Электричество с нуля: азы для начинающих электриков, сила тока и напряжение, как рассчитать

Содержание

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.

Изучение электричества с нуля - Инженер ПТО

Предлагаем небольшой материал по теме: «Электричество для начинающих». Он даст первоначальное представление о терминах и явлениях, связанных с движением электронов в металлах.

Особенности термина

Электричество представляет собой энергию маленьких заряженных частиц, движущихся в проводниках в определенном направлении.

При постоянном токе не наблюдается изменения его величины, а также направления движения за определенный промежуток времени. Если в качестве источника тока выбирается гальванический элемент (батарейка), в таком случае заряд движется упорядоченно: от отрицательного полюса к положительному концу. Процесс продолжается до тех пор, пока он полностью не исчезнет.

Переменный ток периодически изменяет величину, а также направление движения.

Схема передачи переменного тока

Попробуем понять, что такое фаза в электричестве. Это слово слышали все, но далеко не всем понятен его истинный смысл. Не будем углубляться в детали и подробности, выберем только тот материал, который необходим домашнему мастеру. Трехфазная сеть является способом передачи электрического тока, при котором по трем разным проводам протекает ток, а по одному идет его возврат. Например, в электрической цепи есть два провода.

По первому проводу к потребителю, например, к чайнику, идет ток. Второй провод используется для его возвращения. При размыкании такой цепи, прохождения электрического заряда внутри проводника не будет. Данная схема описывает однофазную цепь. Что такое фаза в электричестве? Фазой считают провод, по которому протекает электрический ток. Нулевым называют провод, по которому осуществляется возврат. В трехфазной цепи присутствует сразу три фазных провода.

Электрический щиток в квартире необходим для распределения электрического тока по всем помещениям. Трехфазные сети считают экономически целесообразными, поскольку для них не нужны два нулевых провода. При подходе к потребителю, идет разделение тока на три фазы, причем в каждой есть по нолю. Заземлитель, который используется в однофазной сети, не несет рабочей нагрузки. Он является предохранителем.

К примеру, при возникновении короткого замыкания появляется угроза удара током, пожара. Для предотвращения такой ситуации, величина тока не должна превышать безопасный уровень, избыток уходит в землю.

Пособие "Школа для электрика" поможет начинающих мастерам справляться с некоторыми поломками бытовых приборов. Например, если возникли проблемы при функционировании электрического двигателя стиральной машины, ток будет попадать на внешний металлический корпус.

При отсутствии заземления заряд будет распределяться по машине. При прикосновении к ней руками, в роли заземлителя выступит человек, получив удар электрическим током. При наличии провода заземления такой ситуации не возникнет.

Особенности электротехники

Пособие «Электричество для чайников» пользуется популярностью у тех, кто далек от физики, но планирует использовать эту науку в практических целях.

Датой появления электротехники считают начало девятнадцатого века. Именно в это время был создан первый источник тока. Открытия, сделанные в области магнетизма и электричества, сумели обогатить науку новыми понятиями и фактами, обладающими важным практическим значением.

Пособие «Школа для электрика» предполагает знакомство с основными терминами, касающимися электричества.

Советы начинающим

Во многих сборниках по физике есть сложные электрические схемы, а также разнообразные непонятные термины. Для того чтобы новички могли разобраться во всех тонкостях данного раздела физики, было разработано специальное пособие «Электричество для чайников». Экскурсию в мир электрона необходимо начинать с рассмотрения теоретических законов и понятий. Наглядные примеры, исторические факты, используемые в книге «Электричество для чайников», помогут начинающим электрикам усваивать знания. Для проверки успеваемости можно использовать задания, тесты, упражнения, связанные с электричеством.

Если вы понимаете, что у вас недостаточно теоретических знаний для того, чтобы самостоятельно справиться с подключением электрической проводки, обратитесь к справочникам для «чайников».

Безопасность и практика

Для начала нужно внимательно изучить раздел, касающийся техники безопасности. В таком случае во время работ, связанных с электричеством, не будет возникать чрезвычайных ситуаций, опасных для здоровья.

Для того чтобы на практике реализовать теоретические знания, полученные после самостоятельного изучения основ электротехники, можно начать со старой бытовой техники. До начала ремонта обязательно ознакомьтесь с инструкцией, прилагаемой к прибору. Не забывайте, что с электричеством шутить не нужно.

Электрический ток связан с передвижением электронов в проводниках. Если вещество не способно проводить ток, его называют диэлектриком (изолятором).

Для движения свободных электронов от одного полюса к другому между ними должна существовать определенная разность потенциалов.

Интенсивность тока, проходящего через проводник, связана с количеством электронов, проходящих через поперечное сечение проводника.

На скорость прохождения тока влияет материал, длина, площадь сечения проводника. При увеличении длины провода, увеличивается его сопротивление.

Заключение

Электричество является важным и сложным разделом физики. Пособие "Электричество для чайников" рассматривает основные величины, характеризующие эффективность работы электрических двигателей. Единицами измерения напряжения являются вольты, ток определяется в амперах.

У любого источника электрической энергии существует определенная мощность. Она подразумевает количество электричества, вырабатываемое прибором за определенный промежуток времени. Потребители энергии (холодильники, стиральные машины, чайники, утюги) также имеют мощность, расходуя электричество во время работы. При желании можно провести математические расчеты, определить примерную плату за каждый бытовой прибор.

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

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

Понятия и свойства электрического тока

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

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

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

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

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

Основные токовые величины

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

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

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

Закон Ома

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

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

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

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

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

Энергия и мощность в электротехнике

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

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

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

Электрика для чайников: основы электроники

Древние греки наблюдали электрические явления задолго до начала изучения электричества. Достаточно потереть шерстью или мехом полудрагоценный камень янтарь, как он начинает притягивать кусочки сухой соломы, бумаги или пух и перья.

В современных школьных опытах используются стеклянные и эбонитовые стержни натертые шелком или шерстью. При этом считается, что на стеклянном стержне сохраняется положительный заряд, а на эбонитовом отрицательный. Эти стержни также могут притягивать к себе мелкие кусочки бумаги и т.п. мелкие предметы. Именно это притяжение и есть воздействие электрического поля, которое изучал Шарль Кулон.

По-гречески янтарь называется электрон, поэтому для описания такой силы притяжения Уильям Гильберт (1540 – 1603 гг.) предложил термин «электрический» .

В 1891 году английский ученый Стоней Джордж Джонстон выдвинул гипотезу о существовании в веществах электрических частиц, которые и назвал электронами. Такое утверждение существенно облегчило понимание электрических процессов в проводниках .

Электроны в металлах достаточно свободны и легко отрываются от своих атомов, а под действием электрического поля, точнее разности потенциалов перемещаются между атомами металла, создавая электрический ток. Таким образом, электрический ток в медном проводе представляет собой поток электронов, протекающий вдоль провода, от одного конца к другому.

Электрический ток способны проводить не только металлы. При определенных условиях электропроводны жидкости, газы и полупроводники. В этих средах носителями зарядов являются ионы, электроны и дырки. Но пока речь только о металлах, ведь даже и в них все не так просто.

Пока что речь идет о постоянном токе, направление и величина которого не меняется. Поэтому на электрических схемах возможно стрелками указать, куда же течет ток. Считается, что ток течет от положительного полюса к отрицательному, к такому выводу пришли на ранней стадии изучения электричества.

Позднее выяснилось, что на самом деле электроны движутся как раз в обратном направлении – от минуса к плюсу. Но, тем не менее, от «ошибочного» направления не отказались, более того именно оно называется техническим направлением тока. Какая разница, если лампочка все равно горит. Направление движения электронов получило название истинного и применяется чаще всего в научных исследованиях.

Сказанное иллюстрирует рисунок 1.

Если переключатель на некоторое время «перебросить» в сторону батарейки, то зарядится электролитический конденсатор C, на нем накопится некоторый заряд. После того, как конденсатор зарядился, переключатель повернули в сторону лампочки. Лампа вспыхнула и погасла – конденсатор разрядился. Совершенно очевидно, что длительность вспышки зависит от величины электрического заряда, запасенного в конденсаторе.

Гальваническая батарея тоже хранит электрический заряд, но намного больший, нежели конденсатор. Поэтому время вспышки достаточно велико, — лампочка может гореть до нескольких часов.

Электрический заряд, ток, сопротивление и напряжение

Изучением электрических зарядов занимался французский ученый Ш. Кулон, который в 1785 году открыл закон, названный его именем.

В формулах электрический заряд обозначается как Q или q. Физический смысл этой величины — способность заряженных тел вступать в электромагнитные взаимодействия: одноименные заряды отталкиваются, разноименные притягиваются. Сила взаимодействия между зарядами прямо пропорциональна величине зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Если в виде формулы, то это выглядит вот так:

Электрический заряд электрона очень мал, поэтому на практике пользуются величиной заряда под названием Кулон . Именно эта величина используется в международной системе СИ (Кл). В одном кулоне содержится ни много ни мало 6,24151*10 18 (десять в восемнадцатой степени) электронов. Если из этого заряда выпускать по 1 млн. электронов в секунду, то этот процесс продлится целых 200 тысяч лет!

За единицу измерения тока в системе СИ принят Ампер (А) , по имени французского ученого Андре Мари Ампера (1775 — 1836). При силе тока в 1А через поперечное сечение проводника за 1 секунду протекает заряд ровно в 1 Кл. Математическая формула в этом случае получается вот такая: I = Q/t.

В этой формуле ток в Амперах, заряд в Кулонах, время в секундах. Все единицы должны соответствовать системе СИ.

Другими словами получается один кулон в секунду. Очень напоминает скорость автомобиля в километрах в час. Поэтому сила электрического тока есть не что иное, как скорость протекания электрического заряда.

Чаще в быту используется внесистемная единица Ампер*час. Достаточно вспомнить автомобильные аккумуляторы, емкость которых указывается как раз в ампер часах. И это всем известно и понятно, хотя про какие-то кулоны в магазинах авто запчастей никто и не вспоминает. Но при этом все-таки существует соотношение: 1 Кл = 1*/3600 ампер*часа. Возможно, что такое количество можно было бы назвать ампер * секундой.

По-другому определению ток в 1 А протекает в проводнике сопротивлением 1 Ом при разности потенциалов (напряжении) на концах проводника 1 В. Соотношение между этими величинами определяется по закону Ома. Это, пожалуй, самый главный электрический закон, недаром народная мудрость гласит: «Не знаешь закон Ома – сиди дома!».

Проверка закона Ома

Этот закон сейчас известен всем: «Ток в цепи прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению». Казалось бы всего три буквы, — I = U/R, любой школьник скажет: «Ну и что?». А на самом деле путь к этой короткой формуле был достаточно тернист и долог.

Для проверки закона Ома можно собрать простейшую схему, показанную на рисунке 2.

Исследование достаточно простое, — увеличивая напряжение источника питания по точкам на бумаге построить график, показанный на рисунке 3.

Казалось бы, что график должен получиться идеально прямой линией, поскольку зависимость I = U/R можно представить в виде U = I*R, а в математике это прямая линия. На самом же деле в правой части линия загибается вниз. Может не очень сильно, но загибается и почему-то весьма разнообразно. При этом загиб будет зависеть от того, как будет нагреваться исследуемое сопротивление. Не зря оно сделано из длинной медной проволоки: можно намотать плотно виток к витку, можно закрыть слоем асбеста, может температура в помещении сегодня одна, а вчера была другая или в помещении гуляет сквозняк.

Это к тому, что температура влияет на сопротивление так же, как на линейные размеры физических тел при нагревании. Каждый металл имеет свой температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Вот только про расширение знают и помнят практически все, а про изменение электрических свойств (сопротивление, емкость, индуктивность) забывают. А ведь именно температура в этих опытах является самым стабильным источником нестабильности.

С литературной точки зрения получилась достаточно красивая тавтология, но именно она в данном случае очень точно выражает суть проблемы.

Многие ученые в середине девятнадцатого века пытались открыть эту зависимость, но мешала нестабильность опытов, вызывала сомнения в истинности полученных результатов. Удалось это сделать только Георгу Симону Ому (1787-1854), который сумел отбросить все побочные эффекты или, как говорится, увидеть за деревьями лес. Единица измерения сопротивления 1Ом до сих пор носит имя этого гениального ученого.

Из закона Ома можно выразить любую составляющую: I=U/R, U=I*R, R=U/I.

Для того, чтобы эти соотношения не забывать существует так называемый треугольник Ома , или что-то в этом роде, показанный на рисунке 4.

Рисунок 4. Треугольник Ома

Пользоваться им очень просто: достаточно закрыть пальцем искомую величину и две оставшиеся буквы покажут, что с ними надо делать.

Еще осталось вспомнить, какую роль играет во всех этих формулах напряжение, каков его физический смысл. Обычно под напряжением понимается разность потенциалов в двух точках электрического поля. Чтобы это было легче понять, пользуются аналогиями, как правило, с баком, водой и трубами.

В этой «водопроводной» схеме расход воды в трубе (литры/сек) это как раз есть ток (кулон/сек), а разность между верхним уровнем в баке и открытым краном разность потенциалов (напряжение). При этом если кран открыт, то давление на выходе равно атмосферному, которое можно принять за условный нулевой уровень.

В электрических схемах такая условность позволяет принять какую-то точку за общий провод («землю»), относительно которого производятся все измерения и настройки. Чаще всего за этот провод принимают минусовой вывод источника питания, хотя это и не всегда так.

Разность потенциалов измеряется в вольтах (В) по имени итальянского физика Алессандро Вольта (1745-1827). По современному определению при разности потенциалов в 1 В на перемещение заряда в 1 Кл расходуется энергия в 1 Дж. Пополнение израсходованной энергии производится от источника питания, по аналогии с «водопроводной» схемой это будет насос, поддерживающий уровень воды в баке.

Электрический ток - Физика - Теория, тесты, формулы и задачи

Оглавление:

 

Основные теоретические сведения

Электрический ток. Сила тока. Сопротивление

К оглавлению...

В проводниках при определенных условиях может возникнуть непрерывное упорядоченное движение свободных носителей электрического заряда. Такое движение называется электрическим током. За направление электрического тока принято направление движения положительных свободных зарядов, хотя в большинстве случае движутся электроны – отрицательно заряженные частицы.

Количественной мерой электрического тока служит сила тока I – скалярная физическая величина, равная отношению заряда q, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени t, к этому интервалу времени:

Если ток не постоянный, то для нахождения количества прошедшего через проводник заряда рассчитывают площадь фигуры под графиком зависимости силы тока от времени.

Если сила тока и его направление не изменяются со временем, то такой ток называется постоянным. Сила тока измеряется амперметром, который включается в цепь последовательно. В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в амперах [А]. 1 А = 1 Кл/с.

Средняя сила тока находится как отношение всего заряда ко всему времени (т.е. по тому же принципу, что и средняя скорость или любая другая средняя величина в физике):

Если же ток равномерно меняется с течением времени от значения I1 до значения I2, то можно значение среднего тока можно найти как среднеарифметическое крайних значений:

Плотность тока – сила тока, приходящаяся на единицу поперечного сечения проводника, рассчитывается по формуле:

При прохождении тока по проводнику ток испытывает сопротивление со стороны проводника. Причина сопротивления – взаимодействие зарядов с атомами вещества проводника и между собой. Единица измерения сопротивления 1 Ом. Сопротивление проводника R определяется по формуле:

где: l – длина проводника, S – площадь его поперечного сечения, ρ – удельное сопротивление материала проводника (будьте внимательны и не перепутайте последнюю величину с плотностью вещества), которое характеризует способность материала проводника противодействовать прохождению тока. То есть это такая же характеристика вещества, как и многие другие: удельная теплоемкость, плотность, температура плавления и т.д. Единица измерения удельного сопротивления 1 Ом·м. Удельное сопротивление вещества – табличная величина.

Сопротивление проводника зависит и от его температуры:

где: R0 – сопротивление проводника при 0°С, t – температура, выраженная в градусах Цельсия, α – температурный коэффициент сопротивления. Он равен относительному изменению сопротивления, при увеличении температуры на 1°С. Для металлов он всегда больше нуля, для электролитов наоборот, всегда меньше нуля.

Диод в цепи постоянного тока

Диод – это нелинейный элемент цепи, сопротивление которого зависит от направления протекания тока. Обозначается диод следующим образом:

Стрелка в схематическом обозначении диода показывает, в каком направлении он пропускает ток. В этом случае его сопротивление равно нулю, и диод можно заменить просто на проводник с нулевым сопротивлением. Если ток течет через диод в противоположном направлении, то диод обладает бесконечно большим сопротивлением, то есть не пропускает ток совсем, и является разрывом в цепи. Тогда участок цепи с диодом можно просто вычеркнуть, так как ток по нему не идет.

 

Закон Ома. Последовательное и параллельное соединение проводников

К оглавлению...

Немецкий физик Г.Ом в 1826 году экспериментально установил, что сила тока I, текущего по однородному металлическому проводнику (то есть проводнику, в котором не действуют сторонние силы) сопротивлением R, пропорциональна напряжению U на концах проводника:

Величину R принято называть электрическим сопротивлением. Проводник, обладающий электрическим сопротивлением, называется резистором. Это соотношение выражает закон Ома для однородного участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Проводники, подчиняющиеся закону Ома, называются линейными. Графическая зависимость силы тока I от напряжения U (такие графики называются вольт-амперными характеристиками, сокращенно ВАХ) изображается прямой линией, проходящей через начало координат. Следует отметить, что существует много материалов и устройств, не подчиняющихся закону Ома, например, полупроводниковый диод или газоразрядная лампа. Даже у металлических проводников при достаточно больших токах наблюдается отклонение от линейного закона Ома, так как электрическое сопротивление металлических проводников растет с ростом температуры.

Проводники в электрических цепях можно соединять двумя способами: последовательно и параллельно. У каждого способа есть свои закономерности.

1. Закономерности последовательного соединения:

Формула для общего сопротивления последовательно соединенных резисторов справедлива для любого числа проводников. Если же в цепь последовательно включено n одинаковых сопротивлений R, то общее сопротивление R0 находится по формуле:

2. Закономерности параллельного соединения:

Формула для общего сопротивления параллельно соединенных резисторов справедлива для любого числа проводников. Если же в цепь параллельно включено n одинаковых сопротивлений R, то общее сопротивление R0 находится по формуле:

Электроизмерительные приборы

Для измерения напряжений и токов в электрических цепях постоянного тока используются специальные приборы – вольтметры и амперметры.

Вольтметр предназначен для измерения разности потенциалов, приложенной к его клеммам. Он подключается параллельно участку цепи, на котором производится измерение разности потенциалов. Любой вольтметр обладает некоторым внутренним сопротивлением RB. Для того чтобы вольтметр не вносил заметного перераспределения токов при подключении к измеряемой цепи, его внутреннее сопротивление должно быть велико по сравнению с сопротивлением того участка цепи, к которому он подключен.

Амперметр предназначен для измерения силы тока в цепи. Амперметр включается последовательно в разрыв электрической цепи, чтобы через него проходил весь измеряемый ток. Амперметр также обладает некоторым внутренним сопротивлением RA. В отличие от вольтметра, внутреннее сопротивление амперметра должно быть достаточно малым по сравнению с полным сопротивлением всей цепи.

 

ЭДС. Закон Ома для полной цепи

К оглавлению...

Для существования постоянного тока необходимо наличие в электрической замкнутой цепи устройства, способного создавать и поддерживать разности потенциалов на участках цепи за счет работы сил неэлектростатического происхождения. Такие устройства называются источниками постоянного тока. Силы неэлектростатического происхождения, действующие на свободные носители заряда со стороны источников тока, называются сторонними силами.

Природа сторонних сил может быть различной. В гальванических элементах или аккумуляторах они возникают в результате электрохимических процессов, в генераторах постоянного тока сторонние силы возникают при движении проводников в магнитном поле. Под действием сторонних сил электрические заряды движутся внутри источника тока против сил электростатического поля, благодаря чему в замкнутой цепи может поддерживаться постоянный электрический ток.

При перемещении электрических зарядов по цепи постоянного тока сторонние силы, действующие внутри источников тока, совершают работу. Физическая величина, равная отношению работы Aст сторонних сил при перемещении заряда q от отрицательного полюса источника тока к положительному к величине этого заряда, называется электродвижущей силой источника (ЭДС):

Таким образом, ЭДС определяется работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда. Электродвижущая сила, как и разность потенциалов, измеряется в вольтах (В).

Закон Ома для полной (замкнутой) цепи: сила тока в замкнутой цепи равна электродвижущей силе источника, деленной на общее (внутреннее + внешнее) сопротивление цепи:

Сопротивление r – внутреннее (собственное) сопротивление источника тока (зависит от внутреннего строения источника). Сопротивление R – сопротивление нагрузки (внешнее сопротивление цепи).

Падение напряжения во внешней цепи при этом равно (его еще называют напряжением на клеммах источника):

Важно понять и запомнить: ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока не меняются, при подключении разных нагрузок.

