контакта, соответственно для приема и передачи.

Резисторы – элементы электрической цепи, которые обладают сопротивлением. Вообще, все элементы реальных цепей, вплоть до самого маленького соединительного провода, имеют сопротивление. Однако в большинстве случаев этим можно пренебречь и при расчете считать элементы электрической цепи идеальными.

Существуют условные обозначения для изображения элементов цепи на схемах.

Кстати, подробнее про силу тока, напряжение, сопротивление и закон Ома для элементов электрической цепи читайте в отдельной статье.

Вольт-амперная характеристика – фундаментальная характеристика элементов цепи. Это зависимость напряжения на зажимах элемента от тока, который проходит через него. Если вольт-амперная характеристика представляет собой прямую линию, то говорят, что элемент линейный. Цепь, состоящая из линейных элементов – линейная электрическая цепь. Нелинейная электрическая цепь – такая цепь, сопротивление участков которой зависит от значений и направления токов.

Какие есть способы соединения элементов электрической цепи? Какой бы сложной ни была схема, элементы в ней соединены либо последовательно, либо параллельно.

При решении задач и анализе схем используют следующие понятия:

  • Ветвь – такой участок цепи, вдоль которого течет один и тот же ток;
  • Узел – соединение ветвей цепи;
  • Контур – последовательность ветвей, которая образует замкнутый путь. При этом один из узлов является как началом, так и концом пути, а другие узлы встречаются в контуре только один раз.

Чтобы понять, что есть что, взглянем на рисунок:

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Классификация электрических цепей

По назначению электрические цепи бывают:

  • Силовые электрические цепи;
  • Электрические цепи управления;
  • Электрические цепи измерения;

Силовые цепи предназначены для передачи и распределения электрической энергии. Именно силовые цепи ведут ток к потребителю.

Также цепи разделяют по силе тока в них. Например, если ток в цепи превышает 5 ампер, то цепь силовая. Когда вы щелкаете чайник, включенный в розетку, Вы замыкаете силовую электрическую цепь.

Электрические цепи управления не являются силовыми и предназначены для приведения в действие или изменения параметров работы электрических устройств и оборудования. Пример цепи управления – аппаратура контроля, управления и сигнализации.

Электрические цепи измерения предназначены для фиксации изменений параметров работы электрического оборудования.

Расчет электрических цепей

Рассчитать цепь – значит найти все токи в ней. Существуют разные методы расчета электрических цепей: законы Кирхгофа, метод контурных токов, метод узловых потенциалов и другие. Рассмотрим применение метода контурных токов на примере конкретной цепи.

Сначала выделим контуры и обозначим ток в них. Направление тока можно выбирать произвольно. В нашем случае – по часовой стрелке. Затем для каждого контура составим уравнения по 2 закону Кирхгофа. Уравнения составляются так: Ток контура умножается на сопротивление контура, к полученному выражению добавляются произведения тока других контуров и общих сопротивлений этих контуров. Для нашей схемы:

Полученная система решается с подставкой исходных данных задачи. Токи в ветвях исходной цепи находим как алгебраическую сумму контурных токов

Какую бы цепь Вам ни понадобилось рассчитать, наши специалисты всегда помогут справится с заданиями. Мы найдем все токи по правилу Кирхгофа и решим любой пример на переходные процессы в электрических цепях. Получайте удовольствие от учебы вместе с нами!

Постоянный и переменный ток для чайников

Переменный и постоянный ток: в чем разница, история развития, применение

Детей учат, что пальцы в розетку совать нельзя! А почему? Потому что будет плохо. С более подробным объяснением часто бывают проблемы: какое-то там напряжение, ток, что-то куда-то течет. Чтобы вы в будущем могли сами объяснить своим детям, что к чему, мы сейчас объясним вам. Эта статья про переменный и постоянный токи, их отличия, применение и историю электричества вообще. Науку нужно делать интересной, и мы скромно пытаемся этим заниматься по мере сил.

Например: какой ток у нас в розетках? Переменный, конечно! Напряжением 220 Вольт и частотой 50 Герц. А сеть, по которой передается ток – трехфазная. Кстати, если при словах «фаза» и «ноль» вы впадаете в ступор, почитайте что это такое, и день будет прожит вдвойне не зря! Но не будем забегать вперед. Обо всем по порядку.

Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.

Краткая история электричества

Кто изобрел электричество? А никто! Люди постепенно понимали, что это такое и как им пользоваться.

Все началось в 7 веке до нашей эры, в один солнечный (а может и дождливый, кто знает) день. Тогда греческий философ Фалес заметил, что, если потереть янтарь о шерсть, он будет притягивать легкие предметы.

Потом были Александр Македонский, войны, христианство, падение Римской империи, войны, падение Византии, войны, средневековье, крестовые походы, эпидемии, инквизиция и снова войны. Как вы поняли, людям было не до какого-то там электричества и натертых шерстью эбонитовых палочек.

В каком году изобрели слово «электричество»? 1600 году английский естествоиспытатель Уильям Гилберт решил написать труд «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле». Именно тогда и появился термин «электричество».

Через сто пятьдесят лет, в 1747 году Бенджамин Франклин, которого мы все очень любим, создал первую теорию электричества. Он рассматривал это явление как флюид или нематериальную жидкость.

Именно Франклин ввел понятие положительного и отрицательного зарядов (до этого разделяли стеклянное и смоляное электричество), изобрел молниеотвод и доказал, что молния имеет электрическую природу.

Бенджамина любят все, ведь его портрет есть на каждой стодолларовой купюре. Помимо работы в точных науках, он был видным политическим деятелем. Но вопреки распространенному заблуждению, Франклин не был президентом США.

Дальше пойдет перечисление важных для истории электричества открытий.

1785 год – Кулон выясняет, с какой силой противоположные заряды притягиваются, а одноименные отталкиваются.

1791 год – Луиджи Гальвани случайно заметил, что лапки мертвой лягушки сокращаются под действием электричества.

Принцип работы батарейки основан на гальванических элементах. Но кто создал первый гальванический элемент? Основываясь на открытии Гальвани, другой итальянский физик Алессандро Вольта в 1800 году создает столб Вольта – прототип современной батарейки.

На раскопках рядом с Багдадом нашли батарейку возрастом больше двух тысяч лет. Какой древний айфон с ее помощью подзаряжали – остается загадкой. Зато известно точно, что батарейка уже «села». Этот случай как бы говорит: может быть, люди знали об электричестве намного раньше, но потом что-то пошло не так.

Уже в 19 веке Эрстед, Ампер, Ом, Томсон и Максвелл совершили настоящую революцию. Был открыт электромагнетизм, ЭДС индукции, электрические и магнитные явления связали в единую систему и описали фундаментальными уравнениями.

Кстати! Если у вас нет времени, чтобы самостоятельно разбираться со всем этим, для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

20 век принес квантовую электродинамику и теорию слабых взаимодействий, а также электромобили и повсеместные линии электропередач. Кстати, знаменитый электромобиль Тесла работает на постоянном токе.

Конечно, это очень краткая история электричества, и мы не упомянули очень много имен, которые повлияли на прогресс в этой области. Иначе пришлось бы написать целый многотомный справочник.

Постоянный ток

Сначала напомним, что ток – это движение заряженных частиц.

Постоянный ток – это ток, который течет в одном направлении.

Типичный источник постоянного тока – гальванический элемент. Проще говоря, батарейка или аккумулятор. Один из древнейших артефактов, связанных с электричеством – багдадская батарейка, которой 2000 лет. Предполагают, что она давала ток напряжением 2-4 Вольта.

Где используется постоянный ток:

  • в питании большинства бытовых приборов;
  • в батарейках и аккумуляторах для автономного питания приборов;
  • для питания электроники автомобилей;
  • на кораблях и подводных лодках;
  • в общественном транспорте (троллейбусах, трамваях).

Проще всего представить постоянный ток наглядно, на графике. Вот как он выглядит:

Постоянный ток

Бытовые приборы работают на постоянном токе, но в розетки сети в квартире приходит переменный ток. Практически везде постоянный ток получается путем выпрямления переменного.

Переменный ток

Переменный ток – это ток, который меняет величину и направление. Причем меняет в равные промежутки времени.

Переменный ток используется в промышленности и электроснабжении. Именно его получают на станциях и отправляют к потребителям. Уже на месте преобразование переменного электрического тока в постоянный происходит с помощью инверторов.

Переменный ток – alternating current (AC). Постоянный ток – direct current (DC). Аббревиатуру AC/DC можно увидеть на трансформаторных будках, где происходит преобразование. А еще это название одной отличной австралийской рок-группы.

А вот и наглядное изображение переменного тока.

Переменный ток

Переменный ток течет в цепи в двух направлениях: туда и обратно. Одно из них считается положительным, а второе – отрицательным.

Так как величина тока меняется не только по направлению, но и по величине, не думайте, что в вашей розетке постоянно 220 Вольт. 220 – это действующее значение напряжения, которое бывает 50 раз в секунду. Кстати, в Америке используется другой стандарт переменного тока в сети: 110 Вольт и 60 Герц.

Война токов

Активное использование постоянного тока началось в конце 19 века. Тогда Эдисон довел до ума лампочку (1890) и основал первые в Нью-Йорке электростанции, которые производили постоянный ток напряжением 110 Вольт.

Использование постоянного тока было связано с существенными потерями при его передаче на большие расстояния. Переменный ток нельзя было использовать из-за того, что не было соответствующих счетчиков и моторов, работавших на переменном токе. Так же был затруднен процесс преобразования постоянного тока в переменный. При этом переменный ток можно было без потерь передавать на большие расстояния.

В то время в Америку из Сербии приехал Никола Тесла, который устроился на работу в компанию к Эдисону. Тесла изобрел электродвигатель переменного тока, понял все выгоды и предложил Эдисону его использование.

Тесла и Эдисон

Эдисон не послушал Теслу и к тому же не выплатил ему зарплату. Так и началось знаменитое противостояние изобретателей – война токов.

Она длилась более ста лет и закончилась в 2007 году. Тогда Нью-Йорк полностью перешел на электроснабжение переменным током.

Почему переменный ток опаснее постоянного

В войне токов, чтобы не потерпеть убытки и финансовый крах от внедрения и использования идей Теслы, Эдисон публично демонстрировал, как переменный ток убивает животных. Случай, когда какой-то американский гражданин погиб от удара переменным током, был очень подробно и широко освещен в прессе.

Для человека переменный ток в общем случае действительно опаснее постоянного. Хотя всегда нужно учитывать величину тока, его частоту, напряжение, сопротивление человека, которого бьет током. Рассмотрим эти нюансы:

  1. Переменный ток частотой 50 Герц в три-четыре раза опаснее для жизни, чем постоянный ток. Если частота тока более 1000 Герц, то он считается менее опасным.
  2. При напряжениях около 400-600 Вольт переменный и постоянный токи считаются одинаково опасными. При напряжении более 600 Вольт более опасен постоянный ток.
  3. Переменный ток в силу своей природы и частоты сильнее возбуждает нервы, стимулируя мышцы и сердце. Именно поэтому он несет большую опасность для жизни.

С каким бы током вы не работали, соблюдайте осторожность и будьте бдительны! Берегите себя и свои нервы, а также помните: сделать это эффективно поможет профессиональный студенческий сервис с лучшими экспертами.

Чем отличается переменный ток от постоянного — объяснение простыми словами

Определение

Электрическим током называется направленное движение заряженных частиц. Так звучит определение из учебника по физике. Простыми словами можно перевести так, что у его составляющих всегда есть какое-то направление. Собственно, это направление и является определяющем в сегодняшнем разговоре.

Переменный ток (Alternative Current – AC) отличается от постоянного (Direct Current – DC) тем, что у последнего электроны (носители заряда) всегда движутся в одном направлении. Соответственно отличием переменного тока является то, что направление движения и его сила зависят от времени. Например, в розетке направление и величина напряжения, соответственно и сила тока, изменяется по синусоидальному закону с частотой в 50 Гц (50 раз за секунду изменяется полярность между проводами).

Для так сказать чайников в электрике изобразим это на графике, где по вертикальной оси изображена полярность и напряжение, а по горизонтальной время:

Красной линией изображено постоянное напряжение, оно остаётся неизменным с течением времени, разве что изменяется при коммутации мощной нагрузки или КЗ. Зелеными волнами показан синусоидальный ток. Вы можете видеть, что он протекает то в одну, то в другую сторону, в отличие от постоянного тока, где электроны всегда протекают от минуса к плюсу, а направлением движения электрического тока выбран путь от плюса к минусу.

Если сказать по-простому, то разницей в этих двух примерах является то, что у постоянки всегда плюс и минус находятся на одних и тех же проводах. Если говорить о переменном, то в электроснабжении используют понятия фазы и нуля. Если рассматривать по аналогии с постоянкой, то фаза и ноль являются плюсом и минусом, только полярность меняется 50 раз в секунду (в США и ряде других стран 60 раз в секунду, а в самолётах более 400 раз).

Происхождение

Разница между AC и DC заключается в их происхождении. Постоянный ток можно получить из гальванических элементов, например, батареек и аккумуляторов.

Также его можно получить с помощью динамомашины – это устаревшее название генератора постоянного тока. Кстати с их помощью генерировалась энергия для первых электросетей. Мы об этом говорили в статье об открытиях Николы Тесла, в заметках о войне идей между Теслой и Эдисоном. Позже так называли небольшие генераторы для питания велосипедных фар.

Переменный ток добывают также с помощью генераторов, в наше время в основном трёхфазных.

Также и то и другое напряжение можно получить с помощью полупроводниковых преобразователей и выпрямителей. Так вы можете выпрямить переменный ток или получить его же, преобразовав постоянный.

Формулы для расчета постоянного тока

Разницей между переменкой и постоянкой являются и формулы для расчетов процессов, происходящих в цепи. Так сопротивление рассчитываются по Закону Ома для участка цепи или для полной цепи:

E=I/R

E=I/(R+r)

Мощность также просто рассчитываются:

P=UI

Формулы для расчета переменного тока

В расчётах цепей переменного тока разница в формулах обусловлена отличием процессов, протекающих в емкостях и индуктивностях. Тогда формула закона Ома будет для активного сопротивления:

Здесь 1/wC и wL – емкостное и индуктивное реактивные сопротивления, а w – угловая частота, она равна 2пиF.

Для цепи с ёмкостью и индуктивностью:

wL-1/wC – это реактивное сопротивление, оно обозначается как Z.

На видео ниже более подробно рассказывается, в чем отличие переменного тока от постоянного:

Материалы по теме:

В самом начале, давайте дадим короткое определение электрическому току. Электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. Ток – это движение электронов в проводнике, напряжение – это то, что приводит их (электроны) в движение.

Теперь рассмотрим такие понятия, как постоянный и переменный ток и выявим их принципиальные отличия.

Отличие постоянного тока от переменного

Основная особенность постоянного напряжения в том, что оно постоянно как по своей величине, так и по знаку. Постоянный ток, “течет” в все время одну сторону. Например, по металлическим проводам от плюсового зажима источника напряжения к минусовому (в электролитах его создают положительные и отрицательные ионы). Сами же электроны движутся от минуса к плюсу, но ещё до открытия электрона договорились считать, что ток течет от плюса к минусу и до сих пор при расчетах придерживаются этого правила.

Чем же от постоянного отличается переменный ток (напряжение)? Из самого названия следует, что он меняется. Но – как именно? Переменный ток меняет за период как свою величину, так и направление движения электронов. В наших бытовых розетках – это ток с синусоидальными (гармоническими) колебаниями частотой 50 герц (50 колебаний в секунду).

Если рассмотреть замкнутую цепь на примере лампочки, то мы получим следующее:

  • при постоянном токе электроны будут течь через лампочку всегда в одном направлении от (-) минуса к (+) плюсу
  • при переменном направление движения электронов будет меняться в зависимости от частоты генератора. т. е. если в нашей сети частота переменного тока 50 герц (Hz), то направление движения электронов за 1 секунду поменяется 100 раз. Таким образом + и – в нашей розетке меняются местами сто раз в секунду относительно ноля. Именно поэтому мы можем воткнуть электрическую вилку в розетку “вверх ногами” и все будет работать.

