Электрика с нуля самоучитель: Самоучитель электрика с нуля — В помощь Электрику

Электрический ток для новичков — краткое руководство

Эта статья предназначена для школьников, студентов, а так же иных лиц которые хотят изучить основы электрики с нуля. Из этой статьи вы узнаете о том, что такое электрический ток, какие бывают источники тока, в каких единицах он измеряется и что такое электрическая цепь.

Начнем с определения.

Определение

Ток – это течение или движение чего-либо. Отсюда можно сделать следующее определение.

Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц (носителей электрического заряда) в веществе или вакууме.

В преимущественном большинстве носителями электрического заряда служат электроны, например в металлах. Гораздо реже – ионы, например в газах.

Обычно электрический ток происходит в металлах – проводах. Провода изготавливаются из алюминия, меди, серебра, золота и сплавов этих металлов в различных вариациях.

При этом скорость движения свободных электронов очень маленькая, не более 1 миллиметра в секунду. При этом скорость распространения электрического тока довольно велика – она почти равна скорости света. Поэтому когда мы щелкаем выключателем, свет зажигается мгновенно.

Эту скорость электронам придает источник электрической энергии. Благодаря источнику в проводнике (пусть это будет провод) создается электрическое поля, благодаря которому скорость электронов сильно увеличивается.

При этом должна быть создана электрическая цепь. Например, простая электрическая цепь состоит из:

• источника — например батарейки;
• проводника — например провода;
• потребителя — например лампочки;
• замыкателя — например выключателя.

Но это я забегаю веред, давайте обо всем по порядку. Начнем с источника.

Источник электрического тока

Самым простым и общеизвестным источником электрического тока является аккумулятор, в уменьшенном виде аккумуляторная или простая батарейка. Это источники постоянного тока. У этих источников есть плюса.

Есть положительный полюс, который обозначается знаком плюс (+). И отрицательный полюс который обозначается знаком минус (-).

Если полюса соединить с потребителем электрического тока, например лампочкой с помощью проводника (проводов), то  электрический ток начнет движение в определенном направлении (под действием электрического поля) и лампочка загорится.

Ток течет от плюса к минусу, хотя обычно принято говорить что наоборот. Но, на начальном этапе это не столь важно.

Какие бывают источники электрического тока, выделим три основных:

1. Гальванический источник – батарейка или аккумулятор.
2. Термический источник или термоэлемент, в таком элементе электрический ток появляется при повышении температуры.
3. Фотоэлемент – электричество появляется при воздействии излучения.

Гальванический элемент

Выше я привел обозначение гальванического элемента на схеме. Гальванический элемент это такое устройство, в котором происходят химические реакции. При этих реакциях выделяется энергия, которая превращается в электрическую энергию.

Гальваническими элементами можно считать батарейку и аккумулятор. Суть этих элементов такова.

Есть два металлических элемента, один из них анод (например, цинк) и катод (например, медь). Эти элементы помещены в определенную среду (электролит). Причем не важен форм-фактор этих элементов. Это может быть цинковая пластина и угольный стрежень, или две пластины, не суть.

Изображение из Википедии https://ru.wikipedia.org/

Катод и анод имеют разные заряды, положительный и отрицательный. В результате разных зарядов в электролите начинается движение электронов, то есть появляется электрическое поле, благодаря которому образуется электрический ток.

Со временем происходящие в гальваническом элементе реакции ослабевают, и поэтому приходится покупать новую батарейку или заряжать автомобильный (например) аккумулятор.

Остальные элементы (источники) в данной статье я не рассматриваю. Надеюсь что в целом все понятно. Перейдем к проводнику.

Проводник электрического тока

Проводник это неотъемлемая часть электрической цепи. Он служит для передачи электрического тока от источника к потребителю (приемнику).

Как вы уже знаете проводник обычно это металл. Провода электрического тока в наших квартирах это, обычно, медные или алюминиевые проводники. Как же происходит движение электричества в металле?

Металлы в твердом состоянии имеют кристаллическую решетку. В этой решетке расположены положительно заряженные ионы, а между ними движутся отрицательно заряженные электроны. Отрицательный заряд электронов (всех) равен положительному заряду электронов (всех). Поэтому в своем обычном состоянии провода не баются током.

Кристаллическая решетка металла

Электроны в металле, как и во многих других средах, движутся беспорядочно. Но если мы соединяем источник и потребитель с помощью провода, то от источника на металл начинает действовать электрическое поле и электроны начинают двигаться быстрее и в определенном направлении.

Некоторое беспорядочное движение электронов присутствует,  но это движение можно сравнить с перемещением частиц воздуха в автомобиле, который едет с большой скоростью.

При этом электрический ток происходит по всему проводу (проводнику) который подключен к источнику электрического тока.

Потребитель электрического тока

Приемник или потребитель электрического тока это то, что потребляет ток для какой-либо работы.

Например, лампочка потребляет электрический ток для освещения, обогреватель для повышения окружающей температуры, электрооборудование для выполнения различной работы.

Без потребителя в цепи произойдет замыкание, о нем я расскажу в следующих материалах настоящего самоучителя электрика.

На потребителях не будем останавливаться подробно, тут все в целом должно быть понятно – все то, что для выполнения своей работы нуждается в электрическом токе, можно называть потребителем.

Современный чайник является хорошим примером потребителя электрического тока.

Замыкатель электрической цепи

Замыкателем электрического тока выступает любое устройство, которое замыкает и размыкает электрическую цепь.

Что бы загорелась лампочка нужно щелкнуть выключателем. Что бы чайник начал нагревать воду воду нужно щелкнуть выключателем. Все это замыкатели электрической цепи.

Эффекты (действия) электрического тока

У электрического тока есть определенные действия или эффекты, давайте коротко рассмотрим их.

• Тепловой эффект. Этот эффект выражает себя в том случае когда электрический ток проходит через участок цепи с большим сопротивлением. В этом случае электричество преобразуется в тепло. Благодаря этому эффекту работают некоторые обогреватели. Тот же бытовой чайник работает благодаря этому эффекту – нагревательный элемент имеет большое сопротивление и он передает свое тепло воде, которая со временем начинает кипеть.
• Химический эффект. Я уже писал выше, что при прохождении тока через электролит, происходит обмен электронами между электродами. Такой эффект называют электролизом. Этот эффект используют в промышленности, например для получения некоторых металлов.
• Магнитный эффект. При прохождении электрического тока через некоторые перемычки и обмотки возникает магнитное поле. Этот эффект позволяет создавать электродвигатели, трансформаторы и другие электротехнические устройства.

Сила тока и электрический заряд

В системе СИ основной единицей тока является ампер (A — в честь французского физика и математика Ампер Андре Мари). В формулах и расчетах сила тока обозначается буквой ( I ).

Силой тока принято считать отношение электрического заряда (q), прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения (t).

То есть I = q/t

Поперечное сечение проводника это площадь среза металлической части провода, по которому передается электрический ток (проводника). Измеряется в миллиметрах.

 

Например, кабель ВВГ (винил-винил-голый) — первый кабель имеет две жилы сечением по 1,5 миллиметра.

Кабель ВВГ с различным количеством жил и сечениями

Так же существует единица электрического заряда – Кулон (Кл). По сути это единица, которая определяет электрический ток, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока 1А за 1 секунду.

1Кл = 1А * 1с

Амперметр

Амперметр это прибор, который предназначен для измерения силы тока в цепи.  У большинства людей, чья работа не связана с электричеством, есть такой прибор как мультиметр. Именно он играет роль амперметра.  Обычно он позволяет проводить измерения постоянного тока до 10 ампер.

На этом все основы электрического тока подходят к концу. Читайте другие материалы и задавайте вопросы в комментариях.

самоучитель с нуля для начинающих электромонтеров

Содержание:

• 1 Понятие электричества
  • 1.1 Постоянный ток
  • 1.2 Электромагнетизм
  • 1.3 Переменный ток
  • 1.4 Трансформаторы
  • 1.5 Электрические машины (электродвигатели и генераторы)
• 2 Что изучает электротехника
• 3 Системы автоматической защиты
• 4 Основные понятия электротехники
  • 4.1 Понятия и свойства электрического тока
  • 4.2 Сила тока
  • 4.3 Напряжение
  • 4.4 Сопротивление
  • 4.5 Мощность тока
  • 4. 6 Энергия и мощность
  • 4.7 Пусковой ток
  • 4.8 Закон Ома
  • 4.9 Закон Кулона
  • 4.10 Теорема Гаусса
  • 4.11 Емкость плоского конденсатора
  • 4.12 Энергия плоского конденсатора
• 5 Электротехника и электромеханика
• 6 Безопасность и практика
• 7 Законы Кирхгофа
  • 7.1 Первый закон Кирхгофа утверждает:
  • 7.2 Второй закон Кирхгофа гласит:
• 8 Формулы для постоянного электрического тока
  • 8.1 Закон Ома для участка однородной цепи
  • 8.2 Закон Ома для замкнутой цепи с источником тока
  • 8.3 Работа постоянного тока
  • 8.4 Закон Джоуля-Ленца
• 9 Советы начинающим

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.

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.

Постоянный ток

Так называется ток, не меняющий вектора движения на каком-либо временном отрезке и направленный строго от положительного полюса к отрицательному. Постоянный электроток отличается способностью к аккумуляции – на ней базируется принцип действия аккумуляторных источников питания.

Кроме того, такой ток может получаться в батарейках посредством химической реакции. Аккумуляторы и гальванические батарейки обеспечивают работу большого числа портативных приборов. На схемах данный вид тока показывают, обозначая плюсовой и минусовой полюса. Если какой-то электроприбор рассчитан на эксплуатацию только при постоянном токе, на корпус ставят соответствующую маркировку в виде одиночной черты или пары параллельных горизонтальных линий.

Электромагнетизм

Это явление входит в число основных понятий электротехники. Оно является продуктом взаимодействия магнитного эффекта и электротока. Первым его зафиксировал Х. Эрстед при приближении компаса к кабелю, по которому проходил ток: стрелка устройства в это время сместилась, что иллюстрировало присутствие магнитного поля поблизости от кабеля.

Электромагнитами называются материалы, в которых магнитные свойства обнаруживаются только при пропускании тока по намотке. Чтобы сила магнитного поля возросла, намотку делают состоящей из большого числа витков. Металлическая основа с магнитными свойствами, которую обматывают, называется сердечником. Вектор линий поля определяется направлением течения электротока в проводе обмотки. Если у магнита присущие ему свойства обнаруживаются константно, а не только при наличии тока и обмотки, его называют постоянным. Часто он имеет кольцевую или подковообразную форму.

Переменный ток

Это один из первых терминов, с которым знакомятся изучающие теорию электричества. Одновременно с этим узнают о его отличиях от постоянного тока.

Этот вид тока характеризуется тем, что циклически меняет свои величину и направление (в отличие от постоянного, у которого эти параметры неизменны на любом временном отрезке). При этом характер изменений можно отразить на графике в виде синусоиды. Когда лампа подключается в электросеть с таким током, минус и плюс на ее контактах будут периодически меняться места.

Применение такого тока дает возможность передачи электрической энергии на очень большие расстояния. Поскольку генераторы создают огромное напряжение, которое опасно подавать в жилые помещения, ток от них направляется в подстанции, где трансформируется.

К сведению. Из этого тока можно получать постоянный с помощью выпрямляющего устройства – диодного моста. Он распрямляет синусоидальную кривую, что заставляет электроны двигаться в одном векторе, не меняя его с течением времени.

Единицы измерения

Одной из основных характеристик такого тока является частота – величина, показывающая число инцидентов изменения параметров за единицу времени. Ее обозначают как f и измеряют в герцах (Гц). Чаще всего для бытовых и промышленных нужд используют частоту 50 Гц. Это означает, что на двух зажимах розетки полюса меняются позициями 50 раз в секунду.

Период – это время, за которое происходит одиночный инцидент изменения. Если в секунду их 50, то период будет равен 0,02 с.

Эффективное значение тока – создающее для некоторого сопротивления выделение тепла, равное определенному переменному току за заданное время.

Трансформаторы

Это приборы, преобразующие переменный электроток с заданными параметрами в ток с иным показателем напряжения, но идентичной исходному частотой. Их действие основано на принципе взаимоиндукции. Устройство является статичным, не снабжено подвижными элементами, потому не является машиной, но учащиеся знакомятся с его действием одновременно с принципами работы электрических машин.

В прибор вмонтированы две катушки с неодинаковым количеством витков (это сделано для обеспечения разницы напряжений). По магнитному полю электроэнергия передается между катушками.

Электрические машины (электродвигатели и генераторы)

Данные механизмы широко используются в автоматике, промышленности, являются главными элементами электроустановок. Два основных типа, различающиеся по назначению и способу действия, – генераторы и двигатели. Любая машина включает в себя устойчивую часть (статор) и подвижную (ротор).

Что изучает электротехника

Радиотехника для начинающих

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.

Системы автоматической защиты

Электросеть несет 2 вида угроз:

1. Мощность бытовой проводки достаточна для возгорания материалов, используемых при отделке помещений. Замыкание в сети приводит к неконтролируемому повышению силы тока и воспламенению.
   Свести вероятность возникновения такой ситуации к нулю невозможно, однако ее снижают путем введения в цепь автоматического выключателя. При повышении параметров тока пластина устройства деформируется, высвобождается пружина, которая размыкает контакты. Автомат не реагирует на импульсы пускового тока.
2. Нулевой провод связан с землей, фазовый находится под напряжением по отношению к ней. Между таким проводником и заземленными предметами возникает ток. Поражение человека электричеством, образующимся между 2 сетевыми кабелями, практически не опасно. Однако при некоторых условиях прохождения тока электротравма становится смертельной. Автоматические системы защиты следят, чтобы ток входил в один провод и уходил по другому. При появлении напряжения между фазой и заземленным предметом, например, телом человека, УЗО обесточивает сеть.

Основные понятия электротехники

Изучая электричество для начинающих, главное – разобраться с тремя основными терминами:

• Сила тока;
• Напряжение;
• Сопротивление.

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.

Понятия и свойства электрического тока

Электричество представляет собой движение частиц, переносящих заряд. При беспорядочном перемещении свободных электронов подобного не происходит. В перемещении заряда участвуют только упорядоченно движущиеся частицы. Ток всегда протекает направленно. О его присутствии свидетельствуют такие признаки:

• повышение температуры проводника;
• силовое воздействие на намагниченные тела;
• изменение химических свойств проводника.

Ток бывает переменным и постоянным. Во втором случае его параметры являются неизменными. Переменный ток периодически меняет полярность от отрицательной к положительной. Это значит, что направление потока частиц становится противоположным. Скорость изменений представляет собой частоту.

Сила тока

При появлении электричества в цепи заряд переносится через сечение проводника. Величина, прошедшая за единицу времени, называется силой тока и выражается в амперах.

Напряжение

Для поддержания движения частиц, переносящих заряд, требуется сила, действующая в нужном направлении. Она называется электрическим полем или напряженностью. Сила вызывает разность потенциалов и стимулирует движение частиц. Для измерения напряжения используется отдельная единица — вольт. Между основными параметрами тока существует зависимость, отраженная в законе Ома.

Сопротивление

Эта величина является характеристикой проводника, связанной с током. Сопротивление, выражаемое в омах, обозначает противодействие материала течению заряженных частиц. Параметр увеличивается по мере уменьшения сечения и роста длины проводника. Под влиянием сопротивления материал нагревается. Величина в 1 Ом возникает при силе тока в 1 А и напряжении 1 В.

Мощность тока

Электрический ток используется для выполнения работы — нагрева батарей, вращения мотора и т. д. Вычислить мощность в ваттах можно, умножив силу тока на напряжение. Например, нагреватель, работающий от сети 220 В, потребляет 2200 Вт. Значит, для его функционирования требуется сила в 10 А. Лампа накаливания 100 Вт потребляет 0,45 А.

Энергия и мощность

Начинающий электромонтер должен научиться разбираться в таких понятиях. Энергия бывает электрической, тепловой, механической или ядерной. Ее невозможно создать или уничтожить. Один вид энергии способен преобразовываться в другой. Например, в бытовых приборах электроэнергия превращается в тепло или звук. Любое устройство потребляет некоторое количество энергии за заданный отрезок времени.

Каждый прибор характеризуется своей величиной, представляющей собой мощность.

Пусковой ток

Нужно различать параметры потребляемого прибором тока при его работе и включении. В последнем случае наблюдается скачок, многократно превышающий эксплуатационные показатели. Поступающий в момент включения ток называется пусковым. Самым большим параметром обладают электродвигатели. Пусковой ток подается до момента набора валом нужной скорости вращения. Подобное характерно для большинства бытовых приборов. Блоки питания снабжаются устройствами, накапливающими энергию для запуска.

Пусковой ток не характерен для маломощных нагревательных элементов. Вычислить параметр, зная мощность прибора, не получится. Устройствам свойственны разные соотношения. Кроме того, современные приборы снабжаются ограничителями пускового тока.

Закон Ома

Сила тока равна напряжению, деленному на сопротивление. Это — основное положение закона Ома. Он действует в отношении постоянного и переменного тока. Через провод сопротивлением 1 Ом под напряжением 1 В проходит ток силой 1 А.

Из закона Ома вытекают 2 следствия:

1. При данных силе тока и сопротивлении можно рассчитать мощность, выделяемую цепью. Для этого квадрат первого параметра умножают на второй.
2. При данных напряжении и сопротивлении можно рассчитать мощность. При этом квадрат первой величины делят на значение второй.

Закон Кулона

Согласно короткому описанию, это физический закон, который говорит о взаимодействии между прямо стоящими точечными электрозарядами в зависимости от того, на каком расстоянии они находятся. Согласно полному определению, формулировка обозначает, что между двумя точками в виде электрических зарядов формируется вакуум. Там появляется конкретная сила, которая пропорциональна умножению их модульных частиц, поделенных на квадратный показатель расстояния.

Расстояние — длина, которая соединяет заряды. Сила взаимодействия направлена по отрезку. Кулоновская сила — сила, отталкивающая при зарядах минус-минус и плюс-плюс и притягательная при минус-плюс и плюс-минус.

Обратите внимание! Электрическая сила формула выглядит так: F=k⋅|q1|⋅|q2|/r2, где F — сила заряда, q — величина заряда, r — вектор или расстояние между зарядами, а k — коэффициент пропорциональности. Последний равен c2·10−7 Гн/м.

Закон Кулона

Решение задачи с законом Кулона. При наличии заряженных шариков, которые находятся на расстоянии 15 см и отталкиваются с силой 1 Н в поиске начального заряда, выявить неизвестное можно, переведя основные единицы в систему СИ и подставив величины в указанную формулу. Выйдет значение 2 * 5 * 10 (-8) = 10 (-7).

Теорема Гаусса

Основной закон в электродинамике, входящий в уравнения Максвелла. Это следствие из кулоновского умозаключения и принципа суперпозиции. По ней вектор напряжения поля движется сквозь произвольное значение замкнутой поверхности, окруженной зарядами. Он имеет пропорциональность сумме заряженных частиц, которые находятся внутри этого замкнутого пространства. Указанный вектор поделен на е0. Все это выражается формулой, указанной ниже.

Теорема Гаусса

Емкость плоского конденсатора

Емкостью называется проводниковая характеристика, по которой электрический заряд может накапливать энергию. Плоским конденсатором называются несколько противоположно заряженных пластин, разделенных диэлектрическим тонким слоем. Емкостью плоского конденсатора считается его характеристика, способность к накоплению электрической энергии.

Обратите внимание! Это физическая величина, которая равна делению заряда на разность потенциалов его обкладки. Зарядом при этом служит заряженная одна пластина.

Если в задаче требуется узнать емкость конденсатора из двух пластин с площадью в 10(-2) квадратных метров и в них находится 2*10(-3) метровый лист, ε0 электрическая постоянная с 8,85×10-12 фарад на метр и ε=6 — диэлектрическая проницаемость слюды. В таком случае нужно вставить значения в формулу C= ε* ε* S/d.

Емкость плоского конденсатора

Энергия плоского конденсатора

Поскольку любая частица конденсатора имеет способность запаса энергии, который сохранен на конденсаторной обкладке, вычислить эту самую Е просто, поскольку чтобы элемент зарядился, ему нужно совершить работу. Работа совершается полем. В результате была выведена следующая формула: Еp = А = qEd, где А является работой, d — расстоянием.

Энергия

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.

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.

Законы Кирхгофа

Электрика любого помещения выполняется в виде замкнутых, рабочих электрических цепей. Два главных закона, которые определяют процессы в электрических сетях, являются законы Кирхгофа. Их два. Оба из них применяются и для постоянных и для переменных токов.

Первый закон Кирхгофа утверждает:

Суммарная величина токов направленная к узлу электрической сети равна суммарной величине токов направленных от узла.

В практике на основе первого закона Кирхгофа основана работа Устройств защитного отключения (УЗО). Работа УЗО заключается в отключении электропитания сети при возникновении токов утечки. При нормальном режиме работы суммарное значение тока, втекающая в электрическую сеть равна значению тока утекающему из нее. Если равенство токов нарушается, значит, в сети есть утечка. УЗО сконструировано и подключено таким образом, что при утечке тока УЗО его обнаруживает и размыкает питание электросети.

Второй закон Кирхгофа гласит:

Любой замкнутый контур переменной электрической сети имеет равные значения комплексных напряжений и ЭДС (электродвижущих сил) на всех пассивных элементах сети.

Примечание: Комплексное напряжение это значение напряжение в сети переменного тока.

Практическое применение можно пояснить на любой квартирной группе электропитания. Для пояснения рассмотрим квартиру.

Сколько бы групп электропитания в квартире не было, на любой розетке или светильнике напряжение в сети (при рабочем режиме) будет 220 вольт.

Формулы для постоянного электрического тока

Постоянный электрический ток не изменяется в величине и направлении. Он используется для расчета замкнутой, однородной цепи, мощности и прочих параметров. Поэтому важно знать формулы для него и основные законы, связанные с ним.

Закон Ома для участка однородной цепи

Чтобы электрический ток существовал, нужно поле. Для его образования, нужны потенциалы или разность их, выраженная напряжением. Ток будет направлен на снижение потенциалов, а электроны начнут свое передвижение в обратном направлении. В 1826 г. Г. Ом провел исследование и сделал заключение: чем больше показатель напряжения, тем больше ток, который проходит через участок.

К сведению! Смежные проводники при этом проводят электричество по-разному. То есть каждый элемент имеет свою проводимость, электрическое сопротивление.

В результате, согласно теореме Ома, сила тока для участка однородной цепи будет иметь прямую пропорциональность показателю напряжения на нем и обратную пропорциональность проводниковому сопротивлению.

Закон Ома

По формуле I = U / R, где I считается силой тока, U — напряжением, а R — электрическим сопротивлением, последнее значение можно найти, если p * l / S, где p является удельным проводниковым сопротивлением, l — длиной проводника, а S — площадью поперечного проводникового сечения.

Закон Ома для замкнутой цепи с источником тока

Ом сделал формулу и для замкнутой цепи. По ней ток на этом участке из токового источника, имеющего внутреннее и внешнее нагрузочное сопротивление, равен делению электродвижущей силы источника на сумму внутреннего и внешнего сопротивления. Она выглядит так: I = e / R + r, где I является токовой силой, е — ЭДС, R — сопротивлением, а r — внутренней сопротивляемостью источника напряжения.

Обратите внимание! В физическом смысле по этому закону, чем выше показатель ЭДС, тем выше источник энергии, больше скорость движения зарядов. Чем выше сопротивляемость, тем ниже величина тока.

Закон Ома для замкнутой цепи

Работа постоянного тока

Энергия, когда проходит через проводник, упорядоченно двигается в носитель. Во время движения она совершает работу. В результате работой постоянного тока называется деятельность поля, направленная на перенос электрических зарядов по проводнику. Она равна умножению I на совершаемое работой напряжение и время.

Закон Джоуля-Ленца

Когда электричество проходит через какой-то проводник с сопротивляемостью, всегда высвобождается теплота. Количество тепла, которое высвободилось за определенный промежуток времени, определяет закон Джоуля-Ленца. По формуле мощность тепла равняется умножению плотности электричества на напряжение — w =j * E = oE(2).

Обратите внимание! В практическом понимании закон имеет значение для снижения потери электроэнергии, выбора проводника для электроцепи, подбора электронагревательного прибора и использования плавкого предохранителя для защиты сети.

Закон Джоуля-Ленца

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.

Источники

• https://elquanta.ru/teoriya/ehlektrotekhnika-dlya-nachinayushhikh.
  html
• https://amperof.ru/teoriya/osnovy-elektrotexniki.html
• https://panelektro.ru/ampery/kak-nauchitsya-razbiratsya-v-elektrike.html
• https://rusenergetics.ru/polezno-znat/formuly-elektrichestva
• https://elesant.ru/osnovy-elektriki/zakony-elektrotexniki

[свернуть]

Как стать электриком (Пошаговое руководство)

Есть несколько способов стать электриком, независимо от того, являетесь ли вы выпускником школы, студентом A-Level или тем, кто подумывает сменить профессию. Вы можете получить необходимую квалификацию, пройдя курс обучения в колледже или стажировку. Если у вас уже есть соответствующий опыт, вы можете обратиться непосредственно к работодателю для поиска работы.

Важно отметить, что те, кто получил квалификацию электрика по признанным в отрасли учебным программам, таким как курсы City & Guilds или EAL и ученичество, как правило, имеют лучшие перспективы работы и заработка.

Здесь мы рассмотрим, как стать квалифицированным электриком, и варианты, доступные для вас в Англии и Уэльсе. Некоторые варианты применяются в Шотландии, и они будут выделены.

Почему стоит стать электриком?

Если вам нравится чинить практичные вещи и у вас есть методичный, аналитический подход к решению проблем, вам может подойти карьера электрика.

Квалифицированные электрики имеют хорошие возможности для заработка, пользуются разнообразной рабочей средой и редко испытывают недостаток в работе. В электротехнической промышленности есть большие возможности, от перехода в специализированные области торговли или открытия собственного бизнеса. Квалифицированные электрики всегда будут востребованы.

Различные типы электриков

Домашний или жилой электрик

Большинство электриков занимаются домашними электромонтажными работами – устранением неисправностей в электроснабжении в частном доме, установкой или заменой проводки и электрических систем. Домашние электрики часто работают вместе с другими торговцами, особенно на строительных площадках.

Электрические тестеры

Электрические тестеры исследуют, тестируют и проверяют электрические установки в домах и на предприятиях. Они выявляют неисправности и составляют отчеты об испытаниях, чтобы подтвердить, какое оборудование работает безопасно и эффективно, а какое небезопасно в использовании.

Инженер-электрик

Инженеры-электрики проектируют, разрабатывают и обслуживают электрические системы зданий, транспортные системы и распределительные сети. Инженеры-электрики работают во многих отраслях промышленности. Им необходимо хорошее понимание технических наук, а также сильные математические и компьютерные навыки.

Руководство по профессии электрика

Сдать экзамены GCSE и/или A-level

Если вы еще учитесь в школе и хотите стать электриком, вам необходимо сдать экзамены GCSE. Курс бытового электрика City & Guilds — первый шаг к тому, чтобы стать электриком — имеет минимальные требования для выпускников школ. Вам понадобится следующее:

• Минимум 2 экзамена GCSE (или эквивалент) в 9-3 классах (от A* до D) (курс уровня 2)
• 4–5 GCSE (или эквивалент) в 9–4 классах (от A* до C) (курс уровня 3 и уровни T)

Пройдите курс по установке бытовых электроустановок

После окончания школы ваш первый шаг — пройти курс по установке бытовых электроустановок City & Guilds. Это поможет вам найти место стажера-ученика в компании.

Этот курс дает основы проведения домашних электромонтажных работ и длится 18 дней. Он включает модули по осмотру и испытаниям, правилам электропроводки и строительным нормам для бытовых установок.

Вы можете пройти курс за один раз или распределить его. 10 дней пройдут в мастерской учебного центра.

Найдите ближайший к вам колледж, в котором проводится этот курс.

Пройти обучение или стажировку

Стажировка в электромонтажной компании — хороший путь в отрасль.

Стажировка открыта для всех, кто старше 16 лет. В качестве ученика вы будете полностью заняты в своей компании и должны работать не менее 30 часов в неделю. Ваше время будет разделено между опытом работы и обучением в колледже или учебном заведении.

В рамках вашего обучения вы можете пройти обучение на электрика по установке и обслуживанию (диплом 3-го уровня). Вы также можете выучиться на электрика, пройдя обучение в вооруженных силах.

Как правило, для углубленного обучения вам потребуется сдать 5 выпускных экзаменов в школе (или эквивалент) в классах с 9 по 4 (от A* до C), включая английский язык и математику.

В Шотландии действует схема современного ученичества.

Пройти курс колледжа или курс NVQ

Если вы подумываете о смене карьеры и не знаете, как стать квалифицированным электриком, первым шагом будет поступление в колледж или на курсы NVQ. Вы можете записаться на следующие курсы с минимальными требованиями GCSE, указанными выше:

• Диплом City & Guilds уровня 2 в области обслуживания зданий (маршрут электромонтажных работ) или диплом EAL уровня 2 Intermediate in Electrical Installation
• Диплом City & Guilds уровня 3 по обслуживанию зданий (маршрут электромонтажа) или диплом EAL уровня 3 Advanced по электромонтажу
• Уровень T в области инженерных услуг для строительства
• NVQ Уровень 3 Электротехника и электроника
• Шотландия — SCQF 7 по электромонтажу

Станьте полностью квалифицированным электриком

Успешное получение диплома 2-го и 3-го уровня в сочетании с опытом работы в рамках курсов или стажировок открывают двери для вашей карьеры электрика.

Как стать электриком

к

Бетани Паркер

Прочитать полную биографию

Писатель

Бетани Паркер работает писателем-фрилансером уже 14 лет. Она пишет о карьерном росте, высшем образовании и недвижимости. Она учится на дому и в свободное время пишет рассказы для детей. В настоящее время она работает над своим маркетингом …

Обновлено 12 мая 2022 г.

Узнайте больше о нашем процессе редактирования

3 мин чтения

Поделиться этой статьей

---

• Электрики устанавливают, обслуживают, проверяют и устраняют неисправности электропроводки и систем.
• Вакансии для электриков растут намного быстрее, чем в среднем.
• Вам не нужно высшее образование, чтобы стать электриком.

---

Вы представляете, какой была бы жизнь без электричества? Несмотря на то, что электричество было доступно всего около 100 лет, сейчас мы используем электричество для всего — освещения, бытовой техники, компьютеров, отопления и охлаждения. А электрики — это те, кто держит наш свет включенным.

Электрики устанавливают и обслуживают электропроводку, читают чертежи и электрические схемы, проверяют электрические системы и устраняют проблемы с электричеством. Они также должны ознакомиться с государственными и местными правилами, применимыми к их работе, и соблюдать эти правила.

BestColleges.com — это сайт, поддерживаемый рекламой. Рекомендуемые или доверенные партнерские программы, а также все результаты поиска, поиска или подбора школ предназначены для школ, которые выплачивают нам компенсацию. Эта компенсация не влияет на рейтинги наших школ, справочники ресурсов или другую независимую от редакции информацию, опубликованную на этом сайте.

Готов начать свое путешествие?

Если вы когда-нибудь думали стать электриком, сейчас самое подходящее время. По данным Бюро статистики труда (BLS), перспективы трудоустройства электриков хорошие. BLS прогнозирует рост числа рабочих мест для электриков на 9% в период с 2020 по 2030 год, что в два раза превышает средний рост по всем профессиям.

Читайте дальше, чтобы узнать, как стать электриком, включая требования к обучению электрика и информацию о лицензировании. Узнайте, сколько времени нужно, чтобы стать электриком, и узнайте, как выглядит обучение электрика.

шагов, чтобы стать электриком

1. Получите диплом об окончании средней школы или GED. Предметы, которые предлагают наборы навыков для электриков, включают алгебру, физику, английский язык и уроки рисования в магазине.
2. Подумайте о посещении профессиональной, технической или ремесленной школы. Посещение программы обучения электриков может помочь при получении необходимой сертификации и во время поиска работы.
3. Подать заявку на обучение. Для того, чтобы стать лицензированным электриком, требуется ученичество. Ученичество можно найти в профессиональных школах, независимых подрядчиках по электротехнике, ассоциированных строителях и подрядчиках или в совместных комитетах по обучению и обучению (JATC). JATC имеет отделения в нескольких городах и штатах США, включая Центральную Флориду, Калифорнию и Южный Техас.
4. Завершить ученичество. Ученичество сочетает в себе обучение на рабочем месте, обучение в классе и наставничество со стороны мастеров-электриков. Весь процесс обычно занимает около четырех лет или 6000-10000 часов. В некоторых штатах часть часов, проведенных в общественном колледже или профессиональном училище, засчитывается в счет требований.
5. Получите лицензию или сертификат. После того, как вы выполнили индивидуальные требования штата по часам обучения, пришло время сдать экзамен вашего штата. проверка лицензии электрика. Экзамены проверяют ваше понимание Национальный электротехнический кодекс и другие навыки на рабочем месте.

Каковы требования, чтобы стать электриком?

В отличие от многих профессий, путь к профессии электрика не обязательно начинается с диплома колледжа. Чтобы стать электриком, требования включают дополнительную программу обучения, 4-5-летнюю программу ученичества и, в большинстве случаев, государственную лицензию.

Школа электриков

Хотя это и не является обязательным, многие люди, желающие стать электриками, начинают с обучения в профессиональном училище электриков или в местном колледже по программе обучения электрике. Эти программы предлагают обучение основам электротехники, инструментам и требованиям безопасности, электрическим схемам и Национальному электротехническому кодексу.

Программы профессионального училища

варьируются от краткосрочных сертификационных программ, длящихся всего четыре месяца, до программ получения степени младшего специалиста в местных колледжах. Как правило, учащиеся, завершившие программу в профессиональном училище электриков, имеют право на сокращение времени, которое они должны потратить на обучение.

Однако завершение этого обучения не заменяет ученичество. Ученичество остается основным методом обучения для карьеры электрика.

Программа обучения электриков

Стандартная программа ученичества занимает от 3 до 5 лет, в зависимости от выбранной вами специальности. Например, Международное братство электриков (IBEW) предлагает трехлетнюю программу для монтажников по месту жительства, трехлетнюю программу для техников-установщиков VDV (голос, данные, видео), 3,5-летнюю программу для внешних монтажников и пятилетнюю программу для монтажников. внутри программы проводника.

Ученики получают не только обучение, но и заработную плату. От них могут потребовать оплатить книги, рабочую одежду и обучение, но большая часть обучения субсидируется. В Мичигане стажеры IBEW получают 10–15 долларов в час плюс льготы во время обучения и 40 000–80 000 долларов в год плюс льготы после выпуска.

В большинстве штатов существуют требования, касающиеся объема обучения и опыта работы, которые должны быть предоставлены для обучения электриков. Например, в Коннектикуте программа должна длиться не менее четырех лет и включать не менее 576 часов обучения и 8000 часов опыта работы. Кандидаты могут получить кредит за посещение профессионального училища электриков.

Подмастерье

После того, как вы закончите обучение, вы будете готовы сдать экзамен на мастера-электрика. В большинстве штатов этот экзамен требуется для получения лицензии подмастерья-электрика. В зависимости от штата вам может потребоваться пройти дополнительное обучение, чтобы продлить лицензию подмастерья.

Мастер-электрик

Многие штаты предлагают лицензию мастера-электрика. Чтобы претендовать на это, вы должны получить дополнительный опыт, иногда в определенных областях. Например, в Колорадо вы должны иметь не менее 2000 часов опыта в планировании, планировании и надзоре за установкой за последний год. В некоторых штатах требуется сдать экзамен, чтобы стать мастером-электриком.

Сколько зарабатывает электрик?

По данным BLS, средний годовой доход электриков составляет 56,9 долларов США.00 в мае 2020 года. Самые низкие 10% сообщили о заработке менее 33 810 долларов, а самые высокие 10% сообщили о доходе более 98 720 долларов. Электрики работают полный рабочий день и часто работают по вечерам и в выходные дни.

По состоянию на 2020 год 65% электриков работали подрядчиками по электротехнике и другими подрядчиками по монтажу электропроводки. BLS также сообщает, что 9% электриков работают не по найму. После выполнения дополнительных требований и работы в качестве квалифицированного электрика электрики могут найти возможность стать главным электриком и / или взять на себя надзорные функции.

Как выглядит обучение электрика?

Обучение электриков в профессиональном училище электриков может проводиться онлайн или очно. Например, Ashworth College предлагает онлайн-программу, состоящую из 14 уроков и рассчитанную на четыре месяца. Большинство школ, предлагающих обучение электрикам, являются общественными колледжами.

Фактические классы, которые вы посещаете, варьируются от одной школы к другой и от одной программы к другой.

Например, городские колледжи Чикаго предлагают базовый сертификат, расширенный сертификат и степень младшего специалиста в области электротехнических технологий. Базовый сертификат требует всего 19 кредитных часов. Обязательные курсы включают электрические схемы, строительные технологии, гибку трубопроводов, чтение печатных текстов и техническую математику.

Расширенный сертификат требует 35,5 кредитов. Учебная программа включает в себя все курсы, необходимые для получения базового сертификата, а также курсы по гибке кабелепроводов, чтение печатных текстов и техническую математику, а также курсы по системам управления двигателями и низковольтным системам.

Для получения степени младшего специалиста городских колледжей Чикаго требуется 65,5 кредита, включая некоторые общеобразовательные предметы. Дополнительные основные курсы включают системы HVAC, системы электроснабжения и фотоэлектрические системы.

Поскольку эти три программы основаны друг на друге, вы можете начать с базового сертификата и продолжить обучение, если у вас есть на это время и деньги.

Независимо от того, какую школу вы выберете, вам, скорее всего, придется пройти курсы по чтению чертежей, электропроводке в жилых помещениях, электродвигателям и схемам переменного тока. Вам также могут понадобиться уроки математики. Если вы зарегистрируетесь на программу получения степени младшего специалиста, вы также будете проходить общеобразовательные курсы.

Сколько времени нужно, чтобы стать электриком?

Программы сертификации

в профессиональных школах электриков обычно занимают от четырех месяцев до одного года. Если вы решите посещать ассоциированную программу в местном колледже, получение степени займет около двух лет.

После завершения обучения вам необходимо будет пройти 3-5-летнюю программу ученичества. Если вы посещали ремесленное училище, вы можете получить кредит на свое ученичество. В этом случае ваше обучение может быть немного короче.

Обычно вы проработаете два года подмастерьем, прежде чем сможете стать мастером-электриком, если вы живете в штате, где есть лицензия подмастерья. Включая ваш опыт работы подмастерьем, вы должны ожидать, что вам потребуется от 5 до 9 лет, чтобы получить лицензию мастера-электрика.

Часто задаваемые вопросы об обучении электриков

Если вы зарабатываете менее 50 000 долларов в год, прохождение программы обучения электриков, скорее всего, повысит вашу зарплату. По данным BLS, средняя зарплата электрика в 2020 году составляла 56 900 долларов. Больше всего зарабатывали электрики, работающие на правительство, со средней зарплатой 64 490 долларов в 2020 году. в размере 55 170 долларов США.

В большинстве штатов (41 из 50) электрики должны иметь лицензию для работы. Из тех, которым не требуется лицензия электрика, в трех штатах (Луизиана, Миссисипи и Огайо) требуются лицензии подрядчика. Индиана, Иллинойс, Канзас, Миссури, Нью-Йорк и Пенсильвания не требуют лицензии для электриков.

Уровни сертификации различаются в зависимости от штата, но в большинстве штатов есть уровень подмастерья и уровень мастера-электрика. В штатах с этими уровнями лицензирования кандидаты должны соответствовать требованиям к опыту, прежде чем они смогут получить лицензию на каждом уровне. Во многих штатах они также должны пройти тест.

Стоимость обучения зависит от длины и продолжительности программы, но средняя стоимость обучения и сборов в двухлетних государственных школах в 2019 г.По данным Национального центра статистики образования, в 2020 году он составил 3800 долларов.

Многие начинающие электрики посещают ремесленное училище, профессионально-техническое училище, техникум или общественный колледж и приобретают опыт работы в рамках программы ученичества. Школы часто имеют финансовую помощь для снижения затрат на обучение.

Многие профессиональные, технические, торговые и общественные колледжи предлагают онлайн-курсы обучения электриков, которые помогут вам понять Национальный электротехнический кодекс и развить навыки, необходимые для получения лицензии электрика. Существуют также программы, которые помогают студентам найти место ученичества.

Узнайте больше о ресурсах колледжа

Посмотреть все

BestColleges.