Все об электричестве доступным языком

Понятно желание людей любого возраста постичь такую науку, как электротехника. Помогут в этом основы электротехники для всех начинающих. В интернете и печати публикуется масса материалов, часто под заглавием «Электротехника для чайников». Начинать нужно с усвоения положений и законов электричества.

Понятия и свойства электрического тока

Начальные курсы электрика в первых главах дают определения понятию и свойствам электрического тока, объясняют природу и свойства электроэнергии, законы электричества и их основные формулы. Основываясь на великих открытиях, зарождалась и получила грандиозное развитие такая научная дисциплина, как электротехника. Сущность электричества заключена в направленном перемещении электронов (заряженных частиц). Они переносят электрический заряд в теле металлических проводов.

Важно! Для транзита электрической энергии используют провода, жилы которых сделаны из алюминия или меди. Это самые экономичные проводные металлы. Делать жилы проводов из других материалов дорого, поэтому невыгодно.

Ток бывает постоянного и переменного направления. Постоянное движение энергии всегда осуществляется в одном направлении. Переменный энергетический поток ритмично меняет свою полярность. Скорость, с которой меняется направление движения электронов, называют частотой. Её измеряют в герцах.

Что изучает электротехника

Основа электрики формировалась в XIX веке. Те времена называют эпохой грандиозных открытий основополагающих законов, дающих все представления об электричестве. Электротехника (ЭТ) как наука начинала делать свои первые шаги. Теория стала подкрепляться практикой. Появились первые электротехнические устройства, совершенствовались коммуникационные системы доставки электроэнергии от источника потребителю.

Базой развития электротехники стали достижения в области физики, химии и математики. Новая наука изучала свойства электрического тока, природу электромагнитных излучений и другие процессы. По мере накопления знаний ЭТ становилась наукой прикладного характера.

Современная научная дисциплина изучает устройства, в которых используется электрический ток. На основании исследований создаются новые более совершенные электротехнические установки, приборы и устройства. ЭТ – одна из передовых наук, являющаяся одним из основных двигателей прогресса человеческой цивилизации.

С чего начать изучение основ электротехники

Электротехника для начинающих доступна на многих информационных носителях. Современные средства массовой информации не испытывают дефицита в учебных пособиях по основам электричества. Самоучители по электрике приобретают в сети интернет или книжных магазинах. Уроки электрика новичок может получить в виде бесплатного видеокурса об основах электричества через интернет. Онлайн видео лекции в доступной форме обучают всех желающих основам электричества.

Обратите внимание! Книга, несмотря на доступные видеоресурсы в сети, до сих пор считается самым удобным источником информации. Пользуясь самоучителем по электрике с нуля, не нужно всё время включать ПК. Учебник всегда будет под рукой.

Самоучители служат незаменимыми помощниками для того, чтобы отремонтировать электропроводку, починить выключатель, розетку, установить датчик движения и заменить предохранители в бытовых электроприборах.

Основные характеристики тока

К основным характеристикам относятся сила тока, напряжение, сопротивление и мощность. Параметры электрического тока, протекающего по проводу, характеризуются именно этими величинами.

Сила тока

Параметр означает количество заряда, проходящего по проводу, за определённое время. Силу тока измеряют в амперах.

Напряжение

Это есть не что иное, как разница потенциалов между двумя точками проводника. Величина измеряется в вольтах. Один вольт – эта разность потенциалов, при которой для переноса заряда в 1 кулон потребуется произвести работу, равную одному джоулю.

Сопротивление

Этот параметр измеряется в омах. Его величина определяет сопротивление энергопотоку. Чем больше масса и площадь поперечного сечения проводника, тем больше сопротивление. Оно также зависит от материала и длины провода. При разнице потенциалов на концах проводника в 1 Вольт и силе тока 1 Ампер сопротивление проводника равно 1 Ому.

Мощность

Физическая величина выражает скорость протекания электроэнергии в проводнике. Мощность тока определяется произведением силы тока и напряжения. Единица мощности – ватт.

Закон Ома

Постижение основ электротехники нужно начинать с закона Ома. Именно он является фундаментом всей науки об электричестве. Выдающийся немецкий физик Георг Симон Ом в 1826 году сформулировал закон, в котором определяет взаимозависимость трёх основных параметров электрического тока: силы, напряжения и сопротивления.

Энергия и мощность в электротехнике

Электрика для начинающих даёт разъяснения терминов энергии и мощности. Эти характеристики напрямую связаны с законом Ома. Энергия может перетекать из одной в другую форму. То есть она может быть ядерной, механической, тепловой и электрической.

В динамиках звуковых устройств потенциал электрического тока преобразовывается в энергию звуковых волн. В электродвигателях токовый энергопоток превращается в механическую энергию, которая заставляет вращаться ротор мотора.

Любые электрические устройства потребляют нужное количество электроэнергии в течение определённого временного промежутка. Количество потреблённой энергии в единицу времени является мощностью потребителя электричества. Более подробное толкование мощности можно найти в главах учебного пособия, посвящённых электромеханике для начинающих.

Мощность определяют по формуле:

Измеряется этот параметр в ваттах. Единица измерения мощности Ватт означает, что ток силой в один Ампер перемещается под напряжением 1 Вольт. При этом сопротивление проводника равно 1-му Ому. Такая трактовка характеристики тока наиболее понятна для начинающих постигать основы электричества.

Электротехника и электромеханика

Электрическая механика – это раздел электротехники. Эта научная дисциплина изучает принципиальные схемы оборудования, двигателей и прочих приборов, использующих электрическую энергию.

Пройдя курс электромеханики для начинающих, новички могут самостоятельно научиться ремонтировать бытовые электрические устройства и приборы. Основные законы электромеханики дают возможность понять, как устроен электродвигатель, чем отличается трансформатор от стабилизатора, что такое генератор и многое другое.

Дополнительная информация. Несомненную пользу новичкам принесут учебные пособия и видео курсы по электротехнике и электромеханике. Если есть друзья или знакомые, разбирающиеся в этом деле, то это только поможет быстро освоить азы этих дисциплин.

Безопасность и практика

Основы электротехники для начинающих делают особое ударение на правилах техники безопасности. Их несоблюдение на практике порой может стать причиной получения электротравм и повреждения имущества. Для новичков в электротехнике надо следовать четырём основным требованиям ТБ.

Четыре правила техники безопасности для новичков:

1. Перед работой с каким-либо устройством или оборудованием следует ознакомиться с его документацией. Все руководства по эксплуатации имеют раздел безопасности. В нём описаны опасные действия, которые могут вызвать короткое замыкание или удар электрическим током.
2. Прежде, чем приступать к работе с электротехническими устройствами или электропроводкой, нужно отключить электричество. Затем произвести осмотр состояния изоляции проводников. Если обнаружено нарушение изоляционного покрытия, то оголённую часть проводников надо покрыть отрезком изоляционной ленты.
3. При работе с проводкой и оборудованием под напряжением бытовой электросети надо использовать диэлектрические перчатки, защитные очки и обувь на толстой резиновой подошве. В электрораспределительных шкафах, щитах и электроустановках новичкам вообще делать нечего. Ими занимаются квалифицированные электрики, которые имеют допуск к работе под напряжением.
4. Ни в коем случае нельзя касаться оголённых проводников руками. Для этого есть отвёртки-пробники, мультиметры и другие электроизмерительные приборы. Только убедившись в отсутствии напряжения, можно касаться проводов.

Электрика для чайников

Электроника окружает человека в виде различных устройств и приборов. Современная бытовая техника в большинстве своём управляется с помощью электронных схем. Курсы обучения основам электроники для начинающих нацелены на то, чтобы новичок мог отличать транзистор от резистора и понимать, как и для чего служит та или иная электронная схема.

Учебные пособия и видеокурсы способствуют пониманию принципов построения электронных схем. Что такое печатная плата, как создать схему своими руками – на все эти вопросы отвечают основы электроники для новичков. Усвоив азы электроники, домашний «мастер» сможет определить вышедшую из строя радиодеталь в телевизоре, аудио устройстве и другой бытовой технике и заменить её. Кроме этого, новичок приобретёт опыт работы с паяльником.

Видеокурсы, печатная продукция несут в себе массу информации по освоению основ электротехники, электромеханики и электроники. Приобрести знания в этих сферах можно, не выходя из дома. Просмотреть нужное видео, заказать учебники позволяет доступность сети интернета.

Видео

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.

Сегодня нет той сферы деятельности человека, где бы не применялось электричество. Оно просто окружает человечество в повседневной жизни. Без него уже нельзя представить цивилизованную жизнь.

Что бы отлично разбираться и понимать, как работает электричество от а до я – необходимо пройти курс обучения по дисциплине «Электротехника», при этом потратив уйму времени. Но для того, чтобы знать о базовых принципах электричества необходимы общие понятия о законах электротехники и советы электрика. И тогда, электрика своими руками станет такой же доступной, как сделать полку или повесить картину.

Общие понятия

Электричество – это физический процесс движения свободных электронов. Используется только «прирученное» человеком электричество, при котором движение электронов по проводам происходит только в нужном направлении, и оно бывает двух видов:

• постоянного тока;
• переменного тока.

Этот упорядоченный физический процесс и дает – свет, тепло, вращение моторов, работу наших смартфонов и многое другое.

Постоянный ток

Использует во всех бытовых приборах с электроникой от телевизора и компьютера до вашего сотового телефона. Наиболее распространенными источниками постоянного тока служат:

• батарейки;
• аккумуляторы;
• блоки питания от сети переменного тока 220 В.

К сведению. Постоянный электрический ток, применяемый в быту не опасен для человека.

Переменный ток

Вырабатывается промышленным способом на электростанциях и поступает через систему распределения в квартиры. От него работают холодильники, электрические плиты, блоки питания бытовых приборов, лампы освещения и многое другое.

Промышленно вырабатывается трехфазный ток, а в квартиры поступает его производная – однофазный ток с номинальным напряжением 220 В. Однофазный ток передается по двум проводам – один из которых фаза, обозначаемая, как «L», второй – ноль «N».

Будьте осторожны! Напряжение, которое приходит в дома по проводам имеет потенциал 220 В, и оно опасно для жизни! Любое прикосновение человека к оголенным проводам или металлическим частям оборудования, которые могут находиться под этим напряжением, может закончиться тяжелым ожогом или смертельной травмой!

Приборы безопасности

Стоит четко знать, что электрический ток и напряжение невозможно увидеть или услышать. Вот тут в помощь советы электрика.

Совет: Прежде чем начинать ремонтировать действующую электропроводку, необходимо воспользоваться специальными приборами для определения наличия напряжения. И вот основные:

• индикаторная отвертка;
• однополюсные или двухполюсные указатели напряжения;
• электрические щупы;
• электронные сигнализаторы напряжения.

Важно! Принцип работы индикаторов и указателей заключается в том, что при касании фазы зажигается неоновая контрольная лампочка, указывающая на наличие высокого напряжения. Щупы и сигнализаторы имеют электронную начинку, но уже издают световой и звуковой сигнал.

Если нет под рукой такого прибора, то можно воспользоваться хитростью электрика и изготовить пробник из двух проводов, патрона и лампочки накаливания. Замкнув один провод на металлический корпус щита – вторым проводом можно искать фазу.

Электропроводка

Все электричество работает по принципу передачи энергии от источника (электростанция) по проводам к потребителю (лампочка, холодильник и т. д.). Для того, чтобы подключить лампочку или розетку необходим двухжильный провод – фаза и ноль.

Важно! В современных электропроводках применяются три провода – третий защитный и называется он землей «РЕ».

Провода представляют собой металлическую жилу, изготовленную из меди или алюминия, покрытую по всей длине защитной пластиковой изоляцией. Провода с двумя, тремя и более жилами покрывают поясной изоляцией и уже называют электрическим кабелем. Провода выпускаются определенных сечений, имеют стандартизированный ряд: 1,5; 2,5; 4; 8; 10 и т. д. Размер сечения жил указывается в квадратных миллиметрах.

Важно! Действующие «Правила устройства электроустановок» (ПУЭ) строго предписывают: для электрических разводок внутри помещений, должны применяться провода и кабели, только с медными жилами. Устройство наружных электросетей допускается кабелями с алюминиевыми жилами начиная с сечения в 16 мм2.

Цветовая маркировка проводов

Для облегчения электромонтажных работ, а также в целях безопасности были унифицированы требования ПУЭ и евростандарта. Так каждая жила имеет свой цвет согласно функциональной принадлежности. Регламент маркировки определяет:

• PE — нулевой защитный проводник – желтого цвета с зеленой полосой или как чередование желтых и зеленых полос;
• N — нулевой рабочий проводник (нейтраль) — голубого цвета;
• L — фазный провод — красного, коричневого, серого или белого цвета.

Здесь же, пригодятся советы электрика, которые вы найдете только в технической литературе:

1. Имейте в виду, что ранее в СССР существовала другая цветовая маркировка, где черным цветом обозначалась глухо заземлённая нейтраль, белым цветом – рабочий ноль, фазы А-В-С соответственно имели цвета желтый, зеленый и красный.
2. Электрические кабели, купленные в магазине или найденные при ремонте в существующей проводке, могут не иметь «правильную» цветовую маркировку, а иногда провода и вовсе будут белыми. Используйте секреты электрика: купите цветные кембрики или разных цветов изоленту для правильного обозначения жил.

Выбор сечения провода

При передаче электрической энергии через провода происходит неизбежная потеря ее незначительной части, которая проявляется в выделении тепла. Чем больше используемая мощность, подводимая по проводам к потребителю, тем больше понадобиться сечение провода. Любой токопроводящий материал имеет удельное сопротивление, так, например, у медных проводов оно почти в 1,5 раза меньше, у алюминиевых. Что бы, не утруждаться вычислениями и не искать таблицы – нужны простые советы электрика и тогда, запомнив несколько несложных значений можно с легкостью подобрать необходимое сечение провода для дома или гаража.

Так как, суммарная мощность всех электроприборов в квартире, частном доме или на даче не превышает 3 кВт, то можно руководствоваться, что в 1 фазной сети на 1 кВт мощности приходиться сила тока примерно 5,0 А. А для 3 фазной сети на 1 кВт надо сила тока примерно 2,0 А.

В частности, для электроводонагревателя мощностью в 1,5 кВт понадобиться провод с медным проводником в 1,5 мм2.

Помните! Если надо произвести ремонт старой электропроводки или проложить новую сеть, но уверенности в своих знаниях и возможностях нет, то в этом случае советы электрика помогут не только делом, но и сэкономить время и деньги.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Объясните простым языком, что такое электричество, почему оно передается по проводам и больно бьется?

Если объяснять простым языком, то электрический ток — это направленное движение заряженных частиц (электронов, ионов), которое создается изменением электрического поля (напряжением). 

Пришла в голову такая аналогия, которая немного проливает свет на суть электрического тока. Представьте большое сборище голодных солдат (электронов). И вдруг командир им начал кричать: «Там много вкусной и бесплатной еды!» (изменение электрического поля, создание напряжения). И для этого им построили специальную дорогу (электрический провод). После этого солдаты стройно побегут по этой дороге в поисках бесплатной еды, снося все преграды, нагревая поверхность дороги трением своих сапог, то есть будут совершать при этом работу. Эту дорогу построили так, что она ведет обратно в военную часть. И вот наши солдаты снова вернулись в часть, совершив работу на своём пути. Они готовы бежать снова и снова по этому порочному кругу, пока командиру будет хватать сил и энергии кричать «там много еды!» (то есть своим криком он создает напряжение, которое и приводит в движение солдат). Немного глупо, но представим просто таких солдат, чтобы понять электрический ток.

Так и электроны бегают по этому порочному кругу от источника тока по электрическим проводам обратно к источнику благодаря напряжению, которое создается разными путями (вращение генератора, солнечный свет падает на солнечную панель, химическая реакция в аккумуляторе и т.д.). Ну если быть точнее про напряжение: генератор/батарейка/солнечная панель под действием энергии (вращение турбины, химическая реакция, солнечный свет) перебрасывает электроны с одного своего полюса на другой. Тем самым создается избыток электронов на одном конце и недостаток на другом. Вот они и спешат установить равновесие, гуляя строем по проводам — сначала уходят от источника тока с одного его полюса, а потом возвращаясь к другому полюсу, выполнив нужную работу. Как только прекращается вращение генератора, иссякает химическая реакция в батарейке, то снижается и напряжение, уменьшается электрический ток, прекращается работа тока (горение лампочки, нагревание чайника и т.д).

А сейчас пришла в голову более простая аналогия: это ведь еще можно сравнить с обычным водяным насосом, который качает воду по замкнутому шлангу. Где вода — это электроны, движение воды — это электрический ток, шланг — провод, а насос — это источник тока.

Почему именно по проводам? Провод состоит из металлической жилы. Металлы состоят из атомов, которые находятся в виде металлических решеток, которые очень легко пропускают электроны (это как дороги построенные для солдат или как шланги из аналогии). Поэтому металлы проводят электрический ток.

Основы электрики доступным языком домашнему мастеру

 

 

Конспект лекций

 

 

 

Предлагаем всем желающим, посетившим сайт заказа кухни и дизайна интерьера,  освоить основы электричества посредством этого курса лекций, читаемых на курсах подготовки электриков. Простым и понятным языком будут объяснены основные понятия электричества, способы устранения неисправностей, способы электрификации, устройство электроустановок, техники безопасности и прочее. Некоторые важные понятия будут толковаться многократно и с использованием аналогий. Каждому, кто решился сделать качественный ремонт кухни необходимо понимать, что создание многочисленных электрических точек для подключения кухонной бытовой техники, требует определенных знаний из области электроснабжения. Например, как подвести на кухню заземление, рассчитать необходимую проводку для кухни, которая выдержит мощные нагрузки.

 

Электрические заряды

 

Одноимённые заряды отталкиваются друг от друга а разноимённые с равной силой притягиваются к друг другу, отталкивание и притяжение происходит из-за силы электрического тока. Между двумя разноименными зарядами то есть плюсом и минусом будет электрическое поле если в это поле попадает заряд со знаком плюс, то он движется к минусу. Если в поле находится заряд минус, то он движется к плюсу. 0 частица стоит на месте.
Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц в электрическом поле. 0 частица ток не проводит и является частью диэлектрика. То есть вся изоляция состоит из нулевых частиц, которые не проводят ток. Это — воздух, трансформаторное масло, стекло, пластмасса.
Наши предки считали, что Эфир и вся материя, в том числе твёрдая, состоит из не движущихся минусовых зарядов, которые двигаться не могут. А значит, могут двигаться только плюсовые заряды от плюса к минусу. А значит тот бьёт от плюса к минусу. Поэтому во всех учебниках ток идет от плюса к минусу значит и поле направлено от плюса к минусу, которая толкает заряды.
Электрическое поле изображается на схеме в виде линий со стрелками, один заряд – четыре линии. Чем больше сила поля, тем больше рисуют линий. На самом деле линий никаких нет, поле сплошное. Линии — это условность. Ток может двигаться и плюсовыми частицами и минусовыми частицами. К примеру, в жидкостях и газах. В твердых материалах могут двигаться только отрицательные электроны от минуса к плюсу. Плюсы неподвижны в кристаллической решетке. Вывод — наши предки ошиблись. Но всё равно принято, что ток движется от плюса к минусу это сделано чтобы не вносить большую путаницу в Учебный процесс. Схемы мы читаем от плюса к минусу.
Сила тока: Это количество заряженных частиц, двигающихся в электрическом поле в одну сторону, через сечение проводника за одну секунду. Такая единица называется 1 ампер. Допустим 10 млрд электронов это 10 ампер и 5 млрд плюсовых протонов это 5 ампер. Если в одну сторону движется 5 млрд минусов и 3 млрд плюсов в другую сторону, то сила тока равняется 8 ампер считается все потоки, независимо от их полярности.
Только в одном случае заряды вычитаются — когда они движутся навстречу друг другу. Пример. Если соединить две плюсовые клеммы 2 аккумуляторов и 2 минусовые клеммы, то сила тока будет 0 ампер.

Возьмем два аккумулятора по 100 ампер. Если один аккумулятор будет посажен, то ток который он формирует, будет 50 ампер, то есть в 2 раза меньше. Это явление называется уравнительным током. Уравнительный ток — Это разница токов от разных источников напряжений. Такой ток возникает в аккумуляторе при прикуривании одного автомобиля от другого. Аккумулятор донор может пострадать от высоких токов , поэтому прикуривать чужой автомобиль не очень желательно. Если приходится включать параллельно трансформаторы, аккумуляторные батареи, надо чтобы их напряжения были одинаковыми , иначе с источника с большим напряжением тока пойдет источник с меньшим напряжением — уравнительный ток.

Сила тока измеряется в цепи амперметром. Измерять силу тока можно только под нагрузкой! Сила тока — Это количество электричество за одну секунду. Сила тока также является направленным потоком заряженных частиц. Чем больше поток, тем сила тока больше. Любая цепь, схема, после преобразования превращается в простую цепь из нагрузки и источника напряжения.
В нагрузке есть сопротивление. Сила тока I в замкнутой цепи определяется двумя факторами.

• 1. это напряжение U — сила с которой продавливаются электроны через кристаллическую решетку проводника. Напряжение создает электрическое поле, чем больше сила поля от источника напряжения U, тем мощнее сила, продавливающая электроны сквозь кристаллическую решетку. 
• 2. Это сопротивление нагрузки R. Чем плотнее сетка кристаллической решетки проводника, тем сильнее сопротивление потоку электронов. То есть они труднее проталкивается через неё. С увеличением сопротивления цепи при неизменном напряжении, сила тока I становится меньше.

Значит сила тока в замкнутой цепи определяется по формуле I = U/R. Ток в замкнутой цепи движется аналогично в воде обручи с камешками и поршнем.

 

 

 

 

Поршень при помощи магнита создает силу давления в обруче силой 10 лошадиных сил, в тоже время напряжение 10 вольт создает силу поля, которая продавливает электроны через кристаллическую решетку. Камни в обруче создают сопротивление в воде, также как структура кристаллической решетки не позволяет электронам свободно и без потерь проходить через проводник.

Если низкое сопротивление — увеличится сила тока. Пусть с этими камнями при таком давлении продавливается поток 10 л в секунду. В нашей цепи при 10 вольтах напряжение при сопротивление сетки кристаллической решетки в 1 ом (R) продавливается поток в 10 млрд электронов — 10 Ампер. Если в обруче будет находиться в два раза больше камней, то сопротивление станет в два раза больше. То поршень с силой 10 л в секунду продавит сквозь камни уже в 2 раза меньше воды, то есть 5 л в секунду.

Аналогично этому , если поставить провод с кристаллической сеткой решетки в 2 раза плотнее, то сопротивление станет в 2 раза больше , то есть 2 ома — I = U/R = 5 А. Как видите сила тока уменьшилась в 2 раза с 10 до 5 ампер. Чтобы увеличить поток в обруче, можно увеличить давление поршня в два раза да силы продавливания в 20 л в секунду, и поток станет опять 10 литров в секунду.

Аналогично можно поступить с проводником при 2 ом сопротивления, то есть увеличить силу воли, то есть напряжение с 10 вольт до 20 Вольт.
I = U/R = 20 Вольт/2 Ом = 10 А.
Вывод. Сила тока увеличивается в замкнутой цепи с увеличением напряжения, то есть силы продавливания поля и уменьшается с увеличением сопротивления.