Переменное напряжение в нашей бытовой розетке изменяется по синусоидальному закону. Что это значит? Напряжение от нуля увеличивается до положительного амплитудного значения (положительный максимум), потом уменьшается до нуля и продолжает уменьшаться дальше – до отрицательного амплитудного значения (отрицательный максимум), затем снова увеличивается, переходя через ноль и возвращается к положительному амплитудному значению.

Говоря другими словами, при переменном токе постоянно меняется его заряд. Это значит, что напряжение составляет то 100%, то 0%, то снова 100%. Получается, что за секунду электроны 100 раз меняют направление своего движения и свою полярность, с положительной на отрицательную (помните, что их частота составляет 50 герц – 50 периодов или колебаний в секунду?).

Первые электрические сети были постоянного тока. С этим было связано несколько проблем, одна из них – сложность конструкции самого генератора. А генератор переменного тока обладает более простой конструкцией, а потому прост и дешев в эксплуатации.

Дело в том, что одинаковую мощность можно передать высоким напряжением и маленьким током или наоборот: низким напряжением и большим током. Чем больше ток, тем больше нужно сечение провода, т.е. провод должен быть толще. Для напряжения толщина провода не важна, были бы изоляторы хорошие. Переменный ток (в отличие от постоянного) просто легче преобразовывать.

И это – удобно. Так по проводу относительно небольшого сечения электростанция может отправить пятьсот тысяч (а иногда и до полутора миллионов) вольт энергии при токе в 100 ампер практически без потерь. Потом, например, трансформатор городской подстанции “заберет” 500 000 вольт при токе в 10 ампер и “отдаст” в городскую сеть 10 000 вольт при 500 амперах. А районные подстанции уже преобразуют это напряжение в 220/380 вольт при токе порядка 10 000 ампер, для нужд жилых и промышленных кварталов города.

Разумеется схема упрощена и имеется в виду вся совокупность районных подстанций в городе, а не какая-то конкретно.

Персональный компьютер (ПК) работает по схожему принципу, но – в обратную сторону. Он преобразует переменный ток в постоянный а затем, при помощи блока питания, понижает его напряжение до значений, необходимых для работы всех компонентов внутри корпуса компьютера.

В конце 19-го века всемирная электрификация вполне могла пойти и другим путем. Томас Эдисон (считается, что именно он изобрел одну из первых коммерчески успешных ламп накаливания) активно продвигал свою идею постоянного тока. И если бы не исследования другого выдающегося человека, доказавшего эффективность тока переменного, то все могло бы быть по другому.

Гениальный серб Никола Тесла (некоторое время работавший у Эдисона), первым спроектировал и построил генератор многофазного переменного тока, доказав его эффективность и преимущество по сравнению с аналогичными разработками, работавшими с постоянным источником энергии.

Сейчас давайте рассмотрим “места обитания” постоянного и переменного тока. Постоянный, например, находится в нашем телефонном аккумуляторе или батарейках. Зарядные устройства трансформируют переменный ток из сети в постоянный, и уже в таком виде он оказывается в местах его хранения (аккумуляторах).

Источники постоянного напряжения это:

  1. обычные батарейки применяемые в различных приборах (фонарики, плееры, часы, тестеры и т.д.)
  2. различные аккумуляторы (щелочные, кислотные и т. п.)
  3. генераторы постоянного тока
  4. другие специальные устройства, например: выпрямители, преобразователи
  5. аварийные источники энергии (освещение)

Например, городской электротранспорт работает на постоянном токе напряжением в 600 Вольт (трамваи, троллейбусы). Для метрополитена оно выше – 750-825 Вольт.

Источники переменного напряжения:

  1. генераторы
  2. различные преобразователи (трансформаторы)
  3. бытовые электросети (домашние розетки)

О том, как и чем измерять постоянное и переменное напряжение мы с Вами говорили вот в этой статье, а напоследок (всем тем кто дочитал статью до конца) хочу рассказать небольшую историю. Озвучил ее мне мой шеф, а я перескажу с его слов. Уж больно она к нашей сегодняшней теме подходит!

Поехал он как-то в служебную командировку с нашими директорами в соседний город. Налаживать дружественные отношения с тамошними IT-шниками 🙂 А сразу возле трассы там такое замечательное местечко есть: родник с чистой водой. Возле все обязательно останавливаются и воду набирают. Это, своего рода, уже традиция.

Местные власти, решив облагородить данное место, сделали все по последнему слову техники: вырыли сразу под родничком большую прямоугольную яму, обложили ее ярким кафелем, перелив сделали, подсветку светодиодную, бассейн получился. Дальше – больше! Сам родник “упаковали” в крапленую гранитную крошку, придали ему благородную форму, иконку над жерлом под стекло вмуровали – святое место, значится!

И последний штрих – поставили систему подачи воды на фотоэлементе. Получается, что бассейн всегда наполнен и в нем “булькает”, а чтобы набрать воду непосредственно из родничка, нужно поднести руки с сосудом к фотоэлементу и оттуда – “проистекает” 🙂

Надо сказать, что по дороге к источнику наш шеф рассказывал одному из директоров, как это круто: новые технологии, вайфай, фотоэлементы, сканирование по сетчатке глаза и т.д. Директор был классическим технофобом, поэтому придерживался противоположного мнения. И вот, подъезжают они к родничку, подносят руки куда следует, а вода не течет!

Они и так, и сяк, а результата – ноль! Оказалось, что тупо не было напряжения в электрической сети, которая питала эту шайтан-систему 🙂 Директор был “на коне”! Отпустил несколько “контрольных” фраз по поводу всех этих п. х технологий, таких же п. х элементов, всех машин вообще и данной конкретной в частности. Зачерпнул канистрой прямо из бассейна и пошел в машину!

Вот и получается, мы можем настроить все что угодно, “поднять” навороченный сервер, предоставить лучший и востребованный сервис, но, все равно, самый главный человек – это дядя Вася-электрик в ватнике, который одним движением руки может организовать полный skipped всей этой технической мощи и изяществу 🙂

Так что помните: главное – качественное электропитание. Хороший серверный UPS (источник бесперебойного питания) и стабильное напряжение в розетках, а все остальное – приложится 🙂

На сегодня у нас – все и до следующих статей. Берегите себя! Ниже – небольшое видео по теме статьи.

{SOURCE}

Электрический ток 1 вариант — Документ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

1 ВАРИАНТ

I

  1. Определить силу тока на участке цепи, состоящем из константановой проволоки длиной 20 м, сечением 1,2 мм2, если напряжение на концах это­го участка 40 В. р = 0,48·10-6 Ом • м.

  2. Какую работу производит ток в автомобильной лампочке при напря­жении 12 В и силе тока 3,5 А в течение 2 мин?

  3. Определить по данной схеме R1=5 Ом R2=10 Ом R3=15Ом А

общее сопротивление цепи и 60 В

показание амперметра

II

  1. Какой длины надо взять медный провод сечением 3,6 мм2, чтобы при токе 1,5 А напряжение на нем было равно 0,6 В? р = 0,017·10-6 Ом • м.

  2. ЭДС батарейки «Крона» равна 9 В. какую работу совершают сторонние силы за 1 минуту, если сила тока равна 0,4 А?

  3. Определите по данной схеме R1=8Ом R2=3 Ом R3=7 Ом

общее сопротивление цепи. R4=10 Ом R5=5 Ом

III

  1. Чему равно ЭДС источника R1

тока, питающего цепь, если R1=3 Ом, R2

R2=2 Ом, R3=8 Ом, r =0,2 Ом R3 0.1 A


8. Кипятильник нагревает 1,2л воды от 12 °С до кипения за 10 мин. Определить ток, потребляемый кипятильником, если U = 220 В. КПД = 90 %.

с = 4200 Дж/(кг • °С).

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

2 ВАРИАНТ.

I

  1. Определите силу тока в цепи, включенной под напряжение 220 В, если сопротивление цепи 20 Ом.

  2. Какое количество теплоты выделит за 5 с проводник сопротивлением 25 Ом при напряжении в цепи 50 В?

  3. Начертите схему цепи, состоящую из последовательно со­единенных источников тока, лампы накаливания, двух резисторов и ключа. Как включить в эту цепь вольтметр, чтоб измерить напряже­ние на лампе?

II

  1. Определите длину никелиновой проволоки, если при напряжении на ее концах в 45 В сила тока равна 2,25 А. Площадь поперечного сечения проволоки 1 мм2, р = 0,4·10-6 Ом • м.

  2. На сколько градусов за 5 минут нагревается медный электропаяльник массой 0,5 кг, включенный в сеть с напряжением 120 В при силе тока 2,5 А? с = 380 Дж/(кг • °С). R2

  3. Определить сопротивление R1 2 A

цепи и напряжение на всем A

участке. R1=4 Ом, R2=3 Ом, R3

R3=6 Ом.

III

  1. Сколько времени требуется для нагревания 2 кг воды от 20 °С до 1000 С в электрическом чайнике мощностью 600 Вт, если его КПД 80 %? с = 4200 Дж/(кг • °С).

  2. Определить силу тока, проходящего по каждому из сопротивлений, если вольтметр показывает 3 В, а сопротивления соответственно равны: R1= 2 Ом, R2= 3 Ом, R3 = 4 Ом, R4= 4 Ом, R5= 0,8 Ом.


R1 R2 V R3 R4


R5

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

3 ВАРИАНТ.

I

  1. Рассчитайте силу тока, проходящего по медному проводу длиной 100 м и площадью сечения 0,5 мм2 при напряжении 6,8 В. р == 0,017·10-6 Ом • м.

  2. Определить общее сопротивление цепи и показание вольтметра.

R1=7 Ом R2=9 Ом R3=8 Ом А 0,1 А

?

V

3. Какую работу совершает ток в электродвигателе за 30 с, если при напряжении 220 В сила тока в двигателе равна 0,1 А?

II

  1. Электрический чайник потребляет ток 3 А при напряжении 120 В. Из какого материала сделана обмотка, если сечение проволоки 0,08 мм2, а длина обмотки 8 м.

  2. За какое время в спирали сопротивлением 40 Ом при силе тока 3 А выделяется 10,8 кДж теплоты?

  3. Определите по данной схеме общее сопротивление цепи и силу тока в неразветвлённой части цепи

III

  1. Определить мощность электрического чайника, если в нем за 20 ми­нут нагревается 1,43 кг воды от 20 °С до 100 °С. с = 4200 Дж/(кг • °С).

  2. Два проводника включены в электрическую цепь с одинако­вым напряжением 16 В. Сила тока в одном из них при этом 2 А, сила тока в другом на 3 А больше. Чему равны сопротивления этих про­водников и сила тока в них при напряжении 12 В?

  3. Рассчитайте силу тока в цепи источника тока с ЭДС, равной 9 В, и внутренним сопротивлением 2 Ом при подключении во внешней цепи 5 параллельно соединённых лампочек, сопротивлением12,5 Ом каждая.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

4 ВАРИАНТ.

I

  1. Определить количество теплоты, выделяемое в проводнике за 3 мин, если сила тока в цепи 5 А, напряжение на концах проводника 200 В.

  2. Сопротивление вольтметра равно 2,4 кОм. Какая сила тока проходит через вольтметр, если он показывает напряжение 240 В?

  3. Начертите схему электрической цепи, состоящей из источ­ника тока, ключа, электрической лампы и двух параллельно соеди­ненных резисторов. Как включить амперметр, чтобы измерить силу тока в цепи?

II

  1. Определить напряжение на концах нихромового проводника длиной 150 м и сечением 1,5 мм2, по которому идет ток 2 А. р = 1,1 мкОм • м.

  2. Определите общее сопротивление цепи

  3. Чему равно сопротивление электрической печи, если в течение 1 мин при силе тока 4 А выделяется 28,8 кДж теплоты?

III

  1. ЭДС источника тока 30 В, его внутреннее сопротивление 1 Ом. Определить силу тока, протекающего че­рез каждый резистор.


V

R2=2 Ом R1=1,8 Ом


R3=3 Ом

  1. Какой длины надо взять никелиновый проводник сечением 0,2 мм2, чтобы изготовить спираль для электрической плитки мощностью 600 Вт и рассчитанной на напряжение 120 В? р = 0,4 мкОм • м.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

5 ВАРИАНТ.

I

  1. Сопротивление спирали электрической плитки составляет 155 Ом. Какая сила тока соответствует этому случаю, если она включена в сеть с напряжением 220 В?

  2. Сколько теплоты выделится в проводнике сопротивлением 12 Ом за 20 с, если его включили в сеть с напряжением 120 В?

3. Начертите схему электрической цепи, состоящей из источ­ника тока, ключа, электрического звонка и реостата, соединенных последовательно. Как включить в цепь вольтметр, чтобы измерить напряжение на реостате?

II

4. Определите температуру нити лампочки, если при включении в сеть с напряжением 220 В по нити идет ток 0,68 А. Сопротивление вольфрамовой нити электрической лампочки при 20 °С равно 36 Ом. Температурный коэффи­циент сопротивления вольфрама 4,б•10-3 К-1.

5. Батарея с ЭДС 6 В и внутренним сопротивлением 1,4 Ом питает внешнюю цепь, состоящую из двух парал­лельно соединенных резисторов сопротивлением 2 Ом и 8 Ом. Определите напряжение на зажимах батареи и силу тока через резисторы.

6. Последовательно соединены п резисторов с одина­ковым сопротивлением. Во сколько раз изменится сопро­тивление цепи, если их соединить параллельно?

III

  1. Электрическая цепь состоит из трех последователь­но соединенных кусков провода одинаковой длины и сделан­ных из одного материала, но имеющих разные площади по­перечного сечения: S1=1 мм2, S2=2 мм2, S3=3 мм2. Раз­ность потенциалов на концах цепи равна U ==12 В. Определите падение напряжения на каждом проводнике.

8. На электрической плитке мощностью 600 Вт 2 л воды нагревается от 15 °С до 100 °С за 40 мин. Определить КПД установки, с = 4200 Дж/(кг • °С).

9. Лампочка подключена медными проводами к акку­мулятору с ЭДС 2 В и внутренним сопротивлением 0,04 Ом. Длина проводов 4 м и диаметр 0,8 мм. Напряжение на зажимах аккумулятора 1,98 В. Найдите сопротивление лампочки. Удельное сопротивление меди определите по таблице справочника.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

6 ВАРИАНТ.

I

1. На электрической лампе написано 100 Вт, 220 В. Какой ток потребля­ет такая лампа и чему равно сопротивление ее нити?

2.Определить по данной схеме общее сопротивление данного участка цепи и силу тока в неразветвленной части цепи, если R1=2 Ом, R2=3 Ом, U=12 В.

R1 R2 V

  1. Определите напряжение на концах железного проводника длиной 150 см и площадью поперечного сечения 0,025 мм2, в котором сила тока 250 мА. р = 0,1·10-6 Ом • м.

II

4. Сопротивление нити накала электронной лампы 40 Ом, сопротивление включенной части последовательно соединенного реостата 10 Ом. Определите силу тока в цепи накала, если ЭДС аккумулятора 2 В, а его внутреннее со­противление 0,1 Ом.

5. Определить удельное сопротивление провода электрического камина длиной 50 м и сечением 1,2 мм2. Мощность, потребляемая камином, равна 900 Вт, а напряжение в сети 220 В.

6. Определите внутреннее сопротивление и ЭДС источника тока, если при силе тока 30 А мощность во внешней цепи равна 180 Вт, а при силе тока 10 А мощность равна 100 Вт.

III

7. Если два проводника соединить параллельно, то при подключении к источнику тока с ЭДС, равной 10,8 В, в неразветвленной части цепи сила тока равна 2,7 А. Если же проводники соединить последовательно, то сила тока при той же ЭДС оказывается равной 0,6 А. Определите сопро­тивление проводников. Внутренним сопротивлением источ­ника тока пренебречь.

  1. В схеме указаны сопротивления рези­сторов в Омах и направление силы тока через один из рези­сторов. Определите ЭДС батареи, если ее внутреннее сопро­тивление равно 0,5 Ом.

2 Ом 2 Ом


5 Ом 0,5 А

10 Ом 40 Ом

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

7 ВАРИАНТ.

I

  1. Сколько теплоты выделится за 30 с в реостате сопротивлением 100 Ом при силе тока в цепи 2 А?