Если сопротивление нагрузки равно нулю (источник замыкается сам на себя) или много меньше сопротивления источника, то тогда в цепи потечет ток короткого замыкания:

Сила тока короткого замыкания – максимальная сила тока, которую можно получить от данного источника с электродвижущей силой ε и внутренним сопротивлением r. У источников с малым внутренним сопротивлением ток короткого замыкания может быть очень велик, и вызывать разрушение электрической цепи или источника. Например, у свинцовых аккумуляторов, используемых в автомобилях, сила тока короткого замыкания может составлять несколько сотен ампер. Особенно опасны короткие замыкания в осветительных сетях, питаемых от подстанций (тысячи ампер). Чтобы избежать разрушительного действия таких больших токов, в цепь включаются предохранители или специальные автоматы защиты сетей.

Несколько источников ЭДС в цепи

Если в цепи присутствует несколько ЭДС подключенных последовательно, то:

1. При правильном (положительный полюс одного источника присоединяется к отрицательному другого) подключении источников общее ЭДС всех источников и их внутреннее сопротивление может быть найдено по формулам:

Например, такое подключение источников осуществляется в пультах дистанционного управления, фотоаппаратах и других бытовых приборах, работающих от нескольких батареек.

2. При неправильном (источники соединяются одинаковыми полюсами) подключении источников их общее ЭДС и сопротивление рассчитывается по формулам:

В обоих случаях общее сопротивление источников увеличивается.

При параллельном подключении имеет смысл соединять источники только c одинаковой ЭДС, иначе источники будут разряжаться друг на друга. Таким образом суммарное ЭДС будет таким же, как и ЭДС каждого источника, то есть при параллельном соединении мы не получим батарею с большим ЭДС. При этом уменьшается внутреннее сопротивление батареи источников, что позволяет получать большую силу тока и мощность в цепи:

В этом и состоит смысл параллельного соединения источников. В любом случае при решении задач сначала надо найти суммарную ЭДС и полное внутреннее сопротивление получившегося источника, а затем записать закон Ома для полной цепи.

 

Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца

К оглавлению...

Работа A электрического тока I, протекающего по неподвижному проводнику с сопротивлением R, преобразуется в теплоту Q, выделяющееся на проводнике. Эту работу можно рассчитать по одной из формул (с учетом закона Ома все они следуют друг из друга):

Закон преобразования работы тока в тепло был экспериментально установлен независимо друг от друга Дж.Джоулем и Э.Ленцем и носит название закона Джоуля–Ленца. Мощность электрического тока равна отношению работы тока A к интервалу времени Δt, за которое эта работа была совершена, поэтому она может быть рассчитана по следующим формулам:

Работа электрического тока в СИ, как обычно, выражается в джоулях (Дж), мощность – в ваттах (Вт).

 

Энергобаланс замкнутой цепи

К оглавлению...

Рассмотрим теперь полную цепь постоянного тока, состоящую из источника с электродвижущей силой ε и внутренним сопротивлением r и внешнего однородного участка с сопротивлением R. В этом случае полезная мощность или мощность, выделяемая во внешней цепи:

Максимально возможная полезная мощность источника достигается, если R = r и равна:

Если при подключении к одному и тому же источнику тока разных сопротивлений R1 и R2 на них выделяются равные мощности то внутреннее сопротивление этого источника тока может быть найдено по формуле:

Мощность потерь или мощность внутри источника тока:

Полная мощность, развиваемая источником тока:

КПД источника тока:

 

Электролиз

К оглавлению...

Электролитами принято называть проводящие среды, в которых протекание электрического тока сопровождается переносом вещества. Носителями свободных зарядов в электролитах являются положительно и отрицательно заряженные ионы. К электролитам относятся многие соединения металлов с металлоидами в расплавленном состоянии, а также некоторые твердые вещества. Однако основными представителями электролитов, широко используемыми в технике, являются водные растворы неорганических кислот, солей и оснований.

Прохождение электрического тока через электролит сопровождается выделением вещества на электродах. Это явление получило название электролиза.

Электрический ток в электролитах представляет собой перемещение ионов обоих знаков в противоположных направлениях. Положительные ионы движутся к отрицательному электроду (катоду), отрицательные ионы – к положительному электроду (аноду). Ионы обоих знаков появляются в водных растворах солей, кислот и щелочей в результате расщепления части нейтральных молекул. Это явление называется электролитической диссоциацией.

Закон электролиза был экспериментально установлен английским физиком М.Фарадеем в 1833 году. Закон Фарадея определяет количества первичных продуктов, выделяющихся на электродах при электролизе. Итак, масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна заряду Q, прошедшему через электролит:

Величину k называют электрохимическим эквивалентом. Он может быть рассчитан по формуле:

где: n – валентность вещества, NA – постоянная Авогадро, M – молярная масса вещества, е – элементарный заряд. Иногда также вводят следующее обозначение для постоянной Фарадея:

 

Электрический ток в газах и в вакууме

К оглавлению...

Электрический ток в газах

В обычных условиях газы не проводят электрический ток. Это объясняется электрической нейтральностью молекул газов и, следовательно, отсутствием носителей электрических зарядов. Для того чтобы газ стал проводником, от молекул необходимо оторвать один или несколько электронов. Тогда появятся свободные носителя зарядов - электроны и положительные ионы. Этот процесс называется ионизацией газов.

Ионизировать молекулы газа можно внешним воздействием - ионизатором. Ионизаторами может быть: поток света, рентгеновские лучи, поток электронов или α-частиц. Молекулы газа также ионизируются при высокой температуре. Ионизация приводит к возникновению в газах свободных носителей зарядов - электронов, положительных ионов, отрицательных ионов (электрон, объединившийся с нейтральной молекулой).

Если создать в пространстве, занятом ионизированным газом, электрическое поле, то носители электрических зарядов придут в упорядоченное движение – так возникает электрический ток в газах. Если ионизатор перестает действовать, то газ снова становится нейтральным, так как в нем происходит рекомбинация – образование нейтральных атомов ионами и электронами.

Электрический ток в вакууме

Вакуумом называется такая степень разрежения газа, при котором можно пренебречь соударением между его молекулами и считать, что средняя длина свободного пробега превышает линейные размеры сосуда, в котором газ находится.

Электрическим током в вакууме называют проводимость межэлектродного промежутка в состоянии вакуума. Молекул газа при этом столь мало, что процессы их ионизации не могут обеспечить такого числа электронов и ионов, которые необходимы для ионизации. Проводимость межэлектродного промежутка в вакууме может быть обеспечена лишь с помощью заряженных частиц, возникших за счет эмиссионных явлений на электродах.

Что такое ноль и фаза в электричестве и зачем он нужен?

Очень немного людей  понимают суть электричества. Такие понятия как "электрический ток", "напряжение" "фаза" и "ноль" для большинства являются  темным лесом, хотя с ними мы сталкиваемся каждый день. Давайте же получим крупицу полезных знаний и разберемся, что такое фаза и ноль в электричестве. Для обучения электричеству с "нуля" нам нужно разобраться с фундаментальными понятиями. В первую очередь нас интересуют электрический ток и электрический заряд.

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

Электрический ток и электрический заряд

Электрический заряд – это физическая скалярная величина, которая определяет способность тел быть источником электромагнитных полей. Носителем наименьшего или элементарного электрического заряда является электрон. Его заряд равен примерно -1,6 на 10 в минус девятнадцатой степени Кулон.

Заряд электрона - минимальный электрический заряд (квант, порция заряда), который встречается в природе у свободных долгоживущих частиц.

Заряды условно делятся на положительные и отрицательные. Например, если мы потрем эбонитовую палочку о шерсть, она приобретет отрицательный электрический заряд (избыток электронов, которые были захвачены атомами палочки при контакте с шерстью).

Такую же природу имеет статическое электричество на волосах, только в этом случае заряд является положительным (волосы теряют электроны).

Кстати, о том, что такое ток, напряжение и сопротивление можно дополнительно почитать в нашей отдельной статье, посвященной закону Ома.

 

Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц (носителей заряда) по проводнику. Само движение заряженных частиц возникает под действием электромагнитного поля – одного из фундаментальных физических полей.

Электрический ток может быть постоянным и переменным. При постоянном токе направление и величина тока не меняются. Переменный ток – это ток, изменяющийся во времени.

Источником постоянного тока является, например, батарейка. Но именно переменный ток используется в бытовых розетках, которые стоят в наших домах. Причина в том, что переменные токи гораздо проще получать и передавать на большие расстояния.

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

Основным видом переменного тока является синусоидальный ток. Это такой ток, который сначала нарастает в одном направлении, достигая максимума (амплитуды) начинает спадать, в какой-то момент становится равным нулю и снова нарастает, но уже в другом направлении.

 

Непосредственно о таинственных фазе и нуле

Все мы слышали про фазу, три фазы, ноль и заземление.

Простейший случай электрической цепи – однофазная цепь. В ней всего три провода. По одному из проводов ток течет к потребителю (пусть это будет утюг или фен), а по другому – возвращается обратно. Третий провод в однофазной сети – земля (или заземление).

Провод заземления не несет нагрузки, но служит как бы предохранителем. В случае, когда что-то выходит из-под контроля, заземление помогает предотвратить удар электрическим током. По этому проводу избыток электричества отводится или "стекает" в землю.

Провод, по которому ток идет к прибору, называется фазой, а провод, по которому ток возвращается – нулем.

Итак, зачем нужен ноль в электричестве? Да за тем же, что и фаза! По фазному проводу ток поступает к потребителю, а по нулевому - отводится в обратном направлении. Сеть, по которой распространяется переменный ток, является трехфазной. Она состоит из трех фазовых проводов и одного обратного.

Именно по такой сети ток идет до наших квартир. Подходя непосредственно к потребителю (квартирам), ток разделяется на фазы, и каждой из фаз дается по нулю. Частота изменения направления тока в странах СНГ - 50 Гц.

В разных странах действуют разные стандарты напряжений и частот в сети. Например, в обычной домашние розетки в США подается переменный ток напряжением 100-127 Вольт и частотой 60 Герц.

Провода фазы и нуля нельзя путать. Иначе можно устроить короткое замыкание в цепи. Чтобы этого не произошло и Вы ничего не перепутали, провода приобрели разную окраску.

Каким цветом фаза и ноль обозначены в электричестве? Ноль, как правило, синего или голубого цвета, а фаза - белого, черного или коричневого. Провод заземления также имеет свой окрас - желто-зеленый.

 

Итак, сегодня мы узнали, что же значат понятия «фаза» и «ноль» в электричестве. Будем просто счастливы, если для кого-то эта информация была новой и интересной. Теперь, когда вы услышите что-то про электричество, фазу, ноль и землю, вы уже будете знать, о чем идет речь. Напоследок напоминаем, если вам вдруг понадобится произвести расчет трехфазной цепи переменного тока, вы можете смело обращаться в студенческий сервис. С помощью наших специалистов даже самая дикая и сложная задача станет вам «по зубам».

Электрика под ключ, электромонтаж с нуля квартир в Чехове | Услуги

Уважаемые заказчики!
Вы только что нашли КАЧЕСТВЕННЫЙ сервис по электромонтажу с гарантией (все регистрационные и разрешительные документы вышлем по почте)!
Выполняем работы ЛЮБОЙ СЛОЖНОСТИ под ключ в квартирах, частных домах, офисах, коммерческих и производственных помещениях «с нуля»!
Оперативно выезжаем на объект и устанавливаем ПОНЯТНЫЕ ЦЕНЫ и АДЕКВАТНЫЕ СРОКИ (мы знаем, что вы придете к нам в следующий раз)!
Работаем ОФИЦИАЛЬНО и для вас (качественный инструмент, квалифицированные мастера – имеются все документы)
Ждем ваших звонков ПРЯМО СЕЙЧАС!

электрик чехов
электромонтаж чехов
электрика в чехове под ключ
электромонтаж от частного мастера в чехове
электрик чеховский район
электрик подольск
электрик на дом подольск
услуги электрика в подольске
вызов электрика подольск
электрик в подольске цены
услуги электрика в подольске цена
вызвать электрика подольск
вызов электрика на дом в подольске
электромонтаж в подольске
электромонтаж от частного мастера в подольске
электрик подольский район
электрик климовск
электрик серпухов
работа электрику в серпухове
электрик серпухов цены
электромонтаж серпухов
ваш электрик
ваш электрик 24
электромонтаж сайт
электромонтаж официальный
электрик сайт
услуги электрика
электрик официальный
электрик на дом
вызов электрика
вызвать электрика
электрика в квартире
электрик в частном доме
электрик в деревянном доме
монтаж электрики в доме
электрика в доме под ключ
услуги электрика на дом
электрик вызов на дом недорого
электричество под ключ
подключение электричества
подключить электричество
электричество на участок
электричество в квартире
электричество в частном доме
электромонтаж под ключ
электромонтаж в квартире
электромонтаж частного дома
электромонтаж в коттедже
электромонтаж офисов
электромонтаж в новостройке
электромонтаж с гарантией
электромонтаж по договору
электромонтаж недорого
электрик недорого
электрик на дом недорого
услуги электрика недорого
частный мастер
компания электромонтаж
фирма электромонтаж

Свое электричество . Цивилизация с нуля. Что нужно знать и уметь, чтобы выжить после всемирной катастрофы

В отличие от топлива или продовольствия электричество не запасешь впрок — оно поставляется в виде тока и исчезнет в течение нескольких дней после катастрофы, когда отключатся передающие сети. Сообществу уцелевших придется генерировать свое электричество, и многому здесь мы можем научиться, понаблюдав за теми, кто сегодня решил жить на самообеспечении, без подключения к национальным электросетям.

На первое время простейшим решением может стать дизельный генератор, найденный на стройке или на месте дорожных работ. А возможно, вам удастся подключиться к высоким ветрякам, расставленным по гряде холмов невдалеке, чтобы питать сети возобновляемой электроэнергией, когда кончается топливо. Одна такая турбина, прежде чем ей понадобится ремонт, который вы не сможете провести без специального инструмента или сменных узлов определенной конструкции, может выработать до мегаватта электроэнергии, этого хватит примерно на тысячу современных домов.

Людям с техническими способностями не составит большого труда соорудить ветряк из подручного утиля. Из тонких листов стали вырезать и выгнуть лопасти гигантского вентилятора, укрепить на ступице колеса, а вращение передавать при помощи цепи и системы велосипедных звездочек.

Принципиальный момент — преобразовать энергию вращения в электрическую. Для этого надо раздобыть подходящий генератор. Сегодня нас окружает море генераторов удобной и компактной конструкции, так что даже неудивительно, если вы не сразу сообразите, что они — повсюду. На Земле насчитывается около миллиарда единиц моторного транспорта — самый большой автопарк, около четверти от общего числа, в США, — и на каждой из этих машин установлен генератор переменного тока. Автомобильный электрогенератор — удивительный механизм. Покрутите ротор, и можно снимать на терминалах абсолютно стабильный ток напряжением 12 В, вне зависимости от скорости вращения. Это делает автомобильные генераторы идеальным вариантом для постапокалиптической генерации электротока в небольших объемах. Вариант попроще — электродвигатель с постоянными магнитами, какими оборудуют электроинструменты типа беспроводных дрелей или беговые дорожки. Если принудительно вращать его ротор, то мотор работает «наоборот»: генерирует и подает на клеммы электрический ток. Его сила будет зависеть от того, с какой скоростью вращают ротор.

Солнечные батареи тоже можно раздобыть. В отличие от дизель-генератора и ветряной турбины они не имеют движущихся частей и будут довольно долго служить без всякого ремонта. Хотя со временем они все равно портятся — от проникающей под оболочку влаги и разрушения кремниевых пластин солнечной радиацией. Выработка солнечной батареи снижается примерно на 1 % в год, так что через два-три поколения постапокалиптических землян нынешние солнечные элементы станут практически бесполезны.

Следующая проблема — хранение и раздача произведенной электроэнергии. Строго говоря, одно из первых мест, куда нужно отправиться после апокалипсиса, — это гольф-клуб: но не для того, чтобы снять стресс от светопреставления расслабляющей прогулкой по 19 лункам, а чтобы собрать кое-какой жизненно важный материал.

Автомобильные аккумуляторы надежны, но они сконструированы, чтобы давать сильный кратковременный ток для вращения стартера. Эти батареи плохо подходят для производства ровного и бесперебойного тока для нужд вашего автономного хозяйства; и вообще, они легко выходят из строя, если постоянно разряжаются более чем на 5°%.

Альтернативная модель свинцово-кислого аккумулятора, так называемая батарея глубокого разряда, разряжается гораздо медленнее, и ее можно без вреда раз за разом практически полностью разряжать и заряжать снова. Именно такие батареи следует искать в первые дни после апокалипсиса. Они могут стоять в микроавтобусах и трейлерах, моторных инвалидных креслах, электропогрузчиках и гольфмобилях. Постоянным током ваших батарей можно питать многие электрические устройства, например небольшой холодильник и лампочки, но постарайтесь все же раздобыть еще такое устройство, как инвертор тока: он преобразует постоянный ток в переменный напряжением 240 В, пригодный для питания различных устройств.

Подобного рода генераторы и батареи сегодня используют люди, живущие автономно, и выживальщики, закаляющие себя к апокалипсису. Но мы видим в недавней истории немало вдохновляющих примеров изобретательности, с которой в трудные времена обеспечивали себя электричеством обычные горожане. Например, в дни Боснийской войны в середине девяностых жителям боснийского города Горажде, три года пребывавшего в осаде сербской армии, пришлось почти всем обеспечивать себя на месте. Продовольствие в Горажде доставляли самолеты ООН, но техническая база городского хозяйства сильно пострадала, и электроснабжение было отрезано. Для генерации электрического тока гораждинцы строили кустарные гидроэлектростанции: к мостам через Дрину привязывали плавучие платформы, оснащенные водяными колесами и генераторами, снятыми с автомашин.

Это было до странности похоже на мельничные суда, которые в городах средневековой Европы привязывали к опорам мостов на самом сильном течении, только гораждинские мельницы по подвешенным к мосту проводам снабжали берег электричеством.

Что такое фаза и ноль в электрике. Назначение фазы и нуля в электричестве

К такому явлению как электричество уже давно все привыкли. Многие термины мы употребляем в обиходе, обладая лишь поверхностным пониманием. Между тем, путь пройденный электричеством от электростанции до вашей розетки непрост.

Существует множество факторов, влияющих на бесперебойную подачу электроэнергии к конечному потребителю. Все нюансы рассматривать в данной статье не будем, ограничимся лишь такими терминами как “Фаза” и “Ноль”.

Итак, для чего нужны фаза и ноль в электрике, и что это вообще такое. Для более полного понимания вернемся опять к электростанции. Берем в качестве примера некую электростанцию, на которой происходит следующее:

  1. 1. Трехфазные генераторы переменного тока вырабатывают ток
  2. 2. По линиям электропередач ток поступает на трансформаторные подстанции
  3. 3. С трансформаторных подстанций ток поступает в дома и т.д.

Теперь немного подробнее. Сначала напрашивается вопрос: почему мы используем именно переменный ток? Все очень просто: переменный ток можно передавать на большие расстояния, а с постоянным это довольно проблематично. Вопрос второй: как так получается, что к трансформатору приходит три фазы, а в квартире получается однофазная сеть?

Дело в том, что на электрощиток многоквартирного дома приходит три фазы, ноль и заземление. Далее, вводно-распределительные устройства (ВРУ) разделяют все три фазы, при этом каждый фазный провод получает свое заземление и свой ноль.

Понятное дело, что без подготовки эту информацию не усвоить, поэтому ниже мы остановимся и расскажем об этом более подробно.

Что представляет собой фаза и ноль в трехфазной сети

Как мы знаем из школьного курса физики – электрический ток движется только в замкнутом контуре. То есть по одному проводу он должен прийти, а по другому уйти. Чтобы не морочить голову, сразу даем определение:

  • - Фаза – проводник, по которому к потребителю приходит ток;
  • - Ноль – проводник, по которому ток уходит от потребителя.

Для правильной работы электрическому току всегда необходим замкнутый контур. Ток течет в одном направлении. Фазный провод – провод, по которому ток приходит к любой нагрузке, будь-то электрочайник или холодильник, неважно. Ноль – провод, по которому ток возвращается.

Кроме этого нулевой провод выполняет еще одну полезную функцию – выравнивает фазное напряжение. Заземление – провод, на котором нет напряжения. Он служит резервным проводом для того, чтобы в случае утечки тока защитить человека от удара.

Теперь возьмем трансформатор, который питает дом. Трансформатор – устройство, повышающее, либо понижающее напряжение в сети. Чтобы конечный потребитель получил питание, к обмоткам низкого напряжения подключаются четыре провода. К выводам трансформаторной обмотки подключаются три провода (это и есть наши фазы), а ноль (еще называют “общий”) берется из точки соединения трансформаторных обмоток.

Теперь рассмотрим еще два термина и сразу дадим им определения:

  1. 1. Линейное напряжение – напряжение, возникающее между фазными проводами в трехфазной электросети. Номинальное значение линейного напряжения – 380 вольт.
  2. 2. Фазное напряжение – напряжение между одним фазным проводом и нулем. Номинальное значение такого напряжения – 220 вольт.

Существуют системы, в которых заземление присоединяют именно к нулевому проводу. Такая система носит название “глухозаземленная нейтраль”.

Делается это так: обмотки в трансформаторе соединяются по типу “звезда” (есть еще и соединение “треугольник”, а такде различные сочетания этих соединений, но об этом в другой раз). После этого нейтраль заземляют. Тогда наш ноль одновременно служит и заземлением (совмещенный нейтральный проводник, PEN).

Такой тип заземления практиковали в советское время при постройке жилых домов. Проще говоря, в таких домах электрощиток зануляют. Однако такой метод достаточно опасен, поскольку в некоторых случаях ток может пройти через ноль, возникнет отличный от нуля потенциал, результат варьируется от удара током до небольшого опасного фейерверка.

В наше время к жилым домам также подводят три фазы, но помимо трех фазных проводов, между трансформатором и домом также присутствуют отдельно нулевой провод отдельно провод заземления. На каждой подстанции имеется контур заземления: в случае утечки тока в электросистеме жилого дома - ток возвращается к заземлению на подстанции.

При монтаже такой сети необходимо учитывать, что в электрощите должны присутствовать отдельные шины для фаз, отдельная шина для нуля, отдельная шина для заземления. Внимание, при монтаже заземления не забудьте о том, что шина заземления должна быть соединена металлически с корпусом электрощитка.

На самом деле, аварийные ситуации, так или иначе связанные с отсутствием заземления или с совмещением нуля и заземления, в трехфазных сетях происходят периодически, поэтому заземление действительно необходимо. Немного отвлечемся и посмотрим, какие ситуации наиболее часто распространены.

Для правильной эксплуатации вся нагрузка должна быть равномерно распределена между фазами. Такое бывает редко, да и неизвестно, что именно будет подключать потребитель. Если возникает ситуация, при которой нагрузка на одну из фаз увеличивается, на другую – уменьшается, а к третьей – вообще непонятно что подключают, тогда происходит смещение нейтрали.

Из-за этого смещения между нулевым проводом и проводом заземления появляется разность потенциалов. Если же нулевой провод имеет сечение, которого недостаточно, то пресловутая разность потенциалов увеличивается.

А когда фазы теряют связь с нейтральным проводником, получаются две следующих ситуации:

  1. 1. Если фазы нагружены до предела, то напряжение падает до нуля;
  2. 2. Если фазы наоборот не нагружены, то напряжение растет до 380.

Как видите, такое напряжение явно уничтожит бытовую технику, рассчитанную на сети в 220 вольт. Помимо этого, в таких ситуациях металлические корпуса электрооборудования тоже будут под напряжением.

Отсюда следует, что использование раздельного варианта нуля и заземления более предпочтительно, так как позволяет обойтись без таких аварийных случаев.

Назначение фазы и нуля

Чтобы полностью понять, что же именно подразумевает словосочетание “фаза и ноль в электрике” обратимся к аналогии. Электрический ток наиболее удобно сравнивать с водой, а токонесущие провода – с трубами.

Итак, представим следующее. У нас имеется одна труба, по которой горячая вода из резервуара поступает в большую кастрюлю. Также имеется вторая труба, которая по мере наполнения кастрюли сбрасывает излишек поступающей горячей воды обратно в резервуар. Теперь расшифровка: первая труба – фаза, кастрюля – полезная нагрузка, вторая труба – ноль. Ток по фазе приходит к нагрузке, а по нулевому проводу уходит обратно. Вот и все.

Теперь представим что произойдет, если из-за неисправности второй трубы горячая вода из кастрюли не будет уходить обратно в резервуар. В этом случае кастрюля очень быстро наполнится, а кипяток начнет с нее выливаться и может нас ошпарить.

Чтобы этого избежать, подводим к кастрюле третью трубу. Эта труба будет играть роль аварийного выхода для поступающей воды. Тогда, если вторая труба, отводящая воду отказывается работать, то излишек воды будет уходить через третью трубу. А третья труба идет в землю в специально выкопанный для этого котлован. Вот именно этот пример нам наглядно демонстрирует заземление.

Выше мы описали работу тока в однофазной сети, а также назначение фазы и нуля. В трехфазной происходит то же самое, только ток течет одновременно по трем проводам, а возвращается по четвертому.

Из примера становится понятно, что нельзя путать фазу с нулем, а также нельзя их соединять между собой. Для удобства все кабеля имеют свою цветовую маркировку, благодаря которой можно без всяких приборов определить принадлежность провода к фазе или нулю.

Внимание! Для пущей уверенности лучше перед началом работы все-таки прозвонить кабель, несмотря на цветовую маркировку. Очень часто в силу собственного незнания, неопытные электрики вообще не заморачиваются по поводу цвета проводов, и именно из-за этого существует опасность. Тут хорошо работает правило: доверяй, но проверяй!

По поводу цветовой маркировки. В электричестве приняты следующие обозначения: фазный провод коричневого, черного либо белого цвета, нулевой – голубого или синего, а провод заземления имеет желто-зеленый цвет.

Имейте ввиду, цвета не всегда могут быть такими: не так давно мне в трехфазной сети попались три красных провода (фаза), а нулевой провод был черного цвета.

Способы определения фазы и нуля

Как вы уже поняли, фаза и ноль в электричестве отличаются с помощью цветовой маркировки, но этот способ может быть ошибочным из-за изначально неверного монтажа.

Для более точного определения фазного провода существует отвертка-индикатор. Просто прикоснитесь ею к проводам по очереди. На нулевой провод отвертка никак не отреагирует, но при прикосновении к фазному проводу индикатор загорится. Если же индикатор вообще не сработал, значит ваша электросеть вышла из строя, напряжение в сети отсутствует.

Если же индикатор отреагировал на оба провода, значит в нулевом проводе произошел обрыв.

«Фаза» в электрике обозначается латинской буквой «L» производная от «Line» (линия). Обычно это коричневый или белый провод. «Ноль» обозначается буквой «N» от английского - Neutral (нейтральный). Цвет нулевого провода, как правило, синий или белый но синими полосами по всей длине.

Заземляющий проводник в электрике маркируют как «PE» – Protective Earthing. Он имеет желто-зеленый цвет.

Фаза и ноль в электропроводке

Выше мы уже объяснили, что такое фаза и ноль в электрике, а также принцип их работы. В электропроводке фаза и ноль работают точно также. По фазному проводу производится подача тока, по нулевому – ток возвращается обратно.

Поэтому достаточно один раз понять принцип работы фазы и нуля, и тогда вас не смутит никакая электропроводка, а также вы сможете правильно объяснить соседу, что такое фаза и ноль в электропроводке.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья - поделись с друзьями!

 

Создание электричества в эпоху пещерных людей

Допустим, вы хотите изобрести электричество заново. Большая часть современной электроэнергии вырабатывается путем перемещения проводников в магнитном поле. Итак, вам нужно магнитное поле, проводник и движение. Водяное колесо может приводить в движение, поэтому вам просто понадобится провод и несколько магнитов, и вы сможете вырабатывать электричество. На бумаге это звучит великолепно, но на самом деле приукрашивает интересную уловку-22 в использовании постоянных магнитов для выработки электричества.Это правда, что большая часть современного электричества вырабатывается путем перемещения проводников через магнитное поле, но сила магнитного поля, необходимого для создания любого практического количества электричества, намного сильнее, чем поле, создаваемое естественным магнитом. Сегодняшние магниты производятся с использованием больших электрических токов. Итак, вам нужно электричество, чтобы сделать сильный магнит, но вам нужен сильный магнит, чтобы произвести электричество. Это Уловка-22. К счастью, эту дилемму можно решить.(Я пропускаю, как сделать постоянный магнит, но если вы действительно хотите знать, посмотрите это видео.

Вместо того, чтобы пытаться сделать постоянный магнит, гораздо более практичным подходом было бы сделать примитивную батарею и использовать ее для питания электромагнита. Затем используйте электромагнит вместо постоянного магнита в генераторе. Часть произведенной электроэнергии затем возвращается к электромагниту, и после того, как генератор заработает, аккумулятор можно полностью отключить.Конечно, если генератор когда-нибудь остановится, весь процесс придется повторить. Технически это называется использованием внешнего возбуждения для индукции самовозбуждения полевых катушек в генераторе. Самовозбуждение - это то, как работает большинство крупных генераторов, подобных тем, что используются на современных электростанциях. Они не используют постоянные магниты, а питают внутренний электромагнит частью вырабатываемого электричества.

Давайте быстро посмотрим, как работает электромагнит и почему не годится любой медный провод, и как вырабатывается электричество, перемещая проводники через магнитное поле.

Движущиеся электроны создают магнитное поле. Это очень похоже на то, как движущаяся лодка создает след.

Итак, любой проводник, по которому проходят электроны, имеет вокруг себя магнитное поле. Обычно это поле очень слабое (по сравнению с современными магнитами), но его можно усилить, намотав множество катушек проволоки в небольшом пространстве, и если катушки намотаны вокруг чего-то ферромагнитного, например, куска железа, то магнитное поле сфокусировано. .Вот как вы создаете электромагнит. Но это не может быть просто медный провод - голый медный провод не подойдет. На провод необходимо нанести тонкий слой изоляции. Изоляция - это то, что заставляет электроны проходить через все катушки вместо того, чтобы сокращать путь от первой катушки к последней. Современный медный провод для обмоток имеет тонкий слой эмали, изолирующий провод и предотвращающий короткое замыкание. Подойдет любая непроводящая изоляция, но она должна быть тонкой, потому что толстая изоляция ограничивает количество витков провода, которое вы можете намотать на небольшом пространстве.Вы когда-нибудь «сжигали» электродвигатель? Это происходит, когда двигатель становится слишком горячим, и изоляция плавится, что позволяет сократить электроэнергию. Этот короткий путь снижает силу магнитного поля настолько, что двигатель больше не работает.

Вместо того, чтобы вдаваться в подробности того, как работают генераторы и двигатели, я просто направлю вас к этому отличному видео, которое стоит посмотреть каждому путешественнику во времени. Если вы не понимаете, как построить приличный двигатель постоянного тока или генератор после просмотра, то вам, вероятно, не стоит возиться с машинами времени.

Грубая наука. Генератор Вызов

Задача: производство электроэнергии

Страница: 1 2 3 4 5 6 7

Генератор это просто устройство, которое преобразует механическую энергию (само получено из уголь, нефть, природный газ, ветер, вода, ядерные реакции или другие источники) в электрическую энергию. Здесь мы описываем, как использовать общедоступные материалы. сделать простой генератор.Хотя он будет достаточно мощным, чтобы зажгите лампочку фонарика, она работает по тем же основным принципам, что и сила станционные генераторы, обеспечивающие бытовую электроэнергию.

Как работает генератор

При электрическом токе протекает через провод, он создает трехмерное магнитное силовое поле вокруг проволоки, аналогично стержневому магниту. Магниты тоже окружен подобным трехмерным полем.Это можно "увидеть" в двух измерениях, если на лист бумаги присыпают железные опилки над магнитом. Опилки выравниваются по магнитным линиям. сила, окружающая магнит.


Двумерное представление магнитного поля вокруг стержневого магнита. Стрелки указывают направление магнитных силовых линий. N (север) и S (юг) укажите полюса магнита, на которых сосредоточены силовые линии.Северный полюс магнита отталкивает северный полюс компаса или другой стержневой магнит, в то время как его южный полюс будет притягивать северный полюс компас или другой стержневой магнит.

Самый простой Генератор состоит из катушки с проволокой и стержневого магнита. Когда ты нажимаешь магнит через середину катушки, электрический ток производится в проводе. Ток течет в одном направлении при нажатии на магнит. в и в другом направлении при удалении магнита.Другими словами, вырабатывается переменный ток. Если вы держите магнит абсолютно неподвижно внутри катушки ток вообще не генерируется. Другой способ производства ток будет для магнита, который вращается внутри катушки, или для катушка вращается вокруг магнита.

Этот метод генерации электричества, называемой индукцией, открыл Майкл Фарадей. в 1831 году. Он обнаружил, что чем сильнее были магниты, тем больше витков проволоки в катушке, и чем быстрее движется магнит или катушка, тем больше производимого напряжения.Фарадей также заметил, что это было более эффективно. если катушка была намотана на металлический сердечник, так как это помогло сконцентрировать магнитное поле.

Генераторы Rough Science

Центр творческой науки - доктор Джонатан П. Хэйр

Центр творческой науки - доктор Джонатан П. Хэйр ссылка на 6 самодельный электрогенератор стр.
Очень простой генератор, описанный ниже, является примитивным, но показывает основные операции.Его намеренно оставили как можно более простым, чтобы было максимально возможно использовать его в творческих проектах и ​​изобретениях. Следовательно, он может лечь в основу более сложного устройства, как будет показано ниже.

Генератор состоит из катушки с проволокой (около 1000 витков), намотанной на последние 3 см или около того большого гвоздя. Когда вращающийся магнит помещается рядом с устройством, он индуцирует напряжение в катушке, которое затем может использоваться для зажигания лампы (или, еще лучше, светодиода, подробности см. На конце) - таким образом, можно просто продемонстрировать генерацию электричества.

Схема простого генератора

Шаг 1
Сделайте два картонных круга диаметром около 3 см (толщиной 1-2 мм). В середине кружков аккуратно проткните дырочку. Найдите большой (10-15 см длиной, 6 мм шириной) чистый (неноржавый) гвоздь с большой шляпкой. Проденьте один из кружочков на гвоздь и продвиньте его прямо к голове.

Шаг 2
Закройте последние 3-4 см ногтя одним слоем изоляционной ленты (шляпку ногтя не закрывайте).Наденьте второй круг на гвоздь, но только до изоляционной ленты. Добавьте еще ленту на другую сторону круга, чтобы закрепить круг на месте. Теперь у вас должна быть готовая «катушка», на которую можно наматывать катушку.

Шаг 3
Возьмите немного тонкой изолированной медной проволоки (скажем, 25 м или около того 30SWG, примерно 0,3 мм в диаметре), оставьте около 20-30 см свободными и начните наматывать витки на изолированную часть гвоздя между двумя кругами. Сделайте 1000-1500 оборотов (точное количество не имеет большого значения и будет зависеть от того, насколько аккуратно вы сможете их надеть, прежде чем они выйдут за ограничивающие картонные круги).Оставьте на конце еще 20-30 см и перережьте проволоку. Заклейте всю сборку изолентой, чтобы проволока не развязывалась.

Шаг 4
Возьмите свободные концы проводов и соскребите изоляцию. Подключите их к лампочке или к светодиоду. Поднесите магнит к головке гвоздя и, удерживая его на расстоянии примерно 5 мм от головки, быстро перемещайте магнит из стороны в сторону. Лампочка или светодиод загорится, показывая выработку электричества !!

КАК РАБОТАЕТ ГЕНЕРАТОР

Генератор работает за счет магнитного поля, индуцирующего напряжение в катушке с проволокой.Важно отметить, что напряжение увеличивается по мере увеличения количества витков провода на катушке, размера катушки и силы магнитного поля. Магнитное поле (или катушка) должно находиться в постоянном движении, чтобы производить / индуцировать электричество в катушке. Это можно сделать, перемещая магнит или перемещая катушку - эффект тот же. Катушка (или магнит) должна двигаться таким образом, чтобы катушка постоянно проходила через магнитное поле.
Железный гвоздь также важен в нашем простом генераторе, поскольку он имеет тенденцию концентрировать магнитное поле.Когда катушка наматывается на гвоздь, она имеет тенденцию втягивать больше магнитного потока в область катушки, что повышает общую эффективность устройства и увеличивает создаваемое напряжение.
Тип провода в катушке также важен. Например, толстый провод означает меньшие потери мощности, но недостаток в том, что катушка станет очень большой, когда потребуется большое количество витков. Поэтому в практическом генераторе необходимо найти компромисс между размером магнита, катушки и провода.

переменного или постоянного тока
Этот простой генератор называется генератором переменного тока. Это означает, что напряжение, появляющееся на двух проводах, меняется между + и -, и - и + каждый раз, когда магнит совершает полный оборот. В результате генератор может зажечь лампочку или светодиод, не беспокоясь о том, в какую сторону должны идти соединения (поскольку они все равно эффективно реверсируют все время). Однако этот простой генератор не подходит для работы радиоприемников, калькуляторов или других устройств, которым требуется постоянный ток (DC), который вырабатывается, например, от батареи.Вы можете весело провести время, подключив динамики к выходу генератора, так как вы можете услышать переменное электричество, но, пожалуйста, не используйте лучшие Hi-Fi динамики своих родителей! Попробуйте использовать наушники типа Walkman и т. Д.

ГЕНЕРАТОР ДОПОЛНИТЕЛЬНО

На фотографии ниже показан простой генератор с ручным коленчатым валом, который я построил, в котором использовались два таких генератора гвоздей, соединенные вместе (чтобы дать вдвое большую мощность). Таким образом, одновременно используются как северная, так и южная сторона магнита. Необходимо правильно выполнить проводку между катушками, иначе напряжение исчезнет, ​​и вы не получите никакой энергии от генератора! Катушки подключаются одна за другой, а не одна через другую (т. Е.последовательная цепь, а не параллельная). Использовалась простая деревянная зубчатая передача, чтобы вы могли с комфортом вырабатывать электричество, не поворачивая ручку слишком быстро.

Простой генератор с двумя гвоздями и рукояткой

Крупный план генератора

ВОЗМОЖНО САМЫЙ ПРОСТОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР В МИРЕ
Щелкните здесь, чтобы увидеть еще более простой генератор

ЛАМПОЧКИ КАКОГО ТИПА Я МОГУ ИСПОЛЬЗОВАТЬ?
Может показаться здравым смыслом использовать лампочку с как можно более низким напряжением в этом типе генератора, но на самом деле лампа с более высоким напряжением часто работает лучше.Например, лампочка 1,5 В (напряжение) часто требует 0,25 А (ампер - электрический ток), чтобы зажечься, в то время как лампочка 6 В может потреблять всего 0,05 А. Этот простой генератор может подавать только относительно небольшой ток (скажем, 0,05-0,1 А), поэтому лампы с более высоким напряжением, как правило, работают лучше. Кстати, светодиод (светоизлучающий диод) очень хорошо работает в этой конструкции, потому что они потребляют очень небольшой ток (около 0,01 А). Светодиоды можно получить у Tandys или Maplins (подойдет практически любой) или выбросить из старого радио или игрушки, в которой они есть.

Щелкните здесь для получения информации о светодиодах

КАКОЙ ТИП МАГНИТА Я ДОЛЖЕН ИСПОЛЬЗОВАТЬ?
В общем, чем сильнее магнит, тем лучше. Eclipse производят всевозможные магниты, и их можно купить в большинстве хозяйственных магазинов. В описанном выше генераторе «кривошипная рукоятка» использовался магнит E825 Eclipse. Стоит попробовать другие типы магнитов, но вам, возможно, придется разработать другие способы вращения магнитов, чтобы убедиться, что магнитное поле изменяется правильным образом по отношению к катушке.Хорошие генераторы можно сделать из кнопок, планок, часовых туфель и цилиндрических магнитов - это просто ваше воображение!

ПЕРЕЧЕНЬ ДЕТАЛЕЙ И ИНСТРУМЕНТЫ
Картон из крупяной коробки например
Железный гвоздь с головкой (диаметр 1/4 дюйма (6 мм), длина ~ 6 дюймов (15 см))
Катушка (прибл. 25 м) с эмалированной медной проволокой (30 SWG или диаметром ~ 0,3 мм)
E825 Магнит кнопки Eclipse
Лампа фонаря (6 В, 0,06 А) и патрон, а еще лучше - светодиод
Ручная дрель (стандартный тип ящика для инструментов)
Большинство этих деталей можно приобрести в магазине DIY или в электронных магазинах, таких как Tandy или Maplins.

Книг и статей:
Продвинутая физика, Том Дункан, 4-е изд., Джон Мюррей, ISBN 0 7195 5199 4
хороший раздел по генераторам и электричеству.

Идеи для дальнейшей работы:
1) попробуйте варьировать количество оборотов. Всегда ли верно, что напряжение растет с количеством витков для этого простого генератора? Что произойдет, если катушка станет настолько большой, что ее пятна перестанут приближаться к гвоздю?

2) Вы можете найти лучший штамповщик, чем гвоздь?

3) как насчет того, чтобы попробовать другие формы энергии для питания вращающегося магнита, например?энергия ветра, энергия волн (например, см. раздел «Строительство собственной ветряной мельницы»)

goto «построить свою собственную ветряную мельницу»

4) Можете ли вы встроить подвижный переключатель, чтобы напряжение было постоянным (DC) вместо переменного (AC) - это называется коммутатором

5) Можно ли использовать катушку для гвоздей (без магнита) в качестве "поисковая" катушка для обнаружения магнитных полей? Попробуйте поставить катушку с гвоздем рядом с динамиком, проигрывающим загруженную музыку, светодиод мигает вместе с музыкой?
ПРИМЕЧАНИЕ: никогда не приближайтесь к устройствам с питанием от сети с этим устройством

НЕ ИГРАЙТЕ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПИТАНИЕМ - ОНО УБИВАЕТ

Информация о сайте:
Подробная информация о магните, использованном в этом проекте:
www.magnets2buy.com/acatalog/Buttons.html

ВОЗМОЖНО САМЫЙ ПРОСТОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР В МИРЕ
Щелкните здесь, чтобы увидеть еще более простой генератор

ссылка на страницу 6 генов


ЦЕНТР ТВОРЧЕСКОЙ НАУКИ

Д-р Джонатан Хэйр, Университет Сассекса,
Брайтон, Восточный Суссекс. BN1 9QJ

домой | дневник | что на | Резюме CSC | последние новости


Как производится электричество? | Как работает электричество?

Какие источники питания зеленые?

Энергия, вырабатываемая из возобновляемых источников, таких как гидро-, ветровая, солнечная и геотермальная, является зеленой.В отличие от ископаемого топлива эти источники энергии не истощают природные ресурсы. Они также являются более чистыми источниками энергии, которые не загрязняют окружающую среду выбросами углерода.

Хотя возобновляемые источники энергии лучше для здоровья нашей планеты, они обычно стоят больше, чем другие источники энергии, поэтому большая часть нашей электроэнергии не вырабатывается из зеленых источников.

Продукт JustGreen Power от компании

Just Energy позволяет гарантировать, что до 100% потребляемой вами электроэнергии вырабатывается из возобновляемых источников.

Узнать больше
Ежегодное экологическое раскрытие
Ежеквартальное экологическое раскрытие

Хотя варианты зеленой энергии Just Energy доступны на большинстве рынков, которые мы обслуживаем, они пока недоступны на всех наших рынках. Посмотрите, на каких рынках мы в настоящее время предлагаем варианты зеленой энергии.

Хотите узнать больше об электричестве? Ознакомьтесь с нашей серией обучающих статей с часто задаваемыми вопросами об электричестве.

Раскрытие экологической информации

Заявление об охране окружающей среды штата Иллинойс
Заявление об охране окружающей среды штата Делавэр

Источники: «Электроэнергия - вторичный источник энергии.”Университет Лихай,

1. «Электроэнергия - вторичный источник энергии». Университет Лихай, http://www.ei.lehigh.edu/learners/energy/readings/electricity.pdf

2. «Наука об электричестве». Факторы, влияющие на цены на бензин - объяснение энергии, ваше руководство по пониманию энергетики - Управление энергетической информации, www.eia.gov/energyexplained/electricity/the-science-of-electricity.php

3. «Уголь и электричество». Всемирная угольная ассоциация, 17 апреля 2018 г., www.worldcoal.орг / уголь / использует-уголь / уголь-электричество

4. «Как электроэнергия доставляется потребителям». Факторы, влияющие на цены на бензин - объяснение энергии, ваше руководство по пониманию энергетики - Управление энергетической информации, www.eia.gov/energyexplained/electricity/delivery-to-consumers.php

5. Перлман, Ховард и Геологическая служба США. «Гидроэнергетика: как это работает». Адгезионные и когезионные свойства воды, Школа водных наук Геологической службы США, water.usgs.gov/edu/hyhowworks.html.

6. «Электросчетчики.”Министерство энергетики, www.energy.gov/energysaver/appliances-and-electronics/electric-meters.

Как создать электричество с нуля

Преобразует действие воды в электричество. Когда медные катушки вращаются внутри магнитов, вырабатывается электричество.

Как построить солнечную панель, часть 1 из 3 (новая), шаг за шагом

В доме были солнечные батареи, ветряная турбина, аккумуляторная батарея и инвертор, генератор и полный набор бытовой техники, включая стиральную машину и сушилку, холодильник, плиту, спутниковое телевидение, пропановую печь и даже посудомоечную машину.

Как создать электричество с нуля . Волосы - один из лучших материалов для создания статического электричества. Они предназначены для включения в коммунальные услуги, уже существующие в вашем доме. Сверните кусок проволоки в довольно большую петлю, убедившись, что оба конца проволоки доступны.

Магниты, установленные на валу генератора, создают вращающиеся магнитные поля. Эти системы фактически позволяют вам генерировать собственное электричество прямо у себя дома.Посмотрите это видео от alltime10s и узнайте о новых, но несколько необычных способах использования энергии:

Или вы можете поставить паровой двигатель или водяное колесо рядом с тем, что вы хотите вращать, и использовать вал или ремень для его привода. Когда вода движется по турбине, она вращается, вращая вал и, в свою очередь, вращая медные катушки генератора. Построить настоящий город с нуля - это не играть в minecraft, civilization или simcity. Ну, это немного.

Самое важное, что нужно знать, - это знать закон Ленца: 241 лайк · 2 говорят об этом.Решите, какой источник энергии вы хотите преобразовать в электричество.

Все мы знаем, что ученые находятся в постоянном поиске альтернативных источников энергии, и это происходит потому, что в последние годы количество традиционных источников энергии начало значительно сокращаться. Лучше всего построить гидроэлектрический генератор для производства электроэнергии, если поблизости протекает ручей. Изменяющийся магнитный поток через проволочную петлю пропорционален величине напряжения, производимого в проволоке. Итак, вы получаете катушку из проволоки и магнит, и, возможно, водяное колесо, и у вас есть генератор.

Scratch power electric, габороне, ботсвана. Когда что-то не так, нам нужно найти другие источники электроэнергии, чтобы увеличить наши шансы на выживание. Проконсультируйтесь со специалистом по установке панелей и составьте подробный бюджет, который поможет вам поддерживать систему.

Если у вас есть проточная вода, подумайте о простом гидроэлектрическом генераторе. Чем больше катушек вы сделаете, тем больше электричества вы произведете. Тема про электричество с нуля.

Создавайте игры, рассказы и интерактивное искусство с нуля.Теперь, чтобы производить электричество, у вас должен быть такой источник, как ветер, текущая речная вода (пороги) или даже океанское течение, которое, в свою очередь, будет запускать небольшую турбину или вращать лопасти простой ветряной турбины. Они не только могут производить воду из маловероятных исходных материалов, таких как спирты, их работа также может привести к получению более качественных катализаторов и меньших затрат.

В конце концов, он питает ваш компьютер! Первая система, которая могла передавать электричество без проводов, катушка Тесла была поистине революционным изобретением.Некоторые материалы создают статическое электричество лучше, чем другие.

Вал турбины идет вверх в генератор. Ученые открыли новый способ получения воды. Затем сравните результаты, используя визуализацию анимированных данных.

Но в реальности возникают проблемы, которые возникают не в киберпространстве, в том числе. Используйте скретч, чтобы ввести реальные данные о типе и количестве природных ресурсов, используемых странами по всему миру для производства электроэнергии. Детектор может обнаруживать невидимые электрические поля до того, как вы прикоснетесь к чему-либо и получите удар, поэтому попробуйте этот проект, чтобы избежать удара током!

Это не значит, что он был примитивным.Шерсть - один из лучших материалов, позволяющих частицам попадать на пластиковую линейку. Один из лучших способов производить собственное электричество - использовать солнечную энергию.

Вы также получаете эту энергию от падающей воды. Другими словами, стекло может не только менять цвет, но и создавать электричество как. Снимите 1 дюйм изоляции с концов провода и подключите провода к электронному устройству.

Теперь, если у вас есть много медного провода высокой чистоты, вы можете использовать его для создания генератора и двигателя и связи между ними.Движение пара производит кинетическую энергию, энергию движущихся объектов. Вы можете использовать все, что имеет вращающуюся ось, например, велотренажер.

Создайте камеру для дикой природы, которая может подсчитывать количество животных разного цвета, которые проходят перед камерой. Ранние радиоантенны и телеграфия использовали изобретение, но вариации катушки. Чтобы сделать простой электрогенератор, начните со сборки небольшого каркаса из картона.

Хлопок плохо пропускает частицы, поэтому они не создают статического электричества.Как создать примитивное электричество из ветра и воды. Энергия пара вращает турбину, которая, в свою очередь, вращает генератор, создавая электричество.

Создайте визуализацию данных и введите реальные данные для сравнения природных ресурсов, используемых странами для производства электроэнергии. Катушки с проволокой, расположенные вокруг вала, подвергаются воздействию изменяющихся магнитных полей, которые индуцируют в проводах электрические токи. Вы можете создать свою собственную электрическую энергию, используя проточную воду, которая вращает турбину или гребной вал с присоединенным генератором.

Используя магнетизм для создания электричества, генераторы преобразуют энергию вращения в электрический ток.

Значок "Кулинария с каннабисом"

Как приготовить сырое масло в миксере Weston price recipes

Значок на доске FoodSauces / Salsas / Spice Blends

Аутентичный домашний соус энчилада Энчиладас, домашний

Пин на любимых рецептах Blogger

Значок для приготовления еды

Перейти к рецепту шоколадного торта Единственный шоколадный торт

Как сделать соленоидный двигатель в 2020 Proyectos de

Создание планов работы с деревом для вас Склад для поделок

Значок на ариканских блюдах

Зачем покупать токарный станок, если его можно собрать с нуля

Значок Van Life

Морозильная камера на 20 блюд для молодых мам

Булавка на шоколадной крошке

Пин на японском

Значок на доске Рецепты завтрака

Как сделать 9 способов устранить статическое прилипание без использования

Рикотта с Instant Pot DUO, SMART, ULTRA (или любой другой горшок

Жизнь без электричества Хозяйство, электричество

Создайте свой собственный динамик - Scientific American

Ключевые концепции
Физика
Звук
Магнетизм
Электричество

Введение
Вы любите слушать музыку? Вы когда-нибудь задумывались, как телевизор, компьютер или телефон превращают музыку в звук, который слышат ваши уши? В этом проекте вы создадите свой собственный динамик из бытовых материалов и узнаете, как динамики преобразуют электрические сигналы в звук.

Фон
Звуки, такие как песни или звуковая дорожка в фильме, можно сохранить в виде электронного файла. Данные в файле показывают, как громкость и высота звука меняются с течением времени. Эта информация может быть отправлена ​​в электронном виде по проводу (или, в случае сигнала Wi-Fi, по воздуху с использованием радиоволн). Этот процесс перемещает информацию из одного места в другое в цифровой форме, но при этом не производит звука.

Чтобы создать звук из электрического сигнала, нам понадобится еще один кусок головоломки: электромагнетизм . Когда электрический ток течет по проводу, вокруг него создается магнитное поле. Магнитное поле вокруг одиночного прямого куска провода довольно слабое. Однако намотка пучка проволоки в тугую катушку может сделать магнитное поле намного сильнее. Поэтому, когда мы отправляем изменяющийся электрический сигнал из аудиофайла через проволочную катушку, мы получаем изменяющееся магнитное поле, соответствующее исходному звуку.

Это изменяющееся магнитное поле может толкать и притягивать магнитное поле соседнего магнита (называемого постоянным магнитом).Когда магниты толкают и притягивают друг друга, они могут создавать движение. Вы заметили это, если когда-либо соединяли два магнита вместе или использовали один магнит, чтобы оттолкнуть другой магнит. Когда один из магнитов (либо электромагнит, либо постоянный магнит) прикреплен к тонкой мембране, быстро меняющееся магнитное поле заставляет мембрану вибрировать. Вибрирующая мембрана сталкивается с соседними молекулами воздуха, заставляя их также вибрировать. Эта вибрация распространяется по воздуху в виде звуковой волны. В конце концов он достигает ваших ушей, и вы слышите звук.

Обычно динамики закрыты в футляре или встроены в электронное устройство, поэтому вы не можете видеть их внутри. В этом проекте вы создадите свои собственные колонки с нуля, чтобы увидеть, как они работают!

Материалы

  • Электронное устройство (телефон, планшет, компьютер и т. Д.) С разъемом для наушников и возможностью воспроизведения музыки
  • Стереокабель 3,5 мм (типичный штекер для наушников), который можно обрезать и модифицировать
  • Неодимовый магнит (также называемый «редкоземельным» магнитом), приблизительно равный 0.5 дюймов в диаметре и 0,5 дюйма в длину; его можно приобрести в строительном магазине или в Интернете. (Они могут быть опасны при случайном проглатывании, поэтому держите их подальше от маленьких детей.)
  • Не менее 6 футов магнитного провода 30-го калибра (также называемого эмалированным проводом), который также можно приобрести в строительном магазине или в Интернете. Убедитесь, что провод изолированный, а не оголенный медь
  • Как минимум один бумажный или пластиковый стаканчик
  • Прозрачная лента
  • Ножницы
  • Мелкозернистая наждачная бумага
  • Помощник для взрослых
  • Инструмент для зачистки проводов (опция)


Препарат

  • Осторожно отрежьте 3.5-мм аудиокабель (наушники) пополам. Попросите взрослого помочь вам снять примерно два дюйма внешней изоляции с обрезанного конца. Вы можете сделать это с помощью приспособлений для зачистки проводов или соскоблив изоляцию ножницами.
  • Внутри кабеля должно быть три провода меньшего размера. Обычно это один голый медный провод (это «заземляющий» провод) и два других изолированных провода: один красный и один белый (это левый и правый аудиосигналы для стереосистемы).
  • Снимите изоляцию примерно на два дюйма с одного из аудиопроводов (неважно, какой).


Порядок действий

  • Сделайте катушку из проволоки, обернув магнитную проволоку вокруг пальца примерно 50 раз (стараясь не наматывать ее настолько плотно, чтобы не перекрыть кровообращение!). Оставьте не менее 6 дюймов проволоки на обоих концах катушки.
  • Приклейте катушку плоской лентой к внешнему дну чашки. Убедитесь, что катушка не раскручивается.
  • Используйте мелкозернистую наждачную бумагу, чтобы снять изоляцию примерно на 2 дюйма с каждого конца провода.
  • Плотно скрутите каждый конец провода катушки с одним из зачищенных проводов аудиокабеля 3,5 мм. Провода должны быть в хорошем электрическом контакте друг с другом, чтобы их нельзя было ослабить.
  • Оберните каждое соединение витых проводов лентой. Полностью закройте весь оголенный провод там, где вы сняли изоляцию. Это поможет предотвратить короткое замыкание.
  • Подключите другой конец кабеля 3,5 мм к разъему для наушников электронного устройства. Начните играть песню.
  • Поднесите чашку к уху одной рукой.
  • Держите неодимовый магнит прямо под катушкой на внешнем дне чашки так, чтобы он почти касался. Вы слышите, как играет песня?
  • Постарайтесь медленно переместить магнит ближе или дальше от катушки. Как меняется громкость музыки?
  • Устранение неполадок: если вы ничего не слышите, дважды проверьте, чтобы ваши провода были плотно скручены и не ослаблены.Убедитесь, что на вашем электронном устройстве включена полная громкость.
  • Дополнительно: Попробуйте использовать магнит большего размера (или несколько магнитов, уложенных встык) или оберните новую катушку большим количеством витков провода. Можно ли сделать динамик громче?
  • Дополнительно: Зачистите оба аудиокабеля на 3,5-мм кабеле. Постройте и подключите второй динамик (подключите один конец провода катушки к заземляющему кабелю, а другой конец - к новому аудиопроводу, чтобы оба динамика были подключены к заземляющему проводу).Можете ли вы сделать «наушники», чтобы носить оба динамика на ушах?

Наблюдения и результаты
Если вы поднесете динамик к уху и поднесете магнит к катушке, вы должны услышать очень слабую музыку. Если отодвинуть магнит, музыка пропадет. Это происходит потому, что магнитные силы очень сильны вблизи магнита, но быстро ослабевают при удалении от магнита.

В отличие от обычного динамика ваш динамик, вероятно, был недостаточно громким, чтобы вы могли его слышать из другого конца комнаты.Обычные динамики обычно имеют отдельный источник питания (они подключаются к розетке или USB-порту или имеют внутреннюю батарею) и усилитель, который делает звук намного громче. Ваш динамик больше похож на проводные наушники, у которых нет внешнего источника питания. Вы можете услышать наушники, если вставите их прямо в ухо, но не через всю комнату.

Больше для изучения
Что такое магнит? от Physics4Kids
Заставьте брызги танцевать, от Scientific American
Насколько громко могут быть бумажные динамики? от Science Buddies
Создание звуковых волн, от Scientific American
Разговор по струнному телефону от Scientific American
Занятия STEM для детей от Science Buddies

Эта деятельность предоставлена ​​вам в сотрудничестве с Science Buddies

Проектирование энергосистемы с нуля

Smart Electric Power Alliance (SEPA) запустил свою 51-ю государственную инициативу в 2014 году с простого вопроса: что, если бы не было заранее определенного рынка электроэнергии? Без правил.Никаких рыночных дизайнов. Никаких политик. Никаких субсидий на любые виды энергоресурсов. Просто сеть для доставки электроэнергии из множества источников. И клиенты. Множество клиентов. Как бы вы спроектировали рынок электроэнергии, который оптимизирует использование распределенных энергоресурсов?

Дизайн рынка для 51-го штата

SEPA поставил эту задачу в то время, когда дебаты на уровне штатов по поводу чистых измерений и реформы тарифов часто оформлялись как конфликт между коммунальными предприятиями и солнечной отраслью.Стремясь обеспечить более тесную основу для сотрудничества для поиска долгосрочных и эффективных решений, инициатива преследовала двоякие цели:

  • Создание экономически устойчивых бизнес-моделей и интегрированных сетевых структур для обеспечения безопасного, надежного, эффективного, доступного и чистого электроснабжения.
  • Удовлетворение краткосрочного и долгосрочного спроса клиентов на солнечные, накопительные и другие распределенные энергоресурсы.

С тех пор многие государственные дебаты стали более жаркими, в то время как некоторые недавние переговоры между коммунальными предприятиями, солнечными организациями и другими заинтересованными сторонами в отрасли привели к обнадеживающим соглашениям.

SEPA рассматривает сотрудничество и межотраслевое партнерство как важнейшие строительные блоки как для роста солнечных и других распределенных технологий, так и для потенциальных изменений в секторе электроэнергетики. В результате мы усилили наше внимание на выявлении воспроизводимых моделей, которые позволяют заинтересованным сторонам отрасли с конкурирующими интересами налаживать взаимодействие и доверие, необходимые для выработки компромиссных решений.

В рамках 51-го штата SEPA выпустила два отдельных запроса на получение документов.Фаза I была нацелена на то, чтобы представить себе, как могут выглядеть гипотетические рыночные структуры 51-го государства, в то время как Фаза II запрашивала дорожные карты того, как рыночные преобразования могут разворачиваться с учетом конкретных начальных и конечных точек.

Материалы обоих этапов, доступные на SEPA51.org, привели к ряду вариантов, от постепенного изменения статус-кво до парадигматических сдвигов в сторону бизнес-моделей трансактивной энергии на розничных рынках жилья. Недавно SEPA выпустил краеугольный документ «Чертежи для перехода к электроэнергетической системе», в котором собраны воедино идеи, изложенные в этих документах, а также наша собственная работа и анализ.Отчет также включает в себя идеи и отзывы, полученные от сотен отраслевых лидеров мнений и партнеров, которые участвовали в 51-й государственной инициативе и других совместных форумах, организованных SEPA.

Мы считаем, что структурированное использование этих идей может создать платформу для содействия пониманию, общей цели и достижению консенсуса по мере того, как отдельные регионы и юрисдикции приступают к рыночным реформам в будущем.

Трансформация рынка - это путешествие

В основе нашего подхода лежит серия доктрин, представляющих ключевые области внимания, которые можно резюмировать следующим образом:

  • Повышение эффективности.
  • Четко определите роли.
  • Определите принципы расчета рейтинга.
  • Содействовать выбору клиентов.

Наше намерение здесь состоит в том, чтобы заинтересованные стороны использовали эти доктрины для установления взаимно согласованных якорей «наименьшего сожаления» в самом начале разговоров о трансформации рынка.

Доктрины также являются основой для «дорожек», созданных на этапе II 51-й государственной инициативы, которые охватывают все аспекты структур, ролей и обязанностей рынка электроэнергии.Шесть дорожек - дизайн розничного рынка, дизайн оптового рынка, бизнес-модели коммунальных услуг, тарифы и регулирование, развертывание активов и информационные технологии - создают структурированную и логическую разбивку сложностей нашей отрасли. Изучая каждый из этих аспектов рынка по отдельности, заинтересованные стороны могут способствовать более всестороннему и целостному разговору о том, как постепенно преобразовать сегодняшние энергетические рынки во что-то новое.

И, наконец, сам процесс взаимодействия с заинтересованными сторонами станет критически важным для преобразования работы, проделанной на сегодняшний день в рамках инициативы 51-го государства, в действенные дорожные карты, адаптированные к потребностям конкретных юрисдикций.С этой целью SEPA обрисовал в общих чертах предлагаемый процесс и четыре стратегических руководства, которые могут помочь заинтересованным сторонам сохранять фокус: гибкость, инкрементность, доступность и прозрачность (FIAT). Если разрабатываемые планы не соответствуют концепциям FIAT, они могут столкнуться с препятствиями в реализации.

Но 51-я государственная инициатива никогда не касалась конечного пункта назначения; скорее, инициатива всегда была сосредоточена на пути.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *