Основы электричества: Книга: «Теоретические основы электротехники: курс лекций» — Виктор Прянишников. Купить книгу, читать рецензии | ISBN 978-5-7931-0873-7

Содержание

Основы электричества

Прежде чем начинать заниматься электромонтажными работами или научиться читать электрические схемы, необходимо обладать определенными знаниями в этой области.  Давайте, рассмотрим некоторые из них, самые основные.

Электричество, что это такое?

Электричество — это один из видов энергии, существующих в природе. Одно из проявлений электричества – это молния во время грозы.

По сравнению с другими видами энергии, которые использует человек для своих нужд, электричество обладает значительными преимуществами. Данная энергия экологически чистая, ее можно передавать на большие расстояния, она не требует места для хранения и готова к немедленному потреблению.

Электричество, которое проявляется в природе, очень трудно поставить на службу человеку (ее тяжело аккумулировать и сохранять), поэтому для производства электричества используют другие виды энергии. Производителями электричества могут быть: тепловые электростанции, гидроэлектростанции, атомные электростанции, установки использующие солнечную энергию, энергию ветра, биоустановки.

К сожалению, при неправильной эксплуатации, электричество очень опасно. Поэтому разрабатываются строгие нормы и стандарты, для проектирования и монтажа электрических систем.

Электрический ток

Электрическим током (обычно обозначается буквой I), называют направленное движение свободных электронов в проводниках (проводах) и внутри электроприборов.

Чтобы лучше понять феномен электричества и возникновения электрического тока, его надо начинать изучать на уровне атома.

Вся материя (воздух, вода, живые существа …) формируется из углерода. Их атомы настолько малы, что для достижения ширины только одного волоса, их потребуется более миллиона.

Атом состоит из ядра, окруженного определенным количеством электронов. Электрон отрицательно заряженная частица, которая вращается вокруг своего ядра так же, как спутник вокруг Земли.

В некоторых веществах (в основном это различные металлы) атомы могут легко обмениваться электронами. Такие вещества хорошо проводят электрический ток и называются

проводниками.

Другие вещества (пластик, фарфор, стекло, дерево …), имеют атомы, у которых нет свободных электронов. Они являются хорошими изоляторами (диэлектриками).

Для того чтобы в проводнике возникло движения тока, необходимы два условия:

  1. Источник тока (генератор, батарейка), он создает электрическое поле, благодаря которому электроны могут передвигаться по проводнику.
  2. Наличие замкнутой цепи, это позволит двигаться электронам от одного полюса питания к другому. Разорвав цепь в любом месте, движение тока прекратится.

При работе генератор создает избыток электронов на одном полюсе и недостаток на другом, создавая разность напряженности электрического поля (потенциалы). Образно, генератор можно представить насосом, который из атомов вытягивает отрицательно заряженные электроны и отправляет их на одну из своих клемм. При этом на другой клемме атомы, потерявшие свои электроны, превращаются в положительно заряженные ионы. Возникает дисбаланс (разность потенциалов) — на одной клемме много электронов на другой их мало. Чтобы восстановить баланс, атом изо всех сил старается вернуть (притянуть) утерянные электроны. Если замкнуть такую цепь, то возникнет движение электронов от клеммы с электронами (минус) к клемме с ионами (плюс), Такое движение (направленное движение электронов) и есть тот самый

электрический ток.

Разность потенциалов, который вырабатывает генератор, называют напряжением и измеряют в Вольтах (V). В батарейке разница между полюсами всего 1,5 Вольта, а в наших квартирах напряжение 230 Вольт.

 

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.

Электротехника для чайников | AlexGyver

Начнем пожалуй с понятия электричества. Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц под действием электрического поля. В качестве частиц могут выступать свободные электроны металла, если ток течет по металлическому проводу, или ионы, если ток течет в газе или жидкости.

Есть ещё ток в полупроводниках, но это отдельная тема для разговора. Как пример можно привести высоковольтный трансформатор из микроволновки – сначала электроны бегут по проводам, затем ионы движутся между проводами, соответственно сначала ток идет через металл, а потом через воздух. Вещество называются проводником или полупроводником, если в нём есть частицы, способные переносить электрический заряд. Если таких частиц нет, то такое вещество называется диэлектриком, оно не проводит электричество. Заряженные частицы несут на себе электрический заряд, который измеряется обозначается q в кулонах.

Единица измерения силы тока называется Ампер и обозначается буковой I, ток величиной в 1 Ампер образуется при прохождении через точку электрической цепи заряда величиной 1 Кулон за 1 секунду, то есть грубо говоря сила тока измеряется в кулонах секунду. И по сути сила тока это количество электричества, протекающего за единицу времени через поперечное сечение проводника. Чем больше заряженных частиц бежит по проводу, тем соответственно больше ток.

Чтобы заставить заряженные частицы перемещаться от одного полюса к другому необходимо создать между полюсами разность потенциалов или – Напряжение. Напряжение измеряется в вольтах и обозначается буквой V или U. Чтобы получить напряжение величиной 1 Вольт нужно передать между полюсами заряд в 1 Кл, совершив при этом работу в 1 Дж. Согласен, немного непонятно.

Для наглядности представим резервуар с водой расположенный на некоторой высоте. Из резервуара выходит труба. Вода под действием силы тяжести вытекает через трубу. Пусть вода – это электрический заряд, высота водяного столба – это напряжение, а скорость потока воды – это электрический ток. Точнее не скорость потока, а количество вытекающей за секунду воды. Вы понимаете, что чем выше уровень воды, тем больше будет давление внизу А чем выше давление внизу, тем больше воды вытечет через трубу, потому что скорость будет выше.. Аналогично чем выше напряжение, тем больший ток будет течь в цепи.

Зависимость между всеми тремя рассмотренными величинами в цепи постоянного тока определяет закон ома, который выражается вот такой формулой, и звучит как сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению, и обратно пропорциональна сопротивлению. Чем больше сопротивление, тем меньше ток, и наоборот.

Добавлю ещё пару слов про сопротивление. Его можно измерить, а можно посчитать. Допустим у нас есть проводник, имеющий известную длину и площадь поперечного сечения. Квадратный, круглый, неважно. Разные вещества имеют разное удельное сопротивление, и для нашего воображаемого проводника существует вот такая формула, определяющая зависимость между длиной, площадью поперечного сечения и удельным сопротивлением.

Удельное сопротивление веществ можно найти в интернете в виде таблиц.

Можно опять же провести аналогию с водой: вода течёт по трубе, пусть труба имеет удельную шершавость. Логично предположить, что чем длиннее и уже труба, тем меньше воды будет по ней протекать за единицу времени. Видите, как всё просто? Формулу даже запоминать не нужно, достаточно представить себе трубу с водой.

Что касается измерения сопротивления, то нужен прибор, омметр. В наше время более популярны универсальные приборы – мультиметры, они измеряют и сопротивление, и ток, и напряжение, и ещё кучу всего. Давайте проведём эксперимент. Я возьму отрезок нихромовой проволоки известной длины и площади сечения, найду удельное сопротивление на сайте где я её купил и посчитаю сопротивление. Теперь этот же кусочек измерю при помощи прибора. Для такого маленького сопротивления мне придется вычесть сопротивление щупов моего прибора, которое равно 0.8 Ом. Вот так вот!

Шкала мультиметра разбита по размерам измеряемых величин, это сделано для более высокой точности измерения. Если я хочу измерить резистор с номиналом 100 кОм, я ставлю рукоятку на большее ближайшее сопротивление. В моём случае это 200 килоом. Если хочу измерить 1 килоом, то ставлю на 2 ком. Это справедливо для измерения остальных величин. То есть на шкале отложены пределы измерения, в который нужно попасть.

Давайте продолжим развлекаться с мультиметром и попробуем измерить остальные изученные величины. Возьму несколько разных источников постоянного тока. Пусть это будет блок питания на 12 вольт, юсб порт и трансформатор, который в своей молодости сделал мой дед. Напряжение на этих источниках мы можем измерить прямо сейчас, подключив вольтметр параллельно, то есть непосредственно к плюсу и к минусу источников. С напряжением всё понятно, его можно взять и измерить. А вот чтобы измерить силу тока, нужно создать электрическую цепь, по которой будет протекать ток. В электрической цепи обязательно должен быть потребитель, или нагрузка. Давайте подключим потребитель к каждому источнику. Кусочек светодиодной ленты, моторчик и резистор на (160 ом).

Давайте измерим ток, протекающий в цепях. Для этого переключаю мультиметр в режим измерения силы тока и переключаю щуп во вход для тока. Амперметр подключается в цепь последовательно измеряемому объекту. Вот схема, её тоже следует помнить и не путать с подключением вольтметра. Кстати существует такая штуковина как токовые клещи. Они позволяют измерять силу тока в цепи без подключения непосредственно к цепи. То есть не нужно отсоединять провода, просто накидываешь их на провод и они измеряют. Ну ладно, вернёмся к нашему обычному амперметру.

Итак, я измерил все токи. Теперь мы знаем, какой ток потребляется в каждой цепи. Здесь у нас светятся светодиоды, здесь крутится моторчик а здесь…. Так стоять, а че делает резистор? Он не поёт нам песни, не освещает комнату и не вращает никакой механизм. Так на что он тратит целых 90 миллиампер? Так не пойдёт, давайте разбираться. Слышь ты! Ау, он горячий! Так вот куда расходуется энергия! А можно ли как-то посчитать, что здесь за энергия? Оказывается – можно. Закон, описывающий тепловое действие электрического тока был открыт в 19 веке двумя учеными, Джеймсом Джоулем и Эмилием Ленцем. Закон назвали закон Джоуля-Ленца. Он выражается вот такой формулой, и численно показывает, сколько джоулей энергии выделяется в проводнике, в котором течёт ток, за единицу времени. Из этого закона можно найти мощность, которая выделяется на этом проводнике, мощность обозначается английской буквой Р и измеряется в ваттах.

Таким образом у меня на столе электрическая мощность идёт на освещение, на совершение механической работы и на нагрев окружающего воздуха. Кстати именно на этом принципе работают различные нагреватели, электрочайники, фены, паяльники и прочее. Там везде стоит тоненькая спираль, которая нагревается под действием тока.

Этот момент стоит учитывать при подведении проводов к нагрузке, то есть прокладка проводки к розеткам по квартире тоже входит в это понятие. Если вы возьмете для подведения к розетке слишком тонкий провод и подключите в эту розетку компьютер, чайник и микроволновку, то провод может нагреться вплоть до возникновения пожара. Поэтому есть вот такая табличка, которая связывает площадь поперечного сечения проводов с максимальной мощностью, которая по этим проводам будет идти. Если вздумаете тянуть провода – не забудьте об этом.

Также в рамках этого выпуска хотелось бы напомнить особенности параллельного и последовательного соединения потребителей тока. При последовательном соединении сила тока одинакова на всех потребителях, напряжение разделилось на части, а общее сопротивление потребителей представляет собой сумму всех сопротивлений. При параллельном соединении напряжение на всех потребителях одинаково, сила тока разделилась, а общее сопротивление вычисляется вот по такой формуле.

Из этого вытекает один очень интересный момент, который можно использовать для измерения силы тока. Допустим нужно измерить силу тока в цепи около 2 ампер. Амперметр с этой задачей не справляется, поэтому можно использовать закон ома в чистом виде. Знаем, что сила тока одинакова при последовательном соединении. Возьмём резистор с очень маленьким сопротивлением и вставим его последовательно нагрузке. Измерим на нём напряжение. Теперь, пользуясь законом ома, найдём силу тока. Как видите, она совпадает с расчётом ленты. Здесь главное помнить, что этот добавочный резистор должен быть как можно меньшего сопротивления, чтобы оказывать минимальное влияние на измерения.

Есть ещё один очень важный момент, о котором нужно знать. Все источники имеют максимальный отдаваемый ток, если этот ток превысить – источник может нагреться, выйти из строя, а в худшем случае ещё и загореться. Самый благоприятный исход это когда источник имеет защиту от перегрузки по току, в таком случае он просто отключит ток. Как мы помним из закона ома, чем меньше сопротивление, тем выше ток. То есть если взять в качестве нагрузки кусок провода, то есть замкнуть источник самого на себя, то сила тока в цепи подскочит до огромных значений, это называется короткое замыкание. Если вы помните начало выпуска, то можете провести аналогию с водой. Если подставить нулевое сопротивление в закон ома то мы получим бесконечно большой ток. На практике такое конечно не происходит, потому что источник имеет внутреннее сопротивление, которое подключено последовательно. Этот закон называется закон ома для полной цепи. Таким образом ток короткого замыкания зависит от величины внутреннего сопротивления источника.

Сейчас давайте вернёмся к максимальному току, который может выдать источник. Как я уже говорил, силу тока в цепи определяет нагрузка. Многие писали мне вк и задавали примерно вот такой вопрос, я его слегка утрирую: Саня, у меня есть блок питания на 12 вольт и 50 ампер. Если я подключу к нему маленький кусочек светодиодной ленты, она не сгорит? Нет, конечно же она не сгорит. 50 ампер – это максимальный ток, который способен выдать источник. Если ты подключишь к нему кусочек ленты, она возьмёт свои ну допустим 100 миллиампер, и все. Ток в цепи будет равен 100 миллиампер, и никто никуда не будет гореть. Другое дело, если возьмёшь километр светодиодной ленты и подключишь его к этому блоку питания, то ток там будет выше допустимого, и блок питания скорее всего перегреется и выйдет из строя. Запомните, именно потребитель определяет величину тока в цепи. Этот блок может выдать максимум 2 ампера, и когда я закорачиваю его на болтик, с болтиком ничего не происходит. А вот блоку питания это не нравится, он работает в экстремальных условиях. А вот если взять источник, способный выдать десятки ампер, такая ситуация не понравится уже болтику.

Давайте для примера произведём расчёт блока питания, который потребуется для питания известного отрезка светодиодной ленты. Итак, закупили мы у китайцев катушку светодиодной ленты и хотим запитать три метра этой самой ленты. Для начала идём на страницу товара и пытаемся найти, сколько ватт потребляет один метр ленты. Эту информацию я найти не смог, поэтому есть вот такая табличка. Смотрим, что у нас за лента. Диоды 5050, 60 штук на метр. И видим, что мощность составляет 14 ватт на метр. Я хочу 3 метра, значит мощность будет 42 ватта. Блок питания желательно брать с запасом на 30% по мощности, чтобы он не работал в критическом режиме. В итоге получаем 55 ватт. Ближайший подходящий блок питания будет на 60 ватт. Из формулы мощности выражаем силу тока и находим её, зная, что светодиоды работают при напряжении 12 вольт. Выходит, нам нужен блок с током 5 ампер. Заходим, например, на али, находим, покупаем.

Очень важно знать потребляемый ток при изготовлении всяких USB самоделок. Максимальный ток, который можно взять от USB, составляет 500 миллиампер, и его лучше не превышать.

И напоследок коротенько о технике безопасности. Здесь вы можете видеть, до каких значений электричество считается неопасным для жизни человека.

Основы электричества. Что такое фаза и ноль простыми словами. | ремонт своими руками

В этой статье, я расскажу в предельно простой «вольной» форме, что такое электрический ток и с чем его едят.

Статья не будет полезна профессионалам электромонтажа, но даст понимание предмета людям, которые ввиду отсутствия минимальных знаний, боятся даже приближаться к току, не говоря уже о банальном ремонте вроде сделать скрутку, или подключить розетку.

Перейдём к делу, что же такое ток? Почему «фаза» кусается, а «ноль» нет, а иногда и «ноль» может укусить….

Чтобы ответить на эти вопросы, нужно понять общий принцип протекания тока.

Ток, в Вашу квартиру, поступает от трансформатора, что стоит на подстанции. Из него выходят 3 «фазовых» провода и 1 «нулевой». Электрический ток, постоянно, как бы движется по кругу (Находится в замкнутой цепи). По фазовым проводам он бежит к вам в дом, по нулевому возвращается обратно в трансформатор, или наоборот. Нет движения, нет тока.

Подключая что то в розетку, Вы, как бы замыкаете эту цепь своим прибором.

Из вышесказанного, делается вывод, что «ноль» тоже несёт ток — почему же он не кусается?

Всё очень просто, у Вашего тела нулевой потенциал. «Нулевой» провод, тоже имеет нулевой потенциал. Мы же на земле живём, и по ней ходим. Нуль, тоже заземлён.

