Site Loader

Содержание

Вольт амперная характеристика проводника это

Сила тока в проводниках по закону Ома прямо пропорциональна напряжению. Такая зависимость имеет место для проводников со строго заданным сопротивлением (для резисторов).

Тангенс угла наклона графика равен проводимости проводника. Проводимостью называется величина, обратная сопротивлению

где G — проводимость.

Но так как сопротивление металлов зависит от температуры, то вольт-амперная характеристика металлов не является линейной.

Уде́льное электри́ческое сопротивле́ние, или просто удельное сопротивление вещества — физическая величина, характеризующая способность вещества препятствовать прохождению электрического тока.

Удельное сопротивление обозначается греческой буквой ρ. Величина, обратная удельному сопротивлению, называется удельной проводимостью (удельной электропроводностью). В отличие от электрического сопротивления, являющегося свойством

проводника и зависящего от его материала, формы и размеров, удельное электрическое сопротивление является свойством только вещества.

Электрическое сопротивление однородного проводника с удельным сопротивлением ρ, длиной l и площадью поперечного сечения S может быть рассчитано по формуле (при этом предполагается, что ни площадь, ни форма поперечного сечения не меняются вдоль проводника). Соответственно, для ρ выполняется

Из последней формулы следует: физический смысл удельного сопротивления вещества заключается в том, что оно представляет собой сопротивление изготовленного из этого вещества однородного проводника единичной длины и с единичной площадью поперечного сечения.

Дата добавления: 2015-12-08 ; просмотров: 8323 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ВАХ – это вольт-амперная характеристика, а если точнее, зависимость тока от напряжения в каком-либо радиоэлементе. Это может быть резистор, диод, транзистор и другие радиоэлементы. Так как транзистор имеет более двух выводов, то он имеет множество ВАХ.

Немного теории

Думаю, не все, кто читает эту статью, хорошо учились в школе. Поэтому, давайте разберемся, что представляет из себя зависимость одной величины от другой. Как вы помните из школы, мы строили графики зависимости игрек (У) от икс (Х). Та переменная, которая зависит от другой переменной, мы откладывали по вертикали, а та, которая независима – по горизонтали. В результате у нас получалась система отображения зависимости “У” от “Х”:

Так вот, мои дорогие читатели, в электронике, чтобы описать зависимость тока от напряжения, вместо “У” у нас будет сила тока, а вместо Х – напряжение. И система отображения у нас примет вот такой вид:

Именно в такой системе координат мы будет чертить вольт-амперную характеристику. И начнем с самого распространенного радиоэлемента – резистора.

ВАХ резистора


Для того, чтобы начертить этот график, нам потребуется пропускать через резистор напряжение и смотреть соответствующее значение силы тока тока. С помощью крутилки я добавляю напряжение и записываю значения силы тока для каждого значения напряжения. Для этого берем блок питания, резистор и начинаем делать замеры:

Вот у нас появилась первая точка на графике. U=0,I=0.

Вторая точка: U=2.6, I=0.01

Третья точка: U=4.4, I=0.02

Четвертая точка: U=6.2, I=0.03

Пятая точка: U=7.9, I=0.04

Шестая точка: U=9.6, I=0.05

Седьмая точка: U=11.3, I=0.06

Восьмая точка: U=13, I=0.07

Девятая точка: U=14.7, I=0.08

Давайте построим график по этим точкам:

Да у нас получилась почти прямая линия! То, что она чуть кривая, связана с погрешностью измерений и погрешностью самого прибора. Следовательно, так как у нас получилась прямая линия, то значит такие элементы, как резисторы называются элементами

с линейной ВАХ.

ВАХ диода

Как вы знаете, диод пропускает электрический ток только в одном направлении. Это свойство диода мы используем в диодных мостах, а также для проверки диода мультиметром. Давайте построим ВАХ для диода. Берем блок питания, цепляем его к диоду (плюс на анод, минус на катод) и начинаем точно также делать замеры.

Первая точка: U=0,I=0.

Вторая точка: U=0.4, I=0.