Виды силы тока

 

• 1. Сверхмалые токи — это токи утечки сквозь изоляцию или воздух. Чем меньше утечка, тем лучше изоляция. Ток утечки бытовой проводки приблизительно равен 0,1 миллиампер. В линиях электропередач в зависимости от изоляции и погоды наблюдается утечка приблизительно 0,5-0,6 миллиампера. При сырой погоде утечка больше.
• 2. Номинальный ток. Это рабочий ток , на которое рассчитан провод. Протекание номинального тока по проводу нагревает провод до температуры не выше допустимой в. Это же относится и к номинальному току контактов , катушек, трансформаторов, двигателей, реле, пускателей и так далее. Также это относится к номинальному току диодов , тиристоров , транзисторов и так далее, их нагрев не должен превышать номинальный величины.
• 3. Ток перегрузки. Это ток, который превышает номинальный ток, А значит вызывает перегрев изоляции проводов до температуры выше допустимой. Перегрев изоляции обмоток проводов электродвигателей на 10 градусов сокращает срок службы изоляции в два раза. От тока перегрузки двигателя защищает тепловое реле. А проводку жилых домах от токов перегрузки тепловой расцепитель автоматов. Основа тепловых автоматов, которые защищают от перегрузки, в биметаллической пластине.

 

 

  

Биметаллическая пластина состоит из разных металлов прижатых друг другу. Биметаллическая пластина при нагреве начинает расширяться и выгибаться в сторону пластины металла с меньшим расширением.
Биметаллическая пластина состоит из двух металлических пластин разных металлов имеющих разный коэффициент линейного расширения при нагревании. Одна пластина расширяется слабо, вторая сильно и происходит выгибание. Пластина выгибается в сторону металла с меньшим расширением. На пластине находится какой-нибудь регулировочный винт или рычаг. Этот винт или рычаг давит на планку расцепителя и выбивает автомат или реле пружинным механизмом. Контакт размыкается. Угол наклона при котором происходит выключение автомата зависит от протекающей силы тока, А значит нагрева пластины. Чем больше сила тока, тем больше нагрев проводника. Чем больше сила тока , тем больше поток электронов, тем больше ударов электоронов в атомы решетки , которые и вызывают нагрев.
На металлических пластинах размыкающие контакты работают: электрочайники, утюги. В них установлен особый вид расцепителя, термореле. Термореле — Это вид размыкателя, когда на биметаллической пластине находится контакт, который разрывает саму цепь.

 

 

  

 

Также термореле включает вентилятор двигателя при перегреве. А в тепловом расцепителе пластина просто давит на рычаг. Биметаллическая пластина термореле размыкается при нагреве, и замыкается при охлаждении. В тепловых реле есть регулятор, который может приближать или удалять пластину от рычага , то есть можно регулировать ток срабатывания.

 

Ток короткого замыкания

 

Ток короткого замыкания — это большой ток перегрузки, который в 3 раза или больше превышает номинальный ток. При малых токах короткого замыкания величиной в 5х или 10х от номинального, возгорание проводки может не случиться. Если ток короткого замыкания превышает номинальный ток в 100 раз и более, изоляция плавится или горит, если она горючая.
Чем ближе к источнику напряжение, тем сила тока выше , поскольку сопротивление меньше. Большие токи следует отключать не при помощи тепловых реле поскольку на нагрев тепловых расцепителей требуется не менее 2 секунд . За это время провод может загореться. В конце линии сила тока меньше и короткое замыкание соответственно тоже меньше.

На ток перегрузки как при коротком замыкании с работой цикл тепловой расцепитель , но время срабатывания его определяется тем, как быстро он нагреется до нужной температуры. Если ток перегрузки очень маленький, например, до 15-20 процентов от номинального, то При таком токе перегрузки расцепитель будет нагреваться до температуры срабатывания в течение 3 часов без отключения цепи. Но и провода такую нагрузку выдержит. Если перегрузка 50% то время срабатывания уменьшается до 10 минут. Ток перегрузки на 100% , То есть 20 ампер, время срабатывания — 5 секунд. Если ток перегрузки 200% , то есть 30 ампер, время срабатывания 2 секунды. Если ток перегрузки 500% , то есть 600 ампер, время срабатывания 1,99 секунды. Если ток перегрузки 1000 процентов, то есть 110 Ампер, то время срабатывания 1,97 секунды. Это связано с тепловой инерционности срабатывания тепловой защиты.

Если ток будет даже 1000 ампер, всё равно время срабатывания будет всё те же 2 секунды. За это время, как вы догадываетесь, будет пожар от возгорания проводки больших токов короткого замыкания, так как имеет большое время нагрева и срабатывание, минимум две секунды. Почему же его применяют? Тепловой расцепитель подстраивается под допустимую нагрузку , позволяет не отключать сеть при кратковременных перегрузках цепи. Для проводов допустимы кратковременные перегрузки. Они их не повреждают и не перекрывают до каких-то пределов, а тепловое реле или тепловой расцепитель хорошо настроен, чтобы такие перегрузки не отключать. Причём расцепитель настроен на длительность перегрузки в зависимости от силы тока. Это дает возможность максимально эффективно использовать провода сети с перегрузками, но без перегрева изоляции и без лишних ненужных отключений.

На большие токи короткого замыкания в автоматах стоит второй вид защиты — это электромагнитный расцепитель. Он представляет собой катушку с пружинным сердечником.

Принцип работы электромагнитного расцепителя

Он имеет катушку, внутри которой находится подпружиненный сердечник. Чем больше сила тока, тем больше магнитное поле катушки, тем сильнее втягивается сердечник ( в верх или вниз). Если ток достигает уровня срабатывание, тогда сердечник достигает рычага планки расцепления, давит на него, тот поворачивается и освобождает пружину — автомат выбивает. Электромагнитный расцепитель срабатывает строго при определенном значении тока , при малом токе не срабатывает, при большом срабатывает. Ток срабатывания защиты называется током отсечки и указывается на коробке автомата.

Срабатывание, к примеру если ток срабатывания или отсечки 100 Ампер, будет только при 100 ампер, на 99 ампер не сработает. До уровня 100 ампер может защищать тепловой расцепитель. На 99,9 Ампер электромагнитный расцепитель не сработает и за 10 часов перегрузки. Это пороговое устройство, а тепловой расцепитель за 2 секунды гарантированно отключить линию с коротким замыканием. Считается, что ток отсечки не вызовет возгорание проводов, а за 2 секунды сработает тепловой расцепитель. Вывод. Автомат имеет две ступени защиты:

• 1. Медленный тепловой расцепитель, который реагирует на превышение силы тока и время этого приглашения. И срабатывает только тогда, если начинается перегрев проводов.
• 2. Быстрый, мгновенный, электромагнитный расцепитель. Срабатывает в течении 0,1 секунды. Но он отключает цепь (автомат), когда ток достигает например 10 х номинальных, то есть ток отсечки, указанный на корпусе автомата.

 

Стандартные значения тока отсечки

Промышленность выпускает автоматы с различными допусками срабатывания. По возможности надо ставить автомат с минимальным током отсечки, чтобы гарантировать безопасность.Все двигатели имеют большие пусковые токи, они очень кратковременные, например, 1 секунды.Тепловой расцепитель не успевает за это время сработать, поэтому пусковые токи на него не действует. А электромагнитный расцепитель на них срабатывает и движок отключается при пуске, что как вы понимаете, очень плохо.
Асинхронные двигатели имеют следующую кратность пусковых токов:

• 1. Легкий пуск 3-5 номинальных — до 400 ватт
• 2. Средний пуск 5-7 номинальных — до 5 киловатт
• 3. Тяжелый пуск больше 7 номинальных — от 5 киловатт

Ток отсечки выбирается таким образом, чтобы автомат не выключался при пуске.
Ток отсечки современных автоматов часто обозначается буквами:

• В — ток 3-5 номинальных 
• С — ток 5-10 номинальных 
• D — ток 10-15 номинальных 

Автоматы D не рекомендует ставить. Для защиты от короткого замыкания используются кроме автоматов предохранители с плавкой вставкой.Предохранитель срабатывает при 1,25 I номинальный.

Если ток превышает допустимое значение происходит перегрев плавкой вставкии она перегорает. Предохранители калибруется по току срабатывания: стандарты: 0,5А, 1А, 1,25А, 2А, 3А, 4А, 5А, 10А, 15А, 20А, 25А и так далее.
Автоматы выпускают на стандартные токи: 1А, 1,6А, 2А, 2,5А, 3А, 15А, 4А, 5А, 6,3А, 8А редко, 10А, 12,5А, 16А, 20А, 25А, 31,5А, 40А, 50А, 63А,80А, 100А, 125А и так далее.

В предохранителях больше 380 Вольт, в колбу засыпается песок, чтобы засыпать дугу при разрыве.Чим на большую мощность рассчитан предохранитель, тем больше сечение плавкой вставки.Чем больше напряжение, тем больше длина предохранителя.На 380 вольт, например, длина предохранителя 10 см, на 660 Вольт — 15 см,на 10 киловольт — 60 см. Предохранители предназначены только от короткого замыкания и при перегрузке не срабатывают.Большая длина предохранителя защищает его от пробоя магнитного поля.

Электрическая дуга — устойчивый электрический разряд, прохождение тока сквозь изолирующую среды, сопровождающееся ярким пламенем с температурой до 3.000 градусов. Возникает обычно между двумя несущими ток проводниками с ближними до соприкосновения, а затем раздвинутыми на некоторое расстояние.
Для защиты от короткого замыкания применяют также электромагнитные предохранители (электромагнитное пробки).Это такие чёрные пробки с двумя кнопками, белой и красной. Электромагнитный предохранитель представляет из себя катушку с сердечником под пружиной. Как только ток отсечки достигает уровня 10 ампер и 16 ампер, срабатывает за 0,1 секунды.

Токи перегрузки и токи пусковые данный предохранитель отключает мгновенно, без кратковременных перегрузок. Существуют также электронные предохранители, которая при большом токе резко увеличивают сопротивление и ток становится маленьким. И когда короткое замыкание прекращается, сопротивление становится опять нормально.

 

Сила тока в разных ситуациях, в том числе аварийных

Смертельная сила тока 0 1,1 Ампера, то есть 100 миллиампер.
Непускающий ток — это тот, который сжимает мышцы рук и их невозможно разжать. Для мужчин — 15-30 мА, для женщин — 10-20 мА.
Удушающий ток — ток 40-50 мА, который вызывает спазм мышц грудной клетки и человек не может вдохнуть.Через 3-5 минут человек может задохнуться.

Ток бывает

 

• 1. Постоянный — это ток движется в одну сторону всё время. Он неизменен по величине. Есть еще постоянно изменяющийся, постоянный выпрямленный пульсирующий и пульсирующий ток. 
• 2. Переменный ток — это ток, который движется то в одну сторону, то в другую сторону. Частота тока в сети 50 Герц, в США и Японии 60 Герц.Частота это величина, показывающая сколько раз за одну секунду ток изменит направление. Частота переменного тока — количество волн в секунду, или сколько раз ток в лампе пойдёт в зад и вперёд.

 

Переменный ток может быть низкой частоты, до 1000 Герц (военная техника 400 герц, что позволяет уменьшить габариты двигателей и трансформаторов). Высокочастотный от 1000 герц и выше. Сверхвысокочастотный (СВЧ), от 1 гигагерц и выше. Очень много волн в секунду. Микроволновая печь — 2 гигагерц, процессор компьютера — 5 гигагерц.

Переменный ток может быть трехфазный и однофазный. Бывают специальные виды переменного тока на более трёх фаз.

Атомы, электрическое поле, ионы

 

Чтобы понять напряжение, надо понять, что такое заряды и откуда берется электрическое поле. Всё начинается с атома. Атом состоит из положительного ядра, вокруг которого вращаются отрицательные электроны. Электроны сдерживаются в атоме магнитным полем и центробежной силой. Центробежная сила не даёт электрону врезаться в ядро атома, а магнитное поле не позволяет ему покинуть оболочку атома. Достать положительные заряды Протона из ядра атома нельзя. Расщеплением ядра атома занимаются ученые физики-ядерщики, работающие на ядерном ускорителе, ядерном коллайдере. Принято, что один протон равен по заряду одному электрону и имеет значение в один Электрон Вольт.

В ядре хранятся только положительные протоны и нулевые нейтроны, последних мы учитывать не будем. Ядро любого вещества сохраняют свой состав с момента большого взрыва. Внутри протоны удерживаются мощнейшим ядерными силами и выбить их в обычных условиях из ядра невозможно. Протоны двигаться самостоятельно без ядра не могут. Поэтому плюсовые заряды формируются только на базе ядра в виде Ионов.

Электроны пытаются оторваться от ядра, ведомые центробежными силами, но их удерживает сила притяжения минуса к плюсу. Заряд атома формируется из суммы зарядом ядра и электронов, составляющих его оболочку. Например, атом кислорода имеет 8 протонов, имеющих заряд в 8 электрон-вольт, и 8 электронов, имеющих минусовой заряд в 8 Электрон Вольт. Таким образом, суммарный заряд атома кислорода равен 8 + (- 8) = 0. Поэтому кислород является диэлектриком и не проводит ток. Любые нулевые атомы не проводят ток. Чем сильнее силы удерживают электроны, тем труднее их оторвать от ядра (от воздействия внешнего поля), тем лучше сохраняют свойства диэлектрика. Внешним силам трудно их оторвать.

У каждого изолятора есть своя прочность на пробой. Чем мощнее ядро удерживает электроны при нулевом заряде, тем выше прочность этой изоляции на пробой. Атом такого заряда называется нейтральным атомом диэлектрика. Положительный Ион — это единственный вид положительных зарядов. Если по каким-то причинам нейтральный атом теряет электрон, тот электрон становится свободным электроном. А атом соответственно получает положительный заряд в 1 Электрон Вольт. Положительные ионы вредны для здоровья человека, а отрицательные ионы наоборот полезны.
Атом, потерявший Электрон, превращается в положительный Ион, и чем больше электронов потеряет, тем более положительным будет Ион. Так как Электрон оторвался от атома, то он может двигаться куда захочет, поэтому называется свободным электроном. Свободные электроны являются единственными зарядами в любых твердых материалах — в проводниках и диэлектриках.

Отрицательный ион — это атом, к которому присоединился один или более свободных электронов, у этого атома теперь будет отрицательный заряд. Отрицательные ионы являются полезными для организма человека, ионизированный воздух после грозы. Поэтому где много положительных Ионов следует наполнить воздух отрицательными ионами при помощи ионизатора воздуха.

Вывод. Все существующие виды зарядов формируются из нейтрального атома. Если атом имеет нулевой заряд,то это диэлектрик. Если атом потерял Электрон или более, то это положительный заряд, положительный Ион. Если к атому присоединились лишние, свободные, электроны, то атом становится отрицательным зарядом, отрицательным ионом. Положительный заряд — это положительный Ион, который может двигаться только в жидкостях и газах, где нет кристаллической решетки. Отрицательный заряд — это отрицательный Ион, и может также двигаться только в жидкостях и газах. Второй вид отрицательного заряда — свободный Электрон, который может двигаться везде: в жидкостях газах и твердых материалах. В твердых материалах это единственный заряд, который может двигаться.

 

Люстра чижевского (ионизатор воздуха)

 

 

 

 

 

 

Для ионизации воздуха используется так называемая люстра Чижевского. В классическом варианте представляет из себя шар, на котором расположены остро заточенные иглы. На шар подаётся минусовой заряд и потенциал в 27 киловольт, А в основание лампы размещают пластину или втулку со знаком плюс. Между втулкой и иглами возникает электрическое поле. Наибольшая концентрация линий поля возникает на кончиках игл. Заряды подтягиваются к острию и самая большая плотность будет на кончиках. Электрическое поле с положительным зарядом легко вытягивает электроны прямо с остриев игл.

Пространство вокруг игр люстры заполнены электронами, которые постоянно движутся по воздуху. Если в поток попадает вредный положительный Ион , то к нему притягиваются минусовые электроны, и попадая на его орбиту, превращают в нейтральный атом. Если этот нейтральный атом остается на пути электронов, то в него они врезаются и атом превращается уже в отрицательный полезный ион. Люстра плодит полезные отрицательные ионы. По этой же причине затачивают острия всех молнияотводов, чтобы с них легко снимались электроны и двигались в сторону тучи. И молния по дорожке электронов легко попадает в молниеотвод. Аналогично работают заточенные пики газовых разрядников, при ударе молнии в линию пробивается воздушный зазор между пиками извини Через одну пику импульс молний походит на вторую пику, которая ведет в землю и обнуляет разряд.

 

Электрическое поле зарядов

 

Каждый единичный заряд , то есть Протон или Электрон обладает единичным электрическим полем. Протон обладает положительным полем, Электрон — отрицательным. Электрическое поле отображается стрелками, на самом деле стрелок нет — поле сплошное. Шаровой заряд имеет поле шаровой формы, направленное во все стороны от заряда.

Плотность поля по мере удаления от заряда становится меньше, а значит и сила его уменьшается. Рассмотрим Ион водорода, у которого нет электронов, в ядре всего лишь один протон. Единичное поле Протона направлено во все стороны и притягивает к себе электроны. К примеру от Протона водорода на каком-то расстоянии находится Электрон. Поле водорода начнёт его подтягивать к себе. Но максимальную работу поле совершит, когда Электрон будет на большом расстоянии. Электрическое поле водорода может совершить работу по перетягиванию электрона на себя. Как уже говорилось выше, максимальную работу поле совершит когда расстояние будет максимальным. В этом месте считается, чтобы поле максимальный потенциал, но по мере перемещения электронов потенциальная энергия будет преобразовываться в кинетическую работу электронов и на половине пути потенциальная энергия (потенциал) будет меньше. Это работает на основании закона сохранения энергии. Он гласит, что энергия никуда не исчезает и ниоткуда не появляется, а один вид энергии превращается в другой вид энергии.

По мере приближения электрона к орбите водорода потенциальная энергия становится всё ниже и ниже, и когда Электрон заходит на орбиту, поле протона замыкается на Электрон. Наружное поле становится равным нулю, потенциал исчезает. Электрическое поле есть, но оно уже внутри атома между протоном и электроном , наружу не выходит и ничего не притягивает. Потенциал равен нулю.

Рассмотрим Ион Гелия, который имеет два протона и 0 электронов. Если один Электрон притянется, то станет четыре линии и потенциал станет в два раза меньше. Если появится еще один Электрон, то потенциал будет равен нулю. В атоме гелия значит поле ядра в два раза больше чем у водорода , при отсутствие электронов. Поле способно совершить работу в 2 раза больше — притянуть не один, а целых два электрона. Значит потенциал какого Иона гелия в 2 раза больше, чем у Иона водорода. Когда на Орбиту попадёт один Электрон , то поле одного протона замкнется на один электрон и внешнее поле и потенциал будут в 2 раза меньше. Когда второй Электрон придёт на Орбиту гелия, совершиться еще одна работа по перемещению заряда и ион гелия превратится в нейтральный атом гелия с нулевым зарядом, нулевым полем и нулевым потенциалом. Внешнее поле отсутствует, притяжение отсутствует, всё поле внутри атома замыкается. У Иона кислорода 8 протонов , естественно что поле будет в 8 раз сильнее, чем у водорода. Потенциал в 8 раз больше , и он способен притянуть уже 8 зарядов. Вывод. Потенциал зависит от суммарного заряда, от него же зависит сила поля и потенциал. Сила поля формируется только зарядами. Чем больше заряд, тем больше сила поля и потенциал, и наоборот.

 

Потенциал, разность потенциалов

 

Потенциал — это энергетическая характеристика электрического поля в точке цепи. Потенциал — это потенциальная энергия, или сила электрического поля в точке цепи, имеет единицу измерения Вольт и обозначается греческой буквой Ф (Здесь мы будем указывать русской заглавной буквой Ф). Твердые тела многие имеют внутри кристаллическую решетку, состоящих из атомов, расположенных в какой-то системе. К примеру кубическая, смотрите на рис ниже.

 

 

 

 

Атомы в решётке между собой взаимодействуют невидимыми связями, которые называются межатомными связями притяжения и отталкивания. Они возникают в момент кристаллизации жидкого расплава кварцевого стекла, меди, стали, олово. Как только вещество застывает, появляется кристаллизация. Чем мощнее связи (невидимые пружины), тем крепче и прочнее материал. У титана связи мощнее, чем у алюминия. Поэтому в твердом состоянии атомы решётки двигаться не могут из-за мощных связей. Такого типа решетки существуют у диэлектриков и называются атомными(алмазы, кварцевое стекло и другие).

Атомы в узлах решетки нейтральные. Заряд равен нулю, внутри решетки двигаться нечему. Если изменилась решётка, например, углерода из алмазной в графитовую , то она станет другой формы и другими свойствами, Хотя материал используется один и тот же — углерод. Но в новой решетке связь слабеет, электроны легко отрываются и становятся свободными электронами. По объему кристаллической решетки хаотически перемещаются свободные электроны в виде электронного газа. Но каждый атом решётки из-за слабой связи потерял хотя бы один электрон и превращается в положительный Ион.

Вывод. Кристаллическая атомная решетка диэлектриков без свободных электронов и не проводит ток. А кристаллическая решетка проводников ионная, имеет свободные электроны и проводит ток. Но плюсовые ионы в узлах решётки двигаться не могут. Потенциал возникает от недостатка электронов.

 

Получение плюсового потенциала на шаре

 

Возьмём незаряженный медный шар, то есть в его решетке столько же протонов, сколько и свободных электронов. Заряд шара равен нулю, поле равно нулю и потенциал шара равен нулю. Возьмём эбонитовую палочку, потрем ее о шерсть, и из поверхности палочки снимутся заряды виде электронов. Заряд палочки станет положительным. На нём возникнет положительное электрическое поле. И если палочкой прикоснуться к шару, то через точку контакта с шара начнут перетекать электроны на палочку, то есть система пытается прийти в равновесное состояние одновесности заряда шара и палочки. То есть происходит выравнивание потенциалов.

Пусть с шара ушло 1 млрд электронов. Заряд шара становится + 1 млрд электрон-вольт, этот несбалансированный плюсовой заряд сформирует плюсовое поле, Е, которая создаст в шаре 4 млрд условных линий (мы уже упоминали , что заряд изображают с четырьмя линиями поля в разные стороны, хотя поле сплошное) , то есть электрическое поле. При заряде 1 млрд Ионов потенциал Ф = + 1 V. Обнуляем ситуацию, обнуляем заряд палочки и шара через заземление. Зарядим палочку большим плюсом и пусть из шара уйдёт уже 10 млрд электронов после прикосновения. Плюсовой заряд станет плюс 10 млрд электрон-вольт. Поле станет 10 раз сильнее , на нём будет + 40 млрд линий. А значит и потенциал станет в 10 раз больше, Ф = + 10 V. Аналогично, если уйдёт 100 млрд электронов, то заряд будет 100 млрд электрон-вольт, будет + 400 млрд линий, Ф = + 100 V.

Вывод. Плюсовой потенциал на шаре возникает когда на нём образуется нехватка электронов и возникает плюсовое электрическое поле.

 

Получение минусового потенциала на шаре

 

Процесс практически аналогичный получению плюсового потенциала, только на шар теперь загоняем электроны. Возьмём стеклянную палочку и потрем ее кожей. На поверхности палочке набегут лишние электроны. И если мы прикоснемся к нулевому шару, на поверхность шара набегут лишние электроны. Пусть с палочки на шар перейдет 1 млрд электронов, тогда заряд шара станет — 1 млрд электрон-вольт, поле E = — 4 млрд линий, и потенциал Ф = — 1 V. Ту же операцию можно повторить увеличивая заряд палочки в 10 и 100 раз . Ситуация будет аналогична рассмотренной выше с положительными зарядами.
Минусовой потенциал на шаре появляется только от избытка электронов и они формируют отрицательное поле. Сила тока будет наиболее сильной в начале обмена, поскольку будет иметь место самая большая разница потенциалов, то есть сильное поле.

 

Два шара с разными зарядами

 

Если взять два шара, один без заряда и поля Ф=0, а второй шар зарядом Ф= + 100 Вольт, то в исходном состоянии, когда между ними нет электрической связи, поле будет только у плюсового шара, направленное во все стороны. Она достигает и нулевого шара.

Если приложить между плюсовым и нулевым шара медный провод, то плюсовое поле начнёт вытаскивать из нулевого шара электроны , которая начнут двигаться в сторону плюса, а значит пойдет ток от плюса к минусу. Если поставить вольтметр и между шарами на разных участках, то в начальный момент времени самая большая разница между шарами будет 100 Вольт.
Разница потенциалов Дельта Ф (указывается комбинацией двух греческих букв) — это есть напряжение U между шарами и оно равно Ф1-Ф2 = + 100v — 0v = + 100 V. На половине пути в проводе ток уже выполнит половину работы , нагрев провод и потенциал его уменьшится до плюс 50 вольт. Потом ещё меньше — плюс 25 Вольт, по отношению к 0. Потенциал плавно уменьшается от + 100V до 0V. По мере перехода электронов с 0 шара, его потенциал становится плюсовым и постепенно повышается до + 10 V, а на плюсовом шаре уменьшается до + 90 V, а разность потенциалов дельта Ф вольтметр покажет + 80 V. Еще через доли секунды потенциал на нулевом шаре станет + 20 V, на плюсовом + 80 V, разность потенциалов дельта Ф вольтметр покажет + 60 V.
Ещё через доли секунды на нулевом + 30 V, на плюсовом + 70 V, разность потенциалов дельта Ф вольтметр покажет + 40 V.
Видно, что по мере выравнивание потенциалов, разница уменьшается между ними. И когда разница выравнивается, дельта Ф будет 0, исчезнет поле и ток станет 0. Заряд поделится пополам по + 50 V.

Напряжение U — это разницы потенциалов точек цепи. Измеряется вольтметром, включены параллельно этим точкам. Измеряется в вольтах, как и потенциал, Но это есть разница потенциалов. Так как в схеме самая большая разница потенциалов в самый начальный момент , то и сила поля из-за большой разницы будет самым большим в начальный момент. И по мере уменьшения разницы потенциалов снижается, и ток становится меньше. И когда потенциалы выравниваются по 50 вольт, ток между ними будет 0.

 Будет продолжено!

 

Смотрите также:

Фаза и ноль в электрике: определения понятным, простым языком

Владельцы домов или квартир, так или иначе, столкнутся с моментами, когда перестает функционировать какой-либо прибор, электрическая розетка или гореть лампа в люстре. Звать на помощь в таких ситуациях электрика не особо хочется — имеется большое желание исправить неполадки самостоятельно. Или может быть, например, есть какие-то познания в электросистемах, а потому работа по прокладке новых кабелей не кажется чем-то немыслимым. Как бы то ни было, в любом случае, предварительно стоит все же ознакомиться с основами электрики, с видами проводников, выяснить, как все это взаимосвязано и работает. Ведь очень важно понять, где располагается тот или иной провод — от этого будет зависеть правильность соединений и безопасность людей.

Если есть какой-то опыт работы в данной сфере, вопрос не поставит в тупик, однако для новичка может стать большой проблемой. Ниже пойдет речь о таких проводниках любой электрической сети питания как: «заземление», «фаза», «нуль», а также о том, как верно найти и отличить данные виды кабелей.

Разбираемся в основных терминах

С такими терминами, как «фаза» и «ноль» каждый сталкивается в своей жизни ежедневно. Все они тесно связаны, ведь относятся к электричеству, а это то, без чего жизнь современного человека не мыслима. Чтобы понять их природу и более или менее научиться разбираться в электрике, следует уяснить для начала ряд фундаментальных понятий.

Начинаем с основ

Электрический заряд — характеристика, определяющая способность различных тел быть источником электромагнитного поля. Носителем подобных волн является электрон. Создав электромагнитное поле можно «заставить» электроны перемещаться. Так образуется ток.

Ток — это четко направленное движение электронов по металлическому проводнику под действием существующего поля.

Виды тока

Ток может быть постоянным и переменным. Ток, по величине не изменяющийся во временном промежутке — ток постоянного значения. Ток, величина которого, как и направление, меняется с течением времени, называется переменным.

Постоянные источники тока — аккумуляторы, батарейки и так далее. Переменный же ток «подходит» к бытовым и промышленным розеткам домов и предприятий. Основная причина этого кроется в том, что данный тип тока намного легче получать физически, преобразовывать в разные уровни напряжений, передавать по электропроводам на огромные расстояния без существенных потерь.

Основная характеристика переменного тока

Переменный ток – как правило это синусоида, или синусоидальный ток. Его можно охарактеризовать следующим образом: сначала он увеличивается в одном направлении, достигая максимального своего значения (амплитуды), затем начинается спад. В некоторый момент времени он становится равен «0» и потом вновь начинает нарастать, но уже в совершенно противоположном направлении.

«Фаза», «ноль» и «земля»

Самый простой случай электроцепи, по которой перемещается синусоидальный ток — однофазная цепь. Она состоит, как правило, из трех электрокабелей: по одному из них электричество подходит к приборам и элементам освещения, а по второму – оно «уходит» в противоположном направлении — от потребителя. Третьим проводником является «земля».

Провод, по которому электричество подходит к электропотребителям, называется фазой, а кабель, используемый для возвратного движения — нулем.

Самая эффективная сеть для передачи электротока — трехфазная система. Она включает в себя три фазовых кабеля и один обратный — ноль. Такой тип тока подходит ко всем жилым кварталам. Непосредственно перед попаданием в квартиры, электроток делится на фазы. Каждым фазам «присваивается» один ноль. Преимущества такой системы в том, что при сбалансированной нагрузке ток через ноль (а он в такой системе один — общий) равен нулю.

Чтобы не перепутать провода и не допустить короткого замыкания,  каждый провод окрашивают в разные цвета. Однако цвет провода не гарантирует его назначения!

«Земля» не несет никакой электрической нагрузки, а служит своего рода предохранительным элементом. В тот момент, когда что-либо в системе электропитания выходит из-под контроля, провод «земля» предотвратит поражение электротоком — по ней все избыточное напряжение будет «стекать», то есть, отводиться на землю.

Фаза и ноль: их значение в сети питания

Электроэнергия подается к потребительским розеткам от подстанций, которые уменьшают поступающее напряжение до 380 В. Вторичная обмотка такого трансформатора имеет соединение «звезда» — три его контакта связываются между собой в точке «0», остальные три вывода идут к клеммам «А»/«В»/«С».

Соединенные в точке «0» провода подсоединяются к «земле». В этой же точке происходит деление проводника на «ноль» (обозначен синим цветом) и защитный «РЕ»-кабель (желто-зеленая линия).

Данная модель прокладки проводов пользуются во всех возводимых ныне домах. Она называется — система «TN-S». Согласно этой схеме к распределительному оборудованию дома подходят три кабеля фазы и два указанных нуля.

В домах, на предприятиях и зданиях старой застройки зачастую нет «РЕ»-проводника и поэтому, схема получается не пятипроводной, а четырех (она обозначается как «TN-C»).

Все электропровода с подстанций подсоединяются к щитку, образуя систему из трех фаз. Далее уже происходит разделение по отдельным подъездам. В каждую из квартир подъезда подается напряжение лишь одной фазы — 220 В (провода «О»/«А») и защитный «РЕ»-кабель.

Вся возникающая нагрузка на систему электроснабжения при такой схеме распределяется в равномерном количестве, поскольку на каждом этаже дома выполняется разводка и подключение конкретных щитков к определенной электролинии напряжением в 220 В.

Схема подводимого напряжения представляет собой «звезду», которая в точности повторяет все векторные характеристики питающей подстанции. Когда в розетках нет никаких потребителей, то ток в данной цепи не протекает.

Данная схема соединения отработана годами. Она подтвердила свое право на использование тем, что признана оптимальной из всех существующих. Однако, в ней, как и в любом приборе, механизме или устройстве, периодически могут появляться всевозможные поломки и неисправности. Как правило, они бывают связаны с плохим качеством электросоединения или же полным обрывом кабелей в каких-либо местах схемы.

Случаи обрывов в токопроводящей цепи

Если внутри отдельно взятой квартиры произошел разрыв нуля/фазы, то подключаемый прибор, как следствие, функционировать не будет.

Аналогичная ситуация возникнет и при обрыве контактов проводов любой из фаз питающих подъездный щиток. При этом все квартиры, получающие питание от данной электролинии, не будут получать электричество. Вместе с тем, в двух оставшихся цепях приборы будут функционировать, как и прежде.

Из этих схем видно, что полное отключение питания в квартирах связано с обрывом одного их проводов. Это не приводят к повреждению и выходу из строя приборов.

Самой же серьезной ситуацией является обрыв между заземляющим контуром и центральной точкой подключения всех потребителей.

В данном случае весь электроток перестает течь по рабочему нулю к «земле» (АО, ВО, СО) и начинает двигаться по пути АВ/ВС/СА к которым подведено 380 В.

Возникает «перекос фаз». В фазах с большей нагрузкой напряжение будет меньше, а с меньшей нагрузкой — больше и может достигнуть значительных величин, близким к 380 В. Это вызовет повреждение изоляционных материалов, нагрев и выход из строя оборудования. Предотвратить подобные случаи и защитить дорогое оборудование позволяет система защиты от перегрузок и высоких напряжений, монтируемая в квартирных щитках.

Варианты определения проводников «фаза»/«ноль»

Итак, наступила, ситуация, когда необходимо, например, подключить новую розетку. Но совершенно не понятно, какой из проводов является фазным, а какой нулевым. Способов быстро решить проблему существует несколько — это можно сделать как с применением специальных приборов, так и без них.

Цветовая окраска проводов, как основной ориентир

Это самый легкий и быстрый способ. Для правильной классификации нуля и фазы следует знать, какой цвет провода к чему относится. Предварительно необходимо будет изучить информацию о том, где четко прописаны действующие стандарты для конкретной страны.

Данный метод весьма актуален в любых новостройках, поскольку сейчас вся электрическая проводка прокладывается специалистами, выполняющими свою работу согласно всем требованиям установленных стандартов. Так, например, в России еще в 2004 году был принят стандарт «IEC60446», в котором четко обозначена процедура разделения кабелей по цветам, а именно:

• защитным нулем стал обозначаться провод желто-зеленого цвета;
• рабочим нулем стали называть синий/сине-белый провод;
• фазу — провода других цветов (например, черного, красного, коричневого и прочие).

Такое обозначение актуально в настоящее время.

Если проводка уже довольна старая или ее прокладкой занимались непрофессиональные специалисты, правильнее будет все же воспользоваться иными методами определения.

Отвертка-индикатор — незаменимое приспособление

Данный инструмент является неотъемлемым прибором в наборе домашнего электрика-умельца. Она применяется как при выполнении электромонтажных работ, так и при установке осветительных приборов в помещении или даже в процессе обыкновенной замены лампочек.

Принцип ее работы заключается в прохождении емкостного тока сквозь корпус отвертки через тело оператора.

Элементы отвертки:

• корпус, выполненный из диэлектрического материала;
• наконечник из металла в форме плоской отвертки, который прикладывают к проводам при проверке;
• неоновый индикатор — лампочка, сигнализирующая о фазовом потенциале;
• ограничитель тока — резистор, понижающий ток до минимального значения и выполняющий роль защитного механизма: защищает человека от поражения током, а само устройство от выхода из строя;
• контактная металлическая площадка, создающая замкнутую цепь через человека на землю.

Методика работы настолько проста, что справиться с ней может любой человек, даже новичок. Работает индикаторная отвертка следующим образом. При прикосновении наконечником к фазному контакту (цветному проводу) происходит замыкание электрической цепи — неоновая лампа должна загореться. То есть, поступает «сообщение» о наличии сопротивления, следовательно, данный кабель является фазой. В то же время ни на заземлении, ни на нуле, она загораться не должна. Если это происходит, можно с уверенностью говорить о том, что в схеме подключения электропроводки есть ошибки.

Работа с отверткой-индикатором в светлое время суток потребует некоторой внимательности — днем свечение лампы плохо заметно, поэтому придется приглядываться.

При работе с подобными приспособлениями нужно быть крайне осторожным — нельзя дотрагиваться до оголенных участков проводников и выводов индикатора, находящихся под напряжением.

На заметку! Профессиональные электрики пользуются более дорогими многофункциональными индикаторами, свечением которых управляет схема на транзисторах, питающаяся от встроенных аккумуляторов напряжением в 3 В. Еще одним их характерным отличием от простых аналогов является отсутствие контактной площадки, к которой нужно прикасаться при выполнении замеров.

Устройства, помимо своего прямого назначения — проверки фазового провода — выполняют и ряд других вспомогательных задач: определение полярности источников постоянного напряжения, места обрыва электроцепи и так далее.

Мультиметр — надежный помощник

Чтобы вычислить фазу, используя тестер, его необходимо переключить в режим «вольтметр» и мерить напряжение между всеми парными выводами кабелей. Соединение щупов с защитным нулем и заземлением должно показывать отсутствие напряжения. Напряжение между фазой и любым другим проводов должно составлять 220 В.

Способы определения проводов:

Так, в первом случае вольтметр отклоняется от нулевой отметки в цепи «ноль/фаза». На другом рисунке он показывает отсутствие напряжения между нулем и землей. И на третьем, вольтметр между фазой и землей показывает «0 В» поскольку проводник еще не подсоединен к земле. Третий случай — это скорее исключение из правил. Такое возможно, например, в случаях, когда старые кабеля здания находится на этапе реконструкции. В нормальной работающей системе электропроводки вольтметр тоже должен показывать 220 В.

Использование лампы накаливания

Перед началом работы необходимо будет собрать приспособление для тестирования. Оно будет состоять из обыкновенной лампочки, патрона и проводов. Лампа вкручивается в патрон, а к клеммам патрона крепятся проводники. Один из проводов необходимо будет заземлить, например, подсоединить к батарее отопления.

Сущность метода заключается в поочередном прикладывании второго (свободного) проводника ко всем тестируемым жилам. Если лампочка вспыхнет — найден фазный провод.

Метод позволяет установить приблизительно наличие фазного кабеля среди остальных. Сигнал лампы точно сигнализирует о том, что среди этих проводников какой-то фазовый, а какой-то нулевой. Если же лампа не горит, значит среди кабелей нет фазного. Но может случиться, что нет как раз именно нулевого.

Поэтому в большей степени данный метод целесообразен для определения работоспособности электрической проводки и правильности монтажа.

Определение сопротивления петли «ноль/земля»

Замер величины сопротивления петли является залогом бесперебойной работы электрических приборов. Время от времени это следует проводить, поскольку основные причины поломки техники кроются в замыканиях и перегрузках электросетей. Замер сопротивления позволит исключить подобные неприятности.

Что представляет собой эта петля

Данная петля является контуром, возникающим в результате соединения «нуля» с заземленной нейтралью. Как раз именно замыкание этой цепи и будет образовывать данную петлю.

Главная задача по измерению сопротивления данной петли — надежная защита оборудования и кабелей от перегрузок во время эксплуатации. Высокое сопротивление станет причиной чрезмерного повышения температуры электролинии, и как следствие, возникновения пожара. Значительное влияние на качество электропроводки оказывает влажность воздуха, температура, время суток — все это сказывается на состоянии электросети.

В заключении

Данный материал позволяет понять, что вообще такое фаза и ноль, какова их роль в современной электрике, каким образом можно установить, где располагается в проводке фазная и нулевая жилы. Ведь вопрос определения нуля, фазы и заземления весьма важен. Подключение некоторых видов приборов по результатам неправильной проверки может повлечь за собой негативные последствия — сгорание электроприборов, или, что еще опаснее, поражение током.

Видео по теме

азы для начинающих электриков, сила тока и напряжение, как рассчитать

При выходе из строя какого-нибудь электроблока правильным решением будет вызвать специалиста, который быстро устранит проблему.

Если такой возможности нет, уроки для электриков помогут самостоятельно устранить ту или иную поломку.

При этом стоит помнить о технике безопасности, дабы избежать серьезных увечий.

Техника безопасности

Правила безопасности нужно выучить наизусть — это сохранит здоровье и жизнь при устранении проблем с электричеством. Вот самые важные азы электрики для начинающих:

• Первые работы с сетями лучше всего проводить под присмотром опытного электрика.
• Не рекомендуется работать с высоким напряжением одному. Рядом всегда должен кто-то быть, кто подстрахует в случае проблем — обесточит сеть, вызовет экстренные службы и окажет первую помощь.
• Все работы следует проводить с обесточенными сетями. Также нужно убедиться, что никто не подключит электричество во время монтажа.

Для выполнения монтажных работ необходимо приобрести датчик (индикатор фазы), похожий на отвертку или шило. Это устройство позволяет найти провод, находящийся под напряжением — при его обнаружении на датчике загорается индикатор. Приборы работают по-разному, например, когда пальцем прижат соответствующий контакт.

Перед началом работ необходимо с помощью индикатора удостовериться в том, что все провода не обесточены.

Дело в том, что иногда проводку прокладывают неправильно — автомат на входе отключает только один провод, не обесточивая всю сеть. Такая ошибка может привести к печальным последствиям, ведь человек надеется на полное отключение системы, в то время как некоторый участок может все еще быть активным.

азы для начинающих электриков, сила тока и напряжение, как рассчитать

При выходе из строя какого-нибудь электроблока правильным решением будет вызвать специалиста, который быстро устранит проблему.

Если такой возможности нет, уроки для электриков помогут самостоятельно устранить ту или иную поломку.

При этом стоит помнить о технике безопасности, дабы избежать серьезных увечий.

Техника безопасности

Правила безопасности нужно выучить наизусть — это сохранит здоровье и жизнь при устранении проблем с электричеством. Вот самые важные азы электрики для начинающих:

• Первые работы с сетями лучше всего проводить под присмотром опытного электрика.
• Не рекомендуется работать с высоким напряжением одному. Рядом всегда должен кто-то быть, кто подстрахует в случае проблем — обесточит сеть, вызовет экстренные службы и окажет первую помощь.
• Все работы следует проводить с обесточенными сетями. Также нужно убедиться, что никто не подключит электричество во время монтажа.

Для выполнения монтажных работ необходимо приобрести датчик (индикатор фазы), похожий на отвертку или шило. Это устройство позволяет найти провод, находящийся под напряжением — при его обнаружении на датчике загорается индикатор. Приборы работают по-разному, например, когда пальцем прижат соответствующий контакт.

Перед началом работ необходимо с помощью индикатора удостовериться в том, что все провода не обесточены.

Дело в том, что иногда проводку прокладывают неправильно — автомат на входе отключает только один провод, не обесточивая всю сеть. Такая ошибка может привести к печальным последствиям, ведь человек надеется на полное отключение системы, в то время как некоторый участок может все еще быть активным.

Виды цепей, напряжение и сила тока

Электрические цепи могут быть связаны параллельно либо последовательно. В первом случае электрический ток распределяется по всем цепям, которые соединяются параллельно. Получается, что суммарная единица будет равна сумме тока в любой из цепей.

Параллельные соединения имеют одинаковое напряжение. В последовательной комбинации ток переходит из одной системы в другую. В итоге в каждой линии протекает одинаковый ток.

Не имеет смысла останавливаться на технических определениях напряжения и силы тока (А). Гораздо понятнее будет пояснение на примерах. Так, первый параметр влияет на то, насколько хорошо нужно изолировать различные участки. Чем оно больше, тем выше вероятность того, что в каком-то месте случится пробой. Из этого следует, что высокому напряжению необходима качественная изоляция. Оголенные соединения необходимо держать подальше друг от друга, от других материалов и от земли.

Электрическое напряжение (U) принято измерять в Вольтах.

Более мощное напряжение несет большую угрозу для жизни. Но не стоит полагать, будто низкое абсолютно безопасно. Опасность для человека зависит и от силы тока, которая проходит через организм. А этот параметр уже напрямую подчиняется сопротивлению и напряжению. При этом сопротивление организма связано с сопротивлением кожи, которое может меняться в зависимости от морального и физического состояния человека, влажности и многих других факторов. Бывали случаи, когда человек умирал от удара током всего 12 вольт.

Кроме того, в зависимости от силы тока подбираются различные провода. Чем выше A, тем толще нужен провод.

Переменная и постоянная величины

Когда электричество только зарождалось, потребителям поставляли постоянный ток. Однако выяснилось, что стандартную величину 220 вольт практически невозможно передать на большое расстояние.

С другой стороны, нельзя подводить тысячи вольт — во-первых, это опасно, во-вторых, тяжело и дорого изготавливать приборы, работающие на таком высоком напряжении. В результате было решено преобразовывать напряжение — до города доходит 10 вольт, а в дома уже попадает 220. Преобразование происходит при помощи трансформатора.

Что касается частоты напряжения, то она составляет 50 Герц. Это значит, что напряжение меняет свое состояние 50 раз в минуту. Оно стартует с нуля и вырастает до отметки в 310 вольт, затем падает до нуля, затем до -310 вольт и опять поднимается до нуля. Все работа протекает в циклическом ключе. В таких случаях напряжение в сети равняется 220 вольт — почему не 310, будет рассказано дальше. За границей встречаются разные параметры — 220, 127 и 110 вольт, а частота может быть 60 герц.

Мощность и другие параметры

Электрический ток необходим для выполнения какой-либо работы, например, для вращения двигателя или нагрева батарей. Можно вычислить, какую работу он совершит, умножая силу тока на напряжение. Например, электронагреватель, имеющий 220 вольт, и обладающий мощностью 2.2 кВт, будет расходовать ток в 10 А.

Стандартное измерение мощности происходит в ваттах (Вт). Электрический ток силой 1 ампер с напряжением 1 вольт может выделить мощность 1 ватт.

Вышеприведенная формула используется для обоих видов тока. Однако вычисление первого имеет некоторую сложность, — необходимо умножить силу тока на U в каждую единицу времени. А если учесть, что у переменного тока все время меняются показатели напряжения и силы, то придется брать интеграл. Поэтому было применено понятие действующего значения.

Грубо говоря, действующий параметр — это среднее значение силы тока и напряжения, выбранное специальным путем.

Переменный и постоянный ток имеет амплитудное и действующее состояние. Амплитудный параметр — максимальная единица, до которой может подниматься напряжение. Для переменного вида амплитудное число равняется действующему, умноженному на √ 2. Этим объясняются показатели напряжения 310 и 220 В.

Закон Ома

Следующим понятием в основах электрики для начинающих является закон Ома. Он утверждает, что сила тока равна напряжению, поделенному на сопротивление. Этот закон действует как для переменного тока, так и для постоянного.

Сопротивление измеряют в омах. Так, сквозь проводник с сопротивлением 1 ом при напряжении 1 вольт проходит ток 1 ампер. Закон Ома порождает два интересных следствия:

• Если известна A, протекающая через систему, и сопротивление цепи, то можно вычислить мощность.
• Мощность также можно посчитать, зная действующее сопротивление и U.

При этом для определения мощности берется не напряжение сети, а U, примененное к проводнику. Получается, если какой-либо прибор включен в систему через удлинитель, то действие будет применено как к прибору, так и к проводам удлинительного устройства. В результате провода будут нагреваться.

Конечно, нежелательно, чтобы соединения нагревались, так как именно это приводит к различным нарушениям работы электропроводки.

Однако основные проблемы заключаются не в самом проводе, а в различных местах соединения. В этих точках сопротивление бывает в десятки раз выше, чем по периметру провода. Со временем в результате окисления сопротивление может лишь повышаться.

Особенно опасными являются места соединения различных металлов. В них процессы окисления проходят гораздо быстрее. Самые частые зоны соединений:

• Места скручивания проводов.
• Клеммы выключателей, розеток.
• Зажимные контакты.
• Контакты в распределительных щитках.
• Вилки и розетки.

Поэтому при ремонте первым делом стоит обратить внимание на эти участки. Они должны быть доступными для монтажа и контроля.

Выполняя вышеописанные правила, можно самостоятельно решать некоторые бытовые вопросы, связанные с электрикой в доме. Главное — помнить о технике безопасности.

Что такое ток: основные понятия

Что же такое ток и напряжение на пальцах

Что называют силой тока? Такой вопрос не раз и не два возникал у нас в процессе обсуждения различных вопросов. Поэтому мы решили разобраться с ним более подробно, и постараемся сделать это максимально доступным языком без огромного количества формул и непонятных терминов.

Что такое электрический ток

Итак, что называется электрическим током? Это направленный поток заряженных частиц. Но что это за частицы, с чего это вдруг они двигаются, и куда? Это все не очень понятно. Поэтому давайте разберемся в этом вопросе подробнее.

Носители электрического заряда в различных материалах

• Начнем с вопроса про заряженные частицы, которые, по сути, являются носителями электрического тока. В разных веществах они разные. Например, что представляет собой электрический ток в металлах? Это электроны. В газах — электроны и ионы; в полупроводниках – дырки; а в электролитах — это катионы и анионы.

Строение атома

• Эти частицы имеют определенный заряд. Он может быть положительным или отрицательным. Определение положительного и отрицательного заряда дано условно. Частицы, имеющие одинаковый заряд, отталкиваются, а разноименный — притягиваются.

Электрический ток

• Исходя из этого, получается логичным, что движение будет происходить от положительного полюса к отрицательному. И чем большее количество заряженных частиц имеется на одном заряженном полюсе, тем большее их количество будет перемещаться к полюсу с другим знаком.
• Но все это глубокая теория, поэтому давайте возьмем конкретный пример. Допустим, у нас имеется розетка, к которой не подключено ни одного прибора. Есть ли там ток?
• Для ответа на этот вопрос нам необходимо знать, что такое напряжение и ток. Дабы это было понятнее, давайте разберем это на примере трубы с водой. Если говорить упрощенно, то труба — это наш провод. Сечение этой трубы — это напряжение электрической сети, а скорость потока — это и есть наш электрический ток.
• Возвращаемся к нашей розетке. Если проводить аналогию с трубой, то розетка без подключенных к ней электроприборов, это труба, закрытая вентилем. То есть электрического тока там нет.

Электрический ток появится тогда, когда появится нагрузка, а для этого нужно вставить вилку в розетку

• Но зато там есть напряжение. И если в трубе, для того чтоб появился поток, необходимо открыть вентиль, то чтобы создать электрический ток в проводнике, надо подключить нагрузку. Сделать это можно путем включения вилки в розетку.
• Конечно, это весьма упрощенное представление вопроса, и некоторые профессионалы будут меня хаять и указывать на неточности. Но оно дает представление о том, что называют электрическим током.

Постоянный и переменный ток

Виды электрического тока

Следующим вопросом, в котором мы предлагаем разобраться – это: что такое переменный ток и постоянный ток. Ведь многие не совсем правильно понимают эти понятия.

Постоянный ток

Постоянным называется ток, который в течение времени не изменяет своей величине и направлению. Достаточно часто к постоянному еще относят пульсирующий ток, но давайте обо всем по порядку.

Постоянный ток

• Постоянный ток характеризуется тем, что одинаковое количество электрических зарядов постоянно сменяет друг друга в одном направлении. Направление — это от одного полюса, к другому.
• Получается, что проводник всегда имеет либо положительный, либо отрицательный заряд. И в течение времени это неизменно.

Обратите внимание! При определении направления постоянного тока, могут быть несогласности. Если ток образуется движением положительно заряженных частиц, то его направление соответствует движению частиц. Если же ток образован движением отрицательно заряженных частиц, то его направление принято считать противоположным движению частиц.

Виды пульсирующего тока

• Но под понятие, что такое постоянный ток достаточно часто относят и так называемый пульсирующий ток. От постоянного он отличается только тем, что его значение в течение времени изменяется, но при этом он не меняет своего знака.
• Допустим, мы имеем ток в 5А. Для постоянного тока эта величина будет неизменной в течении всего периода времени. Для пульсирующего тока, в один отрезок времени она будет 5, в другой 4, а в третий 4,5. Но при этом он ни в коем случае не снижается ниже нуля, и не меняет своего знака.

Вариант преобразованного из переменного, постоянного пульсирующего тока

• Такой пульсирующий ток очень распространен при преобразовании переменного тока в постоянный. Именно такой пульсирующий ток выдает ваш инвертор или диодный мост в электронике.
• Одним из главных преимуществ постоянного тока является то, что его можно накапливать. Сделать это можно своими руками, при помощи аккумуляторных батарей или конденсаторов.

Переменный ток

Чтобы понять, что такое переменный ток, нам необходимо представить себе синусоиду. Именно эта плоская кривая лучше всего характеризует изменение постоянного тока, и является стандартом.

Синусоида переменного тока	Как и синусоида, переменный ток с постоянной частотой меняет свою полярность. В один период времени он положительный, а в другой период времени он отрицательный.
На фото основные параметры синусоиды	Поэтому, непосредственно в проводнике передвижения, носителей заряда, как такового, нет. Дабы понять это, представьте себе волну, набегающую на берег. Она движется в одну сторону, а затем — в обратную. В итоге, вода вроде движется, но остается на месте.
Частота переменного тока	Исходя из этого, для переменного тока очень важным фактором становится его скорость изменения полярности. Этот фактор называют частотой. Чем выше эта частота, тем чаще за секунду меняется полярность переменного тока. В нашей стране для этого значения есть стандарт – он равен 50Гц. То есть, переменный ток меняет свое значение от крайнего положительного, до крайнего отрицательного 50 раз в секунду.
Формула частоты переменного тока	Но существует не только переменный ток частотой в 50Гц. Многое оборудование работает на переменном токе отличных частот. Ведь за счет изменения частоты переменного тока, можно изменять скорость вращения двигателей. Можно так же получать более высокие показатели обработки данных – как например в чипсетах ваших компьютеров, и многое другое.

Обратите внимание! Наглядно увидеть, что такое переменный и постоянный ток, можно на примере обычной лампочки. Особенно хорошо это видно на некачественных диодных лампах, но присмотревшись, можно увидеть и на обычной лампе накаливания. При работе на постоянном токе они горят ровным светом, а при работе на переменном токе едва заметно мерцают.

Что такое мощность и плотность тока?

Ну вот, мы выяснили, что такое ток постоянный, а что такое переменный. Но у вас наверняка осталось еще масса вопросов. Их-то мы и постараемся рассмотреть в этом разделе нашей статьи.

Из этого видео Вы подробнее сможете узнать о том, что же такое мощность.

• И первым из этих вопросов будет: что такое напряжение электрического тока? Напряжением называется разность потенциалов между двумя точками.

Что является электрическим напряжением

• Сразу возникает вопрос, а что такое потенциал? Сейчас меня вновь будут хаять профессионалы, но скажем так: это избыток заряженных частиц. То есть, имеется одна точка, в которой избыток заряженных частиц — и есть вторая точка, где этих заряженных частиц или больше, или меньше. Вот эта разница и называется напряжением. Измеряется она в вольтах (В).

Напряжение в розетке

• В качестве примера возьмем обычную розетку. Все вы наверняка знаете, что ее напряжение составляет 220В. В розетке у нас имеется два провода, и напряжение в 220В обозначает, что потенциал одного провода больше чем потенциал второго провода как раз на эти 220В.
• Понимание понятия напряжения нам необходимо для того, чтоб понять, что такое мощность электрического тока. Хотя с профессиональной точки зрения, это высказывание не совсем верное. Электрический ток не обладает мощностью, но является ее производной.

Плотность электрического тока в проводнике

• Дабы понять этот момент, давайте вновь вернемся к нашей аналогии с водяной трубой. Как вы помните сечение этой трубы — это напряжение, а скорость потока в трубе — это ток. Так вот: мощность — это то количество воды, которое протекает через эту трубу.
• Логично предположить, что при равных сечениях, то есть напряжениях — чем сильнее поток, то есть электрический ток, тем больший поток воды переместиться через трубу. Соответственно, тем большая мощность передастся потребителю.
• Но если в аналогии с водой мы через трубу определенного сечения можем передать строго определенное количество воды, так как вода не сжимается, то с электрическим током все не так. Через любой проводник мы теоретически можем передать любой ток. Но практически, проводник небольшого сечения при высокой плотности тока просто перегорит.

Формула плотности тока

• В связи с этим, нам необходимо разобраться с тем, что такое плотность тока. Грубо говоря — это то количество электронов, которое перемещается через определенное сечение проводника за единицу времени.
• Это число должно быть оптимальным. Ведь если мы возьмем проводник большого сечения, и будем передавать через него небольшой ток, то цена такой электроустановки будет велика. В то же время, если мы возьмем проводник небольшого сечения, то из-за высокой плотности тока он будет перегреваться и быстро перегорит.
• В связи с этим, в ПУЭ есть соответствующий раздел, который позволяет выбрать проводники исходя из экономической плотности тока.

Таблица выбора проводников по экономической плотности тока

• Но вернемся к понятию, что такое мощность тока? Как мы поняли по нашей аналогии, при одинаковом сечении трубы передаваемая мощность зависит только от силы тока. Но если сечение нашей трубы увеличить, то есть увеличить напряжение, в этом случае, при одинаковых значениях скорости потока, будут передаваться совершенно разные объемы воды. То же самое и в электрике.

Передача мощностей через лини разных напряжений и видов электрического тока

• Чем выше напряжение, тем меньший ток необходим для передачи одинаковой мощности. Именно поэтому, для передачи на большие расстояния больших мощностей используют высоковольтные линии электропередач.

Ведь линия сечением провода в 120 мм² на напряжение в 330кВ, способна передать в разы большую мощность в сравнении с линией такого же сечения, но напряжением в 35кВ. Хотя то, что называется силой тока, в них будет одинаковой.

Способы передачи электрического тока

Что такое ток и напряжение мы разобрались. Пришла пора разобраться со способами распределения электрического тока. Это позволит в дальнейшем более уверено чувствовать себя в общении с электроприборами.

Постоянный ток

Как мы уже говорили, ток может быть переменным и постоянным. В промышленности, и у вас в розетках используется переменный ток. Он более распространен, так как его легче передавать по проводам. Дело в том, что изменять напряжение постоянного тока достаточно сложно и дорогостояще, а изменять напряжение переменного тока можно при помощи обыкновенных трансформаторов.

Обратите внимание! Ни один трансформатор переменного тока не будет работать на постоянном токе. Так как свойства, которые он использует, присущи только переменному току.

Аккумуляторная батарея

• Но это совсем не обозначает, что постоянный ток нигде не используется. Он обладает другим полезным свойством, которое не присуще переменному. Его можно накапливать и хранить.
• В связи с этим, постоянный ток используют во всех портативных электроприборах, в железнодорожном транспорте, а также на некоторых промышленных объектах где необходимо сохранить работоспособность даже после полного прекращения электроснабжения.

Промышленная аккумуляторная батарея

• Самым распространенным способом хранения электрической энергии, являются аккумуляторные батареи. Они обладают специальными химическими свойствами, позволяющими накапливать, а затем при необходимости отдавать постоянный ток.
• Каждый аккумулятор обладает строго ограниченным объемом накапливаемой энергии. Ее называют емкостью батареи, и отчасти она определяется пусковым током аккумулятора.
• Что такое пусковой ток аккумулятора? Это то количество энергии, которое аккумулятор способен отдать в самый первоначальный момент подключения нагрузки. Дело в том, что в зависимости от физико-химических свойств, аккумуляторы отличаются по способу отдачи накопленной энергии.

Графики разряда аккумуляторной батареи

• Одни могут отдать сразу и много. Из-за этого они, понятное дело, быстро разрядятся. А вторые отдают долго, но по чуть-чуть. Кроме того, важным аспектом аккумулятора является возможность поддержания напряжения.
• Дело в том, что как говорит инструкция, у одних аккумуляторов по мере отдачи емкости, плавно снижается и их напряжение. А другие аккумуляторы способны отдать практически всю емкость с одинаковым напряжением. Исходя из этих основных свойств, и выбирают эти хранилища для электроэнергии.
• Для передачи постоянного тока, во всех случаях используется два провода. Это положительная и отрицательная жила. Красного и синего цвета.

Переменный ток

А вот с переменным током все намного сложнее. Он может передаваться по одному, двум, трем или четырем проводам. Чтоб объяснить это, нам необходимо разобраться с вопросом: что такое трехфазный ток?

• Переменный ток у нас вырабатывается генератором. Обычно почти все их них имеют трёхфазную структуру. Это значит, что генератор имеет три вывода и в каждый из этих выводов выдается электрический ток, отличающийся от предыдущих на угол в 120⁰.

Синусоиды трехфазной сети переменного тока

• Дабы это понять, давайте вспомним нашу синусоиду, которая является образцом для описания переменного тока, и согласно законам которой он изменяется. Возьмем три фазы – «А», «В» и «С», и возьмем определенную точку во времени. В этой точке синусоида фазы «А» находится в нулевой точке, синусоида фазы «В» находится в крайней положительной точке, а синусоида фазы «С» — в крайней отрицательной точке.
• Каждую последующую единицу времени переменный ток в этих фазах будет изменяться, но синхронно. То есть, через определенное время, в фазе «А» будет отрицательный максимум. В фазе «В» будет ноль, а в фазе «С» — положительный максимум. А еще через некоторое время, они вновь сменятся.

Фазные и линейные напряжения трехфазной сети

• В итоге получается, что каждая из этих фаз имеет собственный потенциал, отличный от потенциала соседней фазы. Поэтому между ними обязательно должно быть что-то, что не проводит электрический ток.
• Такая разность потенциалов между двумя фазами называется линейным напряжением. Кроме того, они имеют разность потенциалов относительно земли – это напряжение называется фазным.
• И вот, если линейное напряжение между этими фазами составляет 380В, то фазное напряжение равно 220В. Оно отличается на значение в √3. Это правило действует всегда и для любых напряжений.

Величины фазных и линейных напряжений

• Исходя из этого, если нам необходимо напряжение в 220В, то можно взять один фазный провод, и провод, жестко подключенный к земле. И у нас получится однофазная сеть 220В. Если нам необходима сеть 380В, то мы можем взять только 2 любые фазы, и подключить какой-то нагревательный прибор как на видео.

Цветовое обозначение проводников трехфазной сети в разных странах мира

Но в большинстве случаев, используются все три фазы. Все мощные потребители подключаются именно к трехфазной сети.

Вывод

Что такое индукционный ток, емкостной ток, пусковой ток, ток холостого хода, токи обратной последовательности, блуждающие токи и многое другое, мы просто не можем рассмотреть в рамках одной статьи.

Ведь вопрос электрического тока достаточно объемен, и для его рассмотрения создана целая наука электротехника. Но мы очень надеемся, что смогли объяснить доступным языком основные аспекты данного вопроса, и теперь электрический ток не будет для вас чем-то страшным и непонятным.

Электрическое напряжение: объяснение простыми словами

Электрическое напряжение: объяснение простыми словами

Электрическим напряжением обозначается физическая величина, равная разности потенциалов между двумя точками электрического поля при перемещении единичного заряда. Для простых пользователь такое обозначение не всегда понятно. Поэтому в этой статье мы попытаемся простым, доступным языком рассказать, что собой представляет электрическое напряжение, как оно измеряется и для чего это нужно.

Что такое разность потенциалов?

Для начала проанализируем рисунок:

В первой бутылке вода находится на уровне 300 мм, а во второй – на отметке 150 мм. Разница между уровнями воды в обоих емкостях составляет 150 мм. Если рассматривать это с точки зрения науки об электричестве, это и есть разность потенциалов.

Однако, что будет, если соединить обе бутылки шлангом, а внутрь поместить обычный пластиковый шарик?

Из школьного урока физики о принципе соединяющихся сосудах знаем, что из бутылки, где уровень воды больше, жидкость постепенно перетечет в бутылку с более низким уровнем. Под воздействием потока воды шарик внутри соединяющего шланга будет перемещаться. Процесс перетекания завершится после того, как в обоих бутылках уровень жидкости уравновесится, станет одинаковым.

Иными словами, в ситуации, когда в соединенных между собой емкостях уровень жидкости станет одинаковым, результатом разности потенциалов станет ноль. Шарик останется на месте за счет электродвижущей силы, которая, по итогам эксперимента, равна нулю.

Что такое электродвижущая сила?

Аналогично напряжению, единицей измерения электродвижущей силы (ЭДС) является Вольт.

Для проведения следующего эксперимента понадобится вольтметр (прибор, измеряющий вольты) и обычная батарейка.

При исходном замере прибор покажет 1.5 В (Вольта). Однако это не является напряжением – значение указывает на величину электродвижущей силы.

На следующем этапе эксперимента к батарейке подключаются две лампочки. А напряжение измеряется в разных участках электроцепи.

Внимание следует уделить следующим показателям: напряжение для одной лампочки составляет 1 Вольт, для другой же это значение 0.3 Вольта.

Напряжение в используемых нами осветительных устройствах напрямую зависит от их мощности, измеряемой в Ваттах.

Мощность=Напряжение*ток (Р=U*I)

Из этого следует, что чем больше будет значение мощности лампы, тем большее напряжение будет на ней.

Однако, как же получается: если мощность батарейки 1.5 Вольта, к которой подключены лампочки, разделена на 1 Вольт и 0.3 Вольта, куда направились еще 0.2 Вольта? Дело в том, что каждая батарейка наделена своим внутренним сопротивлением, поэтому недостающие 0.2 Вольта были направлены именно сюда.

Резюме

Электродвижущей силой определена физическая величина, характеризующая в источниках тока работу сторонних силовых ресурсов. Посредством электродвижущей силы мы можем определять, как переносится заряд от источника тока по всей электрической цепи. Напряжение показывает этот процесс лишь на отдельном участке этой цепи. Если проще: напряжение – это внешнее силовое воздействие, способствующее перемещению шарика в шланге, соединяющим сосуды из выше приведенного примера. В электричестве напряжение обозначено силой, которая обеспечивает перемещение электронов между атомами.

Рассмотрим еще один пример

Представьте, что вам по силам будет поднять камень, вес которого составляет 40 кг. Это означает, что вы обладаете подъемной силой, равной 40 кг – в электричестве это обозначается как электродвижущая сила. Вы следуете и на своем пути вам попадается камень весом 20 кг. Вы его также берете и переносите на расстояние 10 метров. Для осуществления этого действия вам понадобилось определенное количество энергии, что в электричестве представляется как напряжение. Далее вам попадается камень весом в 30 кг. Следовательно, для его переноса из одного места в другое вам понадобится больше энергии, чем для камня, масса которого не превышала 20 кг. Однако подъемная сила (в электричестве ЭДС), независимо от веса переносимого вами камня, остается всегда одинаковой. При этом, вес камня определяет количество энергии, которая тратится на проведение этого действия (в электричестве это обозначено напряжением). Таким образом, на каждом отрезке вашего пути вы будете испытывать разное напряжение в зависимости от веса камня, который вы намерены перенести.

Ток зависит от напряжения

Закон Ома:

Исходя из приведенной формулы следует: ток является прямо пропорциональным напряжению и обратно пропорциональным сопротивлению. Иными словами, чем больше величина электрического тока, тем больше напряжение, и наоборот.

Все об электричестве доступным языком. Основы электротехники

Каждый из нас, когда начинает увлекаться чем-то новым, сразу бросается в «бездну страсти», пытаясь довести до конца или реализовать сложные проекты самодельные … Так было со мной, когда я увлекся электроникой . Но как обычно бывает — первые неудачи ослабили запал. Однако я не привык отступать и начал планомерно (буквально с нуля) постигать загадки мира электроники.Так появилось руководство для начинающих.

Шаг 1: напряжение, ток, сопротивление

Эти концепции являются фундаментальными, и без ознакомления с ними продолжать изучение основ было бы бессмысленно. Давайте просто вспомним, что каждый материал состоит из атомов, и каждый атом имеет три типа частиц. Электрон — одна из таких частиц, имеет отрицательный заряд. Протоны заряжены положительно. Проводящие материалы (серебро, медь, золото, алюминий и т. Д.) Имеют много свободных электронов, которые перемещаются беспорядочно.Напряжение — это сила, которая заставляет электроны двигаться в определенном направлении. Поток электронов, движущийся в одном направлении, называется током. Когда электроны движутся по проводнику, они сталкиваются с каким-то трением. Это трение называется сопротивлением. Сопротивление «сжимает» свободное движение электронов, уменьшая таким образом силу тока.

Более научное определение тока — это скорость, с которой количество электронов изменяется в определенном направлении. Единица измерения тока — ампер (I).В электронных схемах протекающий ток находится в миллиамперном диапазоне (1 ампер = 1000 миллиампер). Например, собственный ток светодиода составляет 20 мА.

Единица измерения напряжения — Вольт (В). Аккумулятор является источником напряжения. Напряжения 3 В, 3,3 В, 3,7 и 5 В наиболее распространены в электронных схемах и устройствах.

Напряжение — это причина, а ток — результат.

Единица сопротивления — Ом (Ом).

Шаг 2: источник питания

Аккумуляторная батарея является источником напряжения или «правильным» источником электричества.Батарея вырабатывает электричество в результате внутренней химической реакции. Он имеет два терминала снаружи. Один из них — это положительный вывод (+ V), а другой — отрицательный (-V) или «земля». Обычно блоки питания бывают двух типов.