Что же такое потенциал?

Если простым языком, представьте две бочки, одна стоит пустая на земле, другая с водой, над ней, но на поддонах, выше первой бочки на пару метров, если мы пробьём дно бочки что выше, вода из неё, струёй потечёт в первую, сила, которая определяет и создаёт этот напор и есть потенциал, но, если мы пробьём дно нижней бочки, никакая вода из неё не потечёт вверх и не зальётся в тару что выше её уровня — нет потенциала для такого действия.

Из за разницы потенциалов бочек, между ними идёт поток (вода из верхней бочки, течёт струёй в нижнюю), этот поток имеет определённую мощность. В электричестве, разница между потенциалами «нуля» и «фазы» составляет 220V(для России).

бочка что стоит выше, имеет высокий потенциал, а что внизу нулевой.

Грубо говоря, трогая «нулевой» провод, без контакта с «фазой», вы просто суёте руку в пустую, первую бочку. Ток через вас протекать не будет, так как нет потенциала для такого действия. Человеческое тело, тоже ноль.

У фазового провода потенциал не ноль, при прикосновении всю свою разницу он отдаст земле через Вас.

Грубо говоря, человеческое тело имеет нулевой потенциал, нулевой провод глухо заземлён, то бишь, его потенциал, такой же, как у земли — нет разницы потенциалов, нет течения тока, нет поражения.

Потенциал с нулевого провода, сбрасывается в землю как правило на опорах электропередач, непосредственно на подстанции и в самом доме.

Если цепь замкнута, движение тока идёт, если сунетесь в эту цепь — поражение током будет.

Как это понять? Непросто… Попробуем без мудростей…

По «фазе» бежит ток, в розетку включен электроприбор — цепь им замкнута, происходит движение тока через этот прибор. Предположим, «ноль», сбрасывает свой потенциал на ближайшем от дома столбе, соответственно если коснётесь оголённого «нуля» до этой точки, потенциал сброситься в землю через проводник, по пути наименьшего сопротивления — то есть, если столб совсем далеко, то Ваше тело.

Заземление

Заземление

Именно за этим, электроприборы и заземляются — как Вы поняли, токи протекают по пути наименьшего сопротивления.

Если прибор был повреждён, а точнее изоляция его проводов, через его корпус протекает потенциал. Имея заземление, он сбросит ток в землю, не имея, сделает тоже самое, но болезненно и через Ваше тело.

Какой вывод из всего вышесказанного? «Фазовые» провода имеют потенциал всегда, «нулевой» провод, только когда соединён с фазовым через нагрузку(включённый электроприбор) и до ближайшей точки заземления.

Для определения «фазового» провода, пользуются индикаторной отвёрткой. Если лампочка загорелась — перед вами «фаза», нет — «ноль».

Зачем вообще нужен заземлённый ноль?

Он нужен для того чтобы была разница потенциалов, для срабатывания защитных автоматов и т.п., для обеспечения движения тока.

Не доверяйте цветовой маркировке проводов, она может быть и неправильна, зависит от компетентности и ответственности электрика, что тянул эти провода.

Если цепь «замкнута» нагрузкой, то есть происходит токодвижение через электроприбор, не стоит трогать и «нулевой» провод, предварительно не разомкнув цепь.

Нет движения тока, нет поражения! Ток проходящий через тело в землю — это замкнутая через Ваше туловище цепь, повисните на проводе не контактируя с землёй, — не будет движения, не будет удара.

Работы с линиями электро передач, производятся только после отключения ремонтируемого участка от общей цепи!

Теперь мы понимаем, что такое «фаза» и «ноль» и почему птицы спокойно сидят на проводах.

Но из всего вышесказанного, возникает очень резонный вывод и вопрос… Что же, тогда такое «короткое замыкание»? Ведь любой электроприбор по сути и создаёт это замыкание, но ничего не дымится и не горит… Почему?

На этот вопрос, как всегда в предельно простом формате отвечу в своей следующей статье. Подписывайтесь на канал чтобы не пропустить, ставьте лайки если было интересно и понятно, оставляйте комментарии — буду рад ответить на вопросы.

Основы электротехники для начинающих

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.

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

Основы электротехники и электромеханики: начальный курс для чайников

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

Учебное пособие по электротехнике

Понятия и свойства электрического тока

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

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

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

Что изучает электротехника

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

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

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

С чего начать изучение основ электротехники

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

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

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

Основные характеристики тока

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

Сила тока

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

Напряжение

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

Сопротивление

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

Мощность

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

Закон Ома

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

Закон Ома

Энергия и мощность в электротехнике

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

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

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

Мощность определяют по формуле:

N = I x U.

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

Электротехника и электромеханика

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

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

Стенд для изучения основ электромеханики

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

Безопасность и практика

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

Четыре правила техники безопасности для новичков:

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

Электрика для чайников

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

Учебник по электронике для новичков

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

Электронная схема усилителя звука

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

Видео

основы электротехники для начинающих, меры безопасности

Электротехника для начинающих

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

Понятия и свойства электрического тока

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

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

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

Что изучает электротехника

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

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

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

С чего начать изучение основ электротехники

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

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

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

Основные характеристики тока

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

Сила тока

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

Напряжение

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

Сопротивление

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

Мощность

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

Закон Ома

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

Энергия и мощность в электротехнике

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

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

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

Мощность определяют по формуле:

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

Электротехника и электромеханика

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

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

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

Безопасность и практика

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

Четыре правила техники безопасности для новичков:

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

Электрика для чайников

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

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

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

Видео

Основы электротехники для начинающих

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.

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

Основы электротехники и электроники

Применение полупроводников в радио- и электротехнике

Основы теоретической электротехники для начинающих

Сейчас без электричества невозможно представить жизнь. Это не только свет и обогреватели, но и вся электронная аппаратура начиная с самых первых электронных ламп и заканчивая мобильными телефонами и компьютерами. Их работа описывается самыми разными, иногда очень сложными формулами. Но даже самые сложные законы электротехники и электроники в основе своей имеют законы электротехники, которые в институтах, техникумах и училищах изучает предмет «Теоретические основы электротехники» (ТОЭ).

Основные законы электротехники

  • Закон Ома
  • Закон Джоуля — Ленца
  • Первый закон Кирхгофа
  • Второй закон Кирхгофа

Закон Ома — с этого закона начинается изучение ТОЭ и без него не может обойтись ни один электрик. Он гласит, что сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению Это значит, что чем выше напряжение, поданное на сопротивление, электродвигатель, конденсатор или катушку (при соблюдении других условий неизменными), тем выше ток, протекающий по цепи. И наоборот, чем выше сопротивление, тем ниже ток.

Закон Джоуля — Ленца. С помощью этого закона можно определить количество тепла, выделившегося на нагревателе, кабеле, мощность электродвигателя или другие виды работ, выполненных электрическим током. Этот закон гласит, что количество тепла, выделяемого при протекании электрического тока по проводнику, прямо пропорциональна квадрату силы тока, сопротивлению этого проводника и времени протекания тока. С помощью этого закона определяется фактическая мощность электродвигателей, а также на основе этого закона работает электросчётчик, по которому мы платим за потреблённую электроэнергию.

Первый закон Кирхгофа. С его помощью рассчитываются кабеля и автоматы защиты при расчёте схем электроснабжения. Он гласит, что сумма токов, приходящих в любой узел равна сумме токов, уходящих из этого узла. На практике приходит один кабель из источника питания, а уходит один или несколько.

Второй закон Кирхгофа. Применяется при подключении нескольких нагрузок последовательно или нагрузки и длинного кобеля. Он также применим при подключении не от стационарного источника питания, а от аккумулятора. Он гласит, что в замкнутой цепи сумма всех падений напряжений и всех ЭДС равна 0.

С чего начать изучение электротехники

Лучше всего изучать электротехнику на специальных курсах или в учебных заведениях. Кроме возможности общаться с преподавателями, вы можете воспользоваться материальной базой учебного заведения для практических занятий. Учебное заведение также выдаёт документ, который будет необходим при устройстве на работу.

Если вы решили изучать электротехнику самостоятельно или вам необходим дополнительный материал для занятий, то есть много сайтов, на которых можно изучить и скачать на компьютер или телефон необходимые материалы.

Видеоуроки

В интернете есть много видеоматериалов, помогающих овладеть основами электротехники. Все видеоролики можно как смотреть онлайн, так и скачать с помощью специальных программ.

Видеоуроки электрика — очень много материалов, рассказывающих о разных практических вопросах, с которыми может столкнуться начинающий электрик, о программах, с которыми приходится работать и об аппаратуре, устанавливаемой в жилых помещениях.

Основы теории электротехники — здесь находятся видеоуроки, наглядно объясняющие основные законы электротехники Общая длительность всех уроков около 3 часов.

  1. Основы электротехники, ноль и фаза, схемы подключения лампочек, выключателей, розеток. Виды инструмента для электромонтажа;
  2. Виды материалов для электромонтажа, сборка электрической цепи;
  3. Подключение выключателя и параллельное соединение;
  4. Монтаж электрической цепи с двухклавишным выключателем. Модель электроснабжения помещения;
  5. Модель электроснабжения помещения с выключателем. Основы техники безопасности.

Книги

Самым лучшим советчиком всегда являлась книга. Раньше необходимо было брать книгу в библиотеке, у знакомых или покупать. Сейчас в интернете можно найти и скачать самые разные книги, необходимые начинающему или опытному электромонтёру. В отличие от видеоуроков, где можно посмотреть, как выполняется то или иное действие, в книге можно держать рядом во время выполнения работы. В книге могут быть справочные материалы, которые не поместятся в видеоурок (как в школе — учитель рассказывает урок, описанный в учебнике, и эти формы обучения дополняют друг друга).

Есть сайты с большим количеством электротехнической литературы по самым разным вопросам — от теории до справочных материалов. На всех этих сайтах нужную книгу можно скачать на компьютер, а позже читать с любого устройства.

Например,

mexalib — разного рода литература, в том числе и по электротехнике

книги для электрика — на этом сайте много советов для начинающего электротехника

электроспец — сайт для начинающих электриков и профессионалов

Библиотека электрика — много разных книг в основном для профессионалов

Онлайн-учебники

Кроме этого, в интернете ест онлайн-учебники по электротехнике и электронике с интерактивным оглавлением.

Это такие, как:

Начальный курс электрика — учебное пособие по электротехнике

Основы электротехники — базовые понятия

Электроника для начинающих — начальный курс и основы электроники

Техника безопасности

Главное при выполнении электротехнических работ, это соблюдение техники безопасности. Если неправильная работа может привести к выходу из строя оборудования, то несоблюдение техники безопасности — к травмам, инвалидности или летальному исходу.

Главные правила — это не прикасаться к проводам, находящимся под напряжением, голыми руками, работать инструментом с изолированными ручками и при отключении питания вывешивать плакат «не включать, работают люди». Для более подробного изучения этого вопроса нужно взять книгу «Правила техники безопасности при электромонтажных и наладочных работах».

Можно ли быстро изучить электротехнику – спросил ученик опытного мастера? Нет, к сожалению быстро это сделать нельзя – сказал профессионал. И действительно, если разобраться, в электротехнику входит огромное число разных понятий и терминов. Бытовые приборы, различное электрооборудование – оно окружает нас повсюду, поэтому любой человек обязательно должен хоть частично разбираться в электричестве.

Электротехника для чайников может быть разделена на несколько разделов:

  • Знать основные электротехнические формулы.
  • Выучить правила электробезопасности и уметь на практике их применять.
  • Уметь читать электротехнические схемы.

Можно с уверенностью сказать, если вы юный друг, пройдете все эти разделы с паяльником в руках, то на 80% вас можно назвать электриком. Для творчества нам понадобятся кусачки, плоскогубцы, отвертка, паяльник с припоем и флюсом (канифолью) и измерительный прибор. Для этой цели подойдет тестер Ц-20 или ТЛ-4М советского производства.

Также нужно запастись медным проводом. Главная формула, которой пользуются все мастера, которые связаны с электричеством – закон Ома для участка цепи. Вот его формула J=V/R. J -сила тока, V- напряжение, R- сопротивление. Мощность считается по другой формуле P=V*J. Для начинающих этих знаний пока хватит.

Сделаем простой эксперимент

Подключите к сети обычную лампочку накаливания. В разрыв провода включите наш тестер в режиме ”измерения тока”. Подключить прибор нужно последовательно. Авометр покажет ток лампочки. Если нам нужно измерит напряжение, переводим переключатель режимов для измерения напряжений и подключаем тестер параллельно лампочке. Прибор покажет действующее напряжение в вольтах.

Запомните, тестер включенный параллельно измеряет напряжение, последовательно ток. Освежите свои знания, прочтя соответствующие главы учебника по физике за 9-10 класс.

Электротехника для начинающих начинается с правил электробезопасности. По статистике, электротравмы случаются с теми людьми, которые не знают этих правил и с теми, которые их хорошо знают и начинают ими пренебрегать.

Например, измерительные приборы должны быть рассчитаны на соответствующее напряжение, а весь ручной инструмент должен быть с изолирующими ручками без трещин в изоляции. Узкое место любого электроприбора – сетевой шнур. Обязательно перед включением осматривайте его. Старайтесь избегать перегибов, иначе он треснет и может возникнуть короткое замыкание. Ремонт электрооборудования должен производить только мастер. Сняв кожух прибора, риск поражения электротоком резко возрастает. Например, в старых телевизорах, высоковольтное напряжение может поразить человека, даже если он не прикасался к деталям находящимся под этим напряжением. Достаточно, если рука попадет в зону электрического поля.

По мере развития вашего творчества, вы обязательно будете сталкиваться с необходимостью пайки. Нужно запомнить следующее, каждый вывод детали должен быть зачищен ножом до блеска, облужен, а только потом их можно припаивать друг к другу. Избыток припоя не улучшает соединения, но может вызвать короткое замыкание.

Хорошей практикой для начинающих могут служить различные радионаборы, которые продаются в магазинах. Например “Мастер Кит”. Там есть все необходимые детали и электросхема. Также почаще листайте журналы популярных радиотехнических журналов (Радио, электрик и др).

Третий этап, без которого невозможно познать азы электротехники – уметь читать электросхемы. Не стоит боятся их большого количества, на практике обозначение многих элементов Вам не пригодятся. Со временем, запоминать их будет все легче. Главное – это никогда не останавливаться на достигнутом, а все время продвигаться вперед.

Ну и напоследок – самостоятельно и скрупулезно вникайте в базовые принципы работы электросхем. Постепенно, то что раньше для Вас было сложным, станет простым. Обязательно проверяйте теорию на практике и вы добьетесь нужных результатов.

Основы электроники для начинающих

Когда человек начинает интересоваться электроникой и радиотехникой впервые, его глаза разбегаются от огромного количества практических и теоретических знаний. Перед новичком всплывают сотни схем, которые он не понимает, а также множество непонятных формул теории.

Чтобы правильно и качественно научиться понимать электронные схемы и электронику в целом, надо последовательно погружаться в теорию, изучая общие термины и базисные формулы, а затем применять эти данные в простейших практических экспериментах. Для такого погружения были разработаны специальные книги, которые последовательно знакомят с общим курсом предмета, постепенно углубляясь дальше.

В этом материале будет рассмотрена книга «Электроника для чайников», некоторые теоретические моменты и другие книги для изучения.

Азы электроники для чайников

Книга «Электроника для чайников» содержит сотни микросхем и фотографий, позволяющих даже самому далекому от этого дела человеку разобраться в принципах электроники. Подробнейшие советы и инструкции по проведению опытов помогут разобраться, как функционируют те или иные электронные детали. Также материал содержит рекомендации по выбору важнейших инструментов для работы в этой области и их полные описания.

Важно! По мере ознакомления с каждой главой читатель постепенно погружается в предмет, который увлекает его все больше и больше. Теоретические знания закрепляются практикой путем сборки простейших, но интересных устройств.

Книга содержит следующие разделы:

  • «Основы теории электрических цепей», в котором дается определение напряжению, силе тока, проводникам, рассеиваемой мощности.
  • «Компоненты электросхем», где рассказывается о том, как простейшие элементы по типу резисторов, транзисторов, диодов и конденсаторов управляют током и задают его характеристики.
  • «Электрические схемы универсального предназначения». Здесь будет рассказано, как использовать простейшие цифровые и аналоговые схемы в сложных устройствах.
  • «Анализ электрических цепей», который познакомит с основными законами электроники и научит управлять силой тока и напряжением в электрической сети, научит применять эти закономерности на практике.
  • «Техника безопасности и рекомендации по ней». Этот раздел обучит безопасной работе с электрическими цепями и током в целом, поможет защищать себя и свои приборы от поражения током.

Начало изучения радиотехники начинающими

Перед тем, как изучать радиотехнику или электронику, нужно понять, зачем именно это нужно человеку. Если это увлечение на пару дней или месяцев, то лучше сразу бросить затею, поскольку, если относиться к электронике халатно и не соблюдать меры предосторожности, можно нанести сильный вред своему организму. Если данная сфера увлекала еще с детства, но не было времени начать заниматься, то сейчас самое время начать. Постепенное погружение подразумевает:

  • Получение или закрепление теоретических знаний физики. Для начала достаточно будет школьных знаний по электрофизике, включающих подробное изучение закона Ома – основы всей электрики.
  • Ознакомление с теорией. От более абстрактных вещей физики следует перейти к более осязаемым. Теория подразумевает точное и полное описание всех понятий, деталей, инструментов и приборов, которые будут использоваться на практике. Садиться и начать что-либо паять без теоретических основ не получится.
  • Применение на практике. Логическое завершение теории, позволяющее закрепить весь изученный материал и применить его при создании конкретных схем или приборов.

Напряжение и ток – понятия

Для работы любого электронного компонента требуется наличие электрического тока. Он создается электрическим потенциалом, то есть «напором» частиц. Самого потенциала недостаточно для течения тока. Нужен также проводник, способный пропустить его через себя. Если проводника нет, то потенциал уходит в воздух, который очень хорошо препятствует распространению тока. Объекты, которые останавливают ток, называются диэлектриками, а позволяющие протекать через них – проводниками.

Помимо проводника, для течения тока нужна разность потенциалов, возникающая в цепи. Аналогию можно провести с водопроводной трубой. Если с обеих ее сторон подается одинаковый напор, то каким бы сильным он ни был, вода не будет течь. Разность потенциалов называется напряжением. Оно обозначается буквой «U» и измеряется в вольтах. Сила тока же обозначается «I» и измеряется в амперах.

Важно! По общей договоренности считают, что ток течет от плюса к минусу, но на самом деле это условность. Все дело в том, что отрицательные электроны были открыты уже после этой договоренности. В схемах и на практике никто не вспоминает, откуда и куда течет ток.

Источники напряжения и тока

Под источниками часто понимают элементы, которые питают цепь электромагнитной энергией. Эту энергию потребляют пассивные элементы, запасают накопительные и расходуют в активном сопротивлении. Пример источника такой энергии – генератор постоянных, синусоидальных или импульсных сигналов различных форм. Для анализа электронных цепей удобно вводить идеализированные источники тока и напряжения, учитывающие основные свойства реальных источников.

Под источником напряжения понимается элемент цепи, обладающий двумя полюсами. Между этими полюсами образуется напряжение, которое задается некоторыми функциями от времени и не зависит тока в цепи. Этот источник в идеальном состоянии способен отдавать неограниченную мощность. Реальные же источники имеют внутреннее сопротивление, поэтому к ним сопротивление подключается последовательно.

Идеальный источник тока – это элемент цепи, через полюса которого протекает ток с заданной закономерностью изменения во времени. Он не зависит от напряжения между его выводами. Эта независимость означает, что внутренняя проводимость источника равно нулю, а внутреннее сопротивление бесконечно.

Электроника на практике

ПЭ – это раздел электроники, на практике показывающий основные закономерности электричества. Именно в практической части изучается каждый элемент цепи отдельно и применяется на деле в совокупности с другими. С этим названием вышла и книга, в которой можно найти много интересных статей по электротехнике, сформулированных на общедоступном языке.

Материал включает в себя фотографии и опыты, к которым даны полные инструкции. Прочитав его, можно спокойно разбираться во всех электронных и радиотехнических терминах, овладеть пайкой и получить навыки дл чтения простых схем.

Важно! Прошло второе переиздание книги, в котором были отредактированы небольшие ошибки и опечатки, учтены пожелания читателей. Второе издание стало стоящим и полезным учебником для начинающих радиолюбителей.

Какие еще есть книги для изучения электроники

Помимо двух материалов, которые были рассмотрены в этой статье, есть также множество других. Они, возможно, более придутся по душе читателю. Среди них:

  • Борисов В. Г. «Юный радиолюбитель».
  • Ревич Ю. В. « Занимательная электроника».
  • Хоровиц П., Хилл У. «Искусство схемотехники в трех томах».

Таким образом, практическая электроника не сложна даже для начинающих. Подготовив себя теорией из книг и реализовав все примеры на практике, можно стать настоящим электронщиком.


Электротехника для начинающих

Электричество применяется во многих областях, оно окружает нас практически повсюду. Электроэнергия позволяет получать безопасное освещение дома и на работе, кипятить воду, готовить пищу, работать на компьютере и станках. Вместе с тем, обращаться с электричеством необходимо уметь, иначе можно не только получить травмы, но и нанести вред имуществу. Как правильно прокладывать проводку, организовывать снабжение объектов электричеством, изучает такая наука, как электротехника.

Зачем нужно знать электротехнику

Понятие электричества

Все вещества состоят из молекул, которые, в свою очередь, состоят из атомов. У атома есть ядро и движущиеся вокруг него положительно и отрицательно заряженные частицы (протоны и электроны). При нахождении двух материалов рядом друг с другом между ними возникает разность потенциалов (у атомов одного вещества электронов всегда меньше, чем у другого), что приводит к появлению электрического заряда – электроны начинают перемещаться от одного материала к другому. Так возникает электричество. Другими словами, электричество – это энергия, возникающая в результате перемещения отрицательно заряженных частиц из одного вещества в другое.

Что такое электричество

Скорость перемещения может быть разной. Чтобы движение было в нужном направлении и с нужной скоростью, используются проводники. Если движение электронов по проводнику осуществляется только в одном направлении, такой ток называется постоянным. Если же направление перемещения с определенной частотой меняется, то ток будет переменным. Самым известным и простым источником постоянного тока является батарейка или автомобильный аккумулятор. Переменный ток активно используется в бытовом хозяйстве и в промышленности. На нем работают практически все устройства и оборудование.

К сведению. Движением электрической энергии можно управлять. Способы такого управления изучает курс «Основы электротехники», который необходим всем электрикам, чтобы правильно проложить проводку в доме, не допустить пожара или травм в период работ.

Что изучает электротехника

Данная наука знает практически все об электричестве. Изучить ее необходимо всем, кто хочет получить диплом или квалификацию электрика. В большинстве учебных заведений курс, на котором изучают все, что связано с электроэнергией, называется «Теоретические основы электротехники» или, сокращенно ТОЭ.

Данная наука получила развитие в XIX веке, когда был изобретен источник постоянного тока, и появилась возможность строить электрические цепи. Дальнейшее развитие электротехника получила в процессе новых открытий в области физики электромагнитных излучений. Чтобы без проблем осваивать науку в настоящее время, необходимо иметь знания не только в области физики, но также химии и математики.

В первую очередь, на курсе ТОЭ изучаются основы электричества, дается определение тока, исследуются его свойства, характеристики и направления применения. Далее изучаются электромагнитные поля и возможности их практического использования. Завершается курс, как правило, изучением устройств, в которых используется электрическая энергия.

Предмет изучения электротехники

Чтобы разобраться с электричеством, не обязательно поступать в высшее или среднее учебное заведение, достаточно воспользоваться самоучителем или пройти видеоуроки «для чайников». Полученных знаний вполне хватит, чтобы разобраться с проводкой, заменить лампочку или повесить люстру дома. Но, если планируется профессионально работать с электричеством (например, в должности электромонтера или энергетика), то соответствующее образование будет обязательным. Оно позволяет получить специальный допуск на работу с приборами и устройствами, работающими от источника тока.

Основные понятия электротехники

Изучая электричество для начинающих, главноеразобраться с тремя основными терминами:

Под силой тока понимается количество электрического заряда, протекающего через проводник с определенным сечением за единицу времени. Другими словами, количество электронов, которые переместились из одного конца проводника в другой за некоторое время. Сила тока является самой опасной для жизни и здоровья человека. Если взяться за оголенный провод (а человек – это тоже проводник), то электроны пройдут через него. Чем больше их пройдет, тем больше будут повреждения, поскольку в процессе своего движения они выделяют тепло и запускают различные химические реакции.

Однако чтобы ток шел по проводникам, между одним и другим концом проводника должно быть напряжение или разность потенциалов. Причем она должна быть постоянной, чтобы движение электронов не прекращалось. Для этого электрическую цепь обязательно замыкают, а на одном конце цепи обязательно ставят источник тока, который обеспечивает в цепи постоянное движение электронов.

Сопротивление – это физическая характеристика проводника, его способность к проведению электронов. Чем ниже сопротивление проводника, тем большее количество электронов по нему пройдет за единицу времени, тем выше сила тока. Высокое сопротивление, наоборот, уменьшает силу тока, но влечет за собой нагревание проводника (если напряжение достаточно высоко), что может привести к возгоранию.

Подбор оптимальных соотношений между напряжением, сопротивлением и силой тока в электрической цепи является одной из основных задач электротехники.

Электротехника и электромеханика

Электромеханика является разделом электротехники. Она изучает принципы функционирования устройств и оборудования, которые работают от источника электрического тока. Изучив основы электромеханики, можно научиться ремонтировать различное оборудование или даже проектировать его.

В рамках уроков по электромеханике, как правило, изучаются правила преобразования электрической энергии в механическую (каким образом функционирует электродвигатель, принципы работы любого станка и так далее). Также исследуются и обратные процессы, в частности, принципы действия трансформаторов и генераторов тока.

Предмет изучения электромеханики

Таким образом, без понимания того, как составляются электрические цепи, принципов их функционирования и других вопросов, которые изучает электротехника, осваивать электромеханику невозможно. С другой стороны, электромеханика является более сложной дисциплиной и носит прикладной характер, поскольку результаты ее изучения применяются непосредственно при конструировании и ремонте машин, оборудования и различных электрических устройств.

Безопасность и практика

Осваивая курс электротехники для начинающих, необходимо уделить особое внимание вопросам безопасности, поскольку несоблюдение определенных правил может привести к трагическим последствиям.

Первое правило, которому необходимо следовать, – обязательно знакомиться с инструкцией. У всех электроприборов в руководстве по эксплуатации всегда имеется раздел, который посвящен вопросам безопасности.

Важно! Выполнение рекомендаций позволит избежать травм и нанесения вреда имуществу.

Второе правило заключается в контроле состояния изоляции проводников. Все провода обязательно должны покрываться специальными материалами, не проводящими электричество (диэлектриками). Если изоляционный слой нарушен, в первую очередь, следует его восстановить, иначе возможно нанесение вреда здоровью. Кроме того, работу в целях безопасности с проводами и электрооборудованием следует производить только в специальной одежде, которая не проводит электричество (резиновые перчатки и диэлектрические боты).

Третье правило состоит в использовании для диагностики параметров электросети только специальных приборов. Ни в коем случае не стоит делать этого голыми руками или пробовать «на язык».

Обратите внимание! Пренебрежение данными элементарными правилами является основной причиной травм и несчастных случаев в работе электриков и электромонтеров.

Правила безопасности при работе с электричеством

Советы начинающим

Чтобы получить начальное представление об электричестве и принципах работы устройств с его применением, рекомендуется пройти специальный курс или изучить пособие «Электротехника для начинающих». Подобные материалы разработаны специально для тех, кто пытается с нуля освоить данную науку и получить необходимые навыки для работы с электрооборудованием в быту.

Советы начинающим электрикам

В пособии и видеоуроках подробно рассказывается, как устроена электрическая цепь, что такое фаза, а что такое ноль, чем отличается сопротивление от напряжения и силы тока и так далее. Отдельное внимание уделяется технике безопасности, чтобы избежать травм при работе с электроприборами.

Конечно, изучение курсов или чтение пособий не позволит стать профессиональным электриком или электромонтером, но решить большинство бытовых вопросов по итогам освоения материала будет вполне по силам. Для профессиональной работы требуется уже получение специального допуска и наличие профильного образования. Без этого выполнять должностные обязанности запрещается различными инструкциями. Если же предприятие допустит человека без необходимого образования к работе с электрооборудованием, и он получит травму, руководитель понесет серьезное наказание, вплоть до уголовного.

Видео

Понимание основ электричества, представляя его как воду

«Мы считаем, что электричество существует, потому что электрическая компания постоянно присылает нам счета за него. Но мы не можем понять, как он перемещается по проводам ». — Дэйв Барри

Основные законы электричества математически сложны. Но использование воды в качестве аналогии предлагает простой способ получить базовое понимание.

Электричество 101 — напряжение, ток и сопротивление

Три основных компонента электричества — это напряжение, ток и сопротивление.

  • НАПРЯЖЕНИЕ похоже на давление, которое проталкивает воду по шлангу. Он измеряется в вольтах (В).
  • ТОК как диаметр шланга. Чем он шире, тем больше воды будет протекать через него. Он измеряется в амперах (I или A).
  • СОПРОТИВЛЕНИЕ — это как песок в шланге, который замедляет поток воды. Он измеряется в омах (R или Ω).

Напряжение, ток и сопротивление взаимосвязаны. Если вы измените один из них в цепи, другие тоже изменятся.В частности, напряжение равно току, умноженному на сопротивление (V = I x R). Думая о воде, если вы добавите песок в шланг и сохраните давление на том же уровне, это будет похоже на уменьшение диаметра шланга … меньше воды будет течь.

Электричество 201 — Постоянный ток, переменный ток, батареи и трансформаторы

Как электричество работает в электронике и электросети?

ПРЯМОЙ ТОК или постоянный ток аналогичен нормальному потоку воды в шланге — он течет в одном направлении, от источника до конца.Исторически сложилось так, что DC изначально защищал Томас Эдисон в знаменитых Текущих войнах конца 1800-х годов. DC проиграл войну за энергосистему, но нашел еще более захватывающую роль в современной электронике, такой как компьютеры, телефоны и телевизоры.

ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК или переменный ток подобен воде, которая течет взад и вперед по шлангу много раз в секунду. Аналогия с водой здесь немного нарушается, но переменный ток легко создается электрическими генераторами (также называемыми генераторами переменного тока). Никола Тесла и Джордж Вестингауз отстаивали AC над DC, и в конце концов они победили.В настоящее время кондиционер является мировым стандартом для подачи электричества в дома и здания через сеть.

БАТАРЕИ можно рассматривать как водяные насосы, которые перекачивают воду через шланг, который по замкнутому контуру возвращается к батарее. Существует множество показателей емкости батарей, и не все сразу логичны. Они включают ампер-часы и киловатт-часы. Батареи могут генерировать только постоянный ток.

ТРАНСФОРМАТОРЫ — это все равно что держать большой палец над концом шланга, чтобы вода распылялась дальше.Объем воды (мощность) остается прежним, но давление (напряжение) увеличивается с уменьшением диаметра (силы тока). Именно это делают трансформаторы для воздушных линий электропередач. Электричество может перемещаться дальше с меньшими потерями, потому что сопротивление (песок) не препятствует подаче электричества (воды), когда сила тока ниже (шланг меньшего диаметра). Трансформаторы работают только с переменным током. Способность передавать электричество на большие расстояния — основная причина, по которой переменный ток превзошел постоянный ток столетие назад.

Электричество 301 — Мощность и энергия

А теперь давайте продолжим использовать аналогию со шлангом, чтобы погрузиться в мутные воды цепей (каламбур, извините).

МОЩНОСТЬ похожа на объем воды, который представляет собой , вытекающую из шланга, при заданном давлении и диаметре. Электрическая мощность измеряется в ваттах (Вт). А более крупные системы измеряются в киловаттах (1 кВт = 1000 Вт) или мегаваттах (1 МВт = 1 000 000 Вт).

ENERGY — это как измерение объема воды, которую протекает через через шланг за период времени , как наполнение 5-галлонного ведра за минуту. Электрическую энергию часто путают с электроэнергией, но это две разные вещи: мощность измерения мощности и доставка меры энергии.Электроэнергия измеряется в ватт-часах (Втч), но большинство людей более знакомо с измерением в своих счетах за электричество, киловатт-часами (1 кВтч = 1000 ватт-часов). Электроэнергетические компании работают в более крупном масштабе и обычно используют мегаватт-часы (1 МВт-ч = 1000 кВт-ч).

Надеюсь, это полезное введение в основы электричества. Мы будем рады услышать ваши отзывы и предложения, поэтому оставляйте предложения и комментарии ниже.

Нравится:

Нравится Загрузка…

Связанные

Напряжение, ток, сопротивление и закон Ома

Добавлено в избранное Любимый 116

Основы электроэнергетики

Приступая к изучению мира электричества и электроники, важно начать с понимания основ напряжения, тока и сопротивления. Это три основных строительных блока, необходимых для управления электричеством и его использования.Сначала эти концепции могут быть трудными для понимания, потому что мы не можем их «видеть». Невооруженным глазом нельзя увидеть энергию, текущую по проводу, или напряжение батареи, стоящей на столе. Даже молния в небе, хотя и видимая, на самом деле не является обменом энергии между облаками и землей, а является реакцией в воздухе на энергию, проходящую через него. Чтобы обнаружить эту передачу энергии, мы должны использовать измерительные инструменты, такие как мультиметры, анализаторы спектра и осциллографы, чтобы визуализировать, что происходит с зарядом в системе.Однако не бойтесь, это руководство даст вам общее представление о напряжении, токе и сопротивлении, а также о том, как они соотносятся друг с другом.

Георг Ом

Рассматривается в этом учебном пособии

  • Как электрический заряд соотносится с напряжением, током и сопротивлением.
  • Что такое напряжение, сила тока и сопротивление.
  • Что такое закон Ома и как его использовать для понимания электричества.
  • Простой эксперимент для демонстрации этих концепций.

Рекомендуемая литература

и nbsp

и nbsp

Электрический заряд

Электричество — это движение электронов. Электроны создают заряд, который мы можем использовать для работы. Ваша лампочка, стереосистема, телефон и т. Д. — все используют движение электронов для выполнения работы. Все они работают, используя один и тот же основной источник энергии: движение электронов.

Три основных принципа этого руководства можно объяснить с помощью электронов или, более конкретно, заряда, который они создают:

  • Напряжение — это разница в заряде между двумя точками.
  • Текущий — это скорость прохождения заряда.
  • Сопротивление — это способность материала сопротивляться прохождению заряда (тока).

Итак, когда мы говорим об этих значениях, мы на самом деле описываем движение заряда и, следовательно, поведение электронов. Цепь — это замкнутый контур, который позволяет заряду перемещаться из одного места в другое. Компоненты схемы позволяют нам контролировать этот заряд и использовать его для работы.

Георг Ом был баварским ученым, изучавшим электричество.Ом начинается с описания единицы сопротивления, которая определяется током и напряжением. Итак, начнем с напряжения и продолжим.

Напряжение

Мы определяем напряжение как количество потенциальной энергии между двумя точками цепи. Одна точка заряжена больше, чем другая. Эта разница в заряде между двумя точками называется напряжением. Он измеряется в вольтах, что технически представляет собой разность потенциальной энергии между двумя точками, которая будет передавать один джоуль энергии на каждый кулон заряда, проходящего через нее (не паникуйте, если это не имеет смысла, все будет объяснено).Единица «вольт» названа в честь итальянского физика Алессандро Вольта, который изобрел то, что считается первой химической батареей. Напряжение представлено в уравнениях и схемах буквой «V».

При описании напряжения, силы тока и сопротивления часто используется аналогия с резервуаром для воды. По этой аналогии заряд представлен количеством воды , напряжение представлено давлением воды , а ток представлен потоком воды . Итак, для этой аналогии запомните:

  • Вода = Заряд
  • Давление = Напряжение
  • Расход = Текущий

Рассмотрим резервуар для воды на определенной высоте над землей.Внизу этого бака есть шланг.

Давление на конце шланга может представлять напряжение. Вода в баке представляет собой заряд. Чем больше воды в баке, тем выше заряд, тем больше давление измеряется на конце шланга.

Мы можем рассматривать этот резервуар как батарею, место, где мы накапливаем определенное количество энергии, а затем высвобождаем ее. Если мы сливаем из нашего бака определенное количество жидкости, давление, создаваемое на конце шланга, падает. Мы можем думать об этом как об уменьшении напряжения, например, когда фонарик тускнеет по мере разрядки батарей.Также уменьшается количество воды, протекающей через шланг. Меньшее давление означает, что течет меньше воды, что приводит нас к течению.

Текущий

Мы можем представить себе количество воды, протекающей по шлангу из бака, как ток. Чем выше давление, тем выше расход, и наоборот. С водой мы бы измерили объем воды, протекающей через шланг за определенный период времени.18 электронов (1 кулон) в секунду проходят через точку в цепи. Ампер в уравнениях обозначается буквой «I».

Предположим теперь, что у нас есть два резервуара, каждый со шлангом, идущим снизу. В каждом резервуаре одинаковое количество воды, но шланг одного резервуара уже, чем шланг другого.

Мы измеряем одинаковое давление на конце любого шланга, но когда вода начинает течь, расход воды в баке с более узким шлангом будет меньше, чем расход воды в баке с более узким шлангом. более широкий шланг.С точки зрения электричества, ток через более узкий шланг меньше, чем ток через более широкий шланг. Если мы хотим, чтобы поток через оба шланга был одинаковым, мы должны увеличить количество воды (заряд) в резервуаре с помощью более узкого шланга.

Это увеличивает давление (напряжение) на конце более узкого шланга, проталкивая больше воды через резервуар. Это аналогично увеличению напряжения, которое вызывает увеличение тока.

Теперь мы начинаем видеть взаимосвязь между напряжением и током.Но здесь следует учитывать третий фактор: ширину шланга. В этой аналогии ширина шланга — это сопротивление. Это означает, что нам нужно добавить еще один термин в нашу модель:

  • Вода = заряд (измеряется в кулонах)
  • Давление = напряжение (измеряется в вольтах)
  • Расход = ток (измеряется в амперах, или, для краткости, «амперах»)
  • Ширина шланга = сопротивление

Сопротивление

Рассмотрим еще раз наши два резервуара для воды, один с узкой трубкой, а другой с широкой трубой.

Само собой разумеется, что мы не можем пропустить через узкую трубу такой же объем, как более широкая, при том же давлении. Это сопротивление. Узкая труба «сопротивляется» потоку воды через нее, даже если вода находится под тем же давлением, что и резервуар с более широкой трубой.

С точки зрения электричества это представлено двумя цепями с одинаковым напряжением и разным сопротивлением. Цепь с более высоким сопротивлением позволит протекать меньшему количеству заряда, то есть в цепи с более высоким сопротивлением будет меньше тока, протекающего через нее.18 электронов. Это значение обычно обозначается на схемах греческой буквой «& ohm;», которая называется омега и произносится как «ом».

Закон Ома

Объединив элементы напряжения, тока и сопротивления, Ом разработал формулу:

Где

  • В = Напряжение в вольтах
  • I = ток в амперах
  • R = Сопротивление в Ом

Это называется законом Ома.Скажем, например, что у нас есть цепь с потенциалом 1 вольт, током 1 ампер и сопротивлением 1 Ом. Используя закон Ома, мы можем сказать:

Допустим, это наш резервуар с широким шлангом. Количество воды в баке определяется как 1 В, а «узость» (сопротивление потоку) шланга определяется как 1 Ом. Используя закон Ома, это дает нам ток (ток) в 1 ампер.

Используя эту аналогию, давайте теперь посмотрим на резервуар с узким шлангом. Поскольку шланг более узкий, его сопротивление потоку выше.Определим это сопротивление как 2 Ом. Количество воды в резервуаре такое же, как и в другом резервуаре, поэтому, используя закон Ома, наше уравнение для резервуара с узким шлангом составляет

.

а какой ток? Поскольку сопротивление больше, а напряжение такое же, это дает нам значение тока 0,5 А:

Значит, в баке с большим сопротивлением ток меньше. Теперь мы видим, что, зная два значения закона Ома, мы можем решить третье.Продемонстрируем это на эксперименте.

Эксперимент по закону Ома

Для этого эксперимента мы хотим использовать батарею на 9 В для питания светодиода. Светодиоды хрупкие и могут пропускать только определенное количество тока, прежде чем они перегорят. В документации к светодиоду всегда будет «текущий рейтинг». Это максимальное количество тока, которое может пройти через конкретный светодиод, прежде чем он перегорит.

Необходимые материалы

Для проведения экспериментов, перечисленных в конце руководства, вам потребуется:

ПРИМЕЧАНИЕ. Светодиоды известны как «неомические» устройства.Это означает, что уравнение для тока, протекающего через сам светодиод, не так просто, как V = IR. Светодиод вызывает в цепи то, что называется «падением напряжения», тем самым изменяя величину протекающего через нее тока. Однако в этом эксперименте мы просто пытаемся защитить светодиод от перегрузки по току, поэтому мы пренебрегаем токовыми характеристиками светодиода и выбираем номинал резистора, используя закон Ома, чтобы быть уверенным, что ток через светодиод безопасно ниже 20 мА.

В этом примере у нас есть батарея на 9 В и красный светодиод с номинальным током 20 мА, или 0.020 ампер. Чтобы быть в безопасности, мы бы предпочли не управлять максимальным током светодиода, а его рекомендуемым током, который указан в его техническом описании как 18 мА или 0,018 ампер. Если просто подключить светодиод напрямую к батарее, значения закона Ома будут выглядеть так:

следовательно:

, а так как сопротивления еще нет:

Деление на ноль дает бесконечный ток! Что ж, на практике не бесконечно, но столько тока, сколько может доставить аккумулятор. Поскольку мы НЕ хотим, чтобы через светодиод проходил такой большой ток, нам понадобится резистор.Наша схема должна выглядеть так:

Мы можем использовать закон Ома точно так же, чтобы определить значение резистора, которое даст нам желаемое значение тока:

следовательно:

вставляем наши значения:

решение для сопротивления:

Итак, нам нужно сопротивление резистора около 500 Ом, чтобы ток через светодиод не превышал максимально допустимый.

500 Ом не является обычным значением для стандартных резисторов, поэтому в этом устройстве вместо него используется резистор 560 Ом.Вот как выглядит наше устройство вместе.

Успех! Мы выбрали номинал резистора, который достаточно высок, чтобы ток через светодиод не превышал его максимального номинала, но достаточно низкий, чтобы ток был достаточным, чтобы светодиод оставался красивым и ярким.

Этот пример светодиодного / токоограничивающего резистора является обычным явлением в хобби-электронике. Вам часто придется использовать закон Ома, чтобы изменить величину тока, протекающего по цепи. Другой пример такой реализации — светодиодные платы LilyPad.

При такой настройке вместо того, чтобы выбирать резистор для светодиода, резистор уже встроен в светодиод, поэтому ограничение тока выполняется без необходимости добавлять резистор вручную.

Ограничение тока до или после светодиода?

Чтобы немного усложнить задачу, вы можете разместить токоограничивающий резистор по обе стороны от светодиода, и он будет работать точно так же!

Многие люди, впервые изучающие электронику, борются с идеей, что резистор, ограничивающий ток, может находиться по обе стороны от светодиода, и схема по-прежнему будет работать как обычно.

Представьте себе реку в непрерывной петле, бесконечную, круглую, текущую реку. Если бы мы построили в нем плотину, вся река перестала бы течь, а не только с одной стороны. Теперь представьте, что мы помещаем водяное колесо в реку, которое замедляет течение реки. Неважно, где в круге находится водяное колесо, оно все равно замедлит поток на всей реке .

Это чрезмерное упрощение, поскольку токоограничивающий резистор нельзя разместить где-либо в цепи ; он может быть размещен на с любой стороны светодиода для выполнения своей функции.

Чтобы получить более научный ответ, мы обратимся к закону напряжения Кирхгофа. Именно из-за этого закона резистор, ограничивающий ток, может располагаться по обе стороны светодиода и при этом иметь тот же эффект. Для получения дополнительной информации и некоторых практических задач с использованием KVL посетите этот веб-сайт.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Теперь вы должны понять концепции напряжения, тока, сопротивления и их взаимосвязь. Поздравляю! Большинство уравнений и законов для анализа цепей можно вывести непосредственно из закона Ома.Зная этот простой закон, вы понимаете концепцию, лежащую в основе анализа любой электрической цепи!

Эти концепции — лишь верхушка айсберга. Если вы хотите продолжить изучение более сложных приложений закона Ома и проектирования электрических цепей, обязательно ознакомьтесь со следующими руководствами.

Основы электричества


Чтобы узнать, как работает электричество, просто нажмите на любую диаграмму, чтобы узнать больше о каждой части энергосистемы.

Основы основ:

Разнообразные материалы Технического центра Эдисона охватывает инженерную и прикладную сторону электричества ( забавная часть!). Для фундаментальной науки о том, «что такое электричество?» мы рекомендуем вы начинаете с этого 2 минутное видео от Monkey See, а затем продолжайте ниже.

Перед работой с электричеством и переделыванием электротехнических изделий мы призываем вас осознавать действующие смертоносные и удивительные силы.Смотрите наше видео ниже показаны воздействия электрической дуги на человеческое тело:


1. Поколение:


Энергия не может быть создана или уничтожена, поэтому для создания электрического энергию мы должны получить, преобразовав ее из другой формы энергии. Большая часть энергии в мире вырабатывается за счет преобразования горячего пар в движение, которое можно превратить в электричество.

Максимальная мощность поколение в мире работает аналогично модели ниже, с некоторыми вид турбины, вращающей вал, соединенный с генератором. Батареи, фотоэлектрические и некоторые другие формы выработки электроэнергии совершенно разные.



2. Типы электроэнергии:


Батареи, топливные элементы и фотоэлектрические элементы производят Постоянный ток электрические энергия, а остальные могут производить либо постоянный, либо переменный ток в зависимости от генерирующей Блок.

Постоянный ток — однонаправленный поток электрического заряда

Ниже : простая батарея Вольта (1800), подключенная к одной дуге лампа (два угля с дугой между ними).


Переменный ток (AC) — поток электрического заряда меняет направление направление периодически, в североамериканских домашних хозяйствах это меняет полярность 60 раз в секунду, поэтому мы говорим, что он имеет частоту 60 Гц. или 60 цикл.

Вверху: Однофазный переменный ток, белый — напряжение, синий — ток

Любые вращательное движение (создаваемое паровыми турбинами, гидроэнергетикой, ветром и т. д.) может быть преобразован в электрическую энергию с помощью динамо-машины (мощность постоянного тока) или генератора переменного тока (Питание переменного тока).

Переменный ток, показанный выше, равен , однофазный , что означает что у него только один источник, но вы можете сложить переменный ток из других источников, отправив все это по тому же проводу при условии, что различные электрические источники хорошо контролируются. Этот помогает производить почти постоянный поток электричества, подобный постоянный ток. Когда много разных источников переменного тока используется, это называется многофазной генерацией.На рисунке ниже вы посмотрим, как выглядит трехфазное питание:

3. Отправка электроэнергии:

После выработки электроэнергии ее необходимо доставить в место, где вы нужно это. Делается это по проводам, а в самая простая модель есть аккумулятор с подключенными напрямую проводами к устройству, которое вы используете.

Проблема в том, что электроэнергия теряет напряжение на расстоянии. Ранние пионеры Томас Эдисон и Оскар фон Миллер решил это просто за счет использования более высоких напряжений, которые могут привести к отключению, но вскоре это оказалось непрактичным. Переменный ток имел гораздо больше возможностей путешествовать на расстояние, потому что напряжение можно было изменить — высокое напряжение на дальний отрезок, и более низкое напряжение для небольших местных линий электропередач.Мощность постоянного тока имеет возродился как лучший способ передать силу на расстоянии в форме HVDC (постоянный ток высокого напряжения) однако питание от сети переменного тока остается наиболее распространенным методом.

Слева: Типичное высокое напряжение, которое вы видите в вашем городе, передает 100 кВ на 750 кВ.

Трансмиссия:

Каждый материал имеет разную проводимость (способность передавать электрические мощность).Серебро, алюминий, медь и золото одни из лучших дирижеров. Углеродные нанотрубки также проводящие и являются передовой технологией. Толщина и тип используемого провода зависит от того, какое приложение вы используют его для.

Регулировка мощности:
С питанием переменного тока вы можете передавать на расстояние, но у вас должен быть способ контролировать свойства электричества. Используя определенные устройства, вы может контролировать напряжение, амплитуду, частоту и форму волны форма.Кондиционирование энергии — это управление энергией чтобы он был готов к отправке на расстояние, затем подготовил его к выполнению работать с конечным устройством. Щелкните элемент на рисунке ниже, чтобы узнать больше об этом.

4. Power Applications (нагрузка):

Оф Конечно, весь смысл электроэнергии в том, чтобы заставить ее работать на благо человечества, узнайте ниже об основных устройствах, которые делают наш мир лучше!

Электродвигатель:
Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в движение.

Компьютер:
Компьютеры состоят из множества интересных деталей, разработанных электрическими инженеры.

Свет и лазеры:
Электричество преобразуется в видимый свет и используется во всем. от рассеянного света до промышленной обработки материалов и коммуникаций.

Манипулирование электричеством, чтобы заставить его работать на вас, — это сущность электрического и большинство форм машиностроения, будь инженером и строй круто вещи!

Учебная программа: М.W. and C. Cantello

Источники:

OSHA
Боб Рингли, интервью. Технический центр Эдисона. 2013
Стрельба энергетической ассоциации Сан-Мигеля. Технический центр Эдисона. 2014
Университет Джорджии

Электроэнергия — Электрооборудование 101

Один электрон на внешней орбите

Ток течет в обоих направлениях.Бытовая сеть 120 В переменного тока 60 Гц является примером переменного тока. Есть два изменения полярности и два изменения направления тока за цикл. Ток при 120 В переменного тока 60 Гц меняет направление 120 раз в секунду, как показано ниже.

Постоянный и переменный ток

При 0 градусах напряжение равно 0 вольт и начинает повышаться до пикового напряжения 170 вольт при 90 градусах. При 90 градусах напряжение снова падает до 0 вольт при 180 градусах.Затем ток меняет направление и достигает пикового напряжения — 170 вольт при 270 градусах. Для завершения цикла ток возвращается к 0 вольт при 360 градусах, и цикл начинается заново.

Свойства проводника и изолятора

  • Ядро (центр) атома содержит протоны и нейтроны. Электроны вращаются вокруг ядра.
  • Атомы проводящего материала имеют одиночные (или несколько) электроны на внешней орбите, называемые валентными электронами.Они расположены таким образом, чтобы их можно было легко перемещать от одного атома к другому, и они усиливают движение электронов. Медь — хороший проводник и используется для большинства проводов.
  • Изолятор имеет много (7- 8) электронов на внешней орбите, этим электронам очень трудно перемещаться от одного атома к другому, и они сопротивляются движению электронов.

Электрический ток (движение электронов) возникает, когда между концами проводника существует разность потенциалов (напряжение).

Несколько электронов на внешней орбите

Ток течет в одном направлении. Фонарик с батарейным питанием — очень распространенный пример постоянного тока.

Переменный ток (AC)

Постоянный ток (DC)

Синусоидальная диаграмма 120 В, 60 Гц

Основы электричества объясняются просто.


Мы обсудим следующие аспекты. Прокрутите вниз и начните читать.

  • Почему вы должны разбираться в электричестве
  • Ток и амперы
  • Разность потенциалов и вольт
  • Связь между разностью потенциалов и током
  • Источники разности потенциалов
  • Понятие сопротивления
  • Закон об омах
  • Постоянный и переменный ток

Особое примечание: я являюсь автором этого веб-сайта, посвященного медицинскому оборудованию, и буду очень признателен, если вы очень быстро поможете мне.Помимо медицинского оборудования, интересуюсь психологией. Я хочу создать веб-сайт, который объясняет, как в нашем сознании могут развиваться определенные «ошибочные» способы мышления, которые могут вызывать у нас излишний стресс, беспокойство и несчастье. Также на веб-сайте я дам простые «ментальные инструменты», которые можно использовать, чтобы остановить такое ошибочное мышление.
В качестве первого шага в этом проекте мне нужно выбрать красивое имя для веб-сайта. Названия веб-сайтов получить очень сложно, но мне удалось получить три названия, указанные в опросе ниже.Однако я не уверен, какое имя лучше. Буду очень признателен, если вы поможете мне сделать выбор, щелкнув имя, которое, по вашему мнению, лучше всего, в опросе ниже. Затем нажмите кнопку «проголосовать», и ваш выбор будет анонимно записан. Я знаю, что это довольно странная просьба, но ваш выбор действительно поможет мне определиться! Спасибо.

Выберите наиболее подходящее имя и нажмите «проголосовать». Спасибо !

www.счастливое мышление .com 17 (89,47%)

www. прекратить ошибочное мышление .com 2 (10,53%)

www.хватит ошибаться .com 0 (0%)

Назад


Зачем нужно знать об электричестве?

Электричество везде. Вокруг вас текут миллиарды электронов: в освещении операционной, мониторах анестезии, диатермии, элементах управления вентилятором, шприцевых насосах, экране компьютера, который вы сейчас читаете, и так далее, и так далее…..

На этом удивительном снимке ниже показан снимок Земли, сделанный ночью из космоса. Уличные и домашние фонари освещают страны и дают представление о том, насколько широко используется электричество во всем мире. На изображении ниже, насколько освещена ваша страна?

Немного узнать об электричестве полезно, потому что:

  • Он предоставит основы для понимания электробезопасности.
  • Это поможет вам лучше понять принципы работы электрического медицинского оборудования, такого как электрохирургические устройства, дефибрилляторы, измерение температуры и т. Д.

Электрический ток и ампер

Часто можно услышать слова «ток», «напряжение» и «сопротивление». Очень важно хорошо понимать эти три концепции. Начнем с объяснения, что такое электрический ток. Представим, что через светло-коричневый провод внизу проходит электрический ток.

Когда мы говорим, что электрический «ток» течет, что он на самом деле течет? Ток — это поток электронов. Электроны можно рассматривать как отрицательно заряженные «частицы».Движение этих электронов называется током.

Ток измеряется в единицах, называемых «амперами». Число ампер в проводе связано с тем, сколько электронов проходит через поперечное сечение провода в секунду.

Ток в один ампер относится к определенному количеству электронов, проходящих через поперечное сечение провода за одну секунду. Это огромное число, и, пожалуйста, не запоминайте его. По проводу ниже проходит ток в один ампер.

Чем выше ток (больше ампер), тем выше количество электронов, которые проходят через поперечное сечение провода за секунду.

На самом деле очень сложно сосчитать миллионы электронов.

Поскольку так сложно подсчитать такое количество электронов, официальное определение («Международная система единиц») ампера опирается на более «практически измеримое определение». Для вас и для меня (не физика) даже это определение все равно кажется очень непрактичным, но, по крайней мере, вам не нужно считать отдельные электроны. «Практическое» определение дано ниже, но, пожалуйста, не запоминайте его (если у вас нет неограниченного объема памяти).

Итак, ампер относится к количеству электронов, протекающих по проводу в секунду.


Разность потенциалов и вольт

Как известно, вода и электричество плохо сочетаются друг с другом!

Однако, что интересно, вода и электричество ведут себя «примерно одинаково». Поскольку, в отличие от электричества, воду можно увидеть, часто бывает полезно сначала понять поведение воды, а затем использовать ее для понимания электричества.

Итак, давайте представим, что вы хотите установить красивый водопад в своем саду (также представьте, что вы достаточно богаты, чтобы иметь большой сад).

Чтобы сэкономить, вы решаете сами построить то, что вы считаете водопадом. Это выглядит так.

К сожалению, вода не течет совсем. Вы не можете понять почему.

Причина отсутствия потока воды в том, что в плоском пруду нет разницы в энергии. Чтобы вода текла, должна быть разница в энергии между одной областью и другой.Тогда вода потечет из области с высокой энергией в область с низкой энергией. В случае водопада эту энергию можно получить, подняв одну часть воды. Поднятая вода имеет больше энергии (из-за силы тяжести), чем вода у основания, заставляя воду течь.

Давайте рассмотрим это с точки зрения энергии. В случае с водопадом энергия определяет силу тяжести. Чем выше вода, тем выше ее потенциальная энергия. В нашем водопаде более высокий резервуар имеет более высокую потенциальную энергию, чем нижний резервуар, который имеет более низкую потенциальную энергию, и эта разница в энергии заставляет воду течь.Когда вода стекает по водопаду, она теряет потенциальную энергию. Когда он достигает нижнего резервуара, его потенциальная энергия ниже, чем у верхнего резервуара.

Когда верхний бак опустеет, вода, конечно, не будет течь обратно вверх сама по себе. Это связано с тем, что вода не течет из области с низким потенциалом энергии в область с высоким потенциалом.

По той же причине, если вы просто соединили трубу от нижнего бака к верхнему, вода не вернется в верхний бак.

Если мы хотим, чтобы водопад в саду продолжал работать, нам нужно вернуть воду в верхний резервуар. Для этого нам нужно обеспечить систему энергией. Это возможно с водяным насосом. Вода в верхнем резервуаре имеет высокую энергию и, как объяснялось ранее, стекает вниз, теряя при этом энергию. Затем насос «обеспечивает энергию для привода системы», забирая воду с более низкой потенциальной энергией и перекачивая ее в верхний резервуар. Вода, которая достигла верхнего резервуара, теперь имеет высокую потенциальную энергию и может снова стекать, повторяя цикл снова и снова.Теперь у нас наконец-то есть красиво работающий садовый водопад, который продолжает течь.

А теперь перейдем к чему-нибудь электрическому. Вместо водопада представим, что мы хотим зажечь лампочку. Лампочка — это то, что загорается, когда через нее проходит ток.

Давайте подключим несколько проводов к лампочке, чтобы попытаться заставить ее загореться. Но, к сожалению, мы обнаруживаем, что лампочка не загорается. Мы видим, что в проводе есть электроны, но лампочка не загорается.Почему это ?

Причина того, что лампочка не загорается, в том, что нет «потока» электронов. Электроны должны двигаться в одном направлении, чтобы лампочка загорелась. Если они просто «болтаются», не двигаясь в одном направлении, ничего не произойдет.

Давайте посмотрим на провод поближе, чтобы понять, почему лампочка не горит

Вы увидите, что электроны в проводе беспорядочно перемещаются во всех направлениях. Однако важно отметить, что они НЕ движутся в одном конкретном направлении, а просто «торчат».Вы помните, что ток — это поток электронов в определенном направлении. Итак, в нашем примере до сих пор, поскольку все электроны в проводе не текут в определенном направлении, ток не проходит через лампочку, и, следовательно, лампочка не загорается.

Это похоже на ситуацию, когда водопад не работал без насоса. В системе водопада есть вода, но вода не движется в определенном направлении из-за нехватки энергии.

В водопаде, как вы помните, был необходим насос для обеспечения разницы в энергии, необходимой для протекания воды.

Как и вода в водопаде, электрические цепи нуждаются в разности потенциалов, чтобы электроны текли.

На изображении ниже показаны два провода. Верхний провод не имеет разности потенциалов. Электроны беспорядочно движутся во всех направлениях без потока в одном конкретном направлении. Следовательно, по этому проводу нет тока. Нижний провод имеет разность потенциалов между A и B. Это заставляет электроны течь в определенном направлении, и поэтому этот провод проводит ток.

Существует множество источников, которые могут создавать разность потенциалов, которая может вызвать протекание тока в электрической цепи. Вы можете думать об «источнике разности потенциалов» как о насосе в водопаде, который мы обсуждали. Насос заставляет воду течь по системе. В электрической цепи источник разности потенциалов заставляет электроны (то есть ток) течь по цепи.

Источники разности потенциалов имеют «отрицательный полюс» и «положительный полюс».Ток покидает отрицательный полюс и возвращается к положительному полюсу.

Как упоминалось ранее, существует много типов источников разности потенциалов, и многие из них будут рассмотрены позже. А пока давайте обсудим общий источник разности потенциалов, который вы, возможно, использовали дома и в больнице. Этим источником является обычная одноразовая батарея. Возможно, вы положили их на часы у себя дома. В большинстве ларингоскопов эти батареи используются для питания лампочки.

Давайте теперь подключим эту батарею к лампочке, которую мы пытались зажечь раньше.Разность потенциалов, генерируемая в батарее, заставляет электроны двигаться. Ток идет от отрицательного полюса по проводам к лампочке, проходит через лампочку и заставляет ее загораться и возвращается по проводам к положительному полюсу.

Единицей измерения разности потенциалов является «вольт». Чем больше разность потенциалов на полюсах, тем больше вольт.

Обычная домашняя аккумуляторная батарея имеет напряжение 1,5 В или сокращенно «1,5 В»

С другой стороны, разность потенциалов, выходящая из стенных розеток, может быть довольно высокой (например,грамм. 120 вольт или 230 вольт).

Теперь я должен признаться, что рисовать все это может быть довольно утомительно. К счастью, говоря об электричестве, не нужно постоянно рисовать «настоящую» вещь. Вместо этого можно использовать символы. Например, символ батареи:

.

Более короткая вертикальная линия представляет отрицательный полюс.

Способ запомнить, какая вертикальная линия отрицательная, а какая положительная, — это помнить, что «n» короче, чем «p».

Точно так же лампочка может быть представлена ​​символом.

Вы увидите, что электрические схемы гораздо проще рисовать с помощью символов, чем с использованием реалистичных диаграмм. Например, эта схема….

… можно легко нарисовать как….

На практике схемы реального медицинского оборудования могут быть очень сложными, и использование символов становится очень удобным. Ниже представлена ​​очень простая (для инженеров!) Электрическая схема, нарисованная с использованием символов.


Связь между разностью потенциалов и током.

Теперь вернемся к разности потенциалов и току. Напомним, что ток — это поток электронов. Потенциальная разница — это то, что заставляет электроны и, следовательно, течь ток. В нашем примере с водопадом мы сказали, что разность потенциалов подобна разнице в высоте верхнего и нижнего резервуара, а разница составляет поток воды.

Посмотрите на два водопада внизу. У водопада A большая разница в высоте, а у водопада B небольшая разница в высоте.Водопад A имеет большую разницу энергии, чем водопад B, и поэтому скорость потока в водопаде A намного выше, чем у водопада B. Другими словами, расход воды пропорционален разнице энергии.

То же самое и в электрических цепях. Если вы увеличите разность потенциалов, будет течь больше электронов. Возьмем пример ниже. В верхней цепи разность потенциалов составляет 1,5 В, и это приводит к определенному протеканию тока. В нижней цепи разность потенциалов увеличена вдвое до 3 вольт.Это удваивает ток, заставляя лампочку загораться ярче.

Существует известный электрический закон под названием «Закон Ома». Хотя закон Ома будет объяснен более подробно позже, то, что мы уже обсуждали, составляет «ЧАСТЬ» этого закона.

Т.е. Часть Закона Ома гласит, что «для данного провода (проводника) ток прямо пропорционален разности потенциалов на нем. «


Источники разности потенциалов

Есть много источников разности потенциалов.

Одноразовые батареи:

До сих пор в наших обсуждениях мы использовали батареи как источник разности потенциалов. Сначала мы обсудим батареи, а затем другие источники разности потенциалов.

Батареи

частоты используются в домашних условиях для питания небольших предметов, например, часов. В больнице лампы ларингоскопа обычно питаются от батареек. Батареи бывают самых разных форм и размеров.

В батареях химическая реакция создает разность потенциалов.После того, как химическая реакция «закончилась», аккумулятор больше не генерирует полезную разность потенциалов, и аккумулятор выбрасывается.

Аккумуляторы:

Эти батареи имеют «обратимые» химические реакции. Если вы приложите разность потенциалов и ток к перезаряжаемой батарее, химические реакции в батарее «сохранят» эту энергию. Когда требуется энергия, дальнейшие химические реакции могут высвободить ранее накопленную энергию. Эти батареи можно перезаряжать много раз, что экономически выгодно в долгосрочной перспективе.Перезаряжаемые батареи очень часто используются в бытовых товарах, таких как мобильные телефоны и ноутбуки. Они также очень часто используются во многих больничных устройствах, таких как шприцевые насосы, портативные мониторы, дефибрилляторы, моторизованные операционные столы и т. Д. Чрезвычайно важно поддерживать устройства, в которых используются аккумуляторные батареи, «заряженными». Если вы не держите вещи правильно заряженными (например, забываете подключить устройство к сетевой розетке), батареи могут разрядиться раньше и неожиданно вывести из строя критически важное оборудование, такое как шприцевой насос, во время транспортировки пациента.

Электрический генератор:

Энергия в наших домах и больницах поступает от огромных электрических генераторов. Это устройства, преобразующие вращательное движение в электричество.

Есть много разных способов обеспечить вращательное движение генератору. Например, воду в плотине можно использовать для включения генератора (гидроэлектростанции).

Многие электростанции используют пар для вращения генератора. Пар производится путем нагрева воды, что может происходить из источников энергии, таких как нефть, газ, уголь или ядерная энергия.

Многие электростанции соединены друг с другом сетью проводов, которая называется «электрическая сеть». Сеть позволяет системе совместно использовать ресурсы и обеспечивать резервное питание в случае отказа одной электростанции. Сеть распределяет электроэнергию по больницам, домам и другим потребителям.

Сеть тщательно контролируется для удовлетворения потребностей потребителей в электроэнергии. Например, сетевые инженеры внимательно изучают телевизионные программы, потому что они знают, что, когда популярные телевизионные программы заканчиваются (например,грамм. после важного спортивного мероприятия) миллионы людей встают и нагревают воду в электрочайниках для приготовления кофе или чая. Сетевые инженеры планируют это и быстро активируют специальные электростанции, которые могут быстро увеличить подачу электроэнергии в сеть, чтобы удовлетворить этот спрос. Например, во время Королевской свадьбы в Соединенном Королевстве спрос на электроэнергию увеличился на 2 400 000 ватт, что эквивалентно одновременному включению почти одного миллиона чайников.

Аварийный генератор:

Как и все остальные, больницы также получают электроэнергию от электросети.Если сеть не обеспечивает подачу электроэнергии, важнейшее вспомогательное оборудование пациента, такое как мониторы, аппараты ИВЛ, наркозные аппараты и т. Д., Может перестать работать. По этой причине в больницах есть собственные источники аварийного питания. На короткие периоды перебоев в электроснабжении огромные аккумуляторные батареи могут обеспечить необходимую мощность. На более длительный период в больнице будет генератор, который обычно приводится в действие дизельным двигателем. Этот генератор включается автоматически при обнаружении сбоя питания.


Концепция сопротивления

В мире электричества есть три друга, которые всегда присутствуют вместе и влияют друг на друга.Мы уже обсуждали два из них: ток (в амперах) и разность потенциалов (в вольтах). Теперь давайте обсудим третьего друга, называемого сопротивлением,

.

В цепи электрическое сопротивление — это то, что «сопротивляется» потоку электронов (то есть сопротивляется потоку тока). Вернемся к нашему примеру с водопадом. Однако теперь мы заменим водопад трубой, соединяющей два резервуара. Вода течет по трубе из верхнего бака в нижний из-за разницы в потенциальной энергии.

Давайте теперь рассмотрим два таких устройства. В обоих случаях высота резервуара для воды одинакова. Т.е. обе системы имеют одинаковую потенциальную энергию. Однако в схеме «А» имеется узкая труба, а в схеме «В» — широкая труба.

Скорость потока воды в трубе A ниже, чем скорость потока воды в трубе B. Это связано с тем, что более узкая труба A имеет большее сопротивление потоку воды, чем более широкая труба B.

Итак, в приведенном выше примере скорость потока и сопротивление имеют «противоположную» взаимосвязь.Когда один увеличивается, другой уменьшается. Говоря техническим языком, можно сказать, что скорость потока обратно пропорциональна сопротивлению.

Электричество аналогично. Возьмем провод и лампочку, подключенные к разности потенциалов 1,5 вольта. Эта разность потенциалов заставляет ток течь по проводам и лампочке.

Предположим, теперь мы делаем две похожие электрические цепи с батареями, проводами и лампочками. В обеих схемах мы сохраняем разность потенциалов одинаковой.(1,5 вольта). Однако в одной цепи мы используем тонкие провода с высоким сопротивлением, а в другой — толстые провода с низким сопротивлением. Видно, что в толстых проводах с низким сопротивлением протекает больше тока (более яркая лампочка), чем в тонких проводах с высоким сопротивлением.

Таким образом, высокое сопротивление приводит к слабому току, и, наоборот, низкое сопротивление приводит к сильному току. Мы можем выразить это в уравнении, в котором ток обратно пропорционален сопротивлению провода, по которому он проходит.




Закон Ома

Некоторое время назад мы видели часть Закона Ома, который гласил, что ток, протекающий по проводу, прямо пропорционален разности потенциалов на этом проводе.

А недавно мы узнали, что ток обратно пропорционален сопротивлению.

Теперь вы готовы к «полному» закону Ома! Давайте объединим эти два отношения, которые вы только что узнали.

Закон об Омах гласит, что:

Ток, протекающий через проводник (провод) между двумя точками, прямо пропорционален разности потенциалов между двумя точками и обратно пропорционален сопротивлению между ними.Закон Ома можно показать уравнением в желтом квадрате.

Итак, вы можете видеть, что три друга, вольт (разность потенциалов), сопротивление и ток — лучшие друзья. И, как и друзья, если вы соберетесь вдвоем, они будут говорить о третьем друге.

Точно так же, переставив уравнение закона Ома, если вы знаете два значения, вы можете узнать, что такое третье.

Пора использовать в уравнениях международные сокращения.Обратите внимание, что международное сокращение Current — это не «C». Вместо этого это «я» (капитолий 1). Эта причудливая аббревиатура имеет отношение к истории, где современное раньше было представлено на французском языке.

Теперь вот уравнения, которые мы видели раньше, с использованием сокращений.

Вам не нужно запоминать все три приведенных выше уравнения. Просто запомните одно, а остальное вы сможете отработать при необходимости.

Закон Ома — очень важный закон в мире электричества.Это было обнаружено мистером Омом.

Единица сопротивления названа его именем. Единица измерения сопротивления называется «Ом», и ее символ показан ниже.

Приведем пример Закона Ома в клинической практике.

Представим, что вы прикрепили к пациенту отведения электрокардиограммы (ЭКГ). Затем вы вставляете вилку отведения ЭКГ в соответствующее гнездо на мониторе.

К сожалению, при этом в вилку попадает кусок грязи.Из-за этого желтый провод плохо контактирует со своей ответной частью, что увеличивает его сопротивление.

В соответствии с законом Ома высокое сопротивление влияет на напряжение и ток в проводе, нарушая запись ЭКГ.

Вытащили вилку из розетки и удалили грязь. Теперь контакт хороший, а сопротивление низкое.

Низкое сопротивление облегчает прохождение тока и позволяет лучше отслеживать ЭКГ.


Постоянный и переменный ток

Как вы помните, ток — это поток электронов.

Электроны (т.е. ток) текут от «отрицательного» полюса к «положительному» полюсу. Следовательно, у тока есть «направление» потока.

Направление тока изменится, если поменять местами отрицательный и положительный полюса источника.

Существует два основных типа протекания тока: «Постоянный ток (DC)» и «Переменный ток (AC)».

В основном, при постоянном токе «направление» тока остается постоянным с течением времени, тогда как при переменном токе направление протекания тока продолжает меняться от одного направления к другому.Позвольте мне попытаться прояснить ситуацию для вас.

Чтобы диаграммы были менее загруженными, я их немного упростил. Источник разности потенциалов обозначен знаком минус и плюс. Зеленая стрелка покажет направление тока. Помните, ток всегда течет от отрицательного к положительному.

Теперь я опишу вам разницу между постоянным и переменным током. Начнем с DC. Ниже приведена серия изображений, показывающих схему с источником питания постоянного тока. Повторяющиеся изображения показывают, что происходит в течение определенного периода времени.Вы заметите, что со временем ток НЕ изменил направление (зеленая стрелка остается в том же направлении). Это фундаментальное свойство постоянного тока: ток не меняет направления.

AC выглядит довольно странно по сравнению с постоянным током. В переменном токе отрицательный полюс и положительный полюс источника постоянно меняются местами.

Поскольку ток перемещается с отрицательного на положительный, это означает, что ток также неоднократно меняет направление.

На приведенных ниже изображениях показано изменение переменного тока во времени.Положительный полюс и отрицательный полюс продолжают чередоваться. В ответ на это направление тока также постоянно меняется.

Это повторяющееся изменение направления тока происходит довольно быстро. Во многих странах это происходит 50 или 60 раз в секунду (то есть с частотой 50 или 60 Гц). Например, в США это происходит 60 раз в секунду (60 Гц), а в Великобритании, Индии и Шри-Ланке это происходит с частотой 50 Гц. Приведенная ниже анимация может помочь вам оценить, насколько это быстро.Отрицательный и положительный полюса чередуются 50 раз в секунду. Если вы страдаете светочувствительной эпилепсией, пропустите эту анимацию.

Вы можете задаться вопросом, почему кто-то производит странный ток в форме переменного тока. Есть веские инженерные причины, по которым у нас есть кондиционер, и об этом мы поговорим позже. А пока мы продолжим обсуждение того, как ведет себя AC.

Прежде чем продолжить, позвольте мне познакомить вас с научным прибором, называемым «осциллографом».Осциллограф имеет экран, на котором отображаются изменения напряжения во времени. Вертикальная ось представляет напряжение, а горизонтальная ось представляет время. Это помогает нам визуализировать, как ток ведет себя с течением времени, и будет очень полезно, когда мы продолжим обсуждение переменного и постоянного тока.

Если «осциллограф» звучит сложно, не волнуйтесь, потому что я уверен, что вы использовали его каждый день в своей профессиональной жизни. Монитор ЭКГ (ЭКГ) — это разновидность осциллографа. Он измеряет разность потенциалов сердца с течением времени.Выглядит знакомо ?

Ниже представлен упрощенный осциллограф. Прямо сейчас к щупам осциллографа ничего не подключено (черный и красный щупы), поэтому кривая (синяя линия) остается на базовой линии.

Подключим осциллограф к источнику постоянного тока. Осциллограф показывает прямую линию (синяя линия) над базовой линией (пунктирная линия).

Осциллографы

показывают изменение направления тока по кривой, пересекающей базовую линию. Поменяем местами положительный и отрицательный полюса источника (т.е. меняем полярность). Вы увидите, что кривая пересекает базовую линию сверху вниз.

Давайте снова изменим полярность, чтобы она вернулась к прежней. Вы снова увидите, что осциллограф показывает это изменение, заставляя кривую пересекать базовую линию, в данном случае снизу вверх.

Теперь давайте исследуем постоянный и переменный ток с помощью осциллографа.

Сначала мы подключаем его к источнику постоянного тока, например, к батарее. Вы получите устойчивый график выше базовой линии.Поскольку с постоянным током направление тока не меняется, трассировка не пересекает базовую линию.

Теперь рассмотрим переменный ток с помощью осциллографа. Вы знаете, что, в отличие от постоянного тока, полярность переменного тока постоянно меняется, поэтому вы ожидаете увидеть что-то подобное.

Однако прямоугольная форма волны выше НЕ то, что вы видите. Вместо этого вы увидите сигнал с гораздо более изящными кривыми, как показано на осциллографе справа внизу.

Причина, по которой вы видите изящные кривые вместо внезапных прямоугольных изменений, заключается в том, что полярность переменного тока НЕ ​​изменяется внезапно, как показано ниже.

Вместо этого изменение AC происходит «мягко». Потенциал сначала начинает уменьшаться и со временем становится равным нулю. Затем полярность меняется, и разность потенциалов начинает расти, пока не достигнет максимума. Смена полярности продолжается таким же образом.

Этим плавным изменением полярности (как показано в «танце полярности») ниже объясняются красивые кривые осциллограммы переменного тока.

Теперь вы готовы увидеть, как формируется осциллограмма кривой переменного тока.(Это форма волны, которую вы часто видите в учебниках)

Сейчас я покажу вам, как «плавный» переход, показанный ниже, превращается в кривую форму волны, наблюдаемую при переменном токе.

Вышеупомянутый переход будет показан поэтапно. При отображении каждого шага вы будете видеть форму волны переменного тока на осциллографе.

Обратите внимание, что у переменного тока есть периоды, когда ток отсутствует.

При изменении полярности трассировка пересекает базовую линию.

И цикл повторяется.

Вы бы заметили, что переменный ток имеет периоды, когда разность потенциалов равна нулю. В это время ток равен нулю.

Обычно эти нулевые периоды не замечаются, потому что они происходят очень быстро. Однако иногда вы можете видеть эти периоды выключения в люминесцентных лампах (ламповых лампах). В периоды выключения свет может мерцать (быстрее, чем показано ниже, компьютерная анимация недостаточно быстрая).

В физике изогнутую форму волны переменного тока можно описать как «синусоидальную волну». Математика такой волны описывается функцией «греха» в сложном уравнении, показанном ниже, которое, я надеюсь, вы не запомните.

Напомним, что на изображении ниже показаны формы сигнала постоянного и переменного тока вместе для сравнения.

Ниже приведены обычно используемые символы для обозначения источников питания переменного и постоянного тока.

Если вы посмотрите вокруг, вы обнаружите, что ваш мир полон символов.Когда вам скучно, посмотрите вокруг своей операционной и вы найдете множество скрытых символов. Обычно их можно найти на электрическом оборудовании. Посмотрите, где соединяются провода мониторинга и провода питания.

Почему наши дома и больницы снабжены переменным током, а не постоянным током?

Электрический ток, который выходит из настенных розеток в домах и больницах, в основном переменный. Переменный ток выглядит сложнее, чем постоянный, так почему же они используют переменный ток для питания наших больниц и домов?

Чтобы объяснить, почему в вашу больницу и дом подается переменный ток, а не постоянный, вам необходимо понять, как работает устройство, называемое «трансформатором».Трансформатор «преобразует» напряжение в более высокое или более низкое напряжение. Если он преобразует входное напряжение в более высокое выходное напряжение, он называется «повышающим» трансформатором.

Если он преобразует входное напряжение в более низкое выходное напряжение, он называется «понижающим» трансформатором.

Давайте посмотрим, как работает трансформатор. Трансформатор использует два очень важных свойства в мире электричества.

Первое явление, используемое в трансформаторах, заключается в том, что когда по проводу проходит электрический ток, он создает магнитное поле.

В приведенном ниже примере провод (катушка) пропускает постоянный ток (DC). Магнитное поле показано синей дугой.

Ниже мы демонстрируем катушку с проводом переменного тока. Важно отметить, что, поскольку ток меняет направление, он создает «изменяющееся» магнитное поле (показано синей дугой со стрелками). Т.е. В DC ​​поле не меняется, в то время как в AC поле постоянно меняется.

Теперь давайте обсудим второе электрическое явление, которое заставляет трансформаторы работать.Это называется «электромагнитная индукция», и давайте рассмотрим катушку с проволокой, чтобы продемонстрировать это.

Электромагнитная индукция — это явление, при котором, если на провод (или катушку провода, как в нашем примере) воздействовать ИЗМЕНЯЮЩЕЕСЯ магнитное поле, в проводе будет индуцироваться ток. В приведенном ниже примере изменяющееся (то есть многократно увеличивающееся и уменьшающееся) магнитное поле представлено синей дугой со стрелками.

Важно, что магнитное поле меняется.Неизменяющееся магнитное поле (как показано ниже) НЕ будет индуцировать ток в катушке.

Теперь мы можем объяснить, как работает трансформатор. Входной переменный ток идет в первичную катушку (розовый). Это создает изменяющееся магнитное поле (синяя дуга со стрелками). Изменяющееся магнитное поле индуцирует ток во вторичной катушке (зеленый цвет), и, таким образом, электрическая энергия передается от первичной катушки к вторичной катушке.

На этом этапе вы можете видеть, что трансформатор работает только с переменным током, потому что ему требуется изменяющееся магнитное поле для передачи энергии через него.Если бы вы использовали постоянный ток, трансформатор не работал бы. Магнитное поле не будет изменяться и, следовательно, не будет передавать энергию вторичной катушке.

Будет ли трансформатор работать как повышающий или понижающий трансформатор, зависит от соотношения петель в первичной и вторичной обмотках. В повышающем трансформаторе вторичная обмотка имеет больше витков, чем первичная обмотка. Точно так же в понижающем трансформаторе вторичная обмотка имеет меньше витков, чем первичная обмотка.

Теперь мы понимаем, что трансформаторы могут повышать или понижать напряжение.Мы также понимаем, что нам нужен переменный ток, чтобы трансформаторы работали. Теперь вопрос в том, почему трансформаторы так важны?

Это связано с передачей электроэнергии. Ранее мы обсуждали, как вырабатывается электроэнергия на электростанции.

Эта электростанция может находиться на расстоянии многих сотен миль / километров от вашего дома или больницы, а это означает, что электричество должно пройти очень далеко, прежде чем достигнет вас. Одна большая головная боль для энергетической компании заключается в том, что, когда электричество передается по проводам, оно теряет энергию.Если это произойдет на огромных расстояниях, когда провод дойдет до вас, ничего не останется.

Согласно физическому принципу, провода с низким напряжением имеют более высокие потери, чем провода с высоким напряжением. (Объяснение этого выходит за рамки данного веб-сайта.)

Следовательно, чтобы минимизировать потери, энергокомпания передает электроэнергию под высоким напряжением.

Эти высоковольтные линии электропередач часто можно увидеть пересекающими ландшафт.В следующий раз, когда вы выйдете на улицу, поищите их.

Вот здесь и появляются трансформаторы. Генераторы вырабатывают относительно низкое напряжение. Это низкое напряжение повышается повышающим трансформатором до высокого напряжения, которое используется для передачи электричества на большие расстояния. Когда провода доходят до вас, высокое напряжение снижается с помощью серии понижающих трансформаторов. Единственный практический способ создания высокого напряжения и последующего снижения, необходимого для экономичной передачи энергии, — это использование трансформаторов.И именно поэтому переменный ток используется для передачи электроэнергии, вплоть до розетки в вашей больнице и дома.


Резюме:

Важно, чтобы вы знали об электричестве. Это поможет вам лучше понять электробезопасность.

Ток связан с потоком электронов и измеряется в амперах.

Разница потенциалов — это то, что заставляет электроны течь (ток), и измеряется в «Вольтах». Существует множество источников разности потенциалов, таких как батареи, электрические розетки дома и в больнице и т. Д.Ток напрямую связан с разностью потенциалов, и это является частью закона Ома.

Сопротивление — это то, что препятствует прохождению тока и измеряется в Ом. Ток обратно пропорционален сопротивлению. Эта взаимосвязь является частью Закона Ома.

Закон Ома определяет соотношение между напряжением, током и сопротивлением. Если вы знаете два из трех компонентов закона Ома, вы можете узнать о третьем.

Ток может быть постоянным или переменным. В постоянном токе электроны текут в одном направлении, в то время как в переменном токе электроны меняют направление.

Вы знаете (благодаря осциллографу), как постоянный и переменный ток ведут себя с течением времени. Вы знаете, как формируется сигнал переменного тока.

Трансформаторы

необходимы для создания высокого напряжения, необходимого для экономичной передачи тока на большие расстояния. Трансформаторы работают только с переменным током, поэтому энергокомпания снабжает ваш дом и больницу переменным током.

Теперь, когда у вас есть базовые представления об электричестве, вы можете безопасно прочитать «Электробезопасность», щелкнув меню в верхней части этой страницы.


Базовое электричество

Базовое электричество

Базовое электричество:

Электричество — это поток электронов из одного места в другое. Электроны могут проходить через любой материал, но в одних это происходит легче, чем в других. Насколько легко он течет, называется сопротивлением. Сопротивление материала измеряется в Ом.

Материю можно разбить на:
  • Проводники: легко течет электронов. Низкое сопротивление.
  • Полупроводники: электрон может течь при определенных обстоятельствах.Переменное сопротивление в зависимости от состава и условий цепи.
  • Изолятор: электронов текут с большим трудом. Высокая стойкость.

Поскольку электроны очень малы, на практике их обычно измеряют в очень больших количествах. Кулон равен 6,24 x 10 18 электронов. Однако больше всего электриков интересуют движущиеся электроны. Поток электронов называется током и измеряется в AMPS. Один ампер равен потоку в один кулон в секунду через провод.

Чтобы электроны протекали через сопротивление, требуется сила притяжения, которая их притягивает. Эта сила, называемая электродвижущей силой или ЭДС, измеряется в вольт . Вольт — это сила, необходимая для проталкивания 1 А через 1 Ом сопротивления.

Когда электроны проходят через сопротивление, он выполняет определенную работу. Он может быть в форме тепла, магнитного поля или движения, но он что-то делает. Эта работа называется мощностью и измеряется в ваттах. Один ватт равен работе, выполняемой 1 ампером, проталкиваемым через сопротивление 1 вольт.

ПРИМЕЧАНИЕ:

AMPS — количество электроэнергии.
ВОЛЬТ — это толчок, а не сумма.
OHMS замедляет поток.
WATTS — это сколько уже сделано.


Есть 2 стандартные формулы, описывающие эти отношения.

Закон Ома: Где

R = Сопротивление (Ом)
E = Электродвижущая сила (вольт)
I = Сила тока (амперы)

R = E / I

Чтобы выразить выполненную работу: Формула мощности (закон PIE):

Где:

P = Мощность (Вт)
I = Сила тока (амперы)
E = Электродвижущая сила (вольт)

P = IE

Этот закон часто переформулируется в единицах измерения, таких как Закон Западной Вирджинии:

Вт = ВА
для
Вт = Вольт x Ампер

Все это важно, потому что все электрическое оборудование имеет ограничение на то, сколько электроэнергии оно может безопасно обрабатывать, и вы должны отслеживать нагрузку и мощности, чтобы предотвратить сбой, повреждение или пожар.

Например, лампа рассчитана на 1000 Вт. @ 120 В. Это означает, что при 120 вольт он будет использовать:

1000 Вт. / 120 об. = 8,33 а.

Распространенным ярлыком является использование 100 v. Вместо 120. Это упрощает вычисления и создает некоторое свободное пространство. Итак:

1000 Вт. / 100 В. = прибл. 10 а.

Простая схема:

Самая простая схема имеет источник питания, такой как батарея или розетка, провод, идущий от «горячей» стороны к «нагрузке», затем провод от нагрузки обратно к источнику питания.Также обычно есть переключатель для «размыкания» или «замыкания» цепи. Нагрузка будет работать только тогда, когда цепь замкнута или замкнута.

В более сложных схемах, где подключено более одной нагрузки, они могут быть включены последовательно или параллельно. В последовательной цепи ток должен проходить через одно, чтобы перейти к следующему. Напряжение делится между ними. Если один погаснет, погаснут все.

В параллельной цепи каждая нагрузка электрически подключена к источнику в одной и той же точке, каждая получает полное напряжение одновременно.Если один погас, остальные горят.

Большинство схем представляют собой комбинации двух типов. Автоматические выключатели и предохранители включены последовательно с нагрузкой, но несколько нагрузок в цепи работают параллельно.

Автоматические выключатели и предохранители могут быть размещены в цепи питания перед вилкой, как в цепях освещения, или между вилкой и нагрузкой внутри, как в большинстве звукового оборудования, или и тем, и другим.

Кабели, разъемы и цепи имеют номинальный ток в соответствии с размером.

Кабель

Существует много типов кабелей, но электрические нормы допускают использование только определенных типов. Сценическое использование очень требовательно к оборудованию. По кабелю можно ходить, его можно наезжать на пейзаж или транспортные средства, тянуть и тащить, а также зажимать. Поэтому упор делается на гибкость и долговечность.

Для одиночной цепи разрешены ТОЛЬКО кабели типа S или SO. Тип S — это сверхпрочный кабель с резиновым покрытием. Тип SO — это сверхпрочный кабель с покрытием из неопрена (синтетический каучук, маслостойкий).Это должен быть трехжильный кабель с черными, белыми и зелеными проводниками. Тип SJ с более легким резиновым покрытием специально НЕ допускается. Когда-то использовался одножильный фидерный кабель, сварочный кабель был обычным явлением, но не разрешен. Это должен быть кабель типа SC, SCE, PPE или аналогичный кабель для развлечений и сцены, который имеет сверхпрочный кожух и очень гибкий провод внутри.

Калибр провода Пропускная способность
# 18 7 a.
№ 16 10 а.
№ 14 15 а.
№ 12 20 а.
№ 10 25 а.
№ 6 55 а.
№ 2 80 а.
№ 1 100 а.
# 00 (2/0) 300 а.
# 0000 (4/0) 405 а.

Это приблизительные значения для кабелей, обычно используемых в кинотеатрах. Другие виды и методы могут оцениваться по-другому.

Разъемы

Разъемы

позволяют быстро и безопасно устанавливать и разрывать временные соединения. Штекерные разъемы имеют открытые контакты. Гнездовые соединители имеют внутренние контакты внутри изолирующей оболочки с отверстиями для их соединения. Подумайте о биологии.

Штырь всегда находится на стороне нагрузки соединения, мама — на стороне линии; «женщина имеет силу!»

Parallel Blade (Edison): стандартная бытовая вилка, она встречается на многих устройствах, но недостаточно прочна для сценического освещения.Стандартная конфигурация с двумя параллельными ножками и U-заземлением рассчитана на 15 А. Только. Обычно «горячий» вывод имеет медный цвет, «нейтральный» — серебристый, а «земля» — зеленый.

Штырь ступени (также обозначение NEMA, 5T-20): имеет круглые штыри 1/4 дюйма и очень прочен. Наиболее распространенный специальный разъем для сцены. Номинальный ток 20 А. Центральный штифт — «земля», внешний штифт Ближайший к земле — «нейтральный», а другой — «горячий».

3-контактный поворотный замок (a.к.а. NEMA L5-20): имеет три изогнутых лезвия, которые фиксируются в гнезде путем поворота на 1/8 оборота после вставки. Номинальный ток 20 А. Одно лезвие имеет выступ, загнутый к центру; это земля. Немного большее лезвие с серебряным винтом — «нейтральное», а маленькое лезвие с медным винтом — «горячее».

Кулачковые замки: однопроводной соединитель для большого провода, 2/0 или 4/0. После вставки фиксируется поворотом на 1/2 оборота. Поставляется в цвете, чтобы обозначить, какая нога какая.Номинальный ток более 400 А. Самый распространенный размер на сцене. Также доступен миниатюрный размер для кабеля №1, рассчитанный на 100 А.

Кабельные аксессуары:

Two-fers: Y-образный шнур с одним штекером и двумя розетками, для подключения двух устройств к одной розетке.

Тройка: то же самое, 3 суки.

Адаптеры: вилка на одном конце и розетка другого типа на другом. Используется для подключения устройства к розетке другого типа.

Существует две основных формы производства электроэнергии: постоянный ток и переменный ток. Постоянный ток — это тип электричества, обеспечиваемый батареей. Один терминал заряжен положительно, другой — отрицательно, и электричество перетекает от одного к другому, всегда в одном и том же направлении. Однако, хотя его легко создать и контролировать, DC плохо переносит большие расстояния; он истощается сопротивлением в линиях передачи и исчезает прежде, чем доберется до того места, где это необходимо.

Переменный ток также имеет положительную и отрицательную клеммы, но полярность и направление потока меняются много раз в секунду.В Соединенных Штатах электричество меняет полярность 120 раз в секунду или 60 полных циклов в секунду, то есть 60 Гц. Переменный ток хорошо переносится на большие расстояния, поэтому его лучше всего использовать для линий распределения электроэнергии.

Нет разницы между током или напряжением между переменным и постоянным током. Некоторые устройства могут работать ТОЛЬКО с одним типом системы или с другим, но в остальном вольт — это вольт.

Роуд-шоу и концертные туры обычно приносят с собой собственное световое и звуковое оборудование, что означает, что их диммерные стойки и звуковые распределительные коробки должны быть подключены к источнику питания, способному подавать большой ток.

Энергия обычно вырабатывается на расстоянии от места использования. Он поставляется в виде трехфазного источника питания при очень высоких напряжениях, что позволяет пропускать много киловатт через довольно небольшие проводники, поскольку сила тока фактически мала. Есть 3 горячих точки, каждая на 120 градусов сдвинута по фазе со следующей, когда их синусоидальные волны нанесены друг на друга, отсюда и термин «3 фазы». Нет нейтралов. Эта конфигурация называется Дельта, и она того же типа (при гораздо более низком напряжении), что используется для работы 3-фазных двигателей.

Уровень мощности снижается через серию подстанций. На каждой ступени трансформаторы снижают напряжение и увеличивают силу тока, пока она не достигнет линейных трансформаторов за пределами здания. В этот момент служба Delta преобразуется в службу Wye и вводится в здание у «служебного входа».

Соединение звезды имеет те же три горячих плеча, а также электрическую нейтраль, созданную на трансформаторе. К этому времени в схеме звезды или треугольника линейное напряжение было понижено до уровня, при котором каждая горячая клемма на 120 вольт выше потенциала земли, называемого «землей», а в случае подключения звездой, каждая горячая клемма также составляет 120 В.также выше нейтрального. Однако из-за геометрии горячих фаз существует разница в 208 В (не 240 В) между любыми двумя горячими фазами в любом типе трехфазной системы.

Это отличается от однофазной системы, используемой в некоторых старых кинотеатрах и обычно в частных домах.

В этой услуге от каждого конца одной фазы треугольника (отсюда и одной фазы) отводятся две точки, а на трансформаторе создается нейтраль. Их вносят в здание у служебного входа.Между горячим и нейтральным током 120 В., как и в звездообразной системе. Однако между двумя горячими точками есть 240 В., а не 208 В. Однофазный режим редко встречается в промышленности, в том числе в театре, потому что он не так эффективен для подачи большого количества необходимой энергии.

На служебном входе нейтраль звездообразной (или однофазной) системы должна быть соединена с системой заземления, закопанной в землю снаружи. ОЧЕНЬ важно, чтобы земля и нейтраль НЕ были подключены в какой-либо другой точке, иначе может возникнуть небезопасная ситуация.

Связывание в силе

Когда дело доходит до постоянной коммерческой проводки, Электротехнический кодекс требует, чтобы работы выполняли только лицензированные электрики. Однако в Кодексе есть исключение для индустрии развлечений. «Квалифицированному персоналу» разрешается ВРЕМЕННО подключаться к электросети. Это означает, что квалифицированный рабочий сцены может привязать переносную диммерную стойку к распределительной коробке, но не может протянуть постоянные провода к этой коробке ИЛИ установить ПОСТОЯННУЮ диммерную стойку. Ключевая фраза — «Квалифицированный персонал».Только рабочие сцены, которые обучены этому, имеют право на связь. Кодекс также предоставляет театру еще одно исключение, которого нет в других отраслях. В театре разрешается использовать одинарные жилы и соединители (то есть фидерный кабель с соединителями Camlock). Но поскольку ВАЖНО, чтобы соединения выполнялись в надлежащем порядке, только обученный и квалифицированный персонал может выполнять эти соединения.

Распределительная коробка, в которой временное оборудование подключается к электросети, называется коммутатором компании, распределительным устройством или «бычьим выключателем».

Внутри дистрибутива имеются наконечники для подключения проводов. Есть три наконечника для подключения «горячих» проводов, каждый из которых подключается к предохранителю или автомату. Обычно их называют ветвями A, B и C; или ноги X, Y и Z. Они могут быть черными или иметь любой цвет, ЗА ИСКЛЮЧЕНИЕМ белого, светло-серого или зеленого. Также имеется проушина для нейтрали, у которой НЕТ предохранителя или прерывателя, который ДОЛЖЕН быть отмечен белым или светло-серым, и проушина для провода заземления, который обычно прикручивается болтами непосредственно к металлической распределительной коробке.(Согласно Кодексу, коробка и ее кабелепровод должны быть заземлены, но если это не так, к коробке должен быть проведен отдельный заземляющий провод, отмеченный зеленым). Также будет отверстие для доступа, через которое временный провода пропущены. В отверстии должна быть втулка, чтобы коробка не прорезала изоляцию провода.

При подключении кабелей НЕОБХОДИМО соблюдать надлежащую процедуру, иначе может возникнуть небезопасная ситуация. НЕ БУДЬТЕ ЯРКОСТИ!

  • Разложите хвосты фидера так, чтобы они были готовы к подключению.ПРИМЕЧАНИЕ: Код требует использования хвостовиков, которые можно отсоединить в пределах 10 футов от коробки дистрибутива). Хвосты пока НЕ ​​должны подключаться к фидерным кабелям.
  • Выключите бычий переключатель, если он еще не выключен (коробка не откроется, если переключатель включен, если коробка не сломана). Откройте коробку и УБЕДИТЕСЬ, что «горячие» клеммы действительно «мертвые», используя измеритель или тестер.
  • Вставьте зеленый хвостовой провод и надежно закрепите на клемме заземления.
  • Вставьте белый провод и прикрепите к клемме нейтрали.
  • Вставьте «горячие» хвосты по одному и надежно прикрепите их к трем «горячим» клеммам, присоединенным к предохранителям или прерывателям. Эти провода обычно маркируются черным, красным и синим цветом. На данный момент не имеет значения, какой провод подключен к какой горячей клемме, но условные обозначения обычно идут в следующем порядке: черный, красный, синий.
  • Закройте коробку и убедитесь, что разъемы на хвостах свободны. Включите выключатель Bull.
  • Проверьте каждый провод с помощью измерителя, осторожно вставив провода от измерителя в открытые разъемы фидера.Вы должны получить:
    • Между нейтралью и землей: 0 вольт.
    • Между каждым горячим проводом и нейтралью: 120 В.
    • Между каждым горячим проводом и землей: 120 В.
    • Между горячим и любым другим горячим: 208 против
    Если вы получите ЛЮБЫЕ ДРУГИЕ ЧТЕНИЯ, проверьте проводку еще раз!
  • Если все в порядке, выключите выключатель Bull и сообщите об этом дорожному электрику.

Когда фидерные кабели подключены к диммерной стойке или звуковому распределителю, и когда фидеры подключены к хвостовикам, ПОДКЛЮЧИТЕ ИХ В ТАКОМ ПОРЯДКЕ! , то есть: сначала зеленый, потом белый, потом три горячих. Подключайте их при выключенном питании, но всегда обращайтесь с ними так, как будто питание все равно включено. Когда-нибудь это может быть!

Также, НИКОГДА НЕ ПОДКЛЮЧАЙТЕ ГОРЯЧИЕ ПЕРВОЕ! Оборудование может попытаться замкнуть цепь через две точки и пропустить 208 В через цепь, предназначенную для 120 В, и разрушить оборудование, или, что еще хуже, убить кого-то электрическим током!

Многие такелажные двигатели представляют собой трехфазные двигатели, использующие три точки подключения и НЕТ нейтрали. Иногда двигатель может вращаться в обратном направлении.В этом случае просто поменяйте местами любые две точки нагрева, и двигатель будет работать в обратном направлении.


Вернуться к содержанию
Авторские права © 2002, 2008, 2013 Мик Алдерсон

Основы электрооборудования: руководство по электромонтажным работам для новичков

Резюме

Вы зависите от электричества в вашем доме. Но как много вы знаете о том, как работает электричество в вашем доме? Вы понимаете, как электричество поступает в ваш дом, как оно распределяется, и какие устройства контролируют его и предоставляют вам доступ? В этом руководстве для начинающих по электромонтажным работам мы познакомим вас с основами электрической системы вашего дома.

Содержание

Почему важно понимание вашей системы

Ваша энергетическая компания позаботится о подаче электроэнергии в ваш дом, но как только она поступает в ваш дом, все, что связано с электрической системой вашего дома — проводка, переключатели, розетки и т. Д. светильники — это ваша ответственность. Домовладельцу важно знать достаточно об основных компонентах своей системы, чтобы принимать разумные решения о безопасности, обслуживании и обновлениях.

  • Безопасность. Причиной более 6% домашних пожаров являются проблемы с электричеством. Это значительное число. Знание основ работы электричества в вашем доме может предотвратить ненужный электрический пожар.
  • Техническое обслуживание. Проблема с электричеством в вашем доме может быть не такой очевидной, как протекающий кран. Регулярная оценка и техническое обслуживание основных электрических систем в вашем доме могут предотвратить развитие проблем.
  • Обновления. Хотите добавить больше розеток, новых выключателей или интеллектуальных функций в электрическую систему вашего дома? Как насчет добавления резервного генератора или другого устройства? Понимание основ электрооборудования вашего дома может помочь вам принимать обоснованные решения.

Подключение системы и электрический счетчик

Если вы не полностью или частично отключены от сети, ваша электроэнергия поступает к вам через сеть вашей электрической компании. Сеть может быть наземной или подземной. Но прежде чем вы сможете использовать электроэнергию в своем доме, энергетическая компания должна знать, сколько энергии вы потребляете. Это работа электросчетчика, который находится между электросетью и вашим домом и измеряет количество энергии, потребляемой вашим домом.Есть три типа электросчетчиков.

  • Электромеханический — Если у вашего электросчетчика есть набор циферблатов и вращающийся диск за стеклянной крышкой, то у вас электромеханический счетчик. Хотя технология для них довольно старая, они все еще довольно распространены. Обычно служащий энергетической компании должен вручную считывать показания счетчика, чтобы знать, сколько электроэнергии потребляет ваш дом.
  • Интеллектуальные счетчики — Эти электронные счетчики могут напрямую связываться с энергокомпанией, что позволяет более точно отслеживать, когда и сколько энергии вы используете.Эти устройства имеют цифровые дисплеи и могут считываться удаленно.
  • Двунаправленные счетчики — Большинство электрических счетчиков измеряют только потребляемую вами мощность. Если вы производите свою собственную электроэнергию с помощью солнечных батарей или другого источника, вы можете продать излишек энергии, который вы производите, обратно энергетической компании. Двунаправленные измерители измеряют как входящую, так и излучаемую мощность.

Важно знать, что вы не являетесь владельцем электросчетчика. За установку и обслуживание счетчика отвечает коммунальное предприятие.Если у вас возникнут вопросы или опасения по поводу вашего счетчика, обратитесь к поставщику электроэнергии.

Выключатель-разъединитель

В вашем доме может быть выключатель, расположенный рядом с электросчетчиком. При нажатии этого переключателя в вашем доме будет отключено все электричество. Это полезно в случае возникновения чрезвычайной ситуации или при выполнении серьезных работ с электрической системой. Если в вашем доме нет этого переключателя, не волнуйтесь. Вы все еще можете отключить все питание на главной сервисной панели.

Панель выключателя

После электрического счетчика электричество должно быть распределено по всему дому к выключателям, розеткам, приборам и другим устройствам, которым требуется питание.Ваша панель прерывателя — это то место, где начинается процесс. Сервисная панель известна под разными названиями: панель выключателя, коробка выключателя, сервисная панель и распределительная панель — вот некоторые из наиболее распространенных. Если у вас более старый дом, у вас может быть блок предохранителей, который выполняет ту же функцию.

Главный прерыватель цепи
Линия электропередачи, входящая в ваш дом, сначала проходит через главный прерыватель цепи. Этот переключатель управляет потоком мощности к выключателям ответвления, также расположенным на сервисной панели.Установив этот переключатель в положение ВЫКЛ, вы можете полностью отключить электричество в своем доме.

Автоматические выключатели ответвления
Электропитание передается от главного автоматического выключателя к выключателям ответвления. Каждый из этих переключателей контролирует поток энергии к части вашего дома, и, если они обнаруживают слишком большой ток, протекающий через них, они отключаются или «отключаются». Например, один прерыватель цепи ответвления может управлять подачей электроэнергии на розетки и освещение вашей кухни, а другой — на электрическую плиту.Автоматические выключатели ответвления бывают «однополюсными» или «двухполюсными». Однополюсные выключатели управляют потоком 125-вольтового тока, используемого в розетках, светильниках и т. Д., В то время как двухполюсные выключатели контролируют поток 250-вольтного тока, используемого сушильными устройствами, электрическими плитами, зарядными устройствами для электромобилей и т. бытовая техника. Автоматические выключатели рассчитаны по силе тока. Более высокое число означает, что схема может выдерживать более высокую электрическую нагрузку. Большинство бытовых 125-вольтовых цепей рассчитаны на ток около 30 ампер.

Субпанели
В некоторых домах есть субпанели, подключенные к главной панели выключателя.Это небольшие сервисные панели с меньшим количеством выключателей. Их часто используют, когда к дому пристроили пристройку или хозяйственную постройку, или когда резервный генератор подключен к электрической системе дома.

Хотите узнать больше о панели автоматического выключателя в вашем доме? Ознакомьтесь с этим руководством.

Электропроводка

Электропроводка — невидимый компонент электрической системы вашего дома. В зависимости от того, где расположена проводка и каковы применяемые строительные нормы, проводка в вашем доме может состоять из неметаллических кабелей, металлических кабелей или проводов в металлических или пластиковых трубах.Точные типы, которые следует использовать, будут указаны в местных строительных нормах и отраслевых стандартах. Важно убедиться, что кабель, который вы используете, соответствует задаче, поэтому, если вы занимаетесь ремонтом или расширением дома, связанным с электропроводкой, перед началом работы проконсультируйтесь с квалифицированным электриком.

Если ваш дом был построен между 1956 и 1972 годами, вы должны знать, что он может содержать алюминиевую проводку. Вероятность возникновения пожара в этой проводке выше, чем в медной, и ее следует заменить или отремонтировать.Команда Enoch полностью квалифицирована для решения этой проблемы безопасности, поэтому свяжитесь с нами для оценки вашего риска.

В Team Enoch мы готовы выполнить любую монтажную работу, от большой до маленькой. Свяжитесь с нами, если у вас есть какие-либо вопросы о проводке в вашем доме.

Электрические устройства и схемы

Электрические устройства включают в себя все предметы в вашем доме, которые используют электричество. Некоторые из них встроены в электрическую систему вашего дома, например, потолочные светильники и электрические розетки в стенах.Некоторые устройства, например тостер, питаются от электрической розетки. Электроэнергия проходит через домашнюю проводку по одному из двух типов цепей.

  • Цепи нескольких устройств питают несколько розеток, переключателей и приспособлений. Если вам когда-либо приходилось переустанавливать автоматический выключатель после того, как в комнате погасло все освещение и розетки, вы видели пример этого.
  • Выделенные цепи питают только одно устройство. Распространенными примерами выделенных цепей являются цепи, питающие такие приборы, как водонагреватели, сушилки, электрические плиты, печи и т. Д.Используя выделенные цепи, эти устройства можно устанавливать или обслуживать без отключения электроэнергии в других частях дома, при этом снижается риск перегрузки цепи.

Коммутаторы

У вас есть коммутаторы по всему дому. Они используются для управления потоком энергии по всему дому, поэтому вы можете включать осветительные приборы или управлять потоком энергии к розеткам, потолочным вентиляторам и другим устройствам. В зависимости от электрической схемы, в которой они установлены, вы найдете разные типы переключателей.

  • Однополюсные переключатели управляют одним устройством или розеткой. Вероятно, они очень распространены в вашем доме.
  • Трехпозиционные переключатели используются парами, поэтому вы можете управлять одним устройством, например потолочным светильником, из двух разных точек. Вы найдете их в таких местах, как концы лестниц, или у разных входов в комнату, например, в гостиную.
  • Диммеры позволяют регулировать интенсивность света. Добавление диммера к верхнему свету — довольно легкое улучшение дома.
  • Переключатели датчиков движения включают питание ваших фонарей, когда они обнаруживают движение. Добавление переключателей датчиков движения может помочь вам сэкономить электроэнергию или сделать такие зоны, как лестницы, более безопасными.
  • Интеллектуальные переключатели позволяют использовать домашнюю систему Wi-Fi для управления освещением в комнатах вашего дома с помощью специальных приложений.

Розетки

Розетки все одинаковые, да? Не так быстро — есть разные типы розеток, которые лучше всего подходят для различных применений в вашем доме.Давайте посмотрим на самые распространенные электрические розетки, которые вы найдете в своем доме.

  • Розетки на 125 В на 15 А , скорее всего, самые распространенные розетки, которые вы найдете в своем доме. Есть две версии: незаземленная и заземленная. Вы можете заметить разницу, добавив отверстие для заземляющего контакта вилки под двумя вертикальными прорезями. Эти розетки подходят для общего пользования, но может быть целесообразно обновить их для повышения безопасности, особенно если они расположены на вашей кухне или в ванной комнате.
  • 20A Розетки на 125 В предназначены для работы с более тяжелыми нагрузками, поэтому они являются хорошим выбором для использования электроинструментов или крупногабаритных бытовых приборов. Вы можете идентифицировать эти розетки, добавив небольшой горизонтальный разъем, подключенный к одному из вертикальных разъемов.
  • Розетки на 250 В — это специальные розетки, которые используются для подключения к электрическим плитам, сушилкам для одежды и другим приборам и устройствам, которым требуется это более высокое напряжение.
  • Выходы AFCI (прерыватель цепи дугового замыкания) предотвращают возникновение дуги — искры, возникающие между незакрепленными проводами, — которые могут возникнуть в результате перегрева или неисправностей в вашей проводке.Они могут обеспечить дополнительный уровень безопасности в вашем доме.
  • Выходы GFCI (прерыватель цепи замыкания на землю) автоматически отключаются при обнаружении внезапного скачка напряжения, который может произойти при контакте воды с выходом. Они необходимы для ванных комнат, кухонь и уличных розеток, а также разумный выбор для гаражей и любых других мест, где существует опасность контакта с водой.
  • Коммутируемые розетки привязаны к определенным розеткам в вашем доме. С переключаемой розеткой вы можете включать или выключать свет или другие предметы, подключенные к розетке, когда вы входите в комнату или выходите из нее.
  • Умные розетки могут связываться с пультами дистанционного управления или приложениями. Вы можете запрограммировать их или управлять ими дистанционно для автоматического включения и выключения питания. Используя такие приложения, как Google Home и другие, вы даже можете использовать голосовое управление.
  • USB-розетки — это разумное обновление, если у вас есть устройства, которые необходимо регулярно заряжать. Они удобнее и привлекательнее, чем вставные «бородавки».

Выйти за пределы сети

В то время как подавляющее большинство американцев получают электроэнергию от сети энергокомпаний, все более распространенным становится самогенерирование энергии для аварийного резервного копирования, экономии денег и экологической ответственности. ВНИМАНИЕ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

  • Панели солнечных батарей и другие альтернативные источники энергии предлагают перспективу экономии денег и ответственного производства электроэнергии. Консультации с подрядчиком по электричеству или солнечной энергии для определения наилучшего способа подключения к вашей существующей системе — хороший первый шаг.
  • Резервные генераторы для всего дома становятся все более распространенным вариантом для домовладельцев, которым нужен надежный источник энергии на случай урагана или отключения электроэнергии. Генераторы, работающие на природном газе или пропане, — отличный вариант.Узнайте больше о резервных генераторах для дома в этом BL. Следуйте этим четырем рекомендациям:

    • Безопасность прежде всего! Если вы решите выполнять какие-либо электромонтажные работы в своем доме, всегда не забывайте отключать питание цепи, в которой вы работаете, с помощью панели выключателя. Если вы не уверены или не уверены в том, что делаете, наймите электрика.
    • Осмотрите и замените. Регулярно проверяйте свою электрическую систему. Треснувшие розетки, неисправные переключатели и изношенную проводку всегда следует заменять сразу.
    • Используйте качественные комплектующие. Покупка дешевых запасных частей, таких как выключатели или розетки, или дешевых компонентов, таких как удлинители или устройства защиты от перенапряжения, — это ложная экономия, которая в дальнейшем может вызвать большие проблемы.
    • Не перегружайте цепи. Если вы регулярно отключаете автоматический выключатель, вы перегружаете цепь.Переместите приборы или другие предметы в другие цепи и проконсультируйтесь с электриком о том, как вы можете модернизировать свою систему, чтобы справиться с нагрузкой.

    Обновление и ремонт с помощью Team Enoch

    В Team Enoch мы получили знания и навыки для ремонта или модернизации ваших электрических систем. Будь то новый настенный выключатель или более крупная работа, например, резервный генератор, зарядное устройство для электромобилей или новая панель выключателя, мы готовы помочь вам оценить, что вам нужно, и выполнить работу правильно.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *