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.
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.
220v.guru
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:
- 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.
- 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.
- 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.
- 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
amperof.ru
Самоучитель для начинающих и опытных электриков
Хотите поменять проводку в квартире своими руками? — Это возможно! Для этого не обязательно иметь действующий допуск электрика, или диплом электромонтёра. Достаточно быть электриком в душе, и иметь немного технического образования и понимания с чем вы имеете дело. Если у вас не хватает практического опыта, но вы очень хотите поменять проводку сами — эта статья для вас.
Первое о чем стоит сказать это то, что прокладывать электропроводку самостоятельно довольно опасно. По статистике более 70% пожаров в частных секторах случаются из-за допущенных ошибок во время монтажа проводки. При сомнениях и отсутствии базовых знаний о том, как сделать разводку электропроводки в доме, лучше вовсе довериться специалистам или хотя бы проводить работы с опытным помощником.
Электрическая проводка помещения изначально должна быть тщательно спроектированной и перепроверенной перед началом монтажных работ.
Стоит отдавать себе отчет в том, что цена ошибки, когда речь идет об электричестве, слишком высока. Всевозможные монтажные погрешности при дальнейшей эксплуатации могут привести к серьезным последствиям.
В целом весь процесс электрификации частного дома можно разделить на следующие пункты:
1. Создание чертежа прокладки со всеми условными обозначениями отдельных компонентов проводки.
2. Прокладывание проводов в стенах или на них.
3. Монтаж щита, коробов распределителей, а также розеток и выключателей.
4. Соединение контактов всех элементов.
5. Тщательная проверка правильности соединений, тестирование, и ввод проводки в эксплуатацию.
По большому счету, в самостоятельном монтаже электропроводки нет ничего сверхсложного. Важно лишь правильно подобрать провода с учетом возлагаемой на них нагрузки и не забыть об устройствах защиты.
В первую очередь, перед началом прокладывания проводов, следует сделать подробный чертеж схемы разводки проводки в частном доме. Это нужно для понимания масштабов дальнейшей работы и облегчения процесса монтажа.
При создании чертежа будет проще решить, как поступить при прокладывании провода в проблемных местах. К примеру, иногда возникают ситуации, когда проводники трудно перенести на безопасное расстояние от водопроводных или отопительных труб, а допускать даже потенциальной возможности попадания воды на электрические провода нельзя
Никогда не стоит располагать провода в углублениях стен диагонально. Возможно, это позволит сэкономить некое количество материала, но значительно осложнит всю работу. По негласным правилам, проводка прокладывается только по вертикали или горизонтали.
Составленный план со всеми возможными дальнейшими изменениями лучше всего оставить, а не выбрасывать. Поскольку рано или поздно он может понадобиться во время ремонта.
После создания чертежа, для удобства на стену можно перенести линии прохождения проводов и начинать дальнейшие работы. Важно определиться какого именно типа будет проводка – закрытого или открытого.
Закрытый тип проводки
Несмотря на трудоемкость монтажа, закрытая разводка электропроводки в частном доме наиболее популярна, поскольку утопленные в толщине стен провода не требуют какого-либо дополнительного декорирования.
Работа по созданию скрытой проводки весьма пыльная. Много придется работать болгаркой и перфоратором, но зато после окончания монтажа все провода будут аккуратно скрыты под слоем штукатурки или цементного раствора.
Открытый тип электрификации
Сделать открытую проводку гораздо проще и быстрее. Провода укладываются в специальных трубках и каналах для кабелей. Все приспособления, которые предусмотрены для монтажа открытой проводки, выполняются из несгораемой или самозатухающей пластмассы.
Стоит помнить, что при разводке электропроводки в частном деревянном доме своими руками, выбирается именно открытый тип монтажа. Пытаться прокладывать провода внутри древесины запрещено.
Подбор проводов
Немаловажно правильно подобрать провода для монтажа. Для этого следует учитывать возлагаемую на них нагрузку. Расчет электропроводки в частном доме своими руками в целом несложен. Чаще всего все потребители энергии разбиваются на группы с приблизительно равной мощностью, а провода подбираются с одинаковым сечением.