Третья точка: U=0.6, I=0.01

Четвертая точка: U=0.7, I=0.03

Пятая точка: U=0.8,I=0.06

Шестая точка: U=0.9, I=0.13

Седьмая точка: U=1, I=0.37

Строим график по полученным значениям:

Ничего себе загибулина :-). Вот это и есть вольт-амперная характеристика диода. На графике мы не видим прямую линию, поэтому такая вольт-амперная характеристика называется НЕлинейной. Для кремниевых диодов она начинается со значения 0,5-0,7 Вольт. Для германиевых диодов ВАХ начинается со значения 0,3-0,4 Вольт.

ВАХ стабилитрона

Стабилитроны работают в режиме лавинного пробоя. Выглядят они также, как и диоды.

Мы подключаем стабилитрон как диод в обратном направлении: на анод минус, а на катод – плюс. В результате, напряжение на стабилитроне остается почти таким же, а сила тока может меняться в зависимости от подключаемой нагрузки на стабилитроне. Как говорят электронщики,

мы используем в стабилитроне обратную ветвь ВАХ.

Резюме

ВАХ – это вольт-амперная характеристика. Она показывает зависимость тока от напряжения на радиоэлементе.

Элементы, имеющие прямую ВАХ называются линейными элементами. Элементы, которые имеют ВАХ в виде какой-либо функции называются элементами с нелинейной ВАХ.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) — зависимость тока, протекающего через сопротивление, от напряжения на этом сопротивлении, выраженная графически. ВАХ могут быть линейными и нелинейными, и в зависимости от этого сопротивления и цепи, содержащие данные сопротивления, разделяются на линейные и нелинейные.

Итак, вольтамперная характеристика — зависимость электрического напряжения от силы тока в электрической цепи или её отдельных элементах (реостате, конденсаторе и др.). У линейных элементов электрической цепи вольтамперная характеристика — прямая линия.

При повышении напряжения, приложенного к полупроводнику, величина тока в нем возрастает значительно быстрее напряжения (рис. 1), т. е. наблюдается нелинейная зависимость между током и напряжением. Если при перемене напряжения U на обратное (—U) изменение тока в полупроводнике имеет такой же характер, но в обратном направлении, то такой полупроводник обладает симметричной вольтамперной характеристикой .

В полупроводниковых выпрямительных диодах подбором полупроводников с разного типа электропроводностью (n-типа и р-типа) добиваются несимметричной вольтамперной характеристики (рис. 2).

В результате этого при одной полуволне переменного напряжения полупроводниковый выпрямитель будет пропускать ток. Это ток, протекающий в прямом направлении Iпр, который быстро возрастает с повышением первой полуволны переменного напряжения.

При воздействии же второй полуволны напряжения система двух полупроводников (в плоскостном выпрямителе) не пропускает тока в обратном направлении Iобр. Очень незначительная величина тока Iобр протекает через р-n-переход вследствие наличия в полупроводниках неосновных носителей тока (электронов в полупроводнике р-типа и дырок в полупроводнике n-типа). Причиной этого является большое сопротивление переходного слоя (р-n-переход), возникающего между полупроводником р-типа и полупроводником n-типа.

С дальнейшим повышением второй полуволны переменного напряжения обратный ток Iобр начнет медленно возрастать и может достигнуть значений, при которых наступит пробой запорного слоя (р-n-перехода).

Рис. 1. Вольт-амперная характеристика полупроводника

Рис. 2. Несимметричная вольтамперная характеристика полупроводникового выпрямителя (плоскостной диод)

Чем больше отношение величины прямого тока к величине обратного тока (измеренных при одинаковых значениях напряжения), тем лучше свойства выпрямителя. Это оценивается величиной коэффициента выпрямления, представляющего собой отношение прямого тока I’пр к обратному I’обр при одной и той же величине напряжения:

Задачи по физике и математике с решениями и ответами

В молекулярных кристаллах упорядоченно расположены сравнительно слабо связанные друг с другом структурные единицы, представляющие собой отдельные атомы (или группы сильно связанных между собой атомов).{6} \right )$.
Здесь $U(r)$ — потенциальная энергия двух атомов, находящихся на расстоянии $r$ друг от друга; $\epsilon$ и $\sigma$ — постоянные величины, которые для атомов аргона имеют следующие значения $\epsilon = 0,0104 эВ, \sigma = 3,40 А$.