  2. Каково напряжение на концах участка цепи при сопротив­лении 0,25 кОм, если сила тока в нем 0,24 А?

  3. Начертите схему электрической цепи, состоящей из источ­ника тока, ключа, нагревательного элемента, амперметра и вольт­метра, измеряющего напряжение на источнике тока.

II

  1. За какое время на электроплитке можно 2 л воды, взятой при 200 С, нагреть до кипения, если при напряжении 220 В по ней течет ток 5 А? с = 4200 Дж/(кг • °С).

  2. Источник с ЭДС 2 В и внутренним сопротивлением 0,8 Ом замкнут никелиновой проволокой длиной 2,1 м и сечением 0,21 мм2. Каково напряжение на зажимах элемен­та?

  3. Определите напряжение на первом резисторе, если сопротивления R1=3 Ом, R2=5 Ом, R3=2 Ом, R4=6 Ом, а показание амперметра IA=0,2 А

R2 R3 A


R1

R4

III

  1. Вольтметр, соединенный последовательно с рези­стором сопротивлением R1=10 кОм, при включении в сеть с напряжением U ==220 В показывает U1=70 В, а соединен­ный последовательно с резистором сопротивлением R2 пока­зывает U2=20 В. Найдите сопротивление резистора R2.

  2. Сколько времени будет нагреваться 1 л воды от 20 °С до 100 °С в элект­рическом чайнике мощностью 500 Вт, если его КПД 75 %?

  3. Определите силу тока в проводнике длиной 125 м и площа­дью поперечного сечения 10 мм2, если напряжение на зажимах 80 В, а удельное сопротивление материала, из которого изготовлен про­водник, составляет 0,4 мкОм • м.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

8 ВАРИАНТ.

I

  1. Какое количество теплоты выделит за 10 минут проволочная спираль сопротивлением 15 Ом, если сила тока в цепи 2 А?

  2. Чему равно сопротивление стального провода длиной 250 м и сечением 0,06 мм2? Удельное сопротивление стали равно 0,12 Ом·мм2/м.

  3. Определить по данной схеме общее сопротивление цепи

R1=2 Ом R2=3 Ом


II

  1. Вычислите силу тока в медном проводнике, удельное со­противление которого 0,017 мкОм • м, длина 200 м и поперечное сечение 0,6 мм2, при напряжении на нем 68 В.

  2. Батарея с ЭДС 4 В и внутренним сопротивлением 1 Ом входит в состав неизвестной цепи. К полюсам батареи подключен вольтметр, он показывает напряжение 6 В. Опре­делите количество теплоты, выделяющейся в единицу време­ни на внутреннем сопротивлении батареи.

  3. В собранной электрической цепи напряжение на одном из участков равно 12 В. Какая работа совершается электрическим то­ком, если по цепи протекает 28 Кл электричества?

III

  1. Для размораживания трубопровода со льдом применен электронагреватель, потребляющий ток 240 А при напряжении 220 В. Какая масса льда расплавится в трубе за 1 с, если КПД нагре­вателя 80%? Температура льда 0 °С. Удельная теплота плавления льда равна 3,3 • 105 Дж/кг.

  2. От батареи, состоящей из 6 последовательно включенных элементов, ЭДС каждого из которых 1,5 В, питаются две последовательно соединенные лампочки сопро­тивлением по 12,5 Ом. Сила тока в цепи равна 0,28 А. Опре­делите КПД батареи и ее внутреннее сопротивление.

  3. На сколько равных частей нужно разрезать одно­родный проводник, имеющий сопротивление 36 Ом, чтобы сопротивление его частей, соединенных параллельно, стало равно 1 Ом?

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

9 ВАРИАНТ.

I

  1. Определите мощность тока в электрической лампе, включенной в сеть напряжением 220 В, если известно, что сопротивление нити накала лампы 484 Ом.

  2. Из какого материала изготовлен провод длиной 1 км, сечением 10 мм2 и сопротивлением 40 Ом?

  3. Начертите схему электрической цепи, состоящей из источ­ника тока, ключа, реостата и двух электрических ламп, соединенных параллельно. Как включить в эту цепь амперметр, которым нужно измерить силу тока в одной из ламп?

II

  1. Электроплитка при силе тока в 4,5 А за 0,6 часа выделила 1312,2 кДж тепла. Найдите сопротивление плитки и вычислите ее мощность.

  2. К двум кислотным аккумуляторам с ЭДС, равной 2 В каждый, соединенным параллельно, подключена на­грузка сопротивлением 1,5 Ом. Что покажет вольтметр, подключенный к зажимам аккумуляторов, если их внутрен­ние сопротивления равны 0,01 Ом и 0,015 Ом?

  3. Определите силу тока в цепи аккумулятора, замкнутого на резистор сопротивлением 1000 Ом, если при последовательном включении в эту цепь миллиамперметра с внутренним сопротивлением 100 Ом он показал силу тока 25 мА. Внутренним сопротивлением источника можно пре­небречь.

III

  1. Какое количество теплоты выделится в каждом из трех последовательно соединенных резисторов за 1 мин, если их сопротивления R1=5 Ом, R2=8 Ом, R3= 12 Ом, а напряжение на резисторе R3 36 В?

  2. Определите сопротивление резистора, если ампер­метр показывает силу тока 5А, вольтметр, подключенный к концам резистора, напряжение 100 В Внутреннее со­противление вольтметра 2500 Ом.

  3. Сила тока в электрической лампочке 200 мА,. Диаметр вольфрамовой нити 0,02 мм, а ее температура 2000 °С. Определите напряженность электрического поля в нити.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

10 ВАРИАНТ.

I

1. Определите общее сопротивление цепи и показания вольтметра, сила тока равна 0,2 А.

R1=14 Ом R2=18 Ом R3=16 Ом А


V

2.Определите расход энергии за 20 с в автомобильной электрической лампочке, рассчитанной на напряжение 12 В при силе тока 3,5 А.

  1. Спираль электрической плитки состоит из сплава, удельное сопротивление которого 1,2 Ом • мм2/м. Длина проволоки 5 м, ее сечение 1 мм2. Найти сопротивление спирали.

II

  1. Чему равен КПД электрического двигателя, если при на­пряжении 220 В и силе тока 12 А он совершает за 1 минуту работу 118,8кДж?

  2. Определите напряжение на концах проводника, удельное сопротивление которого 0,4 мкОм·м, если его длина 6 м, попереч­ное сечение 0,08 мм2, а сила тока в нем 0,6 А.

  1. Сопротивление прибора может изменяться от 250 до 1800 Ом. В каких пределах будет изменяться сила тока, если на него подать одинаковое напряжение 220 В?

III

  1. Сила тока в электрической лампочке 200 мА,. Диаметр вольфрамовой нити 0,02 мм, а ее температура 2000 °С. Определите напряженность электрического поля в нити.

  2. Электрическая схема составлен из двух парал­лельно соединенных резисторов сопротивлением R1=40 Ом и R2=10 Ом, подключенных к зажимам аккумулятора, ЭДС которого 10 В. Сила тока в неразветвленной цепи 1 А. Определите внутреннее сопротивление источника тока.

  3. Для составления елочной гирлянды имеется 10 лампочек мощностью 2 Вт каждая, рассчитанных на номинальное напряжение 4 В. Имеется также некоторое количество лампочек, имеющих ту же мощность при номи­нальном напряжении 8В. Какое минимальное количество восьми вольтовых лампочек нужно взять, чтобы, добавив их к 10 четырех вольтовым, составить гирлянду для включения в сеть с напряжением 120 В?

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

11 ВАРИАНТ.

I

  1. Определите общее сопротивление цепи и показания вольтметра, сила тока равна 0,2 А.

R1=14 Ом R2=18 Ом R3=16 Ом А


V

  1. Определите расход энергии за 20 с в автомобильной электрической лампочке, рассчитанной на напряжение 12 В при силе тока 3,5 А.

  2. Спираль электрической плитки состоит из сплава, удельное сопротивление которого 1,2 Ом • мм2/м. Длина проволоки 5 м, ее сечение 1 мм2. Найти сопротивление спирали.

II

4. Из какого материала изготовлен провод длиной 1 км и сечением 10 мм2, если по нему идет ток 3 А, а напряжение на концах провода 120 В?

5. Электроплитку мощностью 360 Вт и электроплитку мощностью 500 Вт включили в сеть, соединив их последовательно. В какой из плиток выде­лится большее количество теплоты?

6. Определите сопротивление резистора, если ампер­метр показывает силу тока 5А, вольтметр, подключенный к концам резистора,— напряжение 100 В. Внутреннее со­противление вольтметра 2500 Ом.

III

  1. Какова должна быть ЭДС батареи, C

включенной в схему, изображенную

на рисунке, чтобы напряжен­ность

электростатического поля в плоском

конденсаторе была 2250 В/м?

Внутреннее сопротивление

батареи 0,5 Ом. Со­противление R=4,5 Ом.

Расстояние между пластинами

конденсатора 0,2 см.

  1. Перегоревшую спираль электроплитки с мощностью 420 Вт укоро­тили на 1/8 ее первоначальной длины. Какой стала ее мощность при вклю­чении в ту же сеть?

  2. Электродвигатель трамвайных вагонов работает при токе 112 А и напряжении 550 В. С какой скоростью движется трамвай, если двигатели создают силу тяги 3,6 кН, а КПД их 70%?

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

12 ВАРИАНТ.

I

  1. Электрическая печь потребляет мощность 6000 Вт при величине тока 50 А. Определить напряжение тока, питающего печь.

  2. Обмотка печи сделана из никелиновой проволоки длиной 72 м. Найти сечение проволоки, р == 0,4 Ом • мм2/м, если её сопротивление равно1,2 Ом.

  3. Определите общее сопротивление цепи, R1=3 Ом, R2=4 Ом, R3=4 Ом.

R1 R2


R3

II

  1. Сколько воды можно нагреть от 180С до кипения за 10 мин в электрическом чайнике, если напряжение в сети 220 В, а сила тока 4 А. КПД чайника 80%. Удельная теплоёмкость воды 4,2 кДж/кг·0С.

  2. Сопротивление нити накала электронной лампы 40 Ом, сопротивление включенной части последовательно соединенного реостата 10 Ом. Определите силу тока в цепи накала, если ЭДС аккумулятора 2 В, а его внутреннее со­противление 0,1 Ом.

  3. Определите силу тока в цепи аккумулятора, замкнутого на резистор сопротивлением 1000 Ом, если при последовательном включении в эту цепь миллиамперметра с внутренним сопротивлением 100 Ом он показал силу тока 25 мА. Внутренним сопротивлением источника можно пре­небречь.

III

  1. В цепь включено 20 ламп, соединенных параллель­но. Сила тока в лампе 1 А. Сопротивление проводов, соеди­няющих генератор с потребителем,— 0,2 Ом. Чему равна ЭДС генератора с внутренним сопротивлением 0,05 Ом, если напряжение на лампах равно 220 В?

  2. Какой длины надо взять нихромовый проводник сечением 0,1 мм2, чтобы изготовить нагреватель, на котором можно за 5 минут довести до кипения 1,5 л воды, взятой при температуре 200С? напряжение в сети – 220 В. КПД нагревателя 90%. Удельное сопротивление нихрома – 1,1 Ом·мм2/м.

  3. Две лампы мощностью 40 Вт и 60 Вт, рассчитанные на одинаковое напряжение, включили в сеть с тем же напряжением последовательно. Какие мощности они потребляют?

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

13 ВАРИАНТ.

I

1. За какое время электрический утюг выделит 800 Дж теплоты, если ток в спирали 3 А, а напряжение в сети 220 В? 2. Через проводник за 20 минут протекает заряд 2000 Кл элек­тричества. Определите силу тока в проводнике. 3. Начертите схему электрической цепи, состоящей из источ­ника тока, ключа, реостата и резистора, соединенных последова­тельно. Как включить амперметр и вольтметр для измерения силы тока в резисторе и напряжения на нем?

II

  1. Определите силу тока и падение напряжения на проводнике RI электрической цепи (рис.), если сопро­тивления резисторов R1R3 имеют соответственно сле­дующие значения: R[ = 2 Ом, R2 = 4 Ом, R3 = 6 Ом, ЭДС аккумулятора равна 4 В и внутреннее сопротивление рав­но 0,6 Ом.

  2. Сопротивление платиновой проволоки при темпе­ратуре 20 ° С равно 20 Ом, а при температуре 500° С принимает значение 59 Ом. Найдите значение темпера­турного коэффициента сопротивления платины.

III

6. Найдите общее сопротивление электрической цепи (рис.), если сопротивления резисторов RlR6 имеют соответственно следующие значения: Rl=4 Ом, R2 = 5 Ом, R3=4 Ом, R4=20 Ом, R5=12 Ом, R6 = 4 Ом.

R1

R3

7. Электровоз массой 300 т спускается вниз с горы со скоростью 72 км/ч. Уклон горы равен 0,01. Коэффициент сопротивления движению равен 0,02, напряжение в ли­нии равно 3 кВ, КПД электровоза равен 80%. Определите сопротивление обмотки электродвигателя электровоза.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

14 ВАРИАНТ.

I

  1. Через электрическую лампочку за 5 мин проходит за­ряд в 150 Кл. Какова сила тока в лампочке?

  2. Определите сопротивление стального провода сечени­ем 35 мм2 и длиной 25 м.

  3. Рассчитайте силу тока в лампочке, имеющей со­противление 400 Ом, если напряжение на ее зажимах 120 В.

II

  1. Чему равно общее сопротивление электрической цепи (рис.), если сопротивление Rl=R2=15 Ом, R3 = R4 = 25 Ом?

R1 R3

5. Какова сила тока в проводнике, через поперечное сече­ние которого за 2 с проходит 12 • 1019 электронов? Заряд электрона равен 1,6 • 10-19 Кл.

6. Определите ЭДС и внутреннее сопротивление ис­точника тока, если при внешнем сопротивлении 3,9 Ом сила тока в цепи равна 0,5 А, а при внешнем сопротив­лении 1,9 Ом сила тока равна 1 А.

III

7. Найдите силу тока во всех резисторах (рис.) и в неразветвленной части цепи, а также ЭДС источника то­ка с малым внутренним сопротивлением, если сопротив­ления резисторов RlR6 имеют соответственно следую­щие значения: R1= 7,5 Ом, R2 = 4 Ом, R3=12 Ом, R4 = 6 Ом, R5 = 3 Ом, R6=6 Ом, а показание амперметра равно 10 А.

8. Лифт массой 2 т поднимается равномерно на вы­соту 20 м за время, равное 1 мин. Напряжение на за­жимах электродвигателя равно 220 В, его КПД равен 92%. Определите силу тока в цепи электродвигателя.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

15 ВАРИАНТ.

I

  1. Определите сопротивление медного провода, если при силе протекающего в нем тока 10 А напряжение на его концах равно 4 В.

  2. Рассчитайте удельное сопротивление трамвайного про­вода, если его длина 10 км, сечение 70 мм2, а сопротивле­ние 3,5 Ом.

  3. Какой электрический заряд пройдет за 10 мин через спираль утюга, если сила тока в ней равна 0,3 А?

II

4. Сопротивление вольфрамовой нити электрической лампочки при 10 °С равно 50 Ом. До какой температуры нагрета нить, если ее сопротивление равно 550 Ом? Тем­пературный коэффициент сопротивления вольфрама 5∙103 К 1.

5. Определите силу тока в проводнике R2, если его сопротивление равно 9 Ом, и падение напряжения в про­воднике R1 при его сопротивлении 6 Ом (рис), ес­ли ЭДС источника тока равна 2 В, а его внутреннее со­противление равно 0,4 Ом.

6. ЭДС источника тока равна 1,6 В, его внутреннее сопротивление равно 0,5 Ом. Чему равен КПД источни­ка при силе тока 2,4 А?

III

7.На рисунке изображена схема электрической цепи, в ко­торой ЭДС источника тока рав­на 20 В, его внутреннее сопротив­ление равно 1 Ом, сопротивления резисторов RlR4 имеют соответ­ственно следующие значения: R1=4 Ом, R2=3 Ом, R3=12 Ом, R4 = 6 Ом. Найдите показания ам­перметра и вольтметра. Рассчи­тайте силу тока и падение напря­жения на каждом из проводни­ков.

8. Подъемный кран поднимает груз массой 8,8 т на высоту 10 м в течение 50 с. Определите напряжение в цепи, если сила тока, потребляемого краном, равна 100 А, КПД крана равен 80%.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

16 ВАРИАНТ.

I

  1. При электросварке сила тока достигает 200 А. Какой электрический заряд проходит через поперечное сечение электрода за 5 мин?

  2. Чему равно напряжение на клеммах амперметра, сила тока в котором 6,2 А, если сопротивление амперметра 0,0012 Ом?

  3. Какой длины потребуется никелиновая проволока се­чением 0,1 мм2 для изготовления реостата сопротивлени­ем 180 Ом?

II

  1. По схеме, изображенной на рисунке. определи­те общее сопротивление электрической цепи, если сопро­тивления резисторов R1—R4 имеют соответственно следу­ющие значения: R1 =8 Ом, R2 = 2 Ом, R3 = A Ом, R4=6 Ом.

5.Какую работу совершает двигатель полотера за вре­мя, равное 30 мин, если он потребляет в цепи напряже­нием 220 В ток силой 1,25 А, а его КПД равен 80%?

III

6. По схеме, изображенной на рисунке, определи­те общее сопротивление электрической цепи, если сопро­тивления резисторов Rl—R6 имеют соответственно следующие значения: R1 = 15 Ом, R2= 15 Ом, R3 =15 Ом, R4 = 8 Ом, R5=8 Ом, R6=12 Ом.

7. Обмотка электродвигателя постоянного тока сде­лана из провода, сопротивление которого равно 2 Ом. По обмотке работающего двигателя, включенного в сеть, течет ток. Какую мощность потребляет двигатель, если известно, что напряжение в сети равно 110 В, сила то­ка равна 10 А? Каков КПД двигателя?

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

17 ВАРИАНТ.

I

1. Через электрическую лампочку

II

III

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

18 ВАРИАНТ.

1.

2. Вариант 2

1. 2. Вариант 3

1. 2. Вариант 4

1. 2. Электрический чайник потребляет ток 3 А при напря­жении 220 В. Чему равно сопротивление чайника?

Вариант 5

1. За какое время пройдет через поперечное сечение про­водника заряд, равный 10 Кл, при силе тока 0,2 А?

2. Определите напряжение, которое нужно создать на концах проводника сопротивлением 20 Ом, чтобы в нем возникла сила тока 0,5 А.

56

СР-2. Сопротивление проводника

Вариант 1

1. 2. Вариант 2

1. 2. Температурный коэффициент сопротивления для неко­торого сплава равен 10~3К1. Сопротивление резистора из этого сплава при 273 К равно 100 Ом. На сколько увели­чится сопротивление резистора при нагревании до 283 К?

Вариант 3

1. 2. Сопротивление платиновой проволоки при темпера­туре 20 °С равно 20 Ом, а при температуре 500 °С равно 59 Ом. Найдите значение температурного коэффициента сопротивления платины.

Вариант 4

1. Сопротивление медного провода сечением 2 мм2 равно 1 Ом. Какова длина этого провода?

2. Алюминиевая проволока при 0 °С имеет сопротивле­ние 4,25 Ом. Каково будет сопротивление этой проволоки при 200 °С? Температурный коэффициент сопротивления алюминия 4 • 10 3 К»1.

Вариант 5

1. Определите сопротивление алюминиевого провода длиной 1,8 км и сечением 10 мм2.

Г> 7

2. 3.

4. 5.

6. 7. 8. Определите общее сопротивление цепи (рис. 19), если сопротивления резисторов RlR6 имеют соответ­ственно следующие значения: R} =0,5 Ом, R2=l,5 Ом, R3=R4=R6=\ Ом, Д5 = 2/3 Ом.

Рис. 19

9.

1. 2. 3. 4. Какова сила тока в проводнике R (рис. 22), если ЭДС источника тока равна 3 В, его внутреннее сопро­тивление равно 1 Ом, сопротивления /?, =R1= 1,75 Ом, Ry = 2 Ом, Я4 = 6 Ом?

5. 6. 7.

8. Найдите общее сопротивление электрической цепи, изображенной на рисунке 25, если сопротивление каж­дого резистора равно 1 Ом.

9. Источник тока питает внешнюю цепь (рис. 26). При силе тока 2 А во внешней цепи выделяется мощность 24 Вт, а при силе тока 5 А выделяется мощность 30 Вт. Определите силу тока при коротком замыкании источни­ка тока.

1. На рисунке 27 изображена схема электрической це­пи. Определите сопротивление проводника R2 и падение напряжения на нем, если ЭДС источника тока равна 60 В, его внутреннее сопротивление равно 2 Ом, сила тока в цепи равна 2 А, сопротивление Я, =20 Ом.

2. Шесть лампочек соединены так, как показано на схеме, изображенной на рисунке 28. Определите общее сопротивление электрической цепи, если сопротивления лампочек Л1, Л2, ЛЗ, Л4, Л5, Л6 (см. рис. 28) соответ­ственно равны 10 Ом, 20 Ом, 30 Ом, 15 Ом, 35 Ом и 50 Ом.

3. Чему равно напряжение на концах проводника, име­ющего сопротивление 20 Ом, если за время, равное 10 мин, через него протекает электрический заряд 200 Кл?

4. Что покажут амперметры и вольтметр (рис. 29) при положениях переключателя /, 2, 3, если ЭДС источника тока равна 6 В, его внутреннее сопротивление равно 1,2 Ом, сопротивление резистора R1 равно 8 Ом, резис­тора R2 равно 4,8 Ом?

5. Чему равно общее сопротивление электрической це­пи (рис. 30), если сопротивления резисторов RlR7 рав­ны соответственно следующим значениям: #, = 18 Ом, #,= 12 Ом, R3 = 23 Ом, /?4=7 Ом, #5 = 60 Ом, #6 = 60 Ом, #7=30 Ом?

7. К источнику с ЭДС, равной 18 В, и внутренним сопротивлением 0,2 Ом подключены три одинаковых про­водника, сопротивление каждого из которых равно 4,5 Ом, соединенные по схеме, показанной на рисун­ке 31. Определите силу тока, который протекает через каждое сопротивление. (Сопротивлением соединительных проводов пренебречь.)

8. Рассчитайте общее сопротивление электрической це­пи, изображенной на рисунке 32, если R = 2 Ом.

9. 1. К источнику тока с ЭДС, равной 4,5 В, и внут­ренним сопротивлением 1,5 Ом присоединена цепь, со­стоящая из двух проводников, сопротивление каждого из которых равно 10 Ом, соединенных между собой парал­лельно, и третьего проводника сопротивлением 2,5 Ом, подсоединенного последовательно к двум первым. Чему равна сила тока в неразветвленной части цепи?

2. Найдите общее сопротивление электрической цепи (рис. 33), если сопротивления резисторов RlR6 равны соответственно следующим значениям: Д, = 1 Ом, R^ = 2 Ом, Д3 = 4 Ом, R4=l Ом, Я5 = 2 Ом, Й6=1 Ом.

3. Количество теплоты, выделяемое за 54 мин про­водником с током, равно 20 кДж. Определите силу тока в проводнике, если его сопротивление равно 10 Ом.

Rl R4

4. Рассчитайте силу тока в цепи и в проводнике R3 (рис. 34), если батарея состоит из трех параллельно со­единенных элементов. Внутреннее сопротивление каждо­го элемента равно 0,6 Ом, ЭДС каждого элемента рав­на 1,44 В, Д,=Д,= 1,2 Ом, R3=2 Ом, R4=3 Ом.

R1

5. Определите общее сопротивление электрической це­пи (рис. 35), если сопротивления резисторов RlR7 равны соответственно следующим значениям: /?, = 10 Ом, Л,= 10 Ом, /?,= Ю Ом, Д4 = 30 Ом, Д5=15 Ом, Я6=15 Ом, «7 = 45 Ом.

6. Вольтметр, рассчитанный на измерение напряже­ния до 30 В, имеет внутреннее сопротивление 3 кОм. Какое дополнительное сопротивление нужно присоеди­нить к вольтметру, чтобы им можно было измерять на­пряжение до 300 В?

7. Каковы показания амперметра и вольтметра, вклю­ченных в схему рисунка 36, если ЭДС источника равна 7,5 В, внутреннее сопротивление источника равно 0,5 Ом, сопротивления резисторов Rl R4 равны соответственно следующим значениям: Л, = 1,8 Ом, Л2 = 2 Ом, Д3=3 Ом, Л4=6 Ом? Найдите силу тока и напряжения для каждо­го из резисторов.

8. Чему равно общее сопротивление электрической це­пи на участке АВ, показанной на рисунке 37, если со­противление каждого звена равно 5 Ом?

9. Известно, что ЭДС источника тока равна 16 В, его внутреннее сопротивление равно 3 Ом. Най­дите сопротивление внешней цепи, если известно, что мощность тока в ней равна 16 Вт. Определите КПД ис­точника тока.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

14 ВАРИАНТ.

Постоянный и переменный ток для чайников. Про переменный ток и напряжение

Постоянный электрический ток — это движение частиц с зарядом в определенном направлении. То есть его напряжение или сила (характеризующие величины) имеют одно и то же значение и направление. Это то, чем постоянный ток отличается от переменного. Но рассмотрим все по порядку.

История появления и «войны токов»

Постоянный ток раньше называли гальваническим из-за того, что его открыли в результате гальванической реакции. пробовал передавать его по линиям электрических передач. В то время велись нешуточные споры между учеными по этому вопросу. Они даже получили название «войны токов». Решался вопрос о выборе в качестве основного, переменного или постоянного. «Борьба» была выиграна переменным видом, так как постоянный несет существенные потери, передаваясь на расстоянии. Зато трансформировать переменный вид не составляет никакого труда, это то, чем постоянный ток отличается от переменного. Поэтому последний легко передавать даже на огромные расстояния.

Источники постоянного электрического тока

В качестве источников могут служить аккумуляторы или другие приборы, где он возникает посредством химической реакции.

Это и генераторы, где он получается в результате а после этого выпрямляется за счет коллектора.

Применение

В различных устройствах постоянный ток применяется довольно часто. С ним работают, например, многие бытовые приборы, зарядные устройства и генераторы автомобиля. Любой портативный аппарат запитывается от источника, вырабатавающего постоянный вид.

В промышленных масштабах его применяют в двигателях и аккумуляторах. А в некоторых странах им оснащают высоковольтные линии электропередач.

В медицине с помощью постоянного электрического тока проводят оздоровительные процедуры.

На железной дороге (для транспорта) используют и переменный, и постоянный виды.

Переменный ток

Чаще всего, впрочем, применяют именно его. Здесь среднее значение силы и напряжения за определенный период равны нулю. По величине и направлению он постоянно изменяется, причем с равными промежутками времени.

Чтобы вызвать переменный ток, используют генераторы, в которых во время электромагнитной индукции возникает Это осуществляется при помощи магнита, вращаемого в цилиндре (роторе), и статора, выполненного в виде неподвижного сердечника с обмоткой.

Переменный ток используют в радио, телевидении, телефонии и многих других системах ввиду того, что его напряжение и силу возможно преобразовывать, почти не теряя энергию.

Широко применяют его и в промышленности, а также в целях освещения.

Он может быть однофазным и многофазным.

Который изменяется согласно синусоидальному закону, является однофазным. Он изменяется в течение определенного промежутка времени (периода) по величине и направлению. Частота переменного тока является числом периодов за секунду.

Во втором случае самое большое распространение получил трехфазный вариант. Это система из трех электроцепей, которые имеют одинаковую частоту и ЭДС, сдвинуты по фазе на 120 градусов. Ее используют для питания электрических двигателей, печей, осветительных приборов.

Многими разработками в сфере электричества и практическим их применением, а также воздействием на переменный ток высокой частоты человечество обязано великому ученому Николе Тесла. До сих пор не все его труды, оставшиеся потомкам, являются познанными.

Чем постоянный ток отличается от переменного и каков его путь от источника до потребителя?

Итак, переменным называют ток, способный меняться по направлению и величине в течение определенного времени. Параметры, на которые при этом обращают внимание, это частота и напряжение. В России в бытовых электрических сетях подают переменный ток, имеющий напряжение 220 В и частоту 50 Гц. Частота переменного тока — это количество изменений направления частиц определенного заряда за секунду. Получается, что при 50 Гц он меняет свое направление пятьдесят раз, в чем постоянный ток отличается от переменного.

Его источником являются розетки, к которым подключают бытовые приборы под различным напряжением.

Переменный ток начинает свое движение от электрических станций, где имеются мощные генераторы, откуда он выходит с напряжением от 220 до 330 кВ. Далее переходит в которые находятся вблизи домов, предприятий и остальных конструкций.

В подстанции ток попадает под напряжением 10 кВ. Там он преобразовывается в трехфазное напряжение 380 В. Иногда с таким показателем ток переходит непосредственно на объекты (где организовано мощное производство). Но в основном его снижают до привычных во всех домах 220 В.

Преобразование

Понятно, что в розетках мы получаем переменный ток. Но часто для электрических приборов необходим постоянный вид. Для этой цели служат специальные выпрямители. Процесс состоит из следующих действий:

  • подключение моста с четырьмя диодами, имеющих необходимую мощность;
  • подключение фильтра или конденсатора на выход с моста;
  • подключение стабилизаторов напряжения для уменьшения пульсаций.

Преобразование может происходить как из переменного в постоянный ток, так и наоборот. Но последний случай будет реализовать значительно труднее. Потребуются инверторы, которые, помимо прочего, стоят совсем недешево.

Любой грамотный инженер должен без запинки ответить какой ток в розетке — постоянный или переменный. Физике в технических ВУЗах уделяют особое внимание! А вот большинство обычных граждан может прожить всю жизнь и не знать этого. И абсолютно зря! В наше время есть необходимый минимум знаний, которым должен обладать любой современный образованный человек. Какой тип тока в розетке нужно знать так же, как таблицу умножения.

Виды электрического тока в быту

Для полного понимания картины приведу немного теории, которую будет очень полезно знать. Электрический ток — это направленное движение электрических зарядов. Он может возникать в замкнутой электрической цепи. Различают:

Постоянный ток или DC — Direct Current. Международное обозначение (-).
Постоянный ток течёт в одном направлении, а величина его слабо меняется со временем. Яркий пример, который Вы можете встретить у себя дома или в квартире — ток от электрических батареек или аккумуляторов.

Переменный ток . обозначение или AC — Alternating Current. Международное обозначение (~).
Переменный ток периодически изменяется по величине и направлению. Один период изменения в секунду — это Герц. Соответственно частота переменного тока — это количество периодов в секунду. В России и Европе используемая частота — 50 Гц, в США — 60 Гц. Переменный ток используется для работы различных электроприборов.

Какой ток в бытовых розетках

Разобравшись в теории — перейдём непосредственно к ответу на вопрос — какой ток в розетке — переменный или постоянный? Думаю Вы уже и сами догадались — конечно же переменный ток . Рабочее напряжение в сети — 220-240 Вольт. Сила переменного тока в обычных квартирах ограничивается величиной в 16 А (Ампер), но в некоторых случаях встречается и до 25 А. По мощности тока стандартное ограничение — 3,5 кВт.

Для более мощной электрической техники используют уже трехфазные сети с напряжением 380 Вольт с силой тока до 32А.

Содержание:

Не первое десятилетие продолжаются споры, какой же вид тока опаснее — переменный или постоянный. Одни утверждают, что именно выправленное напряжение несет большую угрозу, другие искренне убеждены, что синусоида переменного тока, совпав по амплитуде с биением человеческого сердца, останавливает его. Но, как всегда бывает в жизни, сколько людей — столько и мнений. А потому, стоит взглянуть на этот вопрос чисто с научной точки зрения. Но сделать это стоит языком, понятным даже для чайников, т.к. не у каждого имеется электротехническое образование. При этом, наверняка любому хочется узнать происхождение постоянного и переменного тока.

С чего же стоит начать? Да, наверное, с определений — что же такое электричество, почему его называют переменным либо постоянным, какой из этих видов опаснее и почему.

Большинству известно, что постоянный ток можно получить от различных блоков или элементов питания, а переменный поступает в квартиры и помещения посредством электросети и благодаря ему работают бытовые электроприборы и освещение. Но мало кто задумывался, почему одно напряжение позволяет получить другое и для чего это нужно.

Имеет смысл ответить на все возникшие вопросы.

Что такое электрический ток?

Электрическим током называют постоянную или переменную величину, которая возникает на основе направленного или упорядоченного движения, создаваемого заряженными частицами — в металлах это электроны, в электролите — ионы, а в газе — и те, и другие. Иными словами, говорят, что электрический ток «течет» по проводам.

Некоторые ошибочно полагают, что каждый заряженный электрон двигается по проводнику от источника до потребителя. Это не так. Он лишь передает заряд на соседние электроны, сам оставаясь на месте. Т.е. его движение хаотично, но микроскопично. Ну а уже сам заряд, двигаясь по проводнику, достигает потребителя.

Электрический ток имеет такие параметры измерения, как: напряжение, т.е. его величина, измеряющаяся в вольтах (В) и сила тока, которая измеряется в амперах (А). Что очень важно, при трансформации, т.е. уменьшении или увеличении при помощи специальных устройств, одна величина воздействует на другую обратно пропорционально. Это значит, что уменьшив напряжение посредством обычного трансформатора, добиваются увеличения силы тока и наоборот.

Ток постоянный и переменный

Первое, что следует понять — это разницу между постоянным и переменным током. Дело в том, что переменный ток не только проще получить, хотя это тоже немаловажно. Его характеристики позволяют передачу на любые расстояния по проводникам с наименьшими потерями, особенно при более высоком напряжении и меньшей его силе. Именно поэтому линии электропередач между городами являются высоковольтными. А уже в населенных пунктах ток трансформируется в более низкое напряжение.

А вот постоянный ток очень просто получить из переменного, для чего используют разнонаправленные диоды (т.н. диодный мост). Дело в том, что переменный ток (АС), вернее частота его колебаний, представляет собой синусоиду, которая, проходя через выпрямитель, теряет часть колебаний. Тем самым на выходе получается постоянное напряжение (АС), не имеющее частоты.

Имеет смысл конкретизировать, чем же, все-таки, они отличаются.

Различия токов

Конечно же, главным различием переменного и постоянного тока является возможность переправки DC на большое расстояние. При этом, если таким же путем переправить постоянный ток, его просто не останется. По причине разности потенциалов он израсходуется. Так же стоит отметить то, что преобразовать в переменный очень сложно, в то время как в обратном порядке подобное действие вполне легко выполнимо.

Намного экономичнее преобразование электричества в механическую энергию именно при помощи двигателей, работающих от АС, хотя и имеются области, в которых возможно применение механизмов только прямого тока.

Ну и последнее по очереди, но не по смыслу — все-таки переменный ток безопаснее для людей. Именно по этой причине все приборы, используемые в быту и работающие от DC, являются слаботочными. А вот совсем отказаться от применения более опасного в пользу другого никак не получится именно по указанным выше причинам.

Все изложенное приводит к обобщенному ответу на вопрос, чем отличается переменный ток от постоянного — это характеристики, которые и влияют на выбор того или иного источника питания в определенной сфере.

Передача тока на большие расстояния

У некоторых людей возникает вопрос, на который выше был дан поверхностный ответ: почему по линиям электропередач (ЛЭП) приходит очень высокое напряжение? Если не знать всех тонкостей электротехники, то можно согласиться с этим вопросом. Действительно, ведь если бы по ЛЭП приходило напряжение в 380 В, то не пришлось бы устанавливать дорогостоящие трансформаторные подстанции. Да и на их обслуживание тратиться не пришлось бы, разве не так? Оказывается, что нет.

Дело в том, что сечение проводника, по которому протекает электричество, зависит только от силы тока и от его потребляемой мощности и совершенно в стороне от этого остается напряжение. А это значит, что при силе тока в 2 А и напряжении в 25 000 В можно использовать тот же провод, как и для 220 В с теми же 2 А. Так что же из этого следует?

Здесь необходимо вернуться к закону обратной пропорциональности — при трансформации тока, т.е. увеличении напряжения, уменьшается сила тока и наоборот. Таким образом, высоковольтный ток отправляется к трансформаторной подстанции по более тонким проводам, что обеспечивает и меньшие потери при передаче.

Особенности передачи

Как раз в потерях и состоит ответ на вопрос, почему невозможно передать постоянный ток на большие расстояния. Если рассмотреть DC под этим углом, то именно по этой причине через небольшой отрезок расстояния электроэнергии в проводнике не останется. Но главное здесь не энергопотери, а их непосредственная причина, которая заключается, опять же, в одной из характеристик AC и DC.

Дело в том, что частота переменного тока в электрических сетях общего пользования в России — 50 Гц (герц). Это означает амплитуду колебания заряда между положительным и отрицательным, равную 50 изменений в секунду. Говоря простым языком, каждую 1/50 с. заряд меняет свою полярность, в этом и заключается отличие постоянного тока — в нем колебания практически либо совершенно отсутствуют. Именно по этой причине DC расходуется сам по себе, протекая через длинный проводник. Кстати, частота колебаний, к примеру, в США отличается от российской и составляет 60 Гц.

Генерирование

Очень интересен вопрос и о том, как же генерируется постоянный и переменный ток. Конечно, вырабатывать можно как один, так и другой, но здесь встает проблема размеров и затрат. Дело в том, что если для примера взять обычный автомобиль, ведь куда проще было бы поставить на него генератор постоянного тока, исключив из схемы диодный мост. Но тут появляется загвоздка.

Если убрать из автомобильного генератора выпрямитель, вроде бы должен уменьшиться и объем, но этого не произойдет. А причина тому — габариты генератора постоянного тока. К тому же и стоимость при этом существенно увеличится, потому и применяются переменные генераторы.

Вот и получается, что генерировать DC намного менее выгодно, чем АС, и тому есть конкретное доказательство.

Два великих изобретателя в свое время начали так называемую «войну токов», которая закончилась только лишь в 2007 году. А противниками в ней были Никола Тесла совместно с Джорджем Вестингауз ом, ярые сторонники переменного напряжения, и Томас Эдисон, который стоял за применение повсеместно постоянного тока. Так вот, в 2007 году город Нью-Йорк полностью перешел на сторону Теслы, ознаменовав тем самым его победу. На этом стоит немного подробнее остановиться.

История

Компания Томаса Эдисона, которая называлась «Эдисон Электрик Лайт», была основана в конце 70-х годов XIX века. Тогда, во времена свечей, керосиновых ламп и газового освещения лампы накаливания, выпускаемые Эдисоном, могли работать непрерывно 12 часов. И хотя сейчас этого может показаться до смешного мало — это был настоящий прорыв. Но уже в 1880-е годы компания смогла не только запатентовать производство и передачу постоянного тока по трехпроводной системе (это были «ноль», «+110 В» и «-110 В»), но и представить лампу накаливания с ресурсом в 1200 часов.

Именно тогда и родилась фраза Томаса Эдисона, которая впоследствии стала известна всему миру, — «Мы сделаем электрическое освещение настолько дешевым, что только богачи будут жечь свечи».

Ну а уже к 1887-му в Соединенных Штатах успешно функционирует больше 100 электростанций, которые вырабатывают постоянный ток и где используется для передачи именно трехпроводная система, которая применяется в целях хотя бы небольшого снижения потерь электроэнергии.

А вот ученый в области физики и математики Джордж Вестингауз после ознакомления с патентом Эдисона нашел одну очень неприятную деталь — это была огромная потеря энергии при передаче. В то время уже существовали генераторы переменного тока, которые не пользовались популярностью по причине оборудования, которое бы на подобной энергии работало. В то время талантливый инженер Никола Тесла еще работал у Эдисона в компании, но однажды, когда ему было в очередной раз отказано в повышении зарплаты, Тесла не выдерживал и ушел работать к конкуренту, которым являлся Вестингауз. На новом месте Никола (в 1988 году) создает первый прибор учета электроэнергии.

Именно с этого момента и начинается та самая «война токов».

Выводы

Попробуем обобщить изложенную информацию. На сегодняшний день невозможно представить пользование (как в быту, так и на производствах) каким-то одним из видов электричества — практически везде присутствует и постоянный, и переменный ток. Ведь где-то необходим постоянный, но его передача на дальние расстояния невозможна, а где-то переменный.

Конечно, доказано, что АС намного безопаснее, но как быть с приборами, помогающими экономить электроэнергию во много раз, в то время как они могут работать только на DC?

Именно по этим причинам сейчас токи «мирно сосуществуют» в нашей жизни, закончив «войну», которая продлилась более 100 лет. Единственное, что не стоит забывать — насколько бы одно ни было безопаснее другого (постоянное, переменное напряжение — не важно), оно может нанести огромный вред организму, вплоть до летального исхода.

И именно поэтому при работе с напряжением необходимо тщательно соблюдать все нормы и правила безопасности и не забывать про внимательность и аккуратность. Ведь, как говорил Никола Тесла, электричества не стоит бояться, его стоит уважать.

В данной расскажем что такое переменный электрический ток и трехфазный переменный переменный ток.

Понятие переменного электрического тока даётся в учебнике физики общеобразовательного учебного заведения — школы. — ток имеющий форму гармонического синусоидального сигнала, основными характеристиками которого являются действующее напряжение и частота, с течением времени изменяется по направлению и величине.

Частота – это количество полных изменений полярности переменного электрического тока за одну секунду. Это означает, что ток, в обычной бытовой розетке частотой 50 Герц за одну секунду меняет своё направление с положительного значения на отрицательное и обратно ровно пятьдесят раз. Одно полное изменение направления (полярности) электрического тока с положительного значения на отрицательное и снова на положительное называют — периодом колебания электрического тока . В течение периода Т переменный электрический ток меняет своё направление дважды.

Для визуального наблюдения синусоидальной формы переменного тока обычно используют . Для исключения поражения электрическим током и защиты осциллографа от сетевого напряжения по входу, используют разделительные трансформаторы. Для измерения периода нет разницы, по каким равнозначным (равноамплитудным) точкам его измерять. Можно по максимальным положительным, или отрицательным вершинам, а можно и по нулевому значению. Это поясняется на рисунке.

Из учебника физики мы знаем, что переменный электрический ток вырабатывается с помощью электрической машины – генератора. Простейшая модель генератора это магнитная рамка, вращающаяся в магнитном поле постоянного магнита.

Представим себе прямоугольную проволочную рамку с несколькими витками, равномерно вращающуюся в однородном магнитном поле. Возникающая в этой рамке э.д.с. индукции меняется по синусоидальному закону. Период колебания Т переменного электрического тока – это один полный оборот магнитной рамки вокруг своей оси.

магнитная рамка

Одними из важных характеристик электрического тока являются две величины переменного электрического тока – максимальное значение и среднее значение.

Максимальное значение напряжения электрического тока Umax — это величина напряжения, соответствующая максимальному значению синусоиды.

Среднее значение напряжения электрического тока Uср — это величина напряжения, равная значению 0,636 от максимального. Математически это выглядит так:

U ср = 2 * U max / π = 0,636 U max

Синусоиду максимального напряжения можно проконтролировать на экране осциллографа. Понять, что такое среднее значение переменного электрического напряжения можно проведя эксперимент по рисунку и описанию ниже.

Используя осциллограф, подключите к его входу синусоидальное напряжение. Ручкой вертикального смещения развёртки переместите «ноль» развёртки на самую нижнюю линию шкалы экрана осциллографа. Растяните и сместите горизонтальную развёртку так, чтобы одна полуволна синусоидального напряжения поместилась в десять (пять) клеток экрана осциллографа. Ручкой вертикальной развёртки (усилением) растяните развёртку так, чтобы максимальная амплитуда полуволны поместилась ровно в десять (пять) клеток экрана осциллографа. Определите амплитуду синусоиды на десяти участках. Суммируйте все десять значений и поделите на десять – найдите его «средний балл». В результате Вы получите значение напряжения, приблизительно равное 6,36 от его максимального значения — 10.

Измерительные приборы – вольтметры, цешки, мультиметры для измерения переменного напряжения имеют в своей схеме выпрямитель и сглаживающий конденсатор. Эта цепочка «округляет» множитель разницы максимального и измеряемого напряжения до числа 0,7. Поэтому, если Вы будете наблюдать на экране осциллографа синусоиду напряжения амплитудой 10 вольт, то вольтметр (цешка, мультиметр) покажет не 10, а около 7 вольт. Вы думаете что в Вашей домашней розетке – 220 вольт? Так и есть, но не совсем так! 220 вольт – это среднее значение напряжения бытовой розетки, усреднённое измерительным прибором — вольтметром. Максимальное же напряжение следует из формулы:

U max = U изм / 0,7 = 220 / 0,7 = 314,3 вольт

Именно поэтому, когда Вас «бъёт» током от электрической розетки 220 вольт, знайте, что это Ваша иллюзия. На самом деле, Вас трясёт напряжение около 315 вольт.

Трехфазный ток

Наряду с простым синусоидальным переменным током в технике широко используется так называемый трехфазный переменный ток . Мало того, трёхфазный электрический ток — это основной вид энергии используемый во всём мире. Трёхфазный ток приобрёл популярность по причине менее затратной передачи энергии на большие расстояния. Если для обычного (однофазного) электрического тока требуется два провода, то для трёхфазного тока, у которого энергия в три раза больше, требуется всего три провода. Физический смысл Вы узнаете в этой статье позже.

Представьте, если вокруг общей оси вращается не одна, а три одинаковые рамки, плоскости которых повернуты друг относительно друга на 120 градусов. Тогда возникающие в них синусоидальные э.д.с. также будут сдвинуты по фазе на 120 градусов (см. на рис).

Такие три согласованных переменных тока называют трехфазным током. Упрощённое расположение проволочных обмоток в генераторе трёхфазного тока иллюстрируется на рисунке.


Подключение обмоток генератора по трём независимым линиям показано на рисунке ниже.

Такое подключение шестью проводами довольно громоздко. Так как для явлений в электрических цепях важны только разности потенциалов, то один проводник может использоваться сразу для двух фаз, без снижения нагрузочной способности по каждой из фаз. Другими словами, в случае подключения обмоток генератора по схеме «звезда» с использованием «нуля», передача энергии от трёх источников производится по четырём проводам (см. рис.), в которых один является общим – нулевым проводом.

По трём проводам может передаваться энергия сразу от трёх (фактически независимых) источников электрического тока соединённых «треугольником».

В промышленных генераторах и преобразующих трансформаторах «треугольником» обычно подключается межфазное напряжение 220 вольт. При этом «нулевой» провод отсутствует.

«Звезда» применяется для передачи напряжения сети с использованием «нуля». При этом на фазе относительно «нуля» действует напряжение 220 вольт. Межфазное напряжение при этом равно 380 вольт.

Частым явлением во времена «нагло ворующей демократии» было сгорание бытовой аппаратуры в квартирах добропорядочных граждан, когда из-за слабой проводки сгорал общий «ноль», тогда в зависимости от того, какое количество бытовых приборов включено в квартирах, горели телевизоры и холодильники у того, кто их меньше всего включал. Вызвано это явлением «перекоса фаз», которое возникало при обрыве нуля. В розетку добропорядочных граждан вместо 220 вольт устремлялось межфазное напряжение 380 вольт. До настоящего времени во многих коммуналках и сооружениях напоминающих жильё наших российских городов и весей это явление до конца не искоренилось.

В самом начале, давайте дадим короткое определение электрическому току. Электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. Ток — это движение электронов в проводнике, напряжение — это то, что приводит их (электроны) в движение.

Теперь рассмотрим такие понятия, как постоянный и переменный ток и выявим их принципиальные отличия.

Отличие постоянного тока от переменного

Основная особенность постоянного напряжения в том, что оно постоянно как по своей величине, так и по знаку. Постоянный ток, «течет» в все время одну сторону. Например, по металлическим проводам от плюсового зажима источника напряжения к минусовому (в электролитах его создают положительные и отрицательные ионы). Сами же электроны движутся от минуса к плюсу, но ещё до открытия электрона договорились считать, что ток течет от плюса к минусу и до сих пор при расчетах придерживаются этого правила.

Чем же от постоянного отличается переменный ток (напряжение)? Из самого названия следует, что он меняется. Но — как именно? Переменный ток меняет за период как свою величину, так и направление движения электронов. В наших бытовых розетках — это ток с синусоидальными (гармоническими) колебаниями частотой 50 герц (50 колебаний в секунду).

Если рассмотреть замкнутую цепь на примере лампочки, то мы получим следующее:

  • при постоянном токе электроны будут течь через лампочку всегда в одном направлении от (-) минуса к (+) плюсу
  • при переменном направление движения электронов будет меняться в зависимости от частоты генератора. т. е. если в нашей сети частота переменного тока 50 герц (Hz), то направление движения электронов за 1 секунду поменяется 100 раз. Таким образом + и — в нашей розетке меняются местами сто раз в секунду относительно ноля . Именно поэтому мы можем воткнуть электрическую вилку в розетку «вверх ногами» и все будет работать.

Переменное напряжение в нашей бытовой розетке изменяется по синусоидальному закону. Что это значит? Напряжение от нуля увеличивается до положительного амплитудного значения (положительный максимум), потом уменьшается до нуля и продолжает уменьшаться дальше — до отрицательного амплитудного значения (отрицательный максимум), затем снова увеличивается, переходя через ноль и возвращается к положительному амплитудному значению.

Говоря другими словами, при переменном токе постоянно меняется его заряд. Это значит, что напряжение составляет то 100%, то 0%, то снова 100%. Получается, что за секунду электроны 100 раз меняют направление своего движения и свою полярность, с положительной на отрицательную (помните, что их частота составляет 50 герц — 50 периодов или колебаний в секунду?).



Первые электрические сети были постоянного тока. С этим было связано несколько проблем, одна из них — сложность конструкции самого генератора. А генератор переменного тока обладает более простой конструкцией, а потому прост и дешев в эксплуатации.

Дело в том, что одинаковую мощность можно передать высоким напряжением и маленьким током или наоборот: низким напряжением и большим током. Чем больше ток, тем больше нужно сечение провода, т.е. провод должен быть толще. Для напряжения толщина провода не важна, были бы изоляторы хорошие. Переменный ток (в отличие от постоянного) просто легче преобразовывать.

И это — удобно. Так по проводу относительно небольшого сечения электростанция может отправить пятьсот тысяч (а иногда и до полутора миллионов) вольт энергии при токе в 100 ампер практически без потерь. Потом, например, трансформатор городской подстанции «заберет» 500 000 вольт при токе в 10 ампер и «отдаст» в городскую сеть 10 000 вольт при 500 амперах. А районные подстанции уже преобразуют это напряжение в 220/380 вольт при токе порядка 10 000 ампер, для нужд жилых и промышленных кварталов города.

Разумеется схема упрощена и имеется в виду вся совокупность районных подстанций в городе, а не какая-то конкретно.

Персональный компьютер (ПК) работает по схожему принципу, но — в обратную сторону. Он преобразует переменный ток в постоянный а затем, при помощи , понижает его напряжение до значений, необходимых для работы всех компонентов внутри .

В конце 19-го века всемирная электрификация вполне могла пойти и другим путем. Томас Эдисон (считается, что именно он изобрел одну из первых коммерчески успешных ламп накаливания) активно продвигал свою идею постоянного тока. И если бы не исследования другого выдающегося человека, доказавшего эффективность тока переменного, то все могло бы быть по другому.

Гениальный серб Никола Тесла (некоторое время работавший у Эдисона), первым спроектировал и построил генератор многофазного переменного тока, доказав его эффективность и преимущество по сравнению с аналогичными разработками, работавшими с постоянным источником энергии.

Сейчас давайте рассмотрим «места обитания» постоянного и переменного тока. Постоянный, например, находится в нашем телефонном аккумуляторе или батарейках. Зарядные устройства трансформируют переменный ток из сети в постоянный, и уже в таком виде он оказывается в местах его хранения (аккумуляторах).

Источники постоянного напряжения это:

  1. обычные батарейки применяемые в различных приборах (фонарики, плееры, часы, тестеры и т.д.)
  2. различные аккумуляторы (щелочные, кислотные и т. п.)
  3. генераторы постоянного тока
  4. другие специальные устройства, например: выпрямители, преобразователи
  5. аварийные источники энергии (освещение)

Например, городской электротранспорт работает на постоянном токе напряжением в 600 Вольт (трамваи, троллейбусы). Для метрополитена оно выше — 750-825 Вольт.

Источники переменного напряжения:

  1. генераторы
  2. различные преобразователи (трансформаторы)
  3. бытовые электросети (домашние розетки)

О том, как и чем измерять постоянное и переменное напряжение мы с Вами говорили вот , а напоследок (всем тем кто дочитал статью до конца) хочу рассказать небольшую историю. Озвучил ее мне мой шеф, а я перескажу с его слов. Уж больно она к нашей сегодняшней теме подходит!

Поехал он как-то в служебную командировку с нашими директорами в соседний город. Налаживать дружественные отношения с тамошними IT-шниками:) А сразу возле трассы там такое замечательное местечко есть: родник с чистой водой. Возле все обязательно останавливаются и воду набирают. Это, своего рода, уже традиция.

Местные власти, решив облагородить данное место, сделали все по последнему слову техники: вырыли сразу под родничком большую прямоугольную яму, обложили ее ярким кафелем, перелив сделали, подсветку светодиодную, бассейн получился. Дальше — больше! Сам родник «упаковали» в крапленую гранитную крошку, придали ему благородную форму, иконку над жерлом под стекло вмуровали — святое место, значится!

И последний штрих — поставили систему подачи воды на фотоэлементе. Получается, что бассейн всегда наполнен и в нем «булькает», а чтобы набрать воду непосредственно из родничка, нужно поднести руки с сосудом к фотоэлементу и оттуда — «проистекает» 🙂

Надо сказать, что по дороге к источнику наш шеф рассказывал одному из директоров, как это круто: новые технологии, вайфай, фотоэлементы, сканирование по сетчатке глаза и т.д. Директор был классическим технофобом, поэтому придерживался противоположного мнения. И вот, подъезжают они к родничку, подносят руки куда следует, а вода не течет!

Они и так, и сяк, а результата — ноль! Оказалось, что тупо не было напряжения в электрической сети, которая питала эту шайтан-систему:) Директор был «на коне»! Отпустил несколько «контрольных» фраз по поводу всех этих п…х технологий, таких же п…х элементов, всех машин вообще и данной конкретной в частности. Зачерпнул канистрой прямо из бассейна и пошел в машину!

Вот и получается, мы можем настроить все что угодно, «поднять» навороченный сервер, предоставить лучший и востребованный сервис, но, все равно, самый главный человек — это дядя Вася-электрик в ватнике, который одним движением руки может организовать полный skipped всей этой технической мощи и изяществу:)

Так что помните: главное — качественное электропитание. Хороший (источник бесперебойного питания) и стабильное напряжение в розетках, а все остальное — приложится:)

На сегодня у нас — все и до следующих статей. Берегите себя! Ниже — небольшое видео по теме статьи.

Закон Ома в интегральной форме. Закон Ома для «чайников»: понятие, формула, объяснение

Понятие сопротивление доходчиво

Электрическое сопротивление — это величина, которая определяет способность проводника пропускать электрический ток. Полезно также освежить знания про электрический ток

Представить это проще всего, исходя из строения металлов.

По классической теории металл состоит из кристаллической решетки, а между структурными элементами этой решетки путешествуют свободные электроны.

Внешнее электрическое поле заставляет их перемещаться и образуется электрический ток, т.е. направленное упорядоченное движение частиц.

Решетка металла мешает им двигаться по своему объему. Электроны трутся об её узлы и не могут протиснуться. Вот это явление и образует сопротивление. Это «сила», которая мешает перемещению.

Ситуация аналогично ситечку на раковине. Вода проходит, но медленнее, чем проходила бы без ситечка.

Аналогичная ситуация присутствует во всех материалах, правда род и тип частичек может меняться. Тип строения тоже разный. Но условно можно принять, что всегда структура мешает им двигаться что в дереве, что в металле.

В некоторых телах вообще таких частичек не будет, там сопротивление бесконечное (некоторые виды резин, например).

Обратите внимание, что мы не рассматриваем тут понятие электрического тока и напряжения, т.к. это отдельные темы и если есть непонимание, обязательно напишите об этом в комментариях. Правда про электрический ток есть наше видео . Эти вещи нужно четко понимать.

Ну и из сказанного очевидно, что сопротивление будет зависеть от геометрических параметров проводника (т.е. площадь сечения S, длина l) и типа проводника (который тут описывается понятием удельное сопротивление и является табличной величиной). Ещё оно зависит от температуры (чем выше тем больше для большинства тел), но это мы совсем от самого закона уходим… Для задачек на закон Ома знаний уже вполне достаточно.

Формулировка закона Ома

В результате множества экспериментов Ом вывел зависимость, которая определяет связь между силой тока в проводнике, напряжением и тем самым сопротивлением, которое мы описали выше.

Звучит закон так: Cила тока на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению на концах участка и обратно пропорциональна его сопротивлению

Вроде как все слова тут понятные, если знать все определения. Сопротивление мы разобрали. Сила тока — это, грубо говоря, количество частичек, которое окажется в проводнике. Понятие сила тока подробно я разбирал в этой статье , обязательно прочитайте её.

Напряжение — это «поток», который эти частицы несет. Вот вроде бы всё и увязали.

Если рассматривать цепь, то сопротивление по элементам распределяется согласно их техническим характеристикам и вычисляется согласно закону Ома. Т.е. мы не можем утверждать, что на каждом элементе есть одинаковое сопротивление.

Например, если в цепи с последовательным подключением две лампочки, т омы помним что сила тока во всей цепи при таком соединении одинаковая, а вот напряжение на элементах разное. Замеряем его на точках подключения лампочек, записываем и запихиваем в закон Ома. Вот всё и посчитали :)…

Закон Ома для участка цепи

Когда закон ома записан в такой форме, как мы привели выше, то он называется закон ома для участка цепи.

Почему для участка цепи? Для участка, потому что тут не учитывается сопротивление всей цепи. Можно измерить сопротивление на каждом участке исходя из приведенных характеристик.

Закон Ома для полной цепи

Полной цепью (в отличие от участка цепи, применительно к которому мы излагали всё выше) называется цепь с учетом источника тока.

Почему это важно?

Именно потому, что если мы представим себе электрическую цепь условно как систему труб для воды, то участок цепи это будет незамкнутый кусок трубы, а полная цепь — зацикленная система.

Из примера может показаться, что участок цепи есть незамкнутая в электрическом смысле цепь. Нет, пример приведен не для этого. И там, и там электрическая цепь замкнута.

Просто нам нужно обозначить, что без учета источника тока и его внутреннего сопротивления (r) цепь не полная, а расчёт не всегда способен учитывать все значимые характеристики.

Ну а внутреннее сопротивление, как вы наверное догадались — это то сопротивление, которым обладает источник тока. Да, току в цепи сложно проходить и через сам источник! Даже сам источник провоцирует энергетические потери. А вот считать его аналогично расчёту для участка цепи нельзя.

Получается, что в закон Ома добавится ещё и внутренне сопротивление. И всё! Ничего страшного.

Формулировка закона Ома для полной цепи немного изменится. Теперь у нас слово напряжение заменится словом ЭДС (электродвижущая сила), а слово сопротивление заменится суммой внешнего сопротивления цепи и внутреннего сопротивления источника тока. Ну и формула будет такая:

Добавилось понятие электродвижущая сила (ЭДС), обозначенная в формуле E прописное. Что это за зверь?

ЭДС — это, по сути дела, и есть напряжение.

Разница в том, что если мы опять сравним напряжение с напором воды в водопроводе, то напряжением будет являться разница напора между двумя произвольными точками в водопроводе, а ЭДС — это напор на насосе, который качает воду.

При использовании термина ЭДС мы вспоминаем, что у источника есть внутреннее сопротивление, как оно есть и у насоса, который препятствует движению воды через самого себя. Если же мы считали бы именно напряжение источника, то мы бы приняли, что система идеальная и источник движению тока сам не препятствует.

Для ЭДС

Перед тем как рассмотреть закон Ома для полной (замкнутой) цепи приведу правило знаков для ЭДС, которое гласит:
Если внутри источника ЭДС ток идет от катода (-) к аноду (+) (направление напряженности поля сторонних сил совпадает с направлением тока в цепи, то ЭДС такого источника считается положительной. В противном случае – ЭДС считается отрицательной.

Практическим применением этого правила является возможность приведения нескольких источников ЭДС в цепи к одному с величиной E=E1+E2+…+En, естественно, с учетом знаков, определяемых по вышеприведенному правилу. Например (рис.3.3) E=E1+E2-E3. При отсутствии встречно включенного источника E3 (на практике так почти никогда не бывает) имеем широко распространенное последовательное включение элементов питания, при котором их напряжения суммируются.

Для переменного тока

Переменный ток отличается от постоянного тем, что он изменяется с определенными временными периодами. Конкретно он изменяет свое значение и направление. Чтобы применить закон Ома здесь нужно учитывать, что сопротивление в цепи с постоянным током может отличатся от сопротивления в цепи с током переменным. И отличается оно в том случае если в цепи применены компоненты с реактивным сопротивлением. Реактивное сопротивление может быть индуктивным (катушки, трансформаторы, дроссели) и емкостными (конденсатор).

Если мы схематически представим, как с течением времени меняются эти два значения, у нас получится синусоида. И напряжение, и сила тока от нуля поднимаются до максимального значения, затем, опускаясь, проходят через нулевое значение и достигают максимального отрицательного значения. После этого снова поднимаются через нуль до максимального значения и так далее. Когда говорится, что сила тока или напряжение имеет отрицательное значение, здесь имеется ввиду, что они движутся в обратном направлении.
Весь процесс происходит с определенной периодичностью. Та точка, где значение напряжения или силы тока из минимального значения поднимаясь к максимальному значению проходит через нуль называется фазой.

Для замкнутой цепи

На самом деле, это только предисловие. Вернемся к реактивному и активному сопротивлению. Отличие активного сопротивления от реактивного в том, что в цепи с активным сопротивлением фаза тока совпадает с фазой напряжения. То есть, и значение силы тока, и значение напряжения достигают максимума в одном направлении одновременно. В таком случае наша формула для расчета напряжения, сопротивления или силы тока не меняется.


Следствия закона Ома.

Если же цепь содержит реактивное сопротивление, фазы тока и напряжения сдвигаются друг от друга на ¼ периода. Это означает, что, когда сила тока достигнет максимального значения, напряжение будет равняться нулю и наоборот. Когда применяется индуктивное сопротивление, фаза напряжения «обгоняет» фазу тока. Когда применяется емкостное сопротивление, фаза тока «обгоняет» фазу напряжения.

Формула для расчета падения напряжения на индуктивном сопротивлении:

U = I ⋅ ωL

Где L – индуктивность реактивного сопротивления, а ω – угловая частота (производная по времени от фазы колебания).

Формула для расчета падения напряжения на емкостном сопротивлении:

U = I / ω ⋅ С

С – емкость реактивного сопротивления.

Эти две формулы – частные случаи закона Ома для переменных цепей.

Полный же будет выглядеть следующем образом:

I = U / Z

Здесь Z – полное сопротивление переменной цепи известное как импеданс.

Закон Ома в интегральной форме для неоднородного участка цепи

Проинтегрируем получившееся соотношение на конкретном участке цепи постоянного тока между поперечными сечениями S1 и S2:


интегральный закон Ома для участка цепи

где:


  • – сопротивление участка,

  • – работа сторонних сил на перемещении единичного положительного заряда по данному участку цепи ЭДС участка,

  • – работа электростатических сил на перемещении единичного положительного заряда по данному участку цепи (напряжение участка),

  • – абсолютная величина работы сил сопротивления на перемещении единичного положительного заряда по данному участку цепи (падение напряжения участка).

Мнемоническая диаграмма для закона Ома


Схема, иллюстрирующая три составляющие закона Ома
Диаграмма, помогающая запомнить закон Ома. Нужно закрыть искомую величину, и два других символа дадут формулу для её вычисления
U — электрическое напряжение;
I — сила тока;
P — электрическая мощность;
R — электрическое сопротивление

В соответствии с этой диаграммой формально может быть записано выражение:

R=UI,(7){displaystyle R!={U over I},qquad (7)}

которое всего лишь позволяет вычислить (применительно к известному току, создающему на заданном участке цепи известное напряжение), сопротивление этого участка. Но математически корректное утверждение о том, что сопротивление проводника растёт прямо пропорционально приложенному к нему напряжению и обратно пропорционально пропускаемому через него току, физически ложно.

В специально оговорённых случаях сопротивление может зависеть от этих величин, но по умолчанию оно определяется лишь физическими и геометрическими параметрами проводника:

R=ϱls,(8){displaystyle R!={varrho l over s},qquad (8)}

где:

  • ϱ{displaystyle varrho }
     — удельное электрическое сопротивление материала, из которого сделан проводник,
  • l{displaystyle l}
     — его длина
  • s{displaystyle s}
     — площадь его поперечного сечения

Трактовка и пределы применимости закона Ома

Закон Ома, в отличие от, например, закона Кулона, является не фундаментальным физическим законом, а лишь эмпирическим соотношением, хорошо описывающим наиболее часто встречаемые на практике типы проводников в приближении небольших частот, плотностей тока и напряжённостей электрического поля, но перестающим соблюдаться в ряде ситуаций.{2}cdot tau }{m}}cdot mathbf {E} =sigma cdot mathbf {E} .}

Здесь:

Проводники и элементы, для которых соблюдается закон Ома, называются омическими.

Закон Ома может не соблюдаться:

  • При высоких частотах, когда скорость изменения электрического поля настолько велика, что нельзя пренебрегать инерционностью носителей заряда.
  • При низких температурах для веществ, обладающих сверхпроводимостью.
  • При заметном нагреве проводника проходящим током, в результате чего зависимость напряжения от тока (вольт-амперная характеристика) приобретает нелинейный характер. Классическим примером такого элемента является лампа накаливания.
  • При приложении к проводнику или диэлектрику (например, воздуху или изоляционной оболочке) высокого напряжения, вследствие чего возникает пробой.
  • В вакуумных и газонаполненных электронных лампах (в том числе люминесцентных).
  • В гетерогенных полупроводниках и полупроводниковых приборах, имеющих p-n-переходы, например, в диодах и транзисторах.
  • В контактах металл-диэлектрик (вследствие образования пространственного заряда в диэлектрике) [4] .

Сфера применения

Закон Ома не является базовым законом в физике, это лишь удобная зависимость одних значений от других, которая подходит почти в любых ситуациях на практике. Поэтому проще будет перечислить ситуации, когда закон может не срабатывать:

  • Если есть инерция носителей заряда, например, в некоторых высокочастотных электрических полях;
  • В сверхпроводниках;
  • Если провод нагревается до такой степени, что вольтамперная характеристика перестает быть линейной. Например, в лампах накаливания;
  • В вакуумных и газовых радиолампах;
  • В диодах и транзисторах.



Интересно почитать: инструкция как прозвонить транзистор.

Где и когда можно применять закон Ома?

       Закон Ома в упомянутой форме справедлив в достаточно широких пределах для металлов. Он выполняется до тех пор, пока металл не начнет плавиться. Менее широкий диапазон применения у растворов (расплавов) электролитов и в сильно ионизированных газах (плазме).

    Работая с электрическими схемами, иногда требуется определять падение напряжения на определенном элементе. Если это будет резистор с известной величиной сопротивления (она проставляется на корпусе), а также известен проходящий через него ток, узнать напряжение можно с помощью формулы Ома, не подключая вольтметр.

Источники

  • https://zen.yandex.ru/media/inznan/zakon-oma-poniatnym-iazykom-5f6af088f42d42685a5a4841
  • https://ElectroInfo.net/teorija/vse-o-zakone-oma-prostymi-slovami-s-primerami-dlja-chajnikov.html
  • https://zakon-oma.ru/v-integralnoj-forme.php
  • https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%BD_%D0%9E%D0%BC%D0%B0
  • https://toe.1c-umi.ru/lekcii/lekciya_6_-_zakon_oma/

[свернуть]

Отличия, объясненные простым языком

Аккумуляторы Battle Born 12 апреля 2021 г.

Ампер, вольт и ватт — это три основных понятия, с которыми вы постоянно сталкиваетесь при работе с любой электрической системой. Четвертым является сопротивление, которое измеряется в омах. Это может показаться ошеломляющим, но вам не нужна степень инженера, чтобы понять, что такое электричество и как использовать его в своих интересах.

Подобно тому, как вода течет по шлангу, электричество представляет собой поток электронов через проводник.В большинстве электрических систем проводником является провод.

Электричество — это поток электронов через проводник

. Поскольку вы не можете легко увидеть электроны, ниже мы будем использовать аналогию с водой и шлангом. Давайте перейдем к этому, объяснив каждую концепцию отдельно.

Что такое усилители?

Ампер, или сокращенно ампер, является единицей измерения электрического тока. Ток — это скорость или скорость, с которой электроны проходят через проводник, и обозначается буквой «I» в электрических уравнениях.

В нашей аналогии с водой электрический ток эквивалентен расходу или количеству воды, протекающей через шланг.

Что такое вольты?

Вольта — это единица измерения электрического напряжения, обозначаемая буквой «V» в электрических уравнениях. Напряжение — это разница в электрическом потенциале или количестве электронов между любыми двумя точками электрической цепи.

В нашей аналогии с водой напряжение эквивалентно давлению воды.Давление — это сила, которая перемещает воду по шлангу точно так же, как напряжение толкает электроны по проводнику.

Что такое омы?

Ом являются единицей измерения электрического сопротивления проводника и обозначаются буквой «R» в электрических уравнениях. Сопротивление пытается замедлить поток электронов.

В нашей аналогии с водой сопротивление — это диаметр шланга. Широкий шланг имеет очень небольшое сопротивление и позволяет воде течь через него быстро.Проводники с низким электрическим сопротивлением, такие как медная проволока, позволяют электронам легко проходить через них, как и через широкий шланг.

Сопротивление представлено водой и размером трубки

. Что такое ватты?

Мощность — это скорость, с которой электрическая энергия передается в цепи, и измеряется в ваттах. В электрических уравнениях буква «P» представляет мощность.

Силу

немного сложнее объяснить, используя аналогию с водой. Со шлангом вы можете увеличить мощность, либо увеличив количество выходящей воды, либо увеличив давление воды на выходе.В электрической системе вы можете увеличить мощность, увеличив ток или увеличив напряжение.

Собираем все вместе

Важно понимать эти основные понятия сами по себе, но самое интересное получается, когда мы связываем амперы, вольты и ватты вместе.

Напряжение, ток, сопротивление

Закон Ома связывает напряжение, ток и сопротивление. Он представлен простым уравнением.

В = I * R

В = напряжение (вольты)
I = ток (амперы)
R = сопротивление (Ом)

Если вы оставите сопротивление неизменным и увеличите напряжение, ток должен увеличиться.Как и в нашей аналогии со шлангом, если вы увеличите давление, через него пройдет больше воды.

Сопротивление работает против напряжения, чтобы замедлить поток электронов. Если сопротивление увеличивается, а напряжение остается прежним, ток, протекающий через цепь, уменьшается. Точно так же, если вы сожмете шланг, чтобы уменьшить его диаметр или увеличить сопротивление, из конца выйдет меньше воды.

Мощность, ток и напряжение

Чтобы свести вместе ватты (мощность), ампер (ток) и вольты (напряжение), нам понадобится еще одно простое уравнение.

Р = V * I

P = мощность (Вт)
V = напряжение (Вольт)
I = ток (амперы)

Оглядываясь назад на наш пример воды, протекающей по шлангу, мы теперь можем видеть, как мощность напрямую связана с током и напряжением, используя это уравнение.

Например, представьте, что вы распыляете воду из шланга, чтобы вращать водяное колесо. Чем быстрее вращается колесо, тем больше энергии вырабатывается.

Если размер шланга останется прежним, мы можем заставить колесо вращаться быстрее двумя способами.Во-первых, увеличить скорость потока, что означает, что больше воды и веса попадает на колесо и вращает его быстрее. Второй способ — увеличить давление воды, чтобы вода ударялась о колесо с большей силой и быстрее вращало его.

Мы можем увеличить мощность, увеличив напряжение (вольты) или силу тока (амперы).

В нашей аналогии расход воды эквивалентен току, а давление воды равно напряжению. Как видно из приведенного выше уравнения, если вы увеличите ток или напряжение, ваша мощность также увеличится.

ампер, вольт и ватт: объяснение различий!

Взаимосвязи между мощностью, током, напряжением и сопротивлением поначалу кажутся ошеломляющими, но когда вы вникаете, они становятся довольно простыми. Электрические проекты RV с немного большей уверенностью.

Хотите узнать больше об электрических системах и литиевых батареях?

Мы знаем, что строительство или модернизация электрической системы может быть сложной задачей, поэтому мы здесь, чтобы помочь.Наш отдел продаж и обслуживания клиентов из Рено, штат Невада, готов ответить на ваши вопросы по телефону (855) 292-2831!

Кроме того, присоединяйтесь к нам на Facebook, Instagram и YouTube, чтобы узнать больше о том, как системы с литиевыми батареями могут обеспечить ваш образ жизни, увидеть, как другие построили свои системы, и обрести уверенность, чтобы выйти и остаться там.

Присоединяйтесь к нашему списку контактов

Подпишитесь сейчас на новости и обновления на ваш почтовый ящик.

Что такое ток и что такое напряжение?

Электрическое сопротивление очень сбивает с толку. На самом деле это не очень хорошо вписывается в общую картину, поскольку не является частью электричества. Он также проникает в мельчайшие детали электрических компонентов.

Так что же это такое?

Ну, по определению, электрическое сопротивление — это «противодействие току, протекающему в электрической цепи».

То, что противостоит электрическому потоку, будет чем-то, что не проводит электричество, например, резиной (имеющей миллионы Ом).Конечно, даже металлы могут обеспечить некоторое сопротивление, например вольфрам, который содержится в лампочках. Затем у вас есть такие металлы, как серебро, которые почти не имеют сопротивления.

Сопротивление — это то, что держит электричество под контролем. Если вы когда-либо слышали о коротком замыкании, то это когда сопротивление в цепи практически отсутствует, а сила тока резко возрастает. Это может произойти, когда вы кладете четвертак на конец 9-вольтовой батареи или протыкаете розетку вилкой (кстати, не делайте этого).

Сопротивление увеличивается, когда провод становится тоньше и длиннее или когда его проводимость падает.Тонкие провода сужают поток электричества, а длинные обеспечивают большее «трение», которое замедляет электричество. И если вы смешаете проводник и изолятор вместе, вы получите среднее значение для них обоих.

(Одна вещь, которую следует иметь в виду, это то, что все может проводить электричество. Даже воздух может соединить небо с землей, если гроза создаст достаточное напряжение, и тогда вы получите освещение.)

В чтобы устройства не взорвались и не загорелись, должно быть некоторое сопротивление, которое обычно находится в виде резистора.Специальный резистор обычно изготавливается из смеси проводников и изоляторов, которые «контролируют» силу тока. Чтобы достичь этого, он обычно просто поглощает нежелательное электричество и превращает его в тепло, поэтому резисторы, которые имеют дело с большим количеством тока, должны быть большими, чтобы поглотить все это (иначе он, вероятно, распадется).

Однако любое устройство, которое вы подключаете к стене, будет своего рода резистором. Например, лампа накаливания действует как резистор, накапливая тепло и производя свет.Сопротивление также является причиной того, что компьютеры становятся чертовски горячими.

Итак, одна из главных задач электротехники — сделать устройства максимально эффективными. В идеале компьютеры вообще не выделяли бы тепла, но, к сожалению, мы еще не достигли этого.

Разница между амперами, вольтами и ваттами

Термин «ватты» часто описывает мощность или электричество. Возможно, для вашего торшера дома требуются лампочки мощностью 60 или 90 Вт. Тем не менее, сделайте Вы знаете, сколько ватт вашей кофеварке нужно для эффективной работы?

Кроме того, похожие термины, такие как «амперы» и «вольты», можно легко спутать с ваттами.Вы знаете, на сколько ампер рассчитана ваша посудомоечная машина? Или для таких устройств, как системы бесперебойного питания (ИБП), в которых почти не упоминаются ватты, вы вместо этого называете их «вольт-амперами»?

Что именно означают ампер, вольт и ватт? Что их отличия? Могут ли они использоваться взаимозаменяемо? В следующем содержании мы распаковываем каждый электрический термин в соответствии с Международной системой единиц (SI) и Международное бюро мер и весов (BIPM).

Полезная, заболоченная аналогия

Представьте себе воду, текущую в замкнутой системе, такой как труба.Цепь, созданная водой, представляет собой электрический поток. Электричество, подобно воде, движется непрерывно по кругу через проводник, иллюстрируя провод. Каждый отдельный электрический термин — амперы, вольты и ватты — играет определенную роль. важную роль в передаче электроэнергии.

Что такое сила тока?

Сила тока — это термин, обычно сокращаемый до «ампер» или классифицируемый как.» В аналогии с водой, описанной выше, ампер определяет объем воды. вода, проходящая мимо какой-либо конкретной точки в определенный момент.

В электрической цепи ампер измеряет электрический ток или объем (не скорость) присутствующих электронов. Например, домашняя посудомоечная машина может иметь номинал около 10 ампер. Чтобы представить это в перспективе, сила одного удара молнии составляет примерно 20 000 ампер.

Что такое напряжение?

Напряжение можно сравнить с давлением воды. вольт представляют собой скорость, с которой электроны проходят определенную точку внутри замкнутого схема.Напряжение, также обозначаемое аббревиатурой вольт или классифицируемое как «V», представляет собой разница в потенциале. Потенциальная разница существует между двумя точками проводник обычно сделан из проволоки и последовательно проводит ток. То постоянный ток равен 1 ампер, а энергия, рассеиваемая между точками составляет 1 ватт.

В чем разница между вольтами и амперами?

Ампер и вольт дополняют друг друга со своими собственными функциями в электрической цепи.Ампер измеряет электричество. Вольты представляют собой разницу потенциалов, которая управляет усилителями. протекать по замкнутому контуру. Следовательно, в то время как амперы представляют объем воды, вольты несут воду по цепи.

Что такое вольт-ампер?

Вольт-ампер – это единица измерения «кажущейся» электрической мощность, вычисляемая путем умножения напряжения на силу тока. VA часто используются для упростить номинальную мощность, помогая определить, какую мощность будет потреблять ток. рисовать во время использования.

Что такое ватты?

Рассчитывается по формуле V x A = W, ватт – это скорость потока мощности, возникающего в результате прохождения ампер через электродвижущий элемент вольта сила. Ватт измеряет мощность, которая фактически вырабатывается в электрическом система. Например, если описанная выше система водоснабжения использовалась для работы мельница, ватты будут представлять энергию, созданную для питания мельницы.

Разница между вольт-амперами и ваттами

Если и вольт-ампер, и ватт получаются путем умножения напряжения на силу тока, то чем отличаются эти понятия? Хотя верно, что и ватты, и вольт-ампер измеряют электрическую мощность, тип измеряемой мощности отличается.

Как уже упоминалось, ВА измеряют «кажущуюся мощность», а ватты измеряют «реальную мощность». Настоящий мощность определяет, сколько энергии (тепла) потребляется или генерируется. Полная мощность вычисляет, сколько электроэнергии потребляет ток после активации.

Что такое Ом?

Ом определяет электрическое сопротивление. В пределах электрическая цепь, сопротивление определяется любым материалом или объектом, который уменьшает электрический ток. Ом измеряет точное количество сопротивления. В пределах гидравлическая аналогия, омы представляют размер трубы.Например, меньше воды будет быть в состоянии течь через узкую трубу, чем через широкую трубу, при том же давлении. Широкая труба менее устойчива, чем узкая труба.

Полезный, заболоченный обзор

Снова представьте себе электричество, протекающее по проводнику, как вода, протекающая по замкнутой системе труб.

  • Ампер представляет собой объем воды настоящее время.
  • Напряжение представляет собой давление воды
  • Ватт представляет собой энергию, создаваемую закрытым система, питающая мельницу.
  • Ом представляет величину сопротивления создается размером трубы.

Если замкнутая система трубопроводов была отключена, вольт-ампер может использоваться для описания потенциальной энергии, которая будет создана, когда цепь находится в движении.

Системы ИБП Eaton

В FGC Equipment наша работа заключается в том, чтобы разбираться во всех тонкостях электричества. С экспертной помощью технических консультантов мы помогаем в процессе выбора правильной системы бесперебойного питания (ИБП) для вашего приложения — наши консультанты рассмотрят для вас спецификации, правильные размеры, выбор напряжения и расчет времени работы.

Пожалуйста, не стесняйтесь обращаться с любыми вопросами о системе ИБП Eaton. 844.501.1887 или через нашу контактную онлайн-форму сегодня.

Зависимость между током, напряжением и сопротивлением

Электрическая цепь

Электричество и магнетизм

Зависимость между током, напряжением и сопротивлением

Рассказ о физике для 11-14

Отношение напряжения, тока и сопротивления

Настройка простой цепи состоит из выбора двух компонентов — батареи и лампочки и соединения их проводами.Два варианта, которые вы делаете, устанавливают толчок : напряжение батареи и насколько этому толчку препятствует: сопротивление лампочки. Ток в петле является результатом этих двух выборов. Подробнее об этом в теме SPT: Электричество и энергия.

Взаимосвязь между толчком батареи и величиной электрического тока резюмируется следующим образом:

ток = сопротивление напряжению

Вы можете записать это символами:

И  =  В Р

Где В – напряжение, измеренное в вольтах; I – ток, измеряемый в амперах; R — сопротивление, измеряемое в омах.

Согласно этому соотношению, если сопротивление не меняется, то увеличение напряжения приводит к увеличению тока.

Выбор батареи на 3 вольта и резистора на 10 Ом приводит к току 0,3 ампера в резисторе (и в батарее, и в соединительных проводах).

И  =  В Р

Введите значения, чтобы получить:

ток в петле = 3 вольта 10 Ом

и вычислить ток как 0.3 ампера.

Если напряжение батареи удваивается до 6 вольт, новый ток по-прежнему определяется как I  =  В R , но вам нужно вставить новые значения ток в петле теперь = 6 вольт 10 Ом и рассчитайте ток как 0,6 ампер.

В каждой части контура цепи присутствует ток силой 0,6 ампера: в лампе; в батарее; в обоих соединительных проводах.

Удвоение напряжения батареи дает удвоение тока.

Что нужно знать о токе, напряжении и сопротивлении

Ток, напряжение и сопротивление — три важных понятия в электронике.Я понятия не имел об этих вещах, когда начинал. Но я все еще мог создавать забавные вещи, следуя схемам, которые я нашел. Я просто не знал, что происходит.

Когда я начал изучать основы электричества в школе, многие детали встали на свои места. Я начал понимать некоторые объяснения из построенных мною принципиальных схем.

Мне нравится сосредотачиваться на практических аспектах электроники. Но изучение теории по мере продвижения также очень полезно.Итак, в сегодняшней статье вы познакомитесь с основами тока, напряжения и сопротивления.

Основное электричество


Если вы подсоедините небольшую лампочку к положительному и отрицательному полюсу батареи, вы получите замкнутую цепь, в которой электроны могут течь между клеммами и заставлять лампу светиться. Внутри проводов этих цепей будут течь электроны.

Когда я начинал заниматься электроникой, я кое-что не понял. Я думал, что когда батарея подключается, электроны исходят из батареи и должны пройти весь путь по проводу до лампочки, прежде чем она зажжется.Но это не так.

В проводе уже есть электроны. И когда вы подключаете аккумулятор и делаете замкнутый контур, они начинают двигаться. Это как труба, наполненная шариками. Когда вы кладете шарик с одной стороны, другой сразу же выходит с другой стороны. Вам не нужно ждать. Это происходит мгновенно.

Запутанное направление течения

Направление тока немного сбивает с толку. Ток течет от плюса к минусу цепи? Или наоборот? На некоторых схемах вы видите стрелку от плюса к минусу.На других схемах наоборот.

Прежде всего, позвольте мне сказать следующее: Это не имеет большого значения!

Когда вам нужно выполнить расчеты, все, что вам нужно сделать, это выбрать направление и произвести расчеты на основе этого направления. Какое бы направление вы ни выбрали – результаты будут одинаковыми.

Но что правильно?

Нет направления является «правильным» направлением. Ток может течь в обоих направлениях, в зависимости от того, работают ли носители положительного или отрицательного заряда.В металлах у нас есть носители отрицательного заряда. Также называется электронами. Они текут от негатива к позитиву.

Итак, в обычной электрической цепи на основе металла электроны будут течь от отрицательного вывода к положительному . Но общепринятый способ говорить о текущем направлении — от положительного к отрицательному . (Подробнее об этом читайте в Википедии)

Ток, напряжение и сопротивление

В цепи ток представляет собой поток электронов.Напряжение – это разность электрических потенциалов между двумя точками. Сопротивление — это то, что сопротивляется потоку электронов.

Если это звучит для вас по-гречески, не беспокойтесь. Подумайте об этом так: если у вас в трубе течет вода, количество текущей воды эквивалентно току в электрической цепи.

Затем представьте, что в какой-то момент труба засорилась. И только немного воды проходит. Давление воды с одной стороны засора будет выше, чем с другой.Эта разница в давлении между двумя точками эквивалентна напряжению. Вы всегда измеряете напряжение как разность потенциалов между двумя точками.

Засор сам по себе будет сопротивлением.

  • Ток измеряется в Амперах или А
  • Напряжение измеряется в Вольтах или В
  • Сопротивление измеряется в Омах или Ом

Связь между током, напряжением и сопротивлением называется законом Ома.

Вот красивая иллюстрация:

Следующий шаг:
Простое руководство по изучению электроники для начинающих

Понимание электрических показаний — ватты, амперы, вольты и омы

Вт, ампер, вольт и ом; Что все это значит? Не нужно быть электриком, чтобы понимать эти термины.Электрические показания часто отражают простое сравнение с вашим садовым шлангом. Как так? Подобно садовому шлангу, через электрическую проводку что-то проходит, но вместо этого вещество представляет собой электричество, а не воду .

Понимание основных электрических показаний поможет вам понять, какую теплопроизводительность на самом деле обеспечивает ваш электрический камин. Каждое из этих показаний напрямую связано с теплопроизводительностью.

Источник: E of Dreams

Примечание редактора: вы можете пропустить вниз, если хотите просеять технический жаргон для простого ответа.

Основные электрические формулы

Вот основные электрические формулы.

Вт

Ватт означает мощность.  Легкий способ узнать мощность — это подключить палец к концу садового шланга. Вы не увеличили количество воды, протекающей через шланг, так почему же тогда вода будет течь с большей скоростью и с большей силой? Так как вы уменьшили размер отверстия (калибр электрического провода), вы увеличили давление (или напряжение).Это действие распространяет вещество с большей скоростью.

Увеличение мощности связано с увеличением мощности. Вы часто будете видеть это значение на стереосистемах, вентиляторах, микроволновых печах и практически на всем, что использует электричество. Ватт – это единица измерения электрической мощности (P). Мощность эквивалентна напряжению, умноженному на ток. Для математиков: P = V x I

Ампер

Ток — это величина , которая измеряет объем электрического потока между двумя точками и измеряется с использованием силы тока .Ток измеряется в амперах или сокращенно «ампер» или . Ампер измеряют количество потребляемой электроэнергии. Возвращаясь к аналогии с садовым шлангом, сила тока будет равна количеству галлонов воды, прокачиваемой через водосточную трубу.

Current сокращенно буквой «I» не путать с «L». Ток рассчитывается по формуле, основанной на законе Ома: I = V/r . Это можно прочитать, «ток равен напряжению, деленному на сопротивление.

Вольт

Используя нашу аналогию с садовым шлангом, напряжение электричества сродни давлению в садовом шланге . Представьте себе 1-дюймовый шланг, по которому течет немного воды. Поверните кран, и вы получите струю воды, создающую давление внутри шланга. Точно так же напряжение электрического провода определяется такими факторами, как размер провода (калибр) и сопротивление (описано в следующем разделе). Проще говоря, напряжение говорит вам, какая сила приложена к проводу .

Вольтметр или вольтметр — это прибор, используемый для измерения разности электрических потенциалов между двумя точками в электрической цепи.

Напряжение важно, потому что перегрузка (передача слишком большой мощности через провод меньшего сечения) может привести к перегоранию предохранителей и срабатыванию панелей предохранителей. Это одно из проблемных мест, из-за которых электрические камины могут выйти из строя. Напряжение является фактическим измерением. Напряжение равно произведению тока на сопротивление. В = I x R

Ом?

Ватт, ампер и напряжение достигают высшей точки в Омах, мере сопротивления.Закон Ома использует эти 3 математических уравнения для демонстрации взаимосвязи между электрическим напряжением, током и сопротивлением. Сопротивление измеряется в Омах по формуле R = V/I . Это читается как сопротивление = напряжение, деленное на ток. Закон Ома гласит, что ток в проводнике между двумя точками прямо пропорционален разности потенциалов между двумя точками.

Это важно, потому что разные типы металлов имеют разные типы сопротивления из-за присущих им физических свойств.По этой причине некоторые металлы оказываются лучшими проводниками и легко передают электричество.

Здесь вы можете увидеть внутренности из разных видов металла. Серебро предлагает наименьшее сопротивление, но медь занимает второе место и является самым популярным выбором. Источник: ntd-ed.org

Вообще говоря, серебро является наименее резистивным металлом , однако оно имеет высокую плотность. По этой причине в большинстве проводов используется медь или золото, которые имеют более низкий уровень удельного сопротивления плотности.Если вам действительно скучно, вы можете посмотреть в этой таблице полный список сопротивлений различных типов металлов.

Упрощенная версия для тех, кому лень читать или кому нужен краткий ответ

  • Ампер измеряет количество потребляемой электроэнергии.
  • Напряжение Измерить давление (или силу) электричества.
  • Мощность — мера электрической мощности.
  • Ом измеряет сопротивление между двумя точками.Чем толще провод, тем больший электрический ток проходит из точки А в точку В.

Применение в реальной жизни

Так как же все это превращается в теплый воздух, исходящий от вашего электрического камина? Электричество используется для получения тепла от электрического агрегата. Количество электричества, которое может пройти через ваш электрический камин, напрямую связано с выходной мощностью БТЕ. БТЕ является аббревиатурой от британских тепловых единиц и используется для измерения тепло- и холодопроизводительности обогревателей и кондиционеров.Прочтите этот пост, чтобы узнать, как работает BTU. Точно так же вы можете использовать этот калькулятор БТЕ, чтобы определить, сколько БТЕ нужно вашему дому.

Когда речь заходит об электрических каминах, справедливо высказывание; выглядит не значит все . Важно понимать, как электрические показания преобразуются в эффективность нагрева. Вы можете найти подробную информацию и технические характеристики всех новейших моделей от ведущих брендов, таких как Dimplex , Holly & Martin и Real Flame , прямо здесь, на Portable Fireplace.ком .

Понимание электричества в доме

Электроэнергия в дом подается по служебному кабелю из национальной сети через местную подстанцию. Ответственность домовладельца за электроэнергию начинается с кабелей, ведущих от счетчика к потребителю. Вот как это работает.

Как работает электричество?

Электричество — это поток отрицательно заряженных частиц, называемых электронами, текущий от отрицательного к положительному через проводник.Поток электричества называется током и измеряется в амперах (А). Движущая сила или давление тока измеряется в вольтах (В).

Чтобы любой прибор работал или лампочка загоралась, электрический ток должен протекать в цепи через устройство. Цепи соединяют все устройства в доме с потребительским блоком с помощью кабеля, состоящего из медных жил под напряжением (красный) и нейтрали (черный), покрытых пластиковой изоляцией.

Потребительский блок подключен к электростанции через подстанции цепью, которая имеет гораздо более высокое напряжение, чем 230 В, используемые в доме.Все электрические цепи в доме включают третий проводник, известный как земля, чтобы обеспечить безопасный путь отвода электрического тока в случае неисправности. Земля также связана с открытыми металлическими конструкциями, такими как раковины и краны.

 

Откуда берется электричество?

Электроэнергия подается от электростанции через национальную сеть при чрезвычайно высоком напряжении, но очень низком токе. Это связано с тем, что потери энергии за счет тепла ниже при малых токах и высоких напряжениях.Электричество подается в виде переменного тока (AC), а не постоянного тока (DC).

Это означает, что поток электронов движется вперед и назад с меньшими потерями энергии, чем постоянный ток. Это также безопаснее. Скорость, с которой меняется ток, измеряется в герцах (Гц). Внутренние источники питания чередуются со скоростью 50 раз в секунду или 50 Гц.

 

Безопасность превыше всего!

Бытовая электропроводка должна соответствовать требованиям Правил электропроводки IEE (Институт инженеров-электриков), которые опубликованы как британский стандарт BS 7671.

Если вы планируете выполнять какие-либо работы с вашей электропроводкой, купите руководство к Правилам, чтобы вы могли быть уверены, что ваша работа соответствует этим требованиям. Всегда доверяйте электромонтажные работы квалифицированному электрику, если вы не уверены, что сможете выполнить их безопасно и правильно.

Всегда доверяйте электромонтажные работы квалифицированному электрику, если вы не уверены, что сможете выполнить их безопасно и правильно.

Если вы ищете электрика в Хоуве, посетите https://kingfisherelectrics.co.uk/, где можно получить ценные советы по поводу проблем с электричеством.

Потребительский блок

Во всех новых домах вместо блока предохранителей старого образца установлены распределительные щиты. Однако, несмотря на различия, основные характеристики остаются прежними: имеется сетевой выключатель и автоматические выключатели/размыкатели или предохранители для защиты цепей в доме от перегрузки.

Предохранители

Самые старые блоки предохранителей имеют вставные разъемные держатели или картриджи предохранителей. Внутри каждого из них находится небольшой отрезок плавкого предохранителя, который плавится и ломается при перегрузке.Всегда имейте запас сменных проводов или патронов с номинальным током: 5 А для освещения, 15 А для контура погружного нагревателя и 30 А для розеток и цепей плиты. Предохранители для кухонных плит номиналом 45 А доступны только в виде патронных предохранителей.

 

Перед выполнением любых электромонтажных работ

Отключите питание Удалите предохранитель цепи, с которой вы работаете, или выключите MCB. Убедитесь, что все в вашем доме знают, что вы работаете с электрической цепью.
Раз в три месяца

Проверьте УЗО в потребительском блоке (и/или любые отдельные версии, которые у вас могут быть) Убедитесь, что все основные приборы выключены и что все остальные в доме знают, что питание должно быть временно отключено.Нажмите кнопку проверки УЗО (см. слева). Переключатель должен переключиться в выключенное положение. Если ничего не происходит, немедленно обратитесь к электрику. Если переключатель срабатывает правильно, переведите переключатель в положение «включено», чтобы снова подключить питание.

 

Диагностика неисправностей

Слабый удар от устройства в металлическом корпусе

Замыкание на землю в элементе Обратитесь к квалифицированному ремонтнику. Эта неисправность должна была вызвать срабатывание УЗО, поэтому проверьте свой или установите его, если его нет.

Сработал автоматический выключатель

Выключите приборы, переустановите переключатель и определите неисправное устройство методом исключения.Отключите все устройства, а затем подключите их по одному, чтобы выявить причину проблемы.

 

Сработало УЗО всего дома

Сброс УЗО. Если неисправность возникает снова, вызовите квалифицированного электрика.

Нет питания

Локальный сбой питания Проверьте соседние здания и сообщите об этом в электроэнергетическую компанию.

Перегорел сервисный предохранитель

Немедленно обратитесь в электроэнергетическую компанию для замены.

Перегрузка цепи

Вызвано одновременным подключением слишком большого количества электроприборов высокой мощности.Убедитесь, что вы не перегружаете цепь – максимальная мощность составляет 7 кВт.

Автоматический выключатель в потребительском блоке регулярно срабатывает

Неисправное устройство в цепи Если автоматический выключатель срабатывает при использовании определенного устройства, немедленно прекратите использование устройства, отключите его от сети и проверьте.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.