Провод можно приобрести алюминиевый или медный. Несмотря на то, что стоимость алюминиевых проводов ощутимо ниже, чем медных, такая проводка сейчас используется крайне редко. Это связано с тем, что бюджетные аналоги значительно жестче и более ломкие. Работать с медными проводами гораздо проще. Их легко сгибать, прокладывать в трубы и каналы, не боясь надлома.
Не стоит пытаться комбинировать алюминиевые и медные провода в одной сети, поскольку высока вероятность перегрева места контакта. Подобное допустимо лишь при частичной замене проводки в старых домах, где, как правило, применялись именно алюминиевые проводники.
Для подключения и разводки электричества в частном доме желательно применять двухжильные и трехжильные провода одного типа. Через первые питаются осветительные приборы, а вторые служат для подачи напряжения в розетки с заземлением.
Проверка безопасности
Для того чтобы проверить правильность всех соединений и удостовериться в безопасности проводки лучше также обратиться к опытному электрику. Для введения в эксплуатацию потребуется пригласить рабочих электролаборатории для подписания разрешения к подключению к общей сети. Если сотрудники выявят нарушения, то после их ликвидации проверку придется проводить повторно.
В завершении темы стоит сказать, что в целом монтаж электропроводки в частном доме несложен. Однако крайне важно осознавать опасность, которую представляет собой процесс электрификации с множественными нарушениями и незнанием основ электробезопасности. Все работы лучше проводить в компании со специалистом.
electro-tok.ru
основы электротехники для начинающих, меры безопасности
Электротехника — это как иностранный язык. Кто-то уже давно и в совершенстве владеет им, кто-то только начинает знакомиться, а для кого-то — это пока что недостижимая, но манящая цель. Почему многие хотят познать этот таинственный мир электричества? Всего около 250 лет люди знакомы с ним, но сегодня уже трудно себе представить жизнь без электричества. Чтобы познакомиться с этим миром, и существуют теоретические основы электротехники (ТОЭ) для чайников.
Первое знакомство с электричеством
В конце XVIII века французский ученый Шарль Кулон стал активно исследовать электрические и магнитные явления веществ. Именно он открыл закон электрического заряда, который и назвали в честь него, — кулон.
Сегодня известно, что любое вещество состоит из атомов и вращающихся вокруг них электронов по орбитали. Однако в некоторых веществах электроны удерживаются атомами очень крепко, а в других эта связь слабая, что позволяет электронам свободно отрываться от одних атомов и прикрепляться к другим.
Для понимания, что это такое, можно представить большой город с огромным количеством машин, которые движутся без каких-либо правил. Эти машины движутся хаотично и не могут совершать полезную работу. К счастью, электроны не разбиваются, а отскакивают друг от друга, как мячики. Чтобы получить пользу от этих маленьких тружеников, необходимо выполнить три условия:
- Атомы вещества должны свободно отдавать свои электроны.
- К этому веществу необходимо приложить силу, которая заставит двигаться электроны в одном направлении.
- Цепь, по которой движутся заряженные частицы, должна быть замкнутой.
Именно соблюдение этих трех условий и лежит в основе электротехники для начинающих.
Создание гальванического элемента
Все элементы состоят из атомов. Атомы можно сравнить с Солнечной системой, только у каждой системы свое количество орбит, и на каждой орбите может находиться сразу несколько планет (электронов). Чем дальше орбита находится от ядра, тем меньшее притяжение испытывают на себе электроны, находящиеся на этой орбите.
Притяжение зависит не от массы ядра, а от разной полярности ядра и электронов. Если ядро имеет заряд +10 единиц, электроны в общей сложности тоже должны иметь 10 единиц, но отрицательного заряда. Если электрон с внешней орбиты улетит, то суммарная энергия электронов будет уже -9 единиц. Простой пример на сложение +10 + (-9) = +1. Получается, что атом имеет положительный заряд.
Бывает и наоборот: ядро имеет сильное притяжение и захватывает «чужой» электрон. Тогда на его внешней орбите появляется «лишний», 11-й электрон. Тот же пример +10 + (-11) = -1. В этом случае атом будет отрицательно заряжен.
Если в электролит опустить два материала, обладающих противоположным зарядом, и к ним подключить через проводник, например, лампочку, то в замкнутой цепи потечет ток, и лампочка загорится. Если цепь разорвать, к примеру, через выключатель, то лампочка потухнет.
Электрический ток получается следующим образом. При воздействии электролита на один из материалов (электрод) в нем возникает излишек электронов, и он становится отрицательно заряженным. Второй электрод, наоборот, при действии электролита отдает электроны и становится положительно заряженным. Каждый электрод соответственно обозначается «+» (избыток электронов) и «-» (нехватка электронов).
Хотя электроны имеют отрицательный заряд, но электрод отмечают «+». Эта путаница произошла на заре электротехники. В то время считали, что перенос заряда происходит положительными частицами. С тех пор было составлено множество схем, и чтобы их не переделывать, оставили все как есть.
В гальванических элементах электрический ток образуется в результате химической реакции. Объединение нескольких элементов называют батареей, такое правило можно найти в электротехнике для «чайников». Если возможен обратный процесс, когда под действием электрического тока в элементе накапливается химическая энергия, то такой элемент называют аккумулятором.
Гальванический элемент изобрел Алессандро Вольта в 1800 году. Он использовал медные и цинковые пластины, опущенные в раствор соли. Это стало прообразом современных аккумуляторов и батарей.
Виды и характеристики тока
После получения первого электричества появилась идея передавать эту энергию на некоторое расстояние, и здесь возникли трудности. Оказывается, электроны, проходя через проводник, теряют часть своей энергии, и чем длиннее проводник, тем больше эти потери. В 1826 году Георг Ом установил закон, отслеживающий взаимоотношение между напряжением, током и сопротивлением. Читается он следующим образом: U=RI. Если словами, то получается: напряжение равно произведению силы тока на сопротивление проводника.
Из уравнения видно, что чем длиннее проводник, который увеличивает сопротивление, тем меньше будет ток и напряжение, следовательно, уменьшится мощность. Устранить сопротивление невозможно, для этого нужно понизить температуру проводника до абсолютного нуля, что осуществимо лишь в лабораторных условиях. Ток необходим для мощности, поэтому его трогать тоже нельзя, остается только повысить напряжение.
Для конца XIX века это была непреодолимая проблема. Ведь в то время не было ни электростанций, вырабатывающих переменный ток, ни трансформаторов. Поэтому инженеры и ученые устремили свой взор на радио, правда, оно сильно отличалось от современного беспроводного. Правительство разных стран не видело выгоды от этих разработок и не спонсировало такие проекты.
Чтобы можно было трансформировать напряжение, увеличивать или уменьшать его, необходим переменный ток. Как это работает, можно увидеть из следующего примера. Если провод свернуть в катушку и внутри неё быстро перемещать магнит, то в катушке возникнет переменный ток. В этом можно убедиться, подключив к концам катушки вольтметр с нулевой отметкой посередине. Стрелка прибора будет отклоняться влево и вправо, это будет свидетельствовать о том, что электроны движутся то в одном направлении, то в другом.
Такой способ получения электроэнергии называется магнитная индукция. Его используют, например, в генераторах и трансформаторах, получая и изменяя ток. По своей форме переменный ток может быть:
- синусоидальным;
- импульсным;
- выпрямленным.
Типы проводников
Первое, что влияет на электрический ток — это проводимость материала. Такая проводимость у разных материалов разная. Условно все вещества можно разделить на три вида:
- проводник;
- полупроводник;
- диэлектрик.
Проводником может быть любое вещество, свободно пропускающее через себя электрический ток. К ним относятся такие твердые материалы, как, например, металл или полуметалл (графит). Жидкие — ртуть, расплавленные металлы, электролиты. А также сюда входят ионизированные газы.
Исходя из этого, проводники делят на два типа проводимости:
- электронный;
- ионный.
К электронной проводимости относятся все материалы и вещества, в которых для создания электрического тока используются электроны. К таким элементам относятся металлы и полуметаллы. Хорошо проводит ток и углерод.
В ионной проводимости эту роль выполняет частица, имеющая положительный или отрицательный заряд. Ион — это частица с недостающим или лишним электроном. Одни ионы не прочь захватить «лишний» электрон, а другие не дорожат электронами и поэтому свободно их отдают.
В соответствии с этим такие частицы могут быть отрицательно заряженными и положительно заряженными. Примером служит соленая вода. Основным веществом является дистиллированная вода, которая является изолятором и не проводит ток. При добавлении соли она становится электролитом, то есть проводником.
Полупроводники в обычном состоянии не проводят ток, но при внешнем воздействии (температура, давление, свет и подобное) они начинают пропускать ток, хотя и не так хорошо, как проводники.
Все остальные материалы, не вошедшие в первые два вида, относятся к диэлектрикам или изоляторам. Они в обычных условиях практически не проводят электрический ток. Это объясняется тем, что на внешней орбите электроны очень прочно держатся на своих местах, а места для других электронов нет.
Применяемые радиодетали
При изучении электрики для «чайников» нужно помнить, что применяются все ранее перечисленные виды материалов. Проводники, в первую очередь, используются для соединения элементов схемы (в том числе в микросхемах). Могут присоединять источник питания к нагрузке (это, например, шнур от холодильника, электропроводка и т. д). Применяются при изготовлении катушек, которые, в свою очередь, могут использоваться в неизменном виде, например, на печатных платах либо в трансформаторах, генераторах, электродвигателях и т. п.
Проводники наиболее многочисленны и многообразны. Почти все радиодетали изготавливаются из них. Для получения варистора, например, может использоваться один полупроводник (карбид кремния или оксид цинка). Есть детали, в состав которых входят проводники разных типов проводимости, например, диоды, стабилитроны, транзисторы.
Особую нишу занимают биметаллы. Это соединение двух или более металлов, у которых разная степень расширения. Когда такая деталь нагревается, то она деформируется, благодаря разному процентному расширению. Обычно используется в токовой защите, например, для защиты электродвигателя от перегрева или отключения прибора по достижению заданной температуры, как в утюге.
Диэлектрики в основном выполняют функцию защиты (например, изоляционные ручки электроинструментов). Также они позволяют изолировать элементы электрической схемы. Печатная плата, на которой крепятся радиодетали, изготавливается из диэлектрика. Провода катушки покрываются изоляционным лаком для предотвращения замыкания между витками.
Меры безопасности
Однако диэлектрик при добавлении проводника становится полупроводником и может проводить ток. Тот же самый воздух становится проводником во время грозы. Сухое дерево плохо проводит ток, но если его намочить, оно уже не будет безопасным.
Электрический ток играет огромную роль в жизни современного человека, но, с другой стороны, может представлять смертельную опасность. Обнаружить его, например, в проводе, лежащем на земле, очень трудно, для этого нужны специальные приборы и знания. Поэтому при пользовании электрическими приборами нужно соблюдать предельную осторожность.
Человеческое тело состоит преимущественно из воды, но это не дистиллированная вода, которая является диэлектриком. Поэтому для электричества тело становится почти проводником. Получив электрический удар, мышцы сокращаются, что может привести к остановке сердца и дыхания. При дальнейшем действии тока кровь начинает закипать, затем происходит иссушение тела и, наконец, обугливание тканей. Первое, что нужно сделать, — прекратить действие тока, при необходимости оказать первую помощь и вызвать медиков.
В природе образуется статическое напряжение, но оно чаще всего не представляет опасности для человека, за исключением молнии. Зато оно может быть опасно для электронных схем или деталей. Поэтому при работе с микросхемами и полевыми транзисторами пользуются заземленными браслетами.
220v.guru
Читать книгу Советы электрика
Дубровин Иван Ильич Советы электрика
Глава 1 Что такое электричество?
Электрический ток
Как это ни странно, все знают, что такое электрический ток, и даже наизусть могут повторить цитату из школьного учебника по физике, однако многие открыто признаются в том, что совершенно не понимают, что такое электричество.
Одних, например, удивляет тот факт, что вилку в розетку можно втыкать по-разному, при этом результат всегда один и тот же, хотя у электричества есть фаза и ноль. Других удивляет то, что электричество идет от минуса к плюсу, хотя значительно легче представить, что оно течет в обратном направлении.
Примеров можно было бы привести бесконечное множество, так как знание всегда одно, а незнания – разные. Отсюда и предвзятое отношение к электричеству, наподобие: «Это совершенно необъяснимая вещь, надо вызвать электрика, чтобы он поменял нам розетку, а то как бы чего не случилось…»
В этом и кроется причина неправильного обращения с током – непрофессионализм, который приводит к травмам, авариям, пожарам. Многим не раз встречались явления, связанные с электричеством, кажущиеся совершенно необъяснимыми, а если и объяснимыми, то имеющие какое-то неестественное, фантастическое с точки зрения незнающего человека обоснование.
Объяснять природу электричества приходится с молекулярной физики, а потому на первый взгляд все выглядит чрезвычайно сложно и запутанно, хотя на самом деле нет ничего проще. Мы не будем вдаваться в подробности относительно электронной теории строения вещества, а попытаемся объяснить просто, как говорится, «по-народному».
Все вещества состоят из молекул, содержащих в себе атомы, которые в свою очередь состоят из ядер и вращающихся вокруг них электронов. При различных химических реакциях электроны переходят от одних атомов к другим, а потому возможно, что атомы какого-то вещества испытывают недостаток в электронах, а атомы другого имеют их избыток.
Это вещества, имеющие разноименные заряды. В случае их контакта электроны будут стремиться перейти из одного вещества в другое, перемещение электронов и будет представлять собой электрический ток.
Как вы уже догадались, электроны движутся туда, где их не хватает. Чтобы разобраться раз и навсегда с тем, как именовать заряды, запомните: ток движется от минуса к плюсу, т. е. вещество, у которого не хватает электронов, имеет положительный заряд, а вещество, у которого избыток электронов, – отрицательный. Также принято называть контакт, имеющий положительный заряд, нулем, имеющий отрицательный заряд – фазой.
Величина электрического тока (количество переносимого заряда) измеряется в амперах. Напряжение, т. е. разность потенциалов, которая заставляет течь ток (ЭДС – электродвижущая сила), измеряется в вольтах.
Атомы любого вещества располагаются на некотором расстоянии друг от друга. В металлах расстояния между атомами настолько малы, что электронные оболочки практически соприкасаются. Это дает возможность электронам свободно блуждать от ядра к ядру, создавая при этом электрический ток, поэтому металлы, а также некоторые другие вещества являются проводниками электричества. Другие вещества – наоборот, имеют далеко расставленные атомы, электроны, прочно связанные с ядром, которые не могут свободно перемещаться. Такие вещества не являются проводниками и их принято называть диэлектриками, самым известным из которых является резина. Это и есть ответ на вопрос, почему электрические провода делают из металла.
Естественно, что при отделении электронов от ядер освобождается некоторое количество энергии, которое нагревает проводник. «Нагревательную» способность тока принято называть мощностью и измерять в ваттах. Так же принято измерять и механическую энергию, преобразованную из электрической.
Чтобы электрический ток протекал непрерывно, на разных концах проводника, которым являются высоковольтные линии, подстанции, электропроводка в квартирах, на разных концах электрической цепи должна быть разность потенциалов, которая и создается ГЭС и АЭС.
Электрическая энергия создается преобразованием других видов энергии: на гидроэлектростанциях используется энергия падающей воды, на атомных станциях – энергия радиоактивного распада. Наибольшее распространение имеют электромеханические индукционные генераторы, превращающие механическую энергию в электрическую.
Мы не будем рассматривать устройство генератора, так как это не относится к теме нашей книги, однако все же следует сказать, что вырабатываемый генераторами ток является переменным. В быту применяется и постоянный ток, который преобразовывается из переменного с помощью индукционных катушек (дросселей).
Электрический ток имеет и другие параметры, но мы также не будем их касаться, так как в быту с измерением таких величин, как частота тока, индуктивность и др., сталкиваться практически не приходится.
Применение электричества в быту
На самом деле электричество очень популярный источник энергии. Посудите сами: его легко транспортировать, оно легко переводится в другие виды энергии – тепловую, механическую. По этой причине электричество так популярно, ученые придумывают все новые способы применения электричества (например, электромобиль), а также применение новым качествам электричества (например, сверхпроводимость).
Вам наверняка приходилось слышать выражение: «Если отключить воду, газ и электричество, то человек снова станет первобытным»? Это совершенно истинное утверждение. Про воду и газ мы говорить не будем, так как это тема для других книг, а вот без электричества действительно нельзя обойтись.
Во-первых, освещенность наших квартир напрямую зависит от электричества. Лампы накаливания, дневного света, галогенные лампы, без них нам приходилось бы пользоваться хозяйственными свечами или лучинами. Когда отключается во всем доме электричество, растерянные жильцы, как правило, не говорят: «Отключили электричество», говорят – «Отключили свет». Задумайтесь, почему?
Во-вторых, на электричестве работает большинство бытовых приборов, которыми мы пользуемся каждый день, начиная с дверного звонка и заканчивая холодильными установками. Когда отключают электричество, пусть даже и на короткий промежуток времени, то после того, как все успеют зажечь хозяйственные свечи, начинают возмущаться по поводу того, что размораживается холодильник. В такой ситуации уж совсем нелепо вспоминать про пылесос или утюг.
В-третьих, отсутствие электричества явно скажется на нашем культурном уровне: телевизор, видеомагнитофон, магнитофон, видеокамера, радио, компьютер, наконец – все это средства общения с окружающим миром и при отсутствии электрического тока они становятся просто корпусами со множеством никуда не годных микросхем.
Одним словом, электричество – наш большой друг, но бывают ситуации, когда оно становится нашим большим врагом, о чем рассказывает следующая глава.
Опасные свойства электричества
Все опасные свойства электричества вытекают из правила, согласно которому электричество нагревает проводник, по которому проходит. Если по каким-то причинам электрическая сеть испытывает постоянную перегрузку, изоляция постепенно обугливается, осыпается. Изоляция также может разрушиться и в результате неправильного обращения с бытовыми приборами. Возникает возможность короткого замыкания, которое очень опасно.
Разноименные полюса не должны соприкасаться друг с другом, электрический ток должен обязательно проходить через какой-нибудь бытовой прибор или устройство для того, чтобы сила тока соответствовала норме. Электричество, протекая по проводам, встречает небольшое сопротивление, также оно встречает сопротивление в бытовом приборе или лампе накаливания.
Сопротивление бытовых и осветительных приборов измеряется килоомами, тогда как сопротивление электропроводки – просто омами. Если происходит короткое замыкание, сила тока возрастает в несколько тысяч раз. При этом выделяется большое количество теплоты, способное расплавить металл.
Нетрудно догадаться, что при повышении в несколько тысяч раз температуры п
www.bookol.ru
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 — 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.
- Основы электротехники, ноль и фаза, схемы подключения лампочек, выключателей, розеток. Виды инструмента для электромонтажа;
- Виды материалов для электромонтажа, сборка электрической цепи;
- Подключение выключателя и параллельное соединение;
- Монтаж электрической цепи с двухклавишным выключателем. Модель электроснабжения помещения;
- 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».
instrument.guru
Электричество для «чайников». Школа для электрика
Предлагаем небольшой материал по теме: «Электричество для начинающих». Он даст первоначальное представление о терминах и явлениях, связанных с движением электронов в металлах.
Особенности термина
Электричество представляет собой энергию маленьких заряженных частиц, движущихся в проводниках в определенном направлении.
При постоянном токе не наблюдается изменения его величины, а также направления движения за определенный промежуток времени. Если в качестве источника тока выбирается гальванический элемент (батарейка), в таком случае заряд движется упорядоченно: от отрицательного полюса к положительному концу. Процесс продолжается до тех пор, пока он полностью не исчезнет.
Переменный ток периодически изменяет величину, а также направление движения.
Схема передачи переменного тока
Попробуем понять, что такое фаза в электричестве. Это слово слышали все, но далеко не всем понятен его истинный смысл. Не будем углубляться в детали и подробности, выберем только тот материал, который необходим домашнему мастеру. Трехфазная сеть является способом передачи электрического тока, при котором по трем разным проводам протекает ток, а по одному идет его возврат. Например, в электрической цепи есть два провода.
По первому проводу к потребителю, например, к чайнику, идет ток. Второй провод используется для его возвращения. При размыкании такой цепи, прохождения электрического заряда внутри проводника не будет. Данная схема описывает однофазную цепь. Что такое фаза в электричестве? Фазой считают провод, по которому протекает электрический ток. Нулевым называют провод, по которому осуществляется возврат. В трехфазной цепи присутствует сразу три фазных провода.
Электрический щиток в квартире необходим для распределения электрического тока по всем помещениям. Трехфазные сети считают экономически целесообразными, поскольку для них не нужны два нулевых провода. При подходе к потребителю, идет разделение тока на три фазы, причем в каждой есть по нолю. Заземлитель, который используется в однофазной сети, не несет рабочей нагрузки. Он является предохранителем.
К примеру, при возникновении короткого замыкания появляется угроза удара током, пожара. Для предотвращения такой ситуации, величина тока не должна превышать безопасный уровень, избыток уходит в землю.
Пособие «Школа для электрика» поможет начинающих мастерам справляться с некоторыми поломками бытовых приборов. Например, если возникли проблемы при функционировании электрического двигателя стиральной машины, ток будет попадать на внешний металлический корпус.
При отсутствии заземления заряд будет распределяться по машине. При прикосновении к ней руками, в роли заземлителя выступит человек, получив удар электрическим током. При наличии провода заземления такой ситуации не возникнет.
Особенности электротехники
Пособие «Электричество для чайников» пользуется популярностью у тех, кто далек от физики, но планирует использовать эту науку в практических целях.
Датой появления электротехники считают начало девятнадцатого века. Именно в это время был создан первый источник тока. Открытия, сделанные в области магнетизма и электричества, сумели обогатить науку новыми понятиями и фактами, обладающими важным практическим значением.
Пособие «Школа для электрика» предполагает знакомство с основными терминами, касающимися электричества.
Советы начинающим
Во многих сборниках по физике есть сложные электрические схемы, а также разнообразные непонятные термины. Для того чтобы новички могли разобраться во всех тонкостях данного раздела физики, было разработано специальное пособие «Электричество для чайников». Экскурсию в мир электрона необходимо начинать с рассмотрения теоретических законов и понятий. Наглядные примеры, исторические факты, используемые в книге «Электричество для чайников», помогут начинающим электрикам усваивать знания. Для проверки успеваемости можно использовать задания, тесты, упражнения, связанные с электричеством.
Если вы понимаете, что у вас недостаточно теоретических знаний для того, чтобы самостоятельно справиться с подключением электрической проводки, обратитесь к справочникам для «чайников».
Безопасность и практика
Для начала нужно внимательно изучить раздел, касающийся техники безопасности. В таком случае во время работ, связанных с электричеством, не будет возникать чрезвычайных ситуаций, опасных для здоровья.
Для того чтобы на практике реализовать теоретические знания, полученные после самостоятельного изучения основ электротехники, можно начать со старой бытовой техники. До начала ремонта обязательно ознакомьтесь с инструкцией, прилагаемой к прибору. Не забывайте, что с электричеством шутить не нужно.
Электрический ток связан с передвижением электронов в проводниках. Если вещество не способно проводить ток, его называют диэлектриком (изолятором).
Для движения свободных электронов от одного полюса к другому между ними должна существовать определенная разность потенциалов.
Интенсивность тока, проходящего через проводник, связана с количеством электронов, проходящих через поперечное сечение проводника.
На скорость прохождения тока влияет материал, длина, площадь сечения проводника. При увеличении длины провода, увеличивается его сопротивление.
Заключение
Электричество является важным и сложным разделом физики. Пособие «Электричество для чайников» рассматривает основные величины, характеризующие эффективность работы электрических двигателей. Единицами измерения напряжения являются вольты, ток определяется в амперах.
У любого источника электрической энергии существует определенная мощность. Она подразумевает количество электричества, вырабатываемое прибором за определенный промежуток времени. Потребители энергии (холодильники, стиральные машины, чайники, утюги) также имеют мощность, расходуя электричество во время работы. При желании можно провести математические расчеты, определить примерную плату за каждый бытовой прибор.
fb.ru