1. Изобразите схематично вид зависимости $U(r)$.

2. Определите равновесное расстояние $r_{0}$, на котором находились бы два атома аргона в отсутствие других атомов.

Элементарная ячейка кристалла аргона (рис.) представляет собой гранецентрированный куб. Атомы, которые можно считать классическими частицами, движутся вблизи узлов решётки, совпадающих с вершинами куба и центрами его граней. Кинетическая энергия атомов мала по сравнению с потенциальной энергией. В этом приближении приемлема показанная на рисунке модель элементарной ячейки, состоящей из неподвижных шаров, расположенных в узлах решётки.

3. Покажите, что энергия взаимодействия атома аргона с кристаллом $E$ (энергия связи) может быть представлена в виде:

$E=4 \epsilon \left ( A \left ( \frac{ \sigma}{r_{1}} \right )^{12} — B \left ( \frac{ \sigma}{r_{1}} \right )^{6} \right )$,

где $r_{1}$ — расстояние между ближайшими соседями. Найдите численные значения коэффициентов $A$ и $B$, учитывая только вклад от шести групп ближайших атомов (в каждую группу входят атомы, находящиеся на равном расстоянии от рассматриваемого атома).

4. Определите постоянную решётки $a$ (рис. ) для кристалла аргона.

5. Найдите модуль всестороннего сжатия $\chi$ кристалла аргона, то есть величину $\chi = -V \frac{dp}{dV}$, характеризующую изменение его объёма $dV$ при изменении внешнего давления на $dp$.

Подробнее

Вольт-амперная характеристика — электронная лампа

Вольт-амперная характеристика — электронная лампа

Cтраница 1

Вольт-амперные характеристики электронных ламп и полупроводниковых приборов весьма разнообразны, поэтому при их аппроксимации применяют разные математические выражения. При этом следует отметить, что реальные вольт-амперные характеристики активных элементов, рассматриваемые в широкой области напряжений, довольно сложны. Оперирование такими характеристиками приводит к очень неудобным и громоздким математическим выражениям. В то же время в каждой конкретной схеме используется лишь ограниченная область вольт-амперной характеристики нелинейного элемента.  [1]

Осциллографический метод снятия вольт-амперных характеристик электронных ламп очень удобен, так как построения подобных кривых по точкам слишком трудоемки, а иногда и невозможны. Последнее объясняется тем, что при некоторых комбинациях напряжений на электродах ламп, продолжающихся некоторое время, можно вывести из строя лампу.  [3]

Мы видим, что вольт-амперная характеристика электронной лампы оказывается нелинейной, а следовательно, электронная лампа представляет собой пример проводника, не подчиняющегося закону Ома.  [5]

Мы видим, что вольт-амперная характеристика электронной лампы оказывается нелинейной, а, следовательно, электронная лампа представляет собой пример проводника, не подчиняющегося закону Ома.  [7]

Мы видим, что вольт-амперная характеристика электронной лампы оказывается нелинейной, а следовательно, электронная лампа представляет собой пример проводника, не подчиняющегося закону Ома.  [9]

Стационарные колебания в такой системе можно получить только при наличии нелинейности, которая всегда имеется в вольт-амперной характеристике электронной лампы или транзистора.  [10]

График, выражающий зависимость анодного тока от напряжения между электродами Ia ( Ja), называется вольт-амперной характеристикой электронной лампы ( фиг.  [11]

Параметры управляемых элементов могут быть определены на основании вольт-амперных характеристик, выражающих зависимость между напряжениями на внешних полюсах и токами в их вводах. Вольт-амперные характеристики электронных ламп и транзисторов в общем нелинейные.  [12]

С этой целью надо получить данные для построения не менее двух кривых зависимостей анодного тока от разности потенциалов между анодом и катодом электронной лампы при данной температуре накала нити. Эти кривые называются вольт-амперными характеристиками электронной лампы.  [13]

Математический анализ работы любой схемы начинается с составления уравнений, связывающих токи и напряжения в различных частях этой схемы. Для составления таких уравнений при анализе процессов, протекающих в нелинейных цепях, необходимо иметь аналитическую зависимость между током и напряжением в нелинейном резисторе. Между тем в большинстве случаев вольт-амперная характеристика электронных ламп и полупроводниковых приборов задается только графически. Поэтому первая задача, которую нужно решить при анализе работы нелинейного устройства, состоит в нахождении приближенного аналитического выражения вольт-амперной характеристики нелинейного резистора — аппроксимации этой характеристики.  [14]

Страницы:      1

Электрический Ток в Различных Средах

Электрический Ток в Различных Средах

Все вещества можно разделить на две группы. К первой группе относятся те вещества, которые содержат много свободных заряженных частиц, и поэтому в них легко создать электрический ток.Их называют проводниками (р ~ 10-8 ОМ • М). с; л;

К другой группе относят вещества, в которых мало свободных заряженных частиц, поэтому сила тока в них даже при большой разности потенциалов очень мала. Эти вещества называют изоляторами или диэлектриками.

К проводникам относятся все металлы (серебро, медь, алюминий и др.), водные растворы или расплавы электролитов и ионизированный газ-плазма. К числу хороших изоляторов относятся янтарь, фарфор, резина, стекло, парафин (р ~ 10+8 Ом • м). Жидкими диэлектриками являются керосин, минеральное (трансформаторное) масло, лаки, дистиллированная вода и др. Лучший изолятор — вакуум. Неионизированные газы, в том числе и воздух, также являются хорошими изоляторами.

Однако при некоторых условиях, например в сильном электрическом поле, происходит расщепление молекул диэлектрика на ионы (ионизация), и вещество становится проводником. Напряженность электрического поля, при которой начинается ионизация молекул диэлектрика, называется пробивной напряженностью. Поэтому для каждого диэлектрика, используемого в электрических цепях, устанавливают допускаемую напряженность, которая меньше пробивной.

Кроме проводников и диэлектриков, имеется группа веществ, проводимость которых занимает промежуточное положение. Поэтому они получили названия полупроводников. К ним относятся кремний, германий и др.

Основной закономерностью для тока в любом проводнике служит зависимость силы тока от приложенного напряжения. График этой зависимости называется вольт-амперной характеристикой данного проводника.

При рассмотрении электрического тока в различных средах необходимо ответить на следующие вопросы: что является носителем электрического тока? Какова вольт-амперная характеристика? Какова температурная зависимость сопротивления?

электрический ток в различных средах

 на главную   

Официальный сайт АНО ДО Центра «Логос», г.Глазов

http://logos-glz.ucoz.net/

 

 

ГОТОВИМСЯ К УРОКУ

Кинематика

Динамика

МКТ

Термодинамика 

Электростатика

Электрический ток

Электрический ток в средах

Магнитное поле Электромагнитная индукция

Оптика

Методы познания

Электрический ток в различных средах                                                      немного о физике:   

Электрическим током называют всякое  упорядоченное движение электрических зарядов. Электрический ток может проходить через различные вещества при определенных условиях. Одним из условий возникновения электрического тока является наличие свободных зарядов, способных двигаться под действием электрического поля.

Поэтому в этом разделе мы попытаемся  установить, какие частицы, переносят  электрический заряд в различных средах.

 

Электрический ток в металлах.

Металлы состоят из положительно заряженных ионов, находящихся в узлах кристаллической решетки и совокупности свободных электронов. Вне электрического поля свободные электроны движутся хаотически, подобно молекулам идеального газа, а потому рассматриваются в классической электронной теории как электронный газ.

Под действием внешнего электрического поля меняется характер движения свободных электронов внутри металла. Электроны, продолжая хаотичные движения, вместе с тем смещаются в направлении действия сил электрического поля.