Батареи используются один раз, а затем утилизируются. Батареи можно использовать несколько раз. Батареи бывают разных форм и размеров, от крошечных батарей, используемых для питания слуховых аппаратов и наручных часов, до батарей размером с комнату, обеспечивающих резервное питание телефонных станций и компьютерных центров.Блоки питания могут быть разных типов в зависимости от внутреннего состава. Некоторые из наиболее распространенных типов, используемых в робототехнических и инженерных проектах:

Батарейки 1.5V

Батареи с таким напряжением бывают разных размеров. Наиболее распространены размеры AA и AAA. Диапазон емкости от 500 до 3000 мАч.

литиевая монета 3V

Все эти литиевые элементы рассчитаны на номинальное напряжение 3 В (под нагрузкой) и напряжение холостого хода около 3.6 вольт. Емкость может достигать от 30 до 500 мАч. Он широко используется в портативных устройствах из-за своего крошечного размера.

Металлогидрид никеля (NiMH)

Эти батареи обладают высокой плотностью энергии и могут заряжаться практически мгновенно. Еще одна важная особенность — цена. Эти батареи дешевы (по сравнению с их размером и емкостью). Аккумулятор такого типа часто используется в самодельном роботе .

3.Литий-ионные и литий-полимерные батареи 7 В

Они обладают хорошей разрядной способностью, высокой плотностью энергии, отличными характеристиками и небольшими размерами. Литий-полимерный аккумулятор широко используется в робототехнике.

Аккумулятор 9 В

Самая распространенная форма — прямоугольная призма с закругленными краями и выводами наверху. Емкость около 600 мАч.

Свинцово-кислотный

Свинцово-кислотные батареи — это рабочая лошадка всей радиоэлектронной промышленности.Они невероятно дешевы, заряжаются и их легко купить. Свинцово-кислотные батареи используются в машиностроении, ИБП (источники бесперебойного питания), робототехнике и других системах, где требуется большой запас энергии и вес не так важен. Наиболее распространенные напряжения — 2 В, 6 В, 12 В и 24 В.

Последовательно-параллельное соединение аккумуляторов

Блок питания можно подключать последовательно или параллельно. При последовательном соединении напряжение увеличивается, а при параллельном соединении увеличивается текущий ток.

В отношении аккумуляторов есть два важных момента:

Емкость — это мера (обычно в ампер-часах) заряда, хранящегося в батарее, и определяется массой активного материала, который она содержит. Емкость представляет собой максимальное количество энергии, которое может быть восстановлено при определенных условиях. Однако фактическая емкость аккумулятора может значительно отличаться от номинального заявленного значения, а емкость аккумулятора сильно зависит от возраста и температуры, режимов зарядки или разрядки.

Емкость аккумулятора измеряется в ватт-часах (Втч), киловатт-часах (кВтч), ампер-часах (Ач) или миллиампер-часах (мАч). Ватт-час — это напряжение (В), умноженное на ток (I) (мы получаем мощность — единицу ватт (Вт)), которую батарея может производить в течение определенного периода времени (обычно 1 час). Поскольку напряжение фиксировано и зависит от типа аккумулятора (щелочная, литиевая, свинцово-кислотная и т. Д.), Часто на внешней оболочке маркируется только Ач или мАч (1000 мАч = 1Ач). Для более длительной работы электронного устройства необходимо брать аккумуляторы с малым током утечки.Чтобы определить срок службы батареи, разделите емкость на фактический ток нагрузки. Схема, которая потребляет 10 мА и питается от батареи 9 В, проработает около 50 часов: 500 мАч / 10 мА = 50 часов.

Со многими типами батарей вы не можете полностью «забрать» энергию (другими словами, батарея не может быть полностью разряжена) без серьезного и часто непоправимого химического повреждения. Глубина разряда (DOD) батареи определяет долю потребляемого тока.Например, если DOD определен производителем как 25%, то можно использовать только 25% емкости аккумулятора.

Скорость зарядки / разрядки влияет на номинальную емкость аккумулятора. Если источник питания разряжается очень быстро (т. Е. При высоком токе разряда), то количество энергии, которое может быть получено от батареи, уменьшится, и емкость будет ниже. С другой стороны, если аккумулятор разряжается очень медленно (при низком токе), то емкость будет выше.

Температура батареи также влияет на ее емкость. При более высоких температурах емкость аккумулятора обычно выше, чем при более низких температурах. Однако преднамеренное повышение температуры не является эффективным способом увеличения емкости аккумулятора, так как оно также сокращает срок службы самого источника питания.

C-Capacity: Зарядные и разрядные токи любой аккумуляторной батареи измеряются относительно ее емкости. Большинство аккумуляторов, за исключением свинцово-кислотных, имеют рейтинг 1С.Например, аккумулятор емкостью 1000 мАч выдает 1000 мА в течение одного часа, если уровень заряда равен 1С. Та же батарея, при 0,5 ° C, выдает 500 мА в течение двух часов. При уровне 2C та же батарея будет обеспечивать ток 2000 мА в течение 30 минут. 1С часто называют разрядкой за один час; 0,5 ° C как 2 часа и 0,1 ° C как 10 часов.

Емкость аккумулятора обычно измеряется анализатором. Анализаторы тока отображают информацию в процентах от значения номинальной емкости. Новый аккумулятор иногда обеспечивает более 100% тока.В таком случае батарея оценивается консервативно и может прослужить дольше, чем указано производителем.

Зарядное устройство может быть подобрано по емкости аккумулятора или C. Например, зарядное устройство C / 10 полностью зарядит аккумулятор за 10 часов, зарядное устройство 4C зарядит аккумулятор за 15 минут. Очень быстрая зарядка (1 час или меньше) обычно требует, чтобы зарядное устройство тщательно контролировало параметры батареи, такие как пределы напряжения и температуры, чтобы предотвратить перезарядку и повреждение батареи.

Напряжение гальванического элемента определяется химическими реакциями, происходящими внутри него. Например, щелочные элементы — 1,5 В, все свинцово-кислотные — 2 В, а литиевые — 3 В. Батареи могут состоять из нескольких ячеек, поэтому свинцово-кислотные аккумуляторы на 2 В. встречаются редко. Обычно они соединяются вместе внутри для подачи питания 6 В, 12 В или 24 В. Помните, что номинальное напряжение в батарее AA «1,5 В» на самом деле начинается с 1,6 В, затем быстро падает до 1,5 В, а затем медленно снижается до 1,0 В, при котором батарея считается «разряженной».

Как выбрать лучший аккумулятор для поделки ?

Как вы уже поняли, в открытом доступе можно найти множество типов аккумуляторов с разным химическим составом, поэтому выбрать, какая мощность лучше всего подходит для вашего конкретного проекта, непросто. Если проект очень нестабильный (большие звуковые системы и моторизованный самодельный ) выбирайте свинцово-кислотные аккумуляторы. Если вы хотите построить под деревом портативный , который будет потреблять небольшой ток, то следует выбрать литиевый аккумулятор.Для любого портативного проекта (легкий и умеренный) выбирайте литий-ионный аккумулятор. Вы можете выбрать более дешевый никель-металлогидридный аккумулятор (NIMH), хотя он тяжелее, но в остальном не уступает литий-ионному. Если вы хотите выполнить энергоемкий проект, то лучшим вариантом будет литий-ионная щелочная (LiPo) батарея, потому что она небольшая, легкая по сравнению с другими типами батарей, очень быстро заряжается и обеспечивает высокий ток.

Вы хотите, чтобы ваши батареи работали надолго? Используйте высококачественное зарядное устройство с датчиками для поддержания надлежащего уровня заряда и непрерывной зарядки.Дешевое зарядное устройство убьет ваши батареи.

Шаг 3: резисторы

Резистор — очень простой и наиболее распространенный элемент в схемах. Он используется для управления или ограничения тока в электрической цепи.

Резисторы — это пассивные компоненты, которые только потребляют мощность (но не могут ее производить). Резисторы обычно добавляются в схему, где они дополняют активные компоненты, такие как операционные усилители, микроконтроллеры и другие интегральные схемы.Они обычно используются для ограничения тока, разделения напряжений и линий ввода / вывода.

Сопротивление резистора измеряется в омах. Большие значения могут быть снабжены префиксом кило, мега или гига, чтобы значения было легче читать. Часто можно увидеть резисторы с обозначениями кОм и МОм (гораздо реже резисторы МОм). Например, резистор 4700 Ом эквивалентен резистору 4,7 кОм, а резистор 5600 000 Ом можно записать как 5600 кОм или (чаще) 5,6 МОм.

Существуют тысячи различных типов резисторов и множество компаний, которые их производят.Если брать грубую градацию, то резисторов бывает два типа:

• с четко определенными характеристиками;
• общего назначения, характеристики которого могут «ходить» (возможные отклонения указывает сам производитель).

Пример общей характеристики:

• Температурный коэффициент;
• Коэффициент напряжения;
• Диапазон частот;
• Power;
• Физический размер.

По своим свойствам резисторы можно классифицировать как:

Линейный резистор — тип резистора, сопротивление которого остается постоянным с увеличением приложенной к нему разности потенциалов (напряжения) (сопротивление и ток, проходящие через резистор, не меняются с приложенным напряжением).Особенности вольт-амперной характеристики такого резистора — прямолинейность.

Нелинейный резистор Резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от величины приложенного напряжения или тока, протекающего через него. Этот тип имеет нелинейную вольт-амперную характеристику и не подчиняется строго закону Ома.

Существует несколько типов нелинейных резисторов:

• Резисторы ОТК (отрицательный температурный коэффициент) — их сопротивление уменьшается с повышением температуры.
Резисторы
• PEC (Positive Temperature Coefficient) — их сопротивление увеличивается с повышением температуры.
Резисторы
• LZR (Светозависимые резисторы) — их сопротивление изменяется при изменении интенсивности светового потока.
Резисторы
• VDR (Volt Dependent Resistor) — их сопротивление критически падает, когда значение напряжения превышает определенное значение.

Резисторы нелинейные применяются в различных исполнениях. LZR используется в качестве датчика в различных робототехнических проектах.

Дополнительно доступны резисторы с постоянными и переменными значениями:

Резисторы постоянного номинала — типы резисторов, номинал которых уже установлен при производстве и не может быть изменен в процессе эксплуатации.

Переменный резистор или потенциометр — тип резистора, значение которого можно изменять во время использования. Этот тип обычно имеет вал, который вращается или перемещается вручную для изменения значения сопротивления в фиксированном диапазоне, например от. От 0 кОм до 100 кОм.

Магазин сопротивления:

Этот тип резистора состоит из «пакета», содержащего два или более резистора. Он имеет несколько клемм, с помощью которых можно выбрать значение сопротивления.

По составу резисторы:

Углерод:

Сердечник таких резисторов отлит из углерода и связки для создания необходимого сопротивления. Сердечник имеет чашеобразные контакты, удерживающие планку резистора с каждой стороны.Вся сердцевина герметизирована материалом (например, бакелитом) в изолированном корпусе. Корпус пористый, поэтому резисторы из углеродного композита чувствительны к относительной влажности окружающей среды.

Эти типы резисторов обычно создают шум в цепи из-за прохождения электронов через углеродные частицы, поэтому эти резисторы не используются в «критических» схемах, хотя они дешевле.

Отложение углерода:

Резистор, изготовленный путем нанесения тонкого слоя углерода на керамический стержень, называется резистором с углеродным осаждением.Это делается путем нагревания керамических стержней внутри метановой колбы и осаждения углерода вокруг них. Величина резистора определяется количеством углерода, нанесенного на керамический стержень.

Пленочный резистор:

Резистор изготовлен методом вакуумного напыления металла на керамический стержень. Эти типы резисторов очень надежны, обладают высокой стабильностью, а также имеют высокий температурный коэффициент. Хотя они более дорогие по сравнению с другими, они используются в базовых системах.

Резистор с проволочной обмоткой:

Резистор с проволочной обмоткой изготавливается путем наматывания металлической проволоки на керамический сердечник. Металлическая проволока — это сплав различных металлов, подобранный по заявленным характеристикам и сопротивлениям необходимого резистора. Этот тип резистора обладает высокой стабильностью, а также выдерживает большую мощность, но, как правило, он более громоздкий по сравнению с другими типами резисторов.

Металлокерамика:

Эти резисторы изготавливаются путем обжига некоторых металлов, смешанных с керамикой, на керамической подложке.Пропорция смеси в металлокерамическом резисторе определяет величину сопротивления. Этот тип очень стабилен, а также имеет точно измеренное сопротивление. В основном они используются для поверхностного монтажа на печатных платах.

Прецизионные резисторы:

резисторов, значения сопротивления которых находятся в пределах допуска, поэтому они очень точные (номинальное значение находится в узком диапазоне).

Все резисторы имеют допуск в процентах.Допуск говорит нам, насколько близко к номинальному значению сопротивления он может изменяться. Например, резистор 500 Ом с допуском 10% может иметь сопротивление от 550 до 450 Ом. Если резистор имеет допуск 1%, сопротивление изменится только на 1%. Таким образом, резистор на 500 Ом может иметь диапазон от 495 до 505 Ом.

Прецизионный резистор — это резистор с допуском только 0,005%.

Плавкий резистор:

Резистор с проволочной обмоткой, предназначенный для легкого сгорания при превышении номинальной мощности порогового значения.Таким образом, плавкий резистор выполняет две функции. Когда мощность не превышена, он служит ограничителем тока. При превышении номинальной мощности oa действует как предохранитель, после сгорания цепь размыкается, что защищает компоненты от короткого замыкания.

Термисторы:

Термочувствительный резистор, значение сопротивления которого изменяется при изменении рабочей температуры.

Термисторы

имеют либо положительный температурный коэффициент (PTC), либо отрицательный температурный коэффициент (NTC).

Степень изменения сопротивления при изменении рабочей температуры зависит от размера и конструкции термистора. Всегда лучше сверяться с таблицей данных, чтобы узнать все характеристики термистора.

Фоторезисторы:

Резисторы, сопротивление которых меняется в зависимости от светового потока, падающего на его поверхность. В темноте сопротивление фоторезистора очень велико, несколько МОм. Когда интенсивный свет падает на поверхность, сопротивление фоторезистора значительно падает.

Таким образом, фоторезисторы представляют собой переменные резисторы, сопротивление которых зависит от количества света, падающего на его поверхность.

Типы резисторов выводных и безвыводных:

Выводные резисторы: резисторы этого типа использовались в самых первых электронных схемах. Компоненты были подключены к выходным клеммам. Со временем стали применяться печатные платы, в монтажные отверстия которых впаивались выводы радиоэлементов.

Резисторы для поверхностного монтажа:

Этот тип резистора все чаще используется с момента появления технологии поверхностного монтажа.Обычно этот тип резистора создается по тонкопленочной технологии.

Шаг 4: стандартные или общие значения резисторов

Система обозначений берет свое начало в начале прошлого века, когда большинство резисторов были углеродными с относительно низкими допусками на изготовление. Объяснение довольно простое — использование 10% допуска может уменьшить количество производимых резисторов. Было бы неэффективно производить резисторы на 105 Ом, так как 105 находится в пределах 10% диапазона допуска резистора 100 Ом.Следующая рыночная категория — 120 Ом, потому что резистор 100 Ом с допуском 10% будет иметь диапазон от 90 до 110 Ом. Резистор на 120 Ом имеет диапазон от 110 до 130 Ом. В соответствии с этой логикой предпочтительно изготавливать резисторы с допуском 10% 100, 120, 150, 180, 220, 270, 330 и т. Д. (С округлением соответственно). Это серия E12, показанная ниже.

Допуск 20% E6,

Допуск 10% E12,

5% допуск E24 (и обычно допуск 2%),

Допуск 2% E48,

E96 допуск 1%,

E192 0.5, 0,25, 0,1% и выше допуски.

Номиналы стандартных резисторов:

Серия E6: (допуск 20%) 10, 15, 22, 33, 47, 68

Серия E12: (допуск 10%) 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82

Серия E24: (допуск 5%) 10, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 43, 47, 51, 56, 62, 68 , 75, 82, 91

Серия E48: (допуск 2%) 100, 105, 110, 115, 121, 127, 133, 140, 147, 154, 162, 169, 178, 187, 196, 205, 215, 226, 237, 249, 261 , 274, 287, 301, 316, 332, 348, 365, 383, 402, 422, 442, 464, 487, 511, 536, 562, 590, 619, 649, 681, 715, 750, 787, 825, 866 , 909, 953

Серия E96: (допуск 1%) 100, 102, 105, 107, 110, 113, 115, 118, 121, 124, 127, 130, 133, 137, 140, 143, 147, 150, 154, 158, 162 , 165, 169, 174, 178, 182, 187, 191, 196, 200, 205, 210, 215, 221, 226, 232, 237, 243, 249, 255, 261, 267, 274, 280, 287, 294 , 301, 309, 316, 324, 332, 340, 348, 357, 365, 374, 383, 392, 402, 412, 422, 432, 442, 453, 464, 475, 487, 491, 511, 523, 536 , 549, 562, 576, 590, 604, 619, 634, 649, 665, 681, 698, 715, 732, 750, 768, 787, 806, 825, 845, 866, 887, 909, 931, 959, 976

Серия E192: (0.5, 0,25, 0,1 и 0,05%) 100, 101, 102, 104, 105, 106, 107, 109, 110, 111, 113, 114, 115, 117, 118, 120, 121, 123, 124, 126, 127, 129, 130, 132, 133, 135, 137, 138, 140, 142, 143, 145, 147, 149, 150, 152, 154, 156, 158, 160, 162, 164, 165, 167, 169, 172, 174, 176, 178, 180, 182, 184, 187, 189, 191, 193, 196, 198, 200, 203, 205, 208, 210, 213, 215, 218, 221, 223, 226, 229, 232, 234, 237, 240, 243, 246, 249, 252, 255, 258, 261, 264, 267, 271, 274, 277, 280, 284, 287, 291, 294, 298, 301, 305, 309, 312, 316, 320, 324, 328, 332, 336, 340, 344, 348, 352, 357, 361, 365, 370, 374, 379, 383, 388, 392, 397, 402, 407, 412, 417, 422, 427, 432, 437, 442, 448, 453, 459, 464, 470, 475, 481, 487, 493, 499, 505, 511, 517, 523, 530, 536, 542, 549, 556, 562, 569, 576, 583, 590, 597, 604, 612, 619, 626, 634, 642, 649, 657, 665, 673, 681, 690, 698, 706, 715, 723, 732, 741, 750, 759, 768, 777, 787, 796, 806, 816, 825, 835, 845, 856, 866, 876, 887, 898, 909, 920, 931, 942, 953, 965, 976, 988

При разработке оборудования лучше всего придерживаться самого нижнего раздела, т.е.е. лучше использовать E6, а не E12. Так что количество разных групп в любом оборудовании сведено к минимуму.

Продолжение следует

Добро пожаловать на обучающий видеокурс по электричеству. Этот видеоурок поможет всем, кто сталкивается с электричеством в повседневной жизни, а также многим начинающим электрикам понять основные термины и навыки. Обучающий видеокурс для юного электрика поможет в жизни и убережет от поражения электрическим током.

Курс юного электрика

Автор курса Владимир Козин поможет вам на видео примерах изучить, что такое электрическая схема, как она устроена и работает.Вы узнаете, как работает электрическая схема с переключателем, а также с двухкнопочным переключателем.

Краткое содержание курса: видеокурс состоит из 5 частей по 2 урока в каждой. курс Курс юного электрика общей продолжительностью около 3 часов.

• В первой части вы познакомитесь с основами электротехники, рассмотрите простейшие схемы подключения лампочек, выключателей, розеток и узнаете о видах инструментов электрика;
• Во второй части вам расскажут о видах и назначении материалов для работы электрика: кабель, провода, шнуры и собрать простую электрическую схему;
• В третьей части вы узнаете, как подключить выключатель и параллельное соединение в электрических цепях;
• В четвертой части вы увидите сборку электрической схемы с двухкнопочным переключателем и модель электроснабжения помещения;

Конечная цель обучения: В пятой части вы ознакомитесь с полной моделью комнатного источника питания с переключателем и получите советы по безопасности при работе с электрооборудованием.

Урок 1. Курс юного электрика.

Урок 2. Электромонтажный инструмент.

Урок 3. Материалы для разводки кабелей АВВГ и ВВГ.

Урок 4. Простая электрическая схема.

Урок 5. Электрическая схема с выключателем.

Урок 6. Параллельное соединение.

Урок 7. Схема электрооборудования с двухкнопочным выключателем

Урок 8. Модель комнатного электроснабжения

Урок 9. Модель электроснабжения помещения с автоматическим отключением

Урок 10.Безопасность.

При выходе из строя какого-либо электрического блока правильным решением будет вызов специалиста, который быстро устранит проблему.

Если такой возможности нет, то уроки электриков помогут устранить ту или иную поломку самостоятельно.

В этом случае стоит помнить о технике безопасности, чтобы избежать серьезных травм.

Техника безопасности

Правила безопасности нужно выучить наизусть — это сохранит здоровье и жизнь, исключив проблемы с электричеством. Вот самые важные основы электротехники для начинающих:

Для проведения монтажных работ необходимо приобрести датчик (индикатор фазы), похожий на отвертку или шило. Это устройство позволяет обнаружить находящийся под напряжением провод — при его обнаружении загорается индикатор на датчике. Устройства работают по-разному, например, при нажатии пальцем на соответствующий контакт.

Перед началом работы необходимо с помощью индикатора убедиться, что все провода не обесточены.

Дело в том, что иногда проводка проложена неправильно — автомат на входе отключает только один провод, не обесточивая всю сеть. Такая ошибка может привести к печальным последствиям, ведь человек надеется на полное отключение системы, при этом какая-то область может оставаться активной.

Виды цепей, напряжения и тока

Электрические цепи можно соединять параллельно или последовательно. В первом случае электрический ток распределяется по всем цепям, включенным параллельно.Получается, что общая единица будет равна сумме токов в любой из цепей.

Параллельные соединения имеют одинаковое напряжение. В последовательной комбинации ток передается от одной системы к другой. В результате в каждой линии течет один и тот же ток.

Нет смысла подробно останавливаться на технических определениях напряжения и тока (А). Объяснение с примерами будет намного яснее. Итак, первый параметр влияет на то, насколько хорошо вам нужно изолировать разные области.Чем он больше, тем выше вероятность того, что в каком-то месте произойдет поломка. Отсюда следует, что высокое напряжение требует хорошей изоляции. … Открытые стыки следует держать вдали друг от друга, от других материалов и от земли.

Электрическое напряжение (U) обычно измеряется в вольтах.

Более сильное напряжение опаснее для жизни. Но не думайте, что низкий уровень абсолютно безопасен. Опасность для человека также зависит от силы тока, проходящего по телу.И этот параметр уже напрямую зависит от сопротивления и напряжения. При этом сопротивление тела связано с сопротивлением кожи, которое может варьироваться в зависимости от морального и физического состояния человека, влажности и многих других факторов. Были случаи, когда человек умирал от удара током всего 12 вольт.

Кроме того, подбираются разные провода в зависимости от силы тока. Чем выше A, тем толще нужен провод.

Переменная и постоянная

Когда электричество только зарождалось, потребителям подавался постоянный ток.Однако оказалось, что стандартное значение 220 вольт передать на большие расстояния практически невозможно.

С другой стороны, нельзя подавать тысячи вольт — во-первых, это опасно, а во-вторых, сложно и дорого производить устройства, работающие на таком высоком напряжении. В итоге было решено преобразовать напряжение — 10 вольт доходит до города, а 220 уже попадает в дома. Преобразование происходит с помощью трансформатора .

Что касается частоты напряжения, то 50 Герц. Это означает, что напряжение меняет свое состояние 50 раз в минуту. Оно начинается с нуля и повышается до отметки 310 вольт, затем падает до нуля, затем до -310 вольт и снова повышается до нуля. Вся работа проходит циклически. В таких случаях напряжение в сети 220 вольт — почему не 310, мы поговорим позже. За границей бывают разные параметры — 220, 127 и 110 вольт, а частота может составлять 60 герц.

Мощность и другие параметры

Электричество необходимо для выполнения некоторых работ, например, для поворота двигателя или нагревательных батарей.Вы можете рассчитать, какую работу он будет выполнять, умножив силу тока на напряжение. Например, ТЭН на 220 вольт и мощностью 2,2 кВт потребляет 10 А.

Стандартное измерение мощности — в ваттах (Вт). Электрический ток в 1 ампер и 1 вольт может обеспечить мощность в 1 ватт.

Вышеприведенная формула используется для обоих типов тока. Однако расчет первого имеет некоторую трудность — необходимо умножать силу тока на U в каждую единицу времени.А если учесть, что показатели напряжения и силы переменного тока все время меняются, то придется брать интеграл. Таким образом, была применена концепция , эффективное значение .

Грубо говоря, эффективный параметр — это среднее значение тока и напряжения, выбранное особым образом.

Переменный и постоянный ток имеет амплитуду и эффективное состояние. Параметр амплитуды — это максимальная единица, до которой может возрасти напряжение.Для переменного типа число амплитуд равно эффективному числу, умноженному на √ 2. Это объясняет индикаторы напряжения 310 и 220 В.

Закон Ома

Следующее понятие в основах электротехники для начинающих — закон Ома. Он утверждает, что ток равен напряжению, деленному на сопротивление. Этот закон применяется как к переменному, так и к постоянному току.

Сопротивление измеряется в омах. Итак, ток в 1 ампер проходит по проводнику с сопротивлением 1 Ом при напряжении 1 вольт. Закон Ома имеет два интересных следствия:

• Если вы знаете величину А, протекающую через систему, и сопротивление цепи, то можно рассчитать мощность.
• Мощность также можно рассчитать, зная эффективное сопротивление и U.

В данном случае для определения мощности берется не сетевое напряжение, а приложенное к проводнику U. Получается, что если какое-либо устройство подключено к системе через удлинитель, то действие будет применяться как к устройству, так и к проводам удлинителя.В результате провода нагреются.

Конечно, нагрев соединений нежелателен, так как это приводит к различным нарушениям в работе электропроводки.

Однако основные проблемы не в самом проводе, а в различных точках подключения. В этих точках сопротивление в десять раз больше, чем по периметру провода. Со временем в результате окисления сопротивление может только увеличиваться.

Особенно опасны соединения различных металлов.В них процессы окисления идут намного быстрее. Зоны наиболее частого подключения:

• Места скручивания проводов.
• Клеммы для выключателей, розеток.
• Зажимные контакты.
• Контакты в распределительных щитах.
• Вилки и розетки.

Поэтому при ремонте в первую очередь обращать внимание на эти участки. Они должны быть доступны для установки и управления.

Соблюдая приведенные выше правила, вы сможете самостоятельно решить некоторые бытовые вопросы, связанные с электрикой в ​​доме.Главное — помнить о технике безопасности.

В настоящее время это уже достаточно стабильный рынок услуг , в том числе в районе бытовой электрики .

Высокопрофессиональные электрики с нескрываемым энтузиазмом делают все возможное, чтобы помочь остальному населению, получая при этом огромное удовлетворение от качественно выполненной работы и скромного вознаграждения. В свою очередь, и наше население получает огромное удовольствие от качественного, быстрого и совершенно недорогого решения своих проблем.

С другой стороны, всегда была достаточно широкая категория граждан, которые в принципе считают это за честь — своими руками решают абсолютно любые бытовые вопросы, возникающие на территории собственного места жительства. Такая позиция, безусловно, заслуживает одобрения и понимания.
Причем все эти Замены, переводы, установки — выключатели, розетки, автоматы, счетчики, лампы, подключение кухонных печей и т. Д. — все эти виды услуг, наиболее востребованные населением, с точки зрения профессионального электрика. , у всех не сложно работают .

И правда, рядовой гражданин, не имеющий электротехнического образования, но имеющий достаточно подробную инструкцию, вполне может справиться с ее выполнением сам, своими руками.
Конечно, делая такую ​​работу впервые, начинающий электрик может потратить гораздо больше времени, чем опытный профессионал. Но совсем не факт, что это сделает его менее эффективным, с вниманием к деталям и отсутствием какой-либо спешки .

Изначально этот сайт задумывался как собрание аналогичных инструкций по наиболее распространенным проблемам в этой области.Но в дальнейшем для людей, абсолютно никогда не сталкивавшихся с решением подобных вопросов, был добавлен курс «юный электрик», состоящий из 6 практических занятий.

Особенности монтажа розеток для скрытой и открытой проводки. Розетки для электрической плиты. Подключение электроплиты своими руками.

Переключатели.

Замена, установка выключателей, скрытой и открытой проводки.

Приборы автоматические и УЗО.

Принцип работы защитных устройств и автоматических выключателей. Классификация автоматических выключателей.

Электросчетчики.

Инструкция по самостоятельной установке и подключению однофазного счетчика.

Замена проводки.

Электромонтаж в помещении. Особенности монтажа в зависимости от материала стен и вида их отделки. Электропроводка в деревянном доме.

Лампы.

Установка бра. Люстры. Установка точечных светильников.

Контакты и подключения.

Некоторые из наиболее распространенных типов проводных соединений, используемых в бытовой электротехнике.

Электротехника — основы теории.

Концепция электрического сопротивления. Закон Ома. Законы Кирхгофа. Параллельное и последовательное соединение.

Описание самых распространенных проводов и кабелей.

Иллюстрированная инструкция по работе с цифровым универсальным электроизмерительным прибором.

О лампах — лампы накаливания, люминесцентные, светодиодные.

Насчет «денег».

До недавнего времени профессия электрика не считалась престижной. Но можно ли назвать ее низкооплачиваемой? Ниже вы можете увидеть прайс-лист на самые распространенные услуги трехлетней давности.

Электромонтажные работы — цены.

Электросчетчик шт. — 650р.

Выключатели однополюсные шт. — 200 шт.

Автоматические выключатели трехполюсные шт.- 350р.

Дифавтомат шт. — 300б.

УЗО однофазное шт. — 300б.

Переключатель однокнопочный шт. — 150 шт.

Переключатель двухкнопочный шт. — 200 шт.

Переключатель трехкнопочный шт. — 250шт.

Открытая монтажная плата до 10 групп шт. — 3400 с.

Щит скрытого монтажа до 10 групп шт. — 5400 с.

Прокладка открытой электропроводки ПМ — 40п.

Электропроводка в гофре ПМ — 150р.

Продольный разрез в стене (бетон) L.м — 300п.

(кирпич) Л.м. — 200 шт.

Монтаж коробки и распределительной коробки в бетон шт. — 300б.

кирпич шт. — 200 шт.

гипсокартон шт. — 100шт.

Бра шт. — 400р.

Точечный светильник шт. — 250шт.

Люстра крючок шт. — 550p.

Люстра потолочная (без сборки) шт. — 650р.

Установка звонка и кнопки звонка шт. — 500р.

Установка розетки, выключатель открытой проводки шт. — 300б.

Установка розетки, выключателя скрытой проводки (без установки розеточной коробки) шт. — 150 шт.

Когда я был электриком «по объявлению», мне не удавалось смонтировать более 6-7 точек (розетки, выключатели) скрытой проводки, на бетон — за один вечер. Плюс 4-5 метров паза (под бетон). Проводим простые арифметические вычисления: (300 + 150) * 6 = 2700p. — это розетки с выключателями.
300 * 4 = 1200р. — это для стробоскопов.
2700 + 1200 = 3900р.это общая сумма.

Неплохо для 5-6 часов работы, не правда ли? Цены, конечно, московские, в России будут меньше, но не более чем в два раза.
Вообще говоря, ежемесячный заработок электрика-установщика сейчас редко превышает 60 000 рублей (не в Москве)

Конечно, есть и особо одаренные люди в этой сфере (как правило, с железным здоровьем) и практическим чутьем. При определенных условиях им удается поднять заработок до 100 000 рублей и выше.Как правило, они имеют лицензию на выполнение электромонтажных работ и работу напрямую с заказчиком, заключая «серьезные» контракты без участия различных посредников.
Электрики — ремонтники оборудования (на предприятиях), электрики — высоковольтные, как правило (не всегда) — зарабатывают чуть меньше. Если предприятие рентабельное и средства вкладываются в «переоборудование» электриков-ремонтников, могут открыться дополнительные источники дохода, например, установка нового оборудования в нерабочее время.

Высокооплачиваемая, но физически сложная, а иногда и очень пыльная работа электромонтера, несомненно, достойна всяческого уважения.
Занимаясь электромонтажом, начинающий специалист может овладеть базовыми навыками и умениями, получить начальный опыт.
Независимо от того, как он будет строить свою карьеру в будущем, можете быть уверены, что полученные таким образом практические знания пригодятся.

Использование любых материалов на этой странице разрешено при наличии ссылки на сайт

Введение в электротехнику с математическими объяснениями на доступном языке

Об авторе xix

Предисловие xxi

Благодарность xxiii

Введение xxv

Условные обозначения: используются в этой книге xxvii

1 Научный метод: общие концепции 1

1.1 Введение 1

1.2 Степень 10 1

1.3 Корни 2

1.4 Научная нотация как инструмент 2

2 Исчисление бесконечно малых: краткое введение 9

2.1 Введение 9

2.2 Концепция исчисления 9

3 Атом: кварки, протоны и электроны 19

3.1 Введение 19

3.2 Атомы и кварки 19

3.3 Электроны 20

3.4 Сильная сила и слабая сила 21

3.5 Проводники и электричество 22

3.6 Корпуса 23

3.7 Электрический потенциал 24

3.8 Ток 25

3.9 Электрическое сопротивление 25

4 Напряжение и ток: постоянный и переменный ток и напряжение 27

4.1 Введение 27

4.2 Терминология 27

4.3 Аккумуляторы 27

4.4 Опасно, грабитель, опасность! 30

4.5 Постоянный ток 31

4.6 Относительные напряжения 31

4.6.1 Горы 32

4.7 Земля 33

4.8 Переменный ток 34

Упражнения 38

Решения 39

5 Резисторы: самый фундаментальный компонент 41

5.1 Введение 41

5.2 Резистор 41

5.3 Электрическое сопротивление 41

5.4 Символы 41

5.5 Типы резисторов 42

5.6 Мощность 42

5.7 Цветовой код 42

5.8 Потенциометр 44

5.9 подстроечных резисторов 44

5.10 Практическое использование 45

5.11 Электрические характеристики 45

5.12 Последовательные резисторы 45

5.13 Параллельные резисторы 46

5.14 Анализ постоянного и переменного тока 46

5.15 Синхронизация входа и выхода 47

48

Упражнения Решения

48

Законы 6 Ома: анализ цепей 51

6.1 Введение 51

6.2 Основные правила электричества 51

6.3 Закон первого Ома 52

6,4 Закон второго Ома 53

6.5 Примеры 53

Упражнения 58

Решения 59

7 Дельта-звездообразные преобразования: анализ цепи 63

7.1 Введение 63

7.2 Схема треугольника 63

7,3 Преобразование треугольник-звезда 63

7,4 преобразование звезда-треугольник 65

7,5 Примеры 65

Упражнения 69

Решения

69

8 Конденсаторы: и электрические заряды 73

8.1 Введение 73

8.2 История 73

8.3 Как это работает 73

8.4 Электрические характеристики 77

8.5 Электрическое поле 78

8.6 Емкость 78

8.7 Накопленная энергия 79

8.8 Напряжение и ток 81

8.9 Примеры 84

8.10 Анализ переменного тока 87

8.11 Емкостное реактивное сопротивление 88

8.12 Фаза 88

8.13 Электролитический конденсатор 91

8.14 Переменные конденсаторы 93

8.15 последовательных конденсаторов 93

8.16 Параллельные конденсаторы 94

8.17 Цветовой код конденсатора 95

8.18 Маркировка конденсатора 96

Упражнения 98

Решения 98

9 Электромагнетизм: и мировая революция 103

9.2 Теория 103

9.3 Ганс Кристиан Эрстед 103

9.4 Правило правой руки 105

9.5 Первый эксперимент Фарадея 105

9.6 Второй эксперимент Фарадея 106

9.7 Заключение 107

10 Индукторы: температурные устройства 109

10.1 Введение 109

10.2 Индуктор 109

10.3 Катушки и магниты 110

10.4 Индуктивность 111

10,6 Последовательная индуктивность 112

10,7 Параллельная индуктивность 112

10,8 Анализ постоянного тока 113

10,9 Электродвижущая сила 116

10.10 Ток через индуктор 116

10.11 Анализ переменного тока 116

10.12 Несинхронизация 119

Упражнения 120

Решения 120

11 Трансформаторы: не кино 123

11.1 Введение 123

11.2 Магнитное соединение Поле 124

11,3 Закон Фарадея 124

11,4 Первичный и вторичный 124

11,5 Реальный трансформатор 125

11,6 Несколько вторичных обмоток 125

11.7 Центральный отвод 126

11,8 Закон сохранения энергии 127

11,9 Поток утечки 127

11,10 Внутреннее сопротивление 128

11,11 Постоянный ток 128

12 Генераторы: и двигатели 129

12,1 Введение 129

12.2 Электрический Генераторы 129

12.3 Электродвигатель 131

13 Полупроводники: и их соединения 133

13.1 Введение 133

13.2 Все началось с лампочки 133

13.3 Полупроводники 135

14 Диоды и транзисторы: активные компоненты 143

14.1 Введение 143

14.2 Диоды 143

14.3 Переход NPN 143

14.4 Смещение 144

14.5 Транзистор, наконец! 144

15 Источники напряжения и тока: анализ цепей 147

15.1 Введение 147

15.2 Независимые источники постоянного напряжения 147

15.3 Независимые источники переменного напряжения 147

15.4 зависимых источника напряжения 148

15,5 независимых источников тока 149

15,6 зависимых источников тока 149

16 преобразований источников напряжения: анализ цепей 151

16.1 введение 151

16.2 методика 151

16.3 пример 153

Solutions 161

17 Импеданс и фаза: анализ цепи 165

17.1 Введение 165

17.2 Это всего лишь фаза 165

17,3 Импеданс 166

17,4 Емкостный импеданс 167

17,5 Индуктивный импеданс 169

17,6 Примеры 169

17,7 Важность импедансов в реальной жизни 173

Упражнения

9000 177 18 Мощность: и работа 181

18.1 Введение 181

18.2 Электроэнергия и работа 181

18.3 Параллельная мощность 182

18.4 мощности в серии 183

18,5 «Переменная» мощность 184

18,6 Реальная, полная и реактивная мощность 188

Упражнения 191

Решения 192

19 Законы Кирхгофа: Анализ цепей 197

19,1 Введение 197

19,1 Введение 197

19.2 Законы Кирхгофа 197

19.3 Примеры 199

Упражнения 210

Решения 211

20 Узловой анализ: Анализ цепей 215

20.1 Введение 215

20.2 Примеры 215

Упражнения 226

Решения 227

21 Теорема Тевенина: анализ цепей 235

21.1 Введение 235

21.2 Теорема 235

250

250 Решения Теорема Нортона: анализ цепей 257

22.1 Введение 257

22.2 Теорема Нортона 257

Упражнения 263

Решения 264

23 Теорема суперпозиции: анализ цепей 269

23.1 Введение 269

23.2 Теорема 269

23.3 Методология 269

23.4 Пример 270

Упражнения 281

Решения 282

24 Теорема Миллмана: анализ схем 287

24.1 Введение 287

24.1 9000 Теорема Миллмана 287

24.3 Примеры 291

Упражнения 295

Решения 295

25 RC-цепей: анализ напряжения и тока в цепях, содержащих последовательные резисторы и конденсаторы 297

25.1 Введение 297

25.2 Зарядка конденсатора 297

25.3 Постоянная времени RC 308

25.4 Примеры 315

Упражнения 328

Решения 330

26 Цепей RL: анализ напряжения и тока в цепях, содержащих резисторы и индукторы 341

26.1 Введение 341

26.2 Включение питания 341

26.3 Отключение питания 349

26.4 Примеры 354

Упражнения 362

Solutions 365

27 Цепи RLC: Часть 1: Конденсаторы, резисторы для анализа напряжения и индукторы серии 377

27.1 Введение 377

27.2 Базовая цепь серии RLC 377

27.3 Примеры 408

Упражнения 418

Решения

419

28 Цепей RLC: Часть 2: Анализ тока в цепях, содержащих резисторы, конденсаторы и индукторы последовательно 427

28.1 Введение 427

28.2 Схема 427

28.3 Текущие уравнения 430

28.4 Примеры 432

Упражнения 442

Решения 443

29 Транзисторные усилители: компонент Magic 451

29000.1 Введение 451

29.2 Транзистор как усилитель 451

29.3 Резервуар для хранения воды 451

29.4 Коэффициент усиления по току 452

29,5 Шины источника питания 452

29,6 Усилитель 452

29,7 Рабочая точка покоя 453

Классы 453

Упражнения 477

Решения 479

30 Операционные усилители: краткое введение 485

30.1 Введение 485

30.2 Операционные усилители 485

30.3 Как работает операционный усилитель 486

30,4 Характеристики операционного усилителя 488

30,5 Типичные конфигурации 488

31 Контрольно-измерительные приборы: краткое введение 509

31,1 Введение 509 31.20005

31,3 Вольтметр 510

31,4 Амперметр 511

31,5 Омметр 512

31,6 Осциллограф 513

31,7 Макетные платы 513

31.8 Диаметр проволоки 515

31,9 Источник питания 516

31.10 Паяльная станция 517

31.11 Паяльные экстракторы 517

31.12 Бессвинцовый припой 517

31,13 Несколько изображений реальных продуктов 518

Приложение A: Международная система единиц измерения (SI) 521

Приложение B: Цветовой код: резисторы 523

Приложение C: Среднеквадратичное значение (RMS) 525

Приложение D: Комплексные числа 529

Приложение E: Таблица интегралов 537

Приложение F: AWG Метрическая система: сечения проводов 539

Приложение G: Резисторы: коммерческие значения 541

Приложение H: Конденсаторы: коммерческие значения 543

Приложение I: Индукторы: коммерческие значения 549

Приложение J: Инструменты моделирования 557

Приложение K. : Глоссарий 559

Индекс 563

Введение в электротехнику с математическими объяснениями доступным языком [Книга]

Описание книги

Предлагает понимание теоретических принципов электронной техники в ясных и понятных терминах.

Вводная электротехника с математическими объяснениями на доступном языке. предлагает текст, в котором исследуются основные концепции и принципы электротехники.Автор — известный эксперт в этой области — объясняет математику, лежащую в основе электротехники, с помощью примеров, которые помогают понять теорию. Текст содержит четкие объяснения математической теории, необходимые для понимания каждой представленной темы, что поможет студентам инженерных курсов, которым может не хватать необходимых базовых математических знаний.

Книга, предназначенная для разбивки сложных математических понятий на понятные термины, включает в себя несколько математических приемов и знаний, таких как определитель матриц и умножение.Автор также объясняет, как выводятся определенные математические формулы. Кроме того, в текст включены таблицы интегралов и другие таблицы, помогающие, например, найти значения резисторов и конденсаторов. Автор предоставляет доступный язык, примеры и изображения, делающие тему доступной и понятной. Эта важная книга:

• Содержит обсуждение концепций, которые идут от базового до сложного, всегда с использованием упрощенного языка

• Предоставляет примеры, диаграммы и иллюстрации, которые помогают улучшить объяснения

• Объясняет математические знания, которые необходимы имеет решающее значение для понимания электрических концепций

• Содержит оба решенных упражнения в соответствии с пояснениями

Написанный для студентов, любителей электроники и технических специалистов, Вводный курс по электротехнике с математическими объяснениями на доступном языке — очень необходимый текст, заполненный основные концепции электротехники с доступной математикой, которая помогает в понимании темы.

Показать и спрятать еще

Что такое электричество? — learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 68

Начало работы

Электричество окружает нас повсюду, питая такие технологии, как наши сотовые телефоны, компьютеры, фонари, паяльники и кондиционеры. В современном мире от этого трудно спастись. Даже когда вы пытаетесь избежать электричества, оно по-прежнему действует в природе, от молнии во время грозы до синапсов внутри нашего тела.Но что такое , электричество? Это очень сложный вопрос, и по мере того, как вы копаете глубже и задаете больше вопросов, на самом деле нет окончательного ответа, только абстрактные представления о том, как электричество взаимодействует с нашим окружением.

Электричество — это природное явление, которое встречается в природе и принимает множество различных форм. В этом уроке мы сосредоточимся на современной электроэнергии: на том, что питает наши электронные гаджеты. Наша цель — понять, как электричество течет от источника питания по проводам, зажигает светодиоды, вращаются двигатели и питает наши коммуникационные устройства.

Электричество кратко определяется как поток электрического заряда , , но за этим простым утверждением стоит так много всего. Откуда берутся обвинения? Как мы их перемещаем? Куда они переезжают? Как электрический заряд вызывает механическое движение или заставляет вещи загораться? Так много вопросов! Чтобы начать объяснять, что такое электричество, нам нужно приблизиться, за пределы материи и молекул, к атомам, из которых состоит все, с чем мы взаимодействуем в жизни.

Это руководство основано на некотором базовом понимании физики, силы, энергии, атомов и [полей] (http: // en.wikipedia.org/wiki/Field_(physics)), в частности. Мы рассмотрим основы каждой из этих физических концепций, но, возможно, также будет полезно обратиться к другим источникам.

Going Atomic

Чтобы понять основы электричества, нам нужно для начала сосредоточиться на атомах, одном из основных строительных блоков жизни и материи. Атомы существуют в более чем сотне различных форм в виде химических элементов, таких как водород, углерод, кислород и медь. Атомы многих типов могут объединяться в молекулы, из которых строится материя, которую мы можем физически увидеть и потрогать.

Атомы — это крошечных , максимальная длина которых составляет около 300 пикометров (это 3×10 ^-10 или 0,0000000003 метра). Медный пенни (если бы он на самом деле был сделан из 100% меди) имел бы 3,2х10 ²² атомов (3200000000000000000000000 атомов) меди внутри.

Даже атом недостаточно мал, чтобы объяснить работу электричества. Нам нужно погрузиться еще на один уровень и посмотреть на строительные блоки атомов: протоны, нейтроны и электроны.

Строительные блоки атомов

Атом состоит из трех различных частиц: электронов, протонов и нейтронов. У каждого атома есть центральное ядро, в котором протоны и нейтроны плотно упакованы вместе. Ядро окружает группа вращающихся электронов.

Очень простая модель атома. Это не в масштабе, но полезно для понимания того, как устроен атом. Ядро ядра протонов и нейтронов окружено вращающимися электронами.

В каждом атоме должен быть хотя бы один протон. Число протонов в атоме важно, потому что оно определяет, какой химический элемент представляет собой атом. Например, атом с одним протоном — это водород, атом с 29 протонами — это медь, а атом с 94 протонами — это плутоний. Это количество протонов называется атомным номером атома .

Ядро-партнер протона, нейтроны, служат важной цели; они удерживают протоны в ядре и определяют изотоп атома.Они не критичны для нашего понимания электричества, поэтому давайте не будем о них беспокоиться в этом уроке.

Электроны критически важны для работы электричества (обратите внимание на общую тему в их названиях?) В наиболее стабильном, сбалансированном состоянии атом будет иметь такое же количество электронов, что и протоны. Как и в модели атома Бора ниже, ядро ​​с 29 протонами (что делает его атомом меди) окружено равным числом электронов.

По мере развития нашего понимания атомов развивались и наши методы их моделирования.Модель Бора — очень полезная модель атома при изучении электричества.

Не все электроны атома навсегда связаны с атомом. Электроны на внешней орбите атома называются валентными электронами. При наличии достаточной внешней силы валентный электрон может покинуть орбиту атома и стать свободным. Свободные электроны позволяют нам перемещать заряд, в чем и заключается вся суть электричества. Кстати о зарядке …

Текущие расходы

Как мы упоминали в начале этого урока, электричество определяется как поток электрического заряда. Заряд — это свойство материи, такое же как масса, объем или плотность. Это измеримо. Точно так же, как вы можете количественно определить, сколько у чего-то массы, вы можете измерить, сколько у него заряда. Ключевой концепцией заряда является то, что он может быть двух типов: положительный (+) или отрицательный (-) .

Чтобы переместить заряд, нам нужно носителя заряда , и здесь нам пригодятся наши знания об атомных частицах, в частности, об электронах и протонах. Электроны всегда несут отрицательный заряд, а протоны — положительно.Нейтроны (верные своему названию) нейтральны, у них нет заряда. И электроны, и протоны несут одинаковые заряда, только другого типа.

Модель атома лития (3 протона) с обозначенными зарядами.

Заряд электронов и протонов важен, потому что он дает нам возможность воздействовать на них силой. Электростатическая сила!

Электростатическая сила

Электростатическая сила (также называемая законом Кулона) — это сила, действующая между зарядами.В нем говорится, что заряды одного типа отталкиваются друг от друга, а заряды противоположных типов притягиваются друг к другу. Противоположности притягиваются, а лайки отталкивают .

Величина силы, действующей на два заряда, зависит от того, как далеко они находятся друг от друга. Чем ближе подходят два заряда, тем больше становится сила (сдвигающая или отталкивающая).

Благодаря электростатической силе электроны отталкивают другие электроны и притягиваются к протонам.Эта сила является частью «клея», удерживающего атомы вместе, но это также инструмент, который нам нужен, чтобы заставить электроны (и заряды) течь!

Поток начислений

Теперь у нас есть все инструменты, чтобы заставить заряды течь. Электроны в атомах могут действовать как носителя заряда , потому что каждый электрон несет отрицательный заряд. Если мы сможем освободить электрон от атома и заставить его двигаться, мы сможем создать электричество.

Рассмотрим атомную модель атома меди, одного из предпочтительных источников элементарных зарядов.В сбалансированном состоянии медь имеет 29 протонов в ядре и такое же количество электронов, вращающихся вокруг нее. Электроны вращаются на разных расстояниях от ядра атома. Электроны, расположенные ближе к ядру, испытывают гораздо более сильное притяжение к центру, чем электроны на далеких орбитах. Крайние электроны атома называются валентными электронами , для их освобождения от атома требуется наименьшее количество силы.

Это диаграмма атома меди: 29 протонов в ядре, окруженные полосами вращающихся электронов.Электроны, расположенные ближе к ядру, трудно удалить, в то время как валентный электрон (внешнее кольцо) требует относительно небольшой энергии для выброса из атома.

Используя достаточную электростатическую силу на валентный электрон — либо толкая его другим отрицательным зарядом, либо притягивая его положительным зарядом — мы можем выбросить электрон с орбиты вокруг атома, создав свободный электрон.

Теперь рассмотрим медную проволоку: вещество, заполненное бесчисленными атомами меди. Поскольку наш свободный электрон плавает в пространстве между атомами, он тянется и подталкивается окружающими зарядами в этом пространстве.В этом хаосе свободный электрон в конце концов находит новый атом, за который он цепляется; при этом отрицательный заряд этого электрона выбрасывает другой валентный электрон из атома. Теперь новый электрон дрейфует в свободном пространстве, пытаясь сделать то же самое. Этот цепной эффект может продолжаться и продолжаться, создавая поток электронов, называемый электрическим током .

Очень упрощенная модель зарядов, протекающих через атомы для создания тока.

Электропроводность

Некоторые элементарные типы атомов лучше других выделяют свои электроны.Чтобы получить наилучший возможный поток электронов, мы хотим использовать атомы, которые не очень крепко держатся за свои валентные электроны. Проводимость элемента измеряет, насколько сильно электрон связан с атомом.

Элементы с высокой проводимостью, которые имеют очень подвижные электроны, называются проводниками . Это типы материалов, которые мы хотим использовать для изготовления проводов и других компонентов, которые способствуют электронному потоку. Металлы, такие как медь, серебро и золото, обычно являются нашим лучшим выбором в качестве хороших проводников.

Элементы с низкой проводимостью называются изоляторами . Изоляторы служат очень важной цели: они предотвращают поток электронов. Популярные изоляторы включают стекло, резину, пластик и воздух.

Статическое или текущее электричество

Прежде чем мы продолжим, давайте обсудим две формы, которые может принимать электричество: статическое или текущее. При работе с электроникой гораздо чаще встречается текущее электричество, но также важно понимать статическое электричество.

Статическое электричество

Статическое электричество возникает, когда на объектах, разделенных изолятором, накапливаются противоположные заряды. Статическое (как в «состоянии покоя») электричество существует до тех пор, пока две группы противоположных зарядов не найдут путь между собой, чтобы сбалансировать систему.

Когда заряды все же находят средство уравновешивания, возникает статический разряд . Притяжение зарядов становится настолько большим, что они могут проходить даже через лучшие изоляторы (воздух, стекло, пластик, резину и т. Д.).). Статические разряды могут быть вредными в зависимости от того, через какую среду проходят заряды и на какие поверхности переносятся заряды. Выравнивание зарядов через воздушный зазор может привести к видимому сотрясению, поскольку движущиеся электроны сталкиваются с электронами в воздухе, которые возбуждаются и выделяют энергию в виде света.

Запальные устройства с искровым разрядником используются для создания управляемого статического разряда. Противоположные заряды накапливаются на каждом из проводников, пока их притяжение не станет настолько сильным, что заряды могут течь по воздуху.

Один из самых ярких примеров статического разряда — молния . Когда облачная система накапливает достаточно заряда относительно другой группы облаков или земли, заряды будут пытаться уравновеситься. Когда облако разряжается, огромное количество положительных (а иногда и отрицательных) зарядов проходит по воздуху от земли к облаку, вызывая видимый эффект, с которым мы все знакомы.

Статическое электричество также существует, когда мы терем воздушные шары о голову, чтобы волосы встали дыбом, или когда мы шаркали по полу в пушистых тапочках и шокировали семейную кошку (конечно, случайно).В каждом случае трение от трения о разные типы материалов переносит электроны. Объект, теряющий электроны, становится положительно заряженным, а объект, получающий электроны, становится отрицательно заряженным. Два объекта притягиваются друг к другу, пока не найдут способ уравновесить их.

Работая с электроникой, мы обычно не сталкиваемся со статическим электричеством. Когда мы это делаем, мы обычно пытаемся защитить наши чувствительные электронные компоненты от статического разряда.Профилактические меры против статического электричества включают ношение браслетов ESD (электростатический разряд) или добавление специальных компонентов в схемы для защиты от очень высоких скачков заряда.

Текущее электричество

Текущее электричество — это форма электричества, которая делает возможными все наши электронные штуковины. Эта форма электричества существует, когда зарядов способны постоянно течь . В отличие от статического электричества, когда заряды собираются и остаются в покое, текущее электричество является динамическим, заряды всегда находятся в движении.Мы сосредоточимся на этой форме электричества на протяжении всего урока.

Цепи

Для протекания электрического тока требуется цепь: замкнутая, бесконечная петля из проводящего материала. Схема может быть такой же простой, как проводящий провод, соединенный встык, но полезные схемы обычно содержат смесь проводов и других компонентов, которые управляют потоком электричества. Единственное правило, когда дело доходит до создания цепей, не должно иметь изоляционных промежутков .

Если у вас есть провод, полный атомов меди, и вы хотите вызвать поток электронов через него, всем свободным электронам нужно где-то течь в том же общем направлении. Медь — отличный проводник, идеальный для протекания зарядов. Если цепь из медного провода разорвана, заряды не смогут проходить через воздух, что также предотвратит перемещение любого из зарядов к середине.

С другой стороны, если бы провод был соединен встык, у всех электронов был бы соседний атом, и все они могли бы течь в одном и том же общем направлении.

---

Теперь мы понимаем , как могут течь электронов, но как мы вообще можем заставить их течь? Затем, когда электроны текут, как они производят энергию, необходимую для освещения лампочек или вращающихся двигателей? Для этого нам нужно понимать электрические поля.

Электрические поля

Мы знаем, как электроны проходят через материю, чтобы создать электричество. Это все, что касается электричества. Ну почти все.Теперь нам нужен источник, чтобы вызвать поток электронов. Чаще всего источником электронного потока является электрическое поле.

Что такое поле?

Поле — это инструмент, который мы используем для моделирования физических взаимодействий, которые не включают никаких наблюдаемых контактов . Поля нельзя увидеть, поскольку они не имеют физического внешнего вида, но эффект, который они оказывают, очень реален.

Мы все подсознательно знакомы с одной областью, в частности: гравитационным полем Земли, эффектом притяжения массивного тела другими телами.Гравитационное поле Земли можно смоделировать с помощью набора векторов, направленных в центр планеты; независимо от того, где вы находитесь на поверхности, вы почувствуете силу, толкающую вас к ней.

Сила или напряженность полей неодинакова во всех точках поля. Чем дальше вы находитесь от источника поля, тем меньшее влияние поле оказывает. Величина гравитационного поля Земли уменьшается по мере удаления от центра планеты.

Когда мы продолжим изучать электрические поля, вспомним, в частности, как работает гравитационное поле Земли, оба поля имеют много общего.Гравитационные поля действуют на объекты массы, а электрические поля действуют на объекты заряда.

Электрополя

Электрические поля (е-поля) — важный инструмент в понимании того, как начинается и продолжает течь электричество. Электрические поля описывают тянущую или толкающую силу в пространстве между зарядами . По сравнению с гравитационным полем Земли, электрические поля имеют одно важное отличие: в то время как поле Земли обычно привлекает только другие объекты массы (так как все , поэтому значительно менее массивны), электрические поля отталкивают заряды так же часто, как и притягивают их.

Направление электрических полей всегда определяется как направление , в котором положительный тестовый заряд переместился бы , если бы он был сброшен в поле. Испытательный заряд должен быть бесконечно малым, чтобы его заряд не влиял на поле.

Мы можем начать с построения электрических полей для отдельных положительных и отрицательных зарядов. Если вы сбросите положительный тестовый заряд рядом с отрицательным зарядом, тестовый заряд будет притягиваться к отрицательному заряду . Итак, для одиночного отрицательного заряда мы рисуем стрелки электрического поля, направленные внутрь во всех направлениях.Тот же самый тестовый заряд, падающий рядом с другим положительным зарядом , приведет к отталкиванию наружу, что означает, что мы рисуем стрелки, выходящие из положительного заряда.

Электрические поля одиночных зарядов. Отрицательный заряд имеет внутреннее электрическое поле, потому что он притягивает положительные заряды. Положительный заряд имеет внешнее электрическое поле, отталкиваясь, как заряды.

Группы электрических зарядов могут быть объединены для создания более полных электрических полей.

Равномерное электронное поле сверху направлено от положительных зарядов к отрицательным. Представьте себе крошечный положительный тестовый заряд, сброшенный в электронное поле; он должен следовать в направлении стрелок. Как мы видели, электричество обычно включает в себя поток электронов — отрицательных зарядов — которые текут против электрических полей.

Электрические поля дают нам толкающую силу, необходимую для протекания тока. Электрическое поле в цепи похоже на электронный насос: большой источник отрицательных зарядов, который может толкать электроны, которые будут течь по цепи к положительному сгустку зарядов.

Электрический потенциал (энергия)

Когда мы используем электричество для питания наших цепей, вещиц и гаджетов, мы действительно преобразуем энергию. Электронные схемы должны иметь возможность накапливать энергию и передавать ее другим формам, таким как тепло, свет или движение. Накопленная энергия цепи называется электрической потенциальной энергией.

Энергия? Потенциальная энергия?

Чтобы понять потенциальную энергию, нам нужно понять энергию в целом. Энергия определяется как способность объекта выполнять работу над другим объектом, что означает перемещение этого объекта на некоторое расстояние.Энергия присутствует в многих формах , некоторые из которых мы можем видеть (например, механическая), а другие — нет (например, химическая или электрическая). Независимо от того, в какой форме она находится, энергия существует в одном из двух состояний : кинетическом или потенциальном.

Объект имеет кинетической энергии , когда он движется. Количество кинетической энергии объекта зависит от его массы и скорости. С другой стороны, потенциальная энергия — это запасенная энергия , когда объект находится в состоянии покоя. Он описывает, сколько работы мог бы сделать объект, если бы он был приведен в движение.Это энергия, которую мы обычно можем контролировать. Когда объект приводится в движение, его потенциальная энергия превращается в кинетическую.

Давайте вернемся к использованию гравитации в качестве примера. Шар для боулинга, неподвижно сидящий на вершине башни Халифа, имеет много потенциальной (запасенной) энергии. После падения мяч, притягиваемый гравитационным полем, ускоряется по направлению к земле. По мере ускорения мяча потенциальная энергия преобразуется в кинетическую (энергию движения). В конце концов вся энергия мяча превращается из потенциальной в кинетическую, а затем передается всему, в что он попадает.Когда мяч находится на земле, он имеет очень низкую потенциальную энергию.

Электрическая потенциальная энергия

Точно так же, как масса в гравитационном поле имеет гравитационную потенциальную энергию, заряды в электрическом поле имеют электрическую потенциальную энергию . Электрическая потенциальная энергия заряда описывает, сколько у него накопленной энергии, когда она приводится в движение электростатической силой, эта энергия может стать кинетической, и заряд может выполнять работу.

Подобно шару для боулинга, сидящему на вершине башни, положительный заряд в непосредственной близости от другого положительного заряда имеет высокую потенциальную энергию; оставленный свободным для движения, заряд будет отталкиваться от аналогичного заряда.Положительный тестовый заряд, помещенный рядом с отрицательным зарядом, будет иметь низкую потенциальную энергию, как и шар для боулинга на земле.

Чтобы привить чему-либо потенциальную энергию, мы должны выполнить работу , перемещая это на расстояние. В случае шара для боулинга работа заключается в том, чтобы поднять его на 163 этажа против поля силы тяжести. Точно так же необходимо проделать работу, чтобы подтолкнуть положительный заряд к стрелкам электрического поля (либо к другому положительному заряду, либо от отрицательного заряда).Чем дальше идет заряд, тем больше работы вам предстоит сделать. Точно так же, если вы попытаетесь отвести отрицательный заряд от от положительного заряда — против электрического поля — вам придется выполнять работу.

Для любого заряда, находящегося в электрическом поле, его электрическая потенциальная энергия зависит от типа (положительный или отрицательный), количества заряда и его положения в поле. Электрическая потенциальная энергия измеряется в джоулях ( Дж, ).

Электрический потенциал

Электрический потенциал основан на электрическом потенциале энергия , чтобы помочь определить, сколько энергии хранится в электрических полях .Это еще одна концепция, которая помогает нам моделировать поведение электрических полей. Электрический потенциал равен , а не , как электрическая потенциальная энергия!

В любой точке электрического поля электрический потенциал равен количеству электрической потенциальной энергии, деленному на количество заряда в этой точке. Он исключает количество заряда из уравнения и оставляет нам представление о том, сколько потенциальной энергии могут обеспечить определенные области электрического поля. Электрический потенциал выражается в джоулях на кулон ( Дж / Кл ), который мы определяем как вольт (В).

В любом электрическом поле есть две точки электрического потенциала, которые представляют для нас значительный интерес. Есть точка с высоким потенциалом, где положительный заряд будет иметь максимально возможную потенциальную энергию, и есть точка с низким потенциалом, где заряд будет иметь минимально возможную потенциальную энергию.

Один из наиболее распространенных терминов, которые мы обсуждаем при оценке электричества, — это напряжение . Напряжение — это разница потенциалов между двумя точками электрического поля.Напряжение дает нам представление о том, сколько толкающей силы имеет электрическое поле.

---

Обладая потенциальной и потенциальной энергией, у нас есть все ингредиенты, необходимые для производства электричества. Давай сделаем это!

Электричество в действии!

Изучив физику элементарных частиц, теорию поля и потенциальную энергию, мы теперь знаем достаточно, чтобы заставить электричество течь. Сделаем схему!

Сначала рассмотрим ингредиенты, необходимые для производства электричества:

• Электричество определяется как поток заряда .Обычно наши заряды переносятся свободно текущими электронами.
• Отрицательно заряженные электрона слабо прикреплены к атомам проводящих материалов. Небольшим толчком мы можем освободить электроны от атомов и заставить их течь в общем однородном направлении.
• Замкнутая цепь из проводящего материала обеспечивает путь для непрерывного потока электронов.
• Заряды приводятся в движение электрическим полем . Нам нужен источник электрического потенциала (напряжения), который толкает электроны из точки с низкой потенциальной энергией в точку с более высокой потенциальной энергией.

Короткое замыкание

Батареи — распространенные источники энергии, преобразующие химическую энергию в электрическую. У них есть две клеммы, которые подключаются к остальной части схемы. На одном выводе имеется избыток отрицательных зарядов, а на другом все положительные заряды сливаются. Это разность электрических потенциалов, которая только и ждет, чтобы подействовать!

Если мы подключим наш провод, полный проводящих атомов меди, к батарее, это электрическое поле будет влиять на отрицательно заряженные свободные электроны в атомах меди.Одновременно подталкиваемые отрицательной клеммой и притягиваемой положительной клеммой, электроны в меди будут перемещаться от атома к атому, создавая поток заряда, который мы называем электричеством.

После секунды протекания тока электроны на самом деле переместились очень, мало — доли сантиметра. Однако энергия, производимая текущим потоком, составляет огромных , особенно потому, что в этой цепи нет ничего, что могло бы замедлить поток или потреблять энергию. подключить чистый проводник к источнику энергии — плохая идея . Энергия очень быстро перемещается по системе и превращается в тепле в проволоке, которое может быстро превратиться в плавящуюся проволоку или пожар.

Освещение лампочки

Вместо того, чтобы тратить всю эту энергию, не говоря уже о разрушении батареи и провода, давайте построим схему, которая сделает что-нибудь полезное! Обычно электрическая цепь передает электрическую энергию в другую форму — свет, тепло, движение и т. Д.Если мы подключим лампочку к батарее с помощью проводов между ними, мы получим простую функциональную схему.

Схема: батарея (слева) подключается к лампочке (справа), цепь замыкается, когда замыкается переключатель (вверху). Когда цепь замкнута, электроны могут течь, проталкиваясь от отрицательной клеммы батареи через лампочку к положительной клемме.

В то время как электроны движутся со скоростью улитки, электрическое поле почти мгновенно влияет на всю цепь (мы говорим о скорости света быстро).Электроны по всей цепи, будь то с самым низким потенциалом, с максимальным потенциалом или непосредственно рядом с лампочкой, находятся под влиянием электрического поля. Когда переключатель замыкается и электроны подвергаются воздействию электрического поля, все электроны в цепи начинают течь, по-видимому, в одно и то же время. Ближайшие к лампочке заряды сделают один шаг по цепи и начнут преобразовывать энергию из электрической в ​​световую (или тепловую).

Ресурсы и дальнейшее развитие

В этом уроке мы раскрыли лишь крохотную часть пресловутого айсберга.Остается еще масса нераскрытых концепций. Отсюда мы рекомендуем вам перейти сразу к нашему руководству по напряжению, току, сопротивлению и закону Ома. Теперь, когда вы знаете все об электрических полях (напряжении) и текущих электронах (токе), вы на правильном пути к пониманию закона, регулирующего их взаимодействие.

Для получения дополнительной информации и визуализаций, объясняющих электричество, посетите этот сайт.

Вот еще несколько концептуальных руководств для начинающих, которые мы рекомендуем прочитать:

Или, может быть, вы хотите научиться чему-нибудь практическому? В этом случае ознакомьтесь с некоторыми из этих руководств по навыкам базового уровня:

16 забавных экспериментов с электричеством и мероприятий для детей

Электричество окружает нас повсюду, поэтому мы склонны воспринимать это как должное.Однако это увлекательный предмет для детей, поэтому им понравятся эти эксперименты с электричеством и занятия. Возможно, вам придется приобрести несколько простых расходных материалов для некоторых из этих видов деятельности, но вы сможете использовать их повторно год за годом. Практический опыт, который получают дети, оправдывает дополнительные усилия.

Напоминаем, что WeAreTeachers может получать долю продаж по ссылкам на этой странице. Спасибо за Вашу поддержку!

1. Начните с диаграммы привязки

Статическое электричество — это введение для большинства детей в эту концепцию, и оно прекрасно переходит в электрическую энергию и схемы.Эти красочные диаграммы привязок помогут вам научить и тому, и другому.

Подробнее: Чему я научился учить / Miller’s Science Space

2. Изгиб воды статическим электричеством

Большинство экспериментов со статическим электричеством проходят быстро и легко, и любой желающий может их попробовать дома. Это отличный пример: зарядите расческу, потерев ею голову, а затем используйте ее, чтобы «согнуть» струю воды из крана.

Подробнее: Frugal Fun 4 Boys and Girls

3.Разделить соль и перец «волшебной» ложкой

Этот эксперимент со статическим электричеством работает, потому что перец легче соли, что позволяет быстрее прыгнуть на электрически заряженную пластиковую ложку. Так круто!

Подробнее: Science Kiddo

4. Переместите пузырек с помощью воздушного шара

Воздушные шары — это интересный способ рассказать о статическом электричестве. Скомбинируйте их с пузырями и получите практическое занятие, которое понравится студентам!

Подробнее: Create Play Travel

5.Взмахнуть крыльями бабочки

Кстати о воздушных шарах. Попробуйте использовать их, чтобы помочь бабочке взмахнуть крыльями из папиросной бумаги. Лица малышей загораются, когда они видят, как оживает бабочка.

Подробнее: I Heart Crafty Things

6. Сделайте прыгающую слизь статическим электричеством

Поднимите ваши эксперименты со статическим электричеством на ступень выше, смешав порцию «слизи» из кукурузного крахмала, а затем заставив ее «подпрыгнуть» к воздушному шару. Удивительный!

Подробнее: Скромные развлечения для мальчиков и девочек

7.Собрать схемы из пластилина

Когда вы будете готовы исследовать электрическую энергию, начните со схем для лепки. Вам понадобится батарейный отсек и мини-светодиодные лампы, которые недороги и доступны на Amazon. Смешайте свои собственные партии изоляционного и проводящего пластилина, используя информацию по ссылке.

Подробнее: Science Sparks

8. Постройте классические часы из картофеля

Попробуйте различные фрукты и овощи (лимоны — еще один популярный выбор) для этих классических экспериментов с электричеством.Вот набор часов, который вам понадобится.

Подробнее: Kidz World

9. Узнать, проводит ли вода электричество

Мы всегда говорим детям выходить из воды при первых признаках грозы, поэтому используйте эту демонстрацию, чтобы помочь им понять, почему. Вам понадобятся провода с зажимами из крокодиловой кожи, мини-светодиодные лампы и батарейки-таблетка.

Подробнее: Воспитание новичков

10. Собери аккумулятор из копеек

Зажгите лампочку, не вставляя что-либо в розетку и не используя батарею! Вместо этого используйте провода с зажимами из крокодиловой кожи, мини-светодиодные лампы, пенни и алюминиевую фольгу для выработки электроэнергии.

Подробнее: 123Homeschool4Me

11. Поднимите волшебные палочки

Люмос! Если ваши дети увлечены Гарри Поттером и миром волшебства, им понравится этот электрический проект, который превращает обычные палочки в волшебные палочки! Узнайте, как это сделать, по ссылке.

Подробнее: Babble Dabble Do

12. Сыграйте в игру «Сделай сам с устойчивой рукой»

Подобные эксперименты с электричеством идеально подходят для изучения идеи открытых и замкнутых цепей.Кроме того, детям будет очень весело играть с ними!

Подробнее: Left Brain Craft Brain

13. Медные пластинчатые монеты, использующие электричество

Все мы знаем, что электричество освещает комнату и приводит в действие телефоны, компьютеры и даже автомобили. Но что еще он может сделать? Этот эксперимент по нанесению гальванических покрытий — настоящий фурор.

Подробнее: KiwiCo Corner

14. Создайте фонарик для каталожной карточки

Этот фонарик, сделанный своими руками, действительно включается и выключается! Требуются только учетные карточки, алюминиевая фольга, мини-светодиодные лампы и батарейки.

Подробнее: Mystery Science

15. Покрутите однополярных танцоров

Эти милые маленькие танцующие танцоры — фантастическая демонстрация униполярного мотора. Помимо базовых батареек AA вам потребуются неодимовые магниты и медный провод.

Подробнее: Babble Dabble Do

16. Инженер электромагнит

Превратите обычный гвоздь в магнит с батареей и проводом. Это волшебство электромагнитов!

Подробнее: Steve Spangler Science

Любите эти эксперименты и занятия с электричеством? Просмотрите 50 простых научных экспериментов, которые можно провести с уже имеющимся у вас материалом.

Плюс, превратите маглов в волшебников с помощью научных экспериментов о Гарри Поттере.

Планирование аварийного электропитания для людей, использующих электроэнергию и вспомогательные технологии, работающие от батарей, и медицинские устройства

Дата завершения	Не применяется	Товар .
		Основы планирования
		Создайте план альтернативных источников энергии.
		Прочтите инструкции к оборудованию и поговорите с поставщиками оборудования о вариантах резервного питания.
		Получите консультацию в своей энергетической компании относительно типа резервного источника питания, который вы планируете использовать.
		Регулярно проверяйте резервное или альтернативное силовое оборудование, чтобы убедиться, что оно будет работать в аварийной ситуации.
		Научите своих соседей и опекунов использовать ваши системы резервного копирования и управлять своим оборудованием.
		Ведите список альтернативных поставщиков электроэнергии. Спросите ближайшую полицию, пожарные депо и больницу, можете ли вы использовать их в качестве резервного источника питания для вашего оборудования, если ваши резервные системы выйдут из строя.
		Отметьте все оборудование своим именем, адресом и номером телефона. Прикрепите к оборудованию простые и понятные карточки с инструкциями и заклейте их прозрачной упаковочной или почтовой лентой.
		Храните копии инструкций для каждой единицы оборудования вместе с серийными номерами и номерами моделей в водонепроницаемом контейнере или в наборах для чрезвычайных ситуаций.
		Пользователи устройств жизнеобеспечения
		Свяжитесь со своими энергетическими и водохозяйственными компаниями о ваших потребностях в устройствах жизнеобеспечения (домашний диализ, аспирация, дыхательные аппараты и т. Д.) До бедствия. Многие коммунальные предприятия ведут список «приоритетных услуг по повторному подключению» и карты местоположений потребителей, зависящих от электроэнергии, для использования в чрезвычайной ситуации.Спросите в отделе обслуживания клиентов вашей коммунальной компании, доступна ли эта услуга. Обратите внимание, что даже если вы находитесь в списке «услуги приоритетного переподключения», ваше питание может быть отключено в течение многих дней после аварии. Крайне важно, чтобы у вас были варианты резервного питания для вашего оборудования. *
		Сообщите в пожарную службу, что вы зависите от устройств жизнеобеспечения.
		Все пользователи аппаратов ИВЛ должны держать под рукой реанимационный мешок. При сжатии мешок пропускает воздух через маску.
		Если вы получаете диализ или другое медицинское лечение, узнайте у своего поставщика медицинских услуг планы на случай чрезвычайной ситуации и куда вам следует обратиться за лечением, если ваша обычная клиника недоступна после чрезвычайной ситуации.
		Пользователи кислорода
		Посоветуйтесь со своим врачом, можете ли вы в экстренной ситуации использовать пониженную скорость потока, чтобы продлить срок службы системы. Промаркируйте свое оборудование сокращенными номерами расхода, чтобы вы могли легко к ним обращаться.
		Помните о правилах кислородной безопасности:
		Избегайте мест, где есть утечки газа или открытое пламя.
		Знак «Используется кислород».
		Всегда используйте фонарики с батарейным питанием или фонари, а не газовые фонари или свечи, когда используется кислород (чтобы снизить риск возгорания).
		Держите запорный выключатель кислородного оборудования рядом с собой, чтобы вы могли быстро добраться до него в случае опасности.
		Пользователи генератора
		Убедитесь, что использование генератора является подходящим и реалистичным.
		Переносной газовый генератор мощностью от 2000 до 2500 ватт может питать холодильник и несколько ламп.(Холодильник должен работать всего 15 минут в час, чтобы оставаться прохладным, если вы держите дверцу закрытой. Таким образом, вы можете отключить его от сети, чтобы работать с другими устройствами.)
		Используйте генераторы на открытых площадках, чтобы обеспечить хорошую циркуляцию воздуха.
		Надежно храните топливо.
		Когда вы живете в квартире, проблема состоит в том, чтобы знать, как безопасно хранить достаточно бензина.
		Время от времени проверяйте свой генератор, чтобы убедиться, что он будет работать, когда это необходимо.
		Некоторые генераторы могут подключаться к существующим домашним системам электропроводки; всегда обращайтесь в свою коммунальную компанию по поводу критических ограничений и вопросов безопасности.
		Аккумуляторы
		Если вы пользуетесь слуховыми аппаратами, держите под рукой запас батарей для слуховых аппаратов.
		Составьте план по подзарядке батарей при отключении электричества.
		Обратитесь к продавцу / поставщику, чтобы найти альтернативные способы зарядки аккумуляторов. Примеры включают: Подключение соединительных кабелей к аккумуляторной батарее автомобиля. Использование преобразователя, который подключается к прикуривателю автомобиля или к розетке для аксессуаров.
		Если вы замените аккумуляторную батарею кресла-коляски автомобильным аккумулятором, заряда хватит не так долго, как заряда аккумуляторной батареи глубокого разряда кресла-коляски.
		Если вы используете моторизованную инвалидную коляску или скутер, постарайтесь сохранить легкую ручную инвалидную коляску для экстренного использования.
		Накопленные дополнительные батареи требуют периодической зарядки, даже если они не используются. Если ваша стратегия выживания зависит от хранения батарей, внимательно следите за графиком подзарядки.
		Знайте время работы любых батарей, которые поддерживают ваши системы.
		Если у вас есть выбор, выбирайте оборудование, в котором используются батареи, которые легко купить в ближайших магазинах.
		При восстановлении питания
		Убедитесь, что настройки вашего медицинского устройства не изменились (медицинские устройства часто сбрасываются в режим по умолчанию при отключении питания).
		Другие планы резервного копирования

Обеспечение доступности программ общественной готовности к чрезвычайным ситуациям и реагирования для людей с ограниченными возможностями

Одна из важнейших ролей местных органов власти — защищать своих граждан от вреда, в том числе помогать людям готовиться к чрезвычайным ситуациям и реагировать на них.Обеспечение доступности программ местного самоуправления по обеспечению готовности к чрезвычайным ситуациям и реагированию для людей с ограниченными возможностями является важной частью этой обязанности. Сделать эти программы доступными также требует Закон об американцах с ограниченными возможностями от 1990 года (ADA).

Офицер полиции использует письменные заметки и жесты рук, чтобы сказать мужчине кто глух, чтобы эвакуироваться.

Мужчина в инвалидной коляске входит в фургон паратранзита при условии чтобы он мог эвакуироваться из своего дома.

Семья, в том числе женщина со служебным животным, прибывает в приют.

ПЛАНИРОВАНИЕ

Если вы отвечаете за планирование действий в чрезвычайных ситуациях или реагирование на них в вашем районе, вам следует привлекать людей с ограниченными возможностями к выявлению потребностей и оценке эффективных методов управления чрезвычайными ситуациями. Проблемы, которые имеют наибольшее влияние на людей с ограниченными возможностями, включают:

• уведомление;
• эвакуация;
• аварийный транспорт;
• укрытие;
• доступ к лекарствам, охлаждению и резервному питанию;
• доступ к своим мобильным устройствам или служебным животным во время транспортировки или в приютах;
• доступ к информации.

Планируя работу служб экстренной помощи, вы должны учитывать потребности людей, которые используют средства передвижения, такие как инвалидные коляски, скутеры, ходунки, трости или костыли, или людей с ограниченной выносливостью. Планы также должны включать людей, которые используют кислород или респираторы, слепых или слабовидящих, глухих или слабослышащих, людей с когнитивными нарушениями, людей с психическими заболеваниями и людей с другими видами инвалидности. .

Этап действия: планирование

Запрашивать и учитывать мнения людей с различными типами инвалидности (например,г. подвижность, зрение, слух, когнитивные и другие нарушения) на всех этапах вашего плана действий в чрезвычайных ситуациях, включая:

• подготовка; • уведомление; • отклик; и • убирать.

УВЕДОМЛЕНИЕ

Многие традиционные методы оповещения о чрезвычайных ситуациях недоступны или недоступны для людей с ограниченными возможностями. Глухие или слабослышащие люди не могут слышать радио, телевидение, сирены и другие звуковые сигналы.Слепые или слабовидящие люди могут не осознавать визуальные сигналы, например мигающие огни. Следует разработать методы предупреждения, чтобы гарантировать, что все граждане будут иметь информацию, необходимую для принятия обоснованных решений и принятия соответствующих ответственных действий. Часто использование комбинации методов оказывается более эффективным, чем полагаться только на один метод. Например, объединение визуальных и звуковых предупреждений привлечет более широкую аудиторию, чем любой метод сам по себе.

Этап действия: уведомление

Предоставьте способы информирования глухих или слабослышащих людей о надвигающемся бедствии, если вы используете системы аварийного оповещения, такие как сирены или другие звуковые оповещения.

Офицер полиции использует жесты рук и напечатанная записка, чтобы сказать глухой женщине что ей нужно эвакуироваться из дома.

При нарушении энергоснабжения может потребоваться несколько форм уведомления. Сюда могут входить телефонные звонки, сообщения TTY (телетайп) с автоматическим набором номера, обмен текстовыми сообщениями, электронная почта и даже прямой контакт от двери до двери с предварительно зарегистрированными лицами.

Глухая женщина читает подписанное ею уведомление об эвакуации по телевизору.

Кроме того, вам следует подумать об использовании открытых субтитров на местных телеканалах в дополнение к включению других инновационных технологий в такие процедуры, а также к менее технологичным вариантам, таким как направление квалифицированных переводчиков языка жестов для оказания помощи в трансляции предоставленной экстренной информации. СМИ.

ЭВАКУАЦИЯ

Люди с ограниченными возможностями столкнутся с различными проблемами при эвакуации в зависимости от характера чрезвычайной ситуации. Людям с ограниченными физическими возможностями может потребоваться помощь при выходе из здания без работающего лифта. Слепые или слабовидящие люди больше не смогут самостоятельно использовать традиционные методы ориентации и навигации. Глухой человек может оказаться где-то в ловушке, не имея возможности общаться ни с кем, потому что единственное устройство связи полагается на голос.Должны быть предусмотрены процедуры, гарантирующие, что люди с ограниченными возможностями могут покинуть физическую зону в различных условиях и с посторонней помощью или без нее.

Этапы действий: эвакуация людей с ограниченными возможностями

Примите правила, обеспечивающие, чтобы ваши планы эвакуации по месту жительства позволяли людям с ограниченными возможностями, в том числе с ограниченными возможностями передвижения, зрения, слуха или когнитивных функций, психическими заболеваниями или другими ограниченными возможностями, безопасно самостоятельно эвакуироваться или эвакуироваться другими людьми.Некоторые общины создают добровольные конфиденциальные реестры лиц с ограниченными возможностями, которым может потребоваться индивидуальная помощь в эвакуации или уведомление. Если вы принимаете или поддерживаете такой реестр, имейте процедуры для обеспечения его добровольности, гарантии контроля конфиденциальности и разработки процесса обновления реестра. Также подумайте, как лучше всего рассказать о его доступности. Независимо от того, используется ли реестр, ваш план должен учитывать потребности в доступном транспорте для людей, пользующихся инвалидными колясками, скутерами или другими вспомогательными средствами передвижения, а также слепых или слабовидящих людей.

Транзитный автобус, оборудованный подъемником для инвалидных колясок, используется для эвакуации отдельных лиц и семей.

Работа общественного и частного транспорта может быть нарушена из-за переполненности, перекрытых улиц и тротуаров или из-за того, что система вообще не работает. Передвижение людей во время эвакуации имеет решающее значение, но многие люди с ограниченными возможностями не могут пользоваться традиционным, недоступным транспортом.

Этапы действий: эвакуация с доступными транспортными средствами

Определите доступные виды транспорта, которые могут быть доступны для эвакуации людей с ограниченными возможностями во время чрезвычайной ситуации. Например, некоторые общины использовали оборудованные лифтами школы или транзитные автобусы для эвакуации людей, передвигающихся на инвалидных колясках во время наводнений

Школьный автобус с лифтом используется для эвакуации человека в инвалидном кресле и его семьи.

Укрытие

Когда случаются стихийные бедствия, людям часто предоставляют безопасное убежище во временных убежищах.Некоторые из них могут находиться в школах, офисных зданиях, палатках или других местах. Исторически сложилось так, что большое внимание уделялось обеспечению того, чтобы эти приюты были хорошо укомплектованы предметами первой необходимости, такими как еда, вода и одеяла. Но многие из этих приютов недоступны для людей с ограниченными возможностями. Люди, использующие инвалидное кресло или скутер, часто каким-то образом могли добраться до убежища, но не находили доступного входа, доступного туалета или доступной зоны убежища.

Этапы действий: Доступные убежища

Изучите приюты в вашем районе на предмет препятствий к доступу для людей с ограниченными возможностями.Например, если вы подумываете о включении определенного спортивного зала средней школы в свой план убежища, на раннем этапе вам следует изучить его парковку, путь к спортзалу и туалеты, обслуживающие спортзал, чтобы убедиться, что они доступны для людей с ограниченными возможностями. . Если вы обнаружите препятствия для доступа, поработайте с владельцем объекта, чтобы попытаться устранить эти препятствия. Если вы не можете этого сделать, подумайте о другом ближайшем учреждении, которое может удовлетворить ваши потребности в укрытии.

Приют с доступными функциями, включая парковку, зона высадки, прихожая, туалетные комнаты и спальные зоны.

Пока все ваши убежища не будут иметь доступную парковку, внешние маршруты, входы, внутренние маршруты к убежищу и туалетные комнаты, обслуживающие территорию убежища; вы должны определить и широко предать гласности населению, в том числе людям с ограниченными возможностями и обслуживающим их организациям, местонахождение наиболее доступных приютов для оказания экстренной помощи.

Персонал приютов и волонтеры часто проходят подготовку по оказанию первой помощи или в других областях, имеющих решающее значение для оказания экстренной помощи, но многие из них практически не знакомы с потребностями людей с ограниченными возможностями.В некоторых случаях инвалидам отказывают в убежищах из-за неуверенности добровольцев в способности приюта удовлетворять их потребности. Как правило, людей с ограниченными возможностями нельзя изолировать или попросить перейти в «специальные» приюты, предназначенные для их использования. Обычно им должно быть разрешено посещать те же приюты, что и их соседи и сослуживцы.

Этапы действий: вклад в планирование убежища и обучение персонала

Пригласите представителей групповых домов и других людей с ограниченными возможностями встретиться с вами в рамках вашего обычного планирования убежища.Обсудите с ними, какие убежища они с большей вероятностью воспользуются в случае возникновения чрезвычайной ситуации, и какие проблемы, связанные с инвалидностью, могут возникнуть у них во время укрытия. Разработайте специальные инструкции для ваших волонтеров и сотрудников, чтобы решить эти проблемы.

Человек, пользующийся инвалидной коляской, сидит на детской кроватке, поставленной у стены. Высота кровати и сиденья для инвалидной коляски одинакова, что позволяет чтобы этот человек перешел с инвалидной коляски на кровать.

Работник приюта помогает человеку забраться на койку с помощью переносного подъемника, предоставленного приютом.

Работник приюта помогает мужчине перенос на детскую кроватку.

Во многих приютах действует политика запрета домашних животных, а некоторые ошибочно применяют эту политику, чтобы исключить служебных животных, таких как собаки-поводыри для слепых, собаки-поводыри для глухих или собаки, которые тянут инвалидные коляски или подбирают упавшие предметы.Когда инвалидам, использующим служебных животных, говорят, что их животные не могут попасть в приют, они вынуждены выбирать между безопасностью и отказываться от хорошо обученного животного, которое сопровождает их повсюду и позволяет им действовать независимо.

Этапы действий: Животные-поводыри

Принять процедуры, гарантирующие, что люди с ограниченными возможностями, использующие служебных животных, не отделяются от своих служебных животных во время укрытия во время чрезвычайной ситуации, даже если домашние животные обычно запрещены в приютах.Хотя вы не можете без необходимости отделять людей, использующих служебных животных, от других, вы можете учитывать возможное присутствие лиц, которым по соображениям безопасности или здоровья не следует находиться с определенными видами животных.

Мужчина в инвалидной коляске прибывает в приют со своей семьей и служебным животным.

У женщины есть служебное животное лежа на полу рядом с ее койкой.

Люди с ограниченными возможностями, нуждающиеся в лекарствах, таких как определенные типы инсулина, которые требуют постоянного охлаждения, могут обнаружить, что во многих приютах нет холодильников или холодильников со льдом. Люди, которые используют системы жизнеобеспечения и другие устройства, полагаются на электричество, чтобы функционировать и оставаться в живых, и во многих случаях могут не иметь доступа к генератору или другому источнику электричества в приюте.

Действия пользователя: лекарства, охлаждение и резервное питание

Убедитесь, что в разумном количестве убежищ есть резервные генераторы и средства для хранения лекарств в холодильнике (например, холодильник или холодильник со льдом). Эти приюты должны быть доступны в приоритетном порядке для людей с ограниченными возможностями, которым требуется доступ к электричеству и охлаждению, например, для использования жизнеобеспечивающих медицинских устройств, обеспечения питания моторизованных инвалидных колясок и хранения определенных лекарств, таких как инсулин, которые требуют охлаждения .Общественность следует регулярно уведомлять о местонахождении этих убежищ. Кроме того, если вы решите вести конфиденциальный реестр лиц, нуждающихся в транспортной помощи, в этот реестр также можно будет записывать тех, кто будет нуждаться в определенных лекарствах. Это облегчит ваши приоритеты в планировании.

Человек в инвалидной коляске подбирает лекарства в приюте.

Глухие или слабослышащие люди могут не иметь доступа к звуковой информации, которая обычно предоставляется людям во временных убежищах. Слепые или слабовидящие лица не смогут пользоваться печатными объявлениями, советами или другой письменной информацией.

Действия: Связь

Принять процедуры, обеспечивающие доступное общение для глухих или слабослышащих, а также для людей с серьезными нарушениями речи.Обучите персонал основным процедурам обеспечения доступного общения, включая обмен заметками или размещение письменных объявлений вместе с устными объявлениями. Обучите персонал чтению печатной информации по запросу слепым или слабовидящим лицам.

Работник приюта читает печатную информацию слепой женщине.

возвращаясь домой

Потребности людей с ограниченными возможностями также следует учитывать, когда они покидают приют или когда им разрешено вернуться в свой дом иным образом.Если пандус был разрушен, человек с ограниченными физическими возможностями не сможет входить в дом и выходить из него. В случае, если временное жилье необходимо после пребывания в приюте, в вашем плане реагирования на чрезвычайные ситуации может быть указано доступное физически доступное краткосрочное жилье, а также жилье с соответствующими устройствами связи, такими как телетайпы, чтобы люди с ограниченными возможностями общения могли общаться с семьей. , друзья и медицинские работники.

Этапы действий: планирование

Определить временное доступное жилье (например, доступные гостиничные номера в общине или в близлежащих общинах), которое можно было бы использовать, если люди с ограниченными возможностями не могут немедленно вернуться домой после стихийного бедствия, если, например, были отключены необходимые доступные приспособления, такие как пандусы или электрические системы. поврежден.

Переносной прицеп обеспечивает временное доступное жилье для человека. который использует инвалидную коляску и его семья. Помимо доступных функций внутри, у прицепа также есть доступный подъезд, доступная парковка и прицеп расположен на доступном пути к другим объектам в парке мобильных домов.

Входит человек в инвалидной коляске и его служебное животное. предоставление временного доступного жилья в многоквартирном доме.

ДОГОВОР НА АВАРИЙНОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

Многие местные органы власти предоставляют экстренные услуги по контрактам с другими местными органами власти или частными организациями по оказанию помощи. Эти организации могут не полностью осознавать ту роль, которую они должны играть в выполнении ваших обязательств по предоставлению доступных экстренных услуг.

Этапы действий: заключение контракта на оказание экстренных услуг

Убедитесь, что контракты на оказание экстренных услуг требуют, чтобы поставщики выполняли соответствующие шаги, описанные в этом документе.Регулярно пересматривайте условия этих контрактов, чтобы гарантировать, что они по-прежнему удовлетворяют потребности людей с ограниченными возможностями в доступности. Проведите обучение подрядчиков, чтобы они поняли, как лучше всего координировать свою деятельность с вашим общим планом доступности для экстренных служб.

Руководство по готовности к чрезвычайным ситуациям — PDF (версия для печати, 3,5 Мб)

Руководство по готовности к чрезвычайным ситуациям — PDF (экранная версия, 1.

No related posts.