Базовые знания и понимания об электрическом токе.
Для того чтоб электронный прибор совершал полезную работу (лампа горела, а движок крутился), через него должен протекать электронный ток. Электронный ток — это упорядоченное движение электрически заряженных частиц в каком-либо проводнике. Для его появления нужно создание так именуемого электронного поля, так как конкретно под воздействием электронного поля заряженные частички и приходят в движение. Любая точка поля обладает своим потенциалом, который определяется работой, затрачиваемой электронным полем при перемещении положительной единицы заряда из данной точки поля в нескончаемо удаленную точку. Разность потенциалов 2-ух точек поля именуется также напряжением меж ними. Если взять два проводника с разными потенциалами и соединить их железной проволокой, то свободные электроны проволоки под воздействием поля придут в движение в направлении возрастания потенциала, т.е. по проволоке начнет проходить электронный ток. Движение электронов будет длиться до того времени, пока потенциалы проводников не станут равными, а разность потенциалов меж ними не будет равной нулю.
Материалы, в каких заряды свободно передвигаются меж разными частями, именуются проводниками электронного тока. Если же свободное перемещение заряженных частиц в каком-либо материале нереально, то его именуют диэлектриком. Проводниками служат металлы, вода и др., диэлектриками — пластмассы, резина и пр. Есть также материалы, в каких движение заряженных частиц может быть только при определенных критериях, т.е. время от времени они могут быть проводниками, а время от времени — диэлектриками. Такие материалы именуют полупроводниками К их числу относятся германий, кремний, селен и другие материалы.
В замкнутой электронной цепи с включенным в нее источником питания всегда появляется электронный ток и свободные электроны под воздействием электронных сил поля передвигаются повдоль проводника, наталкиваясь при всем этом на атомы проводника и отдавая им часть собственной кинетической энергии, т.е. проводник оказывает определенное сопротивление движению электронов. Длиннющий проводник малого поперечного сечения оказывает току большее сопротивление, чем маленький и огромного сечения.
Сопротивление проводника также зависит и от материала самого проводника. На сопротивление проводника влияет и температура — с ее увеличением сопротивление металлов возрастает, а сопротивление жидкостей и угля миниатюризируется. Но некие железные сплавы практически не меняют собственного сопротивления с повышением температуры. Таким макаром, электронное сопротивление проводника находится в зависимости от длины проводника, его поперечного сечения, материала и температуры. При прохождении электронного тока по проводнику оно проявляется в его нагреве. Посреди всераспространенных металлов минимальным сопротивлением владеют серебро и медь. Сопротивление алюминия практически в полтора раза выше, чем меди. Это всегда необходимо учесть при выборе материала проводов.
Потенциал и напряжение измеряются в вольтах и обозначаются буковкой U, сила тока, либо просто ток, — в амперах и обозначается буковкой I, а сопротивление измеряется в омах и обозначается эмблемой R.
Электронный ток может быть неизменным либо переменным. Неизменный ток не меняется по величине и по направлению. Он употребляется, обычно, в индустрии, на электрифицированном транспорте, в электросвязи Его получают методом выпрямления переменного тока с помощью особых устройств — выпрямителей. В быту неизменный ток мы получаем от аккума либо обычный батарейки.
Совокупа соединенных меж собой источников электронной энергии, приемников и соединяющих их проводов (линия передачи) именуется электронной цепью. Точку цепи, предоставляющую неограниченную возможность возврата отработавших зарядов, именуют землей. Не надо осознавать «землю» в буквальном смысле. Это может быть и отрицательный полюс батарейки, и корпус автомобиля, и, вправду, земля. Для удобства считают, что земля — это потенциал в О В. Все другие потенциалы считают относительно нее. Электронный ток может протекать только по замкнутой электронной цепи — ее разрыв в любом месте приводит к прекращению выработки электронного тока.
Отдельные элементы электронной ирпи могут быть соединены меж собой поочередно, параллельно и комбинированно. Закономерности, вытекающие из разных методов соединения частей в цепи, были сформулированы Омом и Кирхгофом. Эти закономерности нередко употребляют для расчета электронных цепей.
Простая электронная цепь состоит из источника электронной энергии (аккума, генератора и т п.), потребителей либо приемников электронной энергии (ламп накаливания, электронагревательных устройств, электродвигателей и т п) и проводов, соединяющих источник электронной энергии с потребителем. Источник электронной энергии дает электронную энергию, а потребитель конвертирует ее в другие виды энергии: свет, тепло, механическую энергию и т. д.
Прохождение электронного тока по проводникам аналогично прохождению воды по трубам. Чем больше разность уровней воды при входе и выходе из трубы (напор) и чем больше поперечное сечение трубы, тем больше воды протекает через нее в единицу времени. Точно так же, чем больше разность электронных потенциалов (напряжение) на зажимах источника либо приемника электронной энергии и чем меньше его сопротивление (т.е. чем больше площадь поперечного сечения проводника), тем больший ток проходит по нему.
Если проводники соединены таким макаром, что по ним проходит один и тот же ток, то такое соединение именуется поочередным. Общее сопротивление цепи, состоящей из нескольких поочередно соединенных сопротивлений, равно сумме этих сопротивлений.
Переменный ток меняется и по величине, и по направлению, при этом конфигурации эти происходят временами, т.е. точно повторяются через равные промежутки времени. Число полных конфигураций напряжения либо тока, совершаемых за секунду, именуется частотой, которая измеряется в герцах (1Ц). Преимуществами переменного тока являются: возможность трансформации и передачи на дальние расстояния, более обычное устройство генераторов переменного тока, более надежные в эксплуатации электродвигатели переменного тока.
В домашней сети мы имеем дело с переменным током с напряжением 220 В и частотой 50 Щ, приходящим в наше жилище по проводам от электростанции.
Бытовые электронные приборы, которые подключаются к нашей домашней сети, потребляют токи от нескольких 10-х ампера до нескольких ампер. При неизменном напряжении ток назад пропорционален величине сопротивления цепи. Сопротивления отдельных потребителей время от времени очень отличаются друг от друга. Так, сопротивление осветительных ламп накаливания для бытовых целей составляет несколько сотен ом, а электронных нагревательных устройств, телевизоров, холодильников, стиральных машин — несколько 10-ов ом.
Согласно закону Ома, ток I, напряжение U и сопротивление R связаны соотношением I = U/R.
Если по цепи течет ток, то за некое время по ней проходит определенное количество электричества. Силы электронного поля, действующего повдоль проводника, перенесут за этот период времени некий заряд на какое-то расстояние и выполнят определенную работу. Работа, произведенная в единицу времени, именуется мощностью, которая измеряется в ваттах и обозначается буковкой Р. Не считая При поочередном соединении проводников повышение их числа увеличивает общее сопротивление цепи. На каждую нагрузку приходится только часть общего напряжения При отказе 1-го прибора происходит разрыв цепи и прекращается работа всех устройств. Если, например, несколько осветительных приборов соединить поочередно, то при выходе из строя 1-го из их цепь разорвется и все другие не будут работать. Такое имеет место в елочных гирляндах, где часто лампочки соединены поочередно. С другой стороны, в поочередную цепь можно включить много лампочек, любая из которых рассчитана на еще наименьшее напряжение в сети.
Если два (либо болев) проводника присоединены к двум узловым точкам, то такое соединение именуется параллельным. Напряжение на каждом из проводников равно напряжению U, приложенному к узловым точкам цепи А и В. На схеме видно, что при параллельном соединении проводников для прохождения тока есть некоторое количество путей. Ток, притекая к точке разветвления А, разливается дальше по двум сопротивлениям и равен сумме токов, уходящих от этой точки. Таким макаром, при параллельном соединении миниатюризируется общее сопротивление цепи и возрастает ее общая проводимость, которая равна сумме проводимостей веток.
ватта используются более большие единицы мощности — кв и мегаватты. Электронная мощность измеряется ваттметром. Мощность можно вычислить, умножив ток на напряжение. Потому для определения мощности, потребляемой сетью, следует помножить показание амперметра на показание вольтметра.
Соотношение меж током, напряжением и мощностью можно представить в виде формулы Р = I*U. Так, мощность, потребляемая в цепи с током в 3 А и напряжением в 120 В, будет равна 3*120 = 360 Вт. Если мощность помножить на время, то получим работу, т.е. количество затраченной энергии. Так, энергия, используемая электронной плиткой мощностью 600 Вт в течение 5 ч, будет равна Pt = 600*5 = 3000 Втч = = 3 кВтч.
Измерение черт электронного тока делают с помощью разных устройств. Для измерения силы тока употребляют амперметры, напряжения — вольтметры, электронного сопротивления — омметры, мощности — ваттметры. Количество потребляемой электронной энергии определяют счетчиком.
Значения тока I, напряжения U, сопротивления R и мощности Р являются начальными данными для расчета электронных цепей, подбора проводов, выбора электроустановочных изделий, также устройств защиты.