Следовательно, электрический ток в металлах — это упорядоченное движение электронов.

 

Сила тока в металлическом проводнике определяется по формуле:

где I — сила тока в проводнике, e — модуль заряда электрона,  n0 — концентрация электронов проводимости,  — средняя скорость упорядоченного движения электронов,  S — площадь поперечного сечения проводника.

 

Плотность тока проводимости численно равна заряду, проходящему за 1с через единицу площади поверхности, перпендикулярной направлению тока.

где j — плотность тока.

У большинства металлов практически каждый атом ионизирован. А так как концентрация электронов проводимости  одновалентного металла равна

где Na — постоянная Авогадро,  A — атомная масса металла, ρ — плотность металла,

то получаем что концентрация определяется в пределах 1028 — 1029 м-3.

 

Закон Ома для однородного участка цепи:

где U — напряжение на участке,  R — сопротивление участка.

 

Для однородного участка цепи:

где  ρУ— удельное сопротивление проводника, l — длина проводника,  S — площадь поперечного сечения проводника.

Удельное сопротивление проводника зависит от температуры и  эта зависимость выражается соотношением:

ρу = ρоу ( 1 + α ∆Т )

где ρоу  — удельное сопротивление металлического проводника при температуре Т =273К, α — термический коэффициент сопротивления, ∆Т = Т — То  — изменение температуры.

 

 

 

Вольт-амперная характеристика металлов.

Сила тока в  проводниках по закону Ома прямо пропорциональна напряжению. Такая зависимость имеет место для проводников со строго заданным сопротивлением ( для резисторов).

Тангенс угла наклона графика равен проводимости проводника. Проводимостью называется величина, обратная сопротивлению

где  G — проводимость.

 

Но так как сопротивление металлов зависит от температуры, то вольт-амперная характеристика металлов не является линейной.

 

 

 

Электрический ток в растворах и расплавах электролитов.

Явление распада молекул солей, щелочей и кислот в воде на ионы противоположных знаков называют электролитической диссоциацией. Полученные в следствие распада ионы служат носителями заряда в жидкости, а сама жидкость становятся проводником.

 

Вне электрического поля ионы движутся хаотически. Под действием внешнего электрического поля ионы, продолжая хаотичные движения, вместе с тем смещаются в направлении действия сил электрического поля: катионы к катоду, анионы — к аноду.

Следовательно, электрический ток в растворах (расплавах) электролитов — это направленное перемещение ионов обоих знаков в противоположных направлениях.

Прохождение электрического тока через раствор электролита всегда сопровождается выделением на электродах веществ, входящих в его состав. Это явление называют электролизом.

При движении внутри электролитов ионы взаимодействуют с молекулами воды и другими ионами, т.е. электролиты оказывают некоторое противодействие движению, а, следовательно, обладают сопротивлением. Электрическое сопротивление электролитов зависит от концентрации ионов, величины заряда иона, от скорости движения ионов обоих знаков.

Сопротивление электролитов так же определяется по формуле:

где  ρУ— удельное сопротивление электролита, l — длина жидкого проводника,  S — площадь поперечного сечения жидкого проводника.

При увеличении температуры электролита уменьшается его вязкость, что ведет к увеличению скорости движения ионов. Т.е. при повышении температуры сопротивление электролита уменьшается.

 

Законы Фарадея.

1. Масса вещества, выделяемого на электроде, прямо пропорциональна электрическому заряду, прошедшему через электролит.

где m — масса вещества, выделяющегося на электроде,  k — электрохимический эквивалент, q — заряд, прошедший через электролит.

 

2. Электрохимический эквивалент вещества прямо пропорционален его химическому эквиваленту.

          

где М— молярная масса вещества, F- постоянная Фарадея, z — валентность иона.

постоянная Фарадея численно равна заряду, который должен пройти через электролит, чтобы выделить из него массу вещества, численно равную химическому эквиваленту.

 

Объединенный закон Фарадея.

 

                    

 

 

 

Электрический ток в газах.

При нормальных условиях   газы  состоят  из  нейтральных молекул, а поэтому являются диэлектриками. Так как для  получения электрического тока необходимо наличие заряженных частиц, то молекулы газа следует ионизировать (оторвать электроны от молекул). Для ионизации молекул необходимо затратить энергию — энергию ионизации, количество которой зависит от рода вещества. Так, энергия ионизации минимальна для атомов щелочных металлов, максимальна — для инертных газов.

Ионизировать молекулы можно при нагревании газа, при облучении его различного рода лучами. Благодаря дополнительной  энергии  возрастает скорость  движения  молекул, нарастает интенсивность их теплового движения  и  при соударении отдельные молекулы теряют электроны, превращаясь в положительно заряженные ионы.

Электроны, оторвавшись от молекулы могут присоединятся к нейтральным молекулам, образуя при этом отрицательно заряженные ионы.

Следовательно, при ионизации появляются три типа носителей зарядов: положительные ионы, отрицательные ионы и электроны.

Под действием внешнего электрического поля ионы обоих знаков и электроны движутся  в направлении действия сил электрического поля: положительные ионы  к катоду, отрицательные ионы и электроны — к аноду. Т.е. электрический ток в газах — это упорядоченное движение ионов и электронов под действием электрического поля.

Вольт- амперная характеристика газов.

Зависимость силы тока от напряжения выражена  кривой ОАВС.

На  участке графика  ОА сила тока подчиняется закону Ома. При малом напряжении сила тока мала, т.к.  ионы двигаясь с малыми скоростями рекомбинируют, не достигая электродов. При увеличении напряжения  между электродами скорость направленного движения электронов  и ионов возрастает, поэтому  большая часть заряженных частиц достигает  электродов, а, следовательно возрастает сила тока.

При определенном значении напряжения U1 все ионы имеют достаточные скорости и, не рекомбинируя, достигают электродов. Ток становится максимально возможным и не зависит от дальнейшего увеличения напряжения до значения U2. Такой ток называют током насыщения, и ему соответствует участок графика АВ.

При напряжении U2 в несколько тысяч вольт скорость электронов, возникающих при ионизации молекул, а следовательно, их кинетическая энергия значительно увеличиваются. И когда  кинетическая энергия  достигает значения энергии ионизации, электроны, сталкиваясь с нейтральными молекулами, ионизируют их. Дополнительная ионизация  приводит к лавинообразному увеличению количества заряженных частиц, а следовательно и к значительному увеличению силы тока без воздействия внешнего ионизатора. Прохождение электрического тока без воздействия внешнего ионизатора называют самостоятельным разрядом. Такая зависимость выражена участком графика АС.

 

 

 

Электрический ток в вакууме.

В вакууме отсутствуют заряженные частиц, а следовательно, он является диэлектриком. Т.е.  необходимо создать определенные  условия, которые помогут  получить заряженные частицы.

Свободные электроны есть в металлах. При комнатной температуре  они не могут покинуть металл, т. к. удерживаются в нем силами кулоновского притяжения со стороны положительных ионов. Для преодоления этих сил электрону необходимо затратить определенную энергию, которая называется работой выхода. Энергию, большую или  равную работе выхода, электроны могут получить при разогреве металла до высоких температур.

 

При нагревании металла  количество электронов с кинетической энергией, большей работы выхода, увеличивается, поэтому из металла вылетает большее количество электронов. Испускание электронов из металлов  при его нагревании называют термоэлектронной эмиссией. Для осуществления термоэлектронной эмиссии в качестве оного из электродов используют тонкую проволочную нить из тугоплавкого металла (нить накала). Подключенная  к источнику тока нить раскаляется и с ее поверхности  вылетают электроны. Вылетевшие электроны попадают в электрическое поле между двумя электродами и начинают двигаться направленно, создавая электрический ток.

Явление термоэлектронной эмиссии лежит  в основе принципа действия электронных ламп:  вакуумного диода, вакуумного триода.

 

                  Вакуумный диод                                            Вакуумный триод

 

                                   

                 

Вольт-амперная характеристика вакуумного диода.

Зависимость силы тока от напряжения выражена  кривой ОАВСD.

При испускании электронов катод приобретает положительный заряд и поэтому удерживает возле себя электроны.  При отсутствии электрического поля между катодом и анодом, вылетевшие электроны образуют у  катода электронное облако.

По мере увеличения напряжения между анодом и катодом большее количество электронов устремляется к аноду, а следовательно сила тока увеличивается. Эта зависимость выражена участком графика ОАВ. Участок АВ является характеризует прямую зависимость  силы тока от напряжения, т.е. в  интервале напряжений U1 — U2 выполняется закон Ома.

 

 

Нелинейная зависимость на участке ВСD объясняется тем, что число электронов, устремляющихся к аноду, стает больше числа электронов, вылетающих с катода.

При достаточно большом  значении напряжения U3все электроны, вылетающие с катода, достигают анода, и электрический  ток достигает насыщения.

 

Так же в качестве источника заряженных частиц можно использовать радиоактивный препарат, испускающий α-частицы.Под действием сил электрического поля α-частицы будут двигаться, т.е. возникнет электрический ток.

Таким образом, электрический ток в вакууме может быть создан упорядоченным  движением любых заряженных частиц (электронов, ионов).

 

 

 

Электрический ток в полупроводниках.

 

Полупроводники — вещества, удельное сопротивление которых убывает с увеличением температуры и зависит от наличия примесей и  изменения освещенности. Удельное сопротивление проводников при комнатной температуре находится в интервале от 10-3 до 107 Ом ·м.  Типичными представителями полупроводников являются кристаллы германия и кремния.

В этих кристаллах атомы соединены между собой ковалентной связью. При нагревании ковалентная связь нарушается, атомы ионизируются. Это обуславливает  возникновение свободных электронов и «дырок»- вакантных положительных мест с недостающим электроном.

 

 

При этом электроны соседних атомов могут занимать вакантные места, образуя «дырку»  в соседнем атоме. Таким образом не только  электроны, но и «дырки» могут перемещаться по кристаллу. При помещении такого кристалла в электрическое поле электроны и дырки придут в упорядоченное движение — возникнет электрический ток.

 

Собственная проводимость.

В чистом кристалле электрический  ток создается равным количеством электронов и «дырок». Проводимость, обусловленную движением свободных электронов и равного им количества «дырок» в полупроводниковом кристалле  без примесей, называют собственной проводимостью полупроводника.

При повышении  температуры собственная проводимость полупроводника увеличивается, т.к. увеличивается число свободных электронов и «дырок».

 

 

Примесная  проводимость.

Проводимость проводников зависит от наличия примесей. Примеси бывают донорные и акцепторные. Донорная примесь — примесь с большей валентностью. Например, для четырехвалентного кремния донорной примесью является пятивалентный мышьяк. Четыре валентных электрона атома мышьяка участвуют в создании ковалентной связи, а пятый  станет электроном проводимости.

 

 

При нагревании  нарушается ковалентная связь,  возникают  дополнительные   электроны проводимости  и «дырки». Поэтому в кристалле количество свободных электронов преобладает над количеством «дырок». Проводимость такого проводника является электронной, полупроводник является полупроводником n-типа.  Электроны являются основными носителями заряда, «дырки» — неосновными.

 

Акцепторная  примесь — примесь с меньшей валентностью. Например, для четырехвалентного кремния акцепторной примесью является трехвалентный индий. Три валентных электрона атома индия участвуют в создании ковалентной связи с тремя атомами кремния, а на месте четвертой  незавершенной ковалентной связи образуется «дырка». 

 

 

При нагревании  нарушается ковалентная связь,  возникают  дополнительные   электроны проводимости  и «дырки». Поэтому в кристалле количество «дырок» преобладает над количеством свободных электронов. Проводимость такого проводника является дырочной, полупроводник является полупроводником p-типа.  «Дырки» являются основными носителями заряда, электроны — неосновными.

 

p-n переход.

 При контакте полупроводников p-типа и  n-типа через границу происходит диффузия электронов из n-области в p-область и «дырок» из p-области в n-область. Это приводит к возникновению запирающего слоя, препятствующего дальнейшей диффузии.  p-n переход обладает односторонней проводимостью.

При подключении p-n перехода к источнику тока так, чтобы p-область была соединена с положительным полюсом , а  n-область — с отрицательным полюсом, появляется  движение основных носителей зарядов через контактный слой. Этот способ подключения называют включением в прямом направлении.

 

При подключении p-n перехода к источнику тока так, чтобы p-область была соединена с отрицательным  полюсом , а  n-область — с положительным полюсом, толщина запирающего слоя увеличивается, и движение основных носителей зарядов через контактный слой прекращается, но может иметь место движение неосновных зарядов через контактный слой. Этот способ подключения называют включением в обратном направлении.

 

 

Принцип действия полупроводникового диода  основан на свойстве односторонней проводимости  p-n перехода. Основное применение полупроводникового диода — выпрямитель тока.

 

 

 

Вольт-амперная характеристика полупроводникового диода.

Зависимость силы тока от напряжения выражена  кривой АОВ.

 

Ветвь ОВ соответствует пропускному направлению тока, когда ток создается основными носителями зарядов, и  при увеличении напряжения сила тока возрастает. Ветвь АО соответствует току, созданному неосновными носителями зарядов, и значения силы тока невелики.

Вольт-амперная характеристика дуги (ВАХ) | Сварка и сварщик

Статическая вольт-амперная характеристика дуги показывает зависимость между установившимися значениями тока и напряжения дуги при постоянной ее длине.

Характеристика имеет три области

Первая область I характеризуется резким падением напряжения Uд на дуге с увеличением тока сварки Iсв. Такая характеристика называется падающей и вызвана тем, что при увеличении тока сварки происходит увеличение площади, а следовательно, и электропроводности столба дуги.

Во второй области II характеристики увеличения тока сварки не вызывают изменения напряжения дуги. Характеристика дуги на этом участке называется жесткой. Такое положение характеристики на этом участке происходит за счет увеличения сечения столба дуги, анодного и катодного пятен пропорционально величине сварочного тока. При этом плотность тока и падение напряжения на протяжении всего участка не зависят от изменения тока и остаются почти постоянными.

В третьей области III с увеличением сварочного тока возрастает напряжение на дуге Uд. Такая характеристика называется возрастающей. При работе на этой характеристике плотность тока на электроде увеличивается без увеличения катодного пятна, при этом возрастает сопротивление столба дуги и напряжение на дуге увеличивается.

Род тока при сварке — постоянный или переменный, полярность на постоянном токе может быть прямой (минус от источника на электроде), или обратной (минус от источника присоединяется к детали).

Ток обратной полярности применяют при сварке тонкого металла легкоплавких сплавов, легированных, специальных и высокоуглеродистых сталей, чувствительных к перегреву, при полуавтоматической сварке арматуры и металлоконструкций легированной проволокой сплошного сечения, при сварке электродами с фтористо-кальциевым покрытием.

При сварке на переменном токе полярность электродов и условия существования дуги периодически изменяются в соответствии с частотой тока.

В каждом полупериоде ток и напряжение меняют полярности при переходе синусоиды через нулевое значение. Дуга при этом угасает, температура активных пятен и дугового промежутка снижается. Повторное зажигание дуги в новом полупериоде происходит при повышенном напряжении — пике зажигания, которое выше напряжения на дуге.

Для повышения устойчивости дуги переменного тока добавляют в покрытия электродов и сварочные флюсы такие материалы, как мел, мрамор, полевой шпат и др., содержащие калий, натрий, кальций и другие элементы.

Газы, вводимые в зону горения дуги для защиты расплавленного металла, оказывают влияние на зажигание дуги переменного тока. При сварке с инертными газами (гелий, аргон) зажигание дуги затруднено, но возбужденная дуга горит устойчиво.

При сварке вольфрамовым электродом в среде аргона происходит испарение частиц металла с поверхности сварочной ванны и ближайших холодных зон, вместе с которыми удаляются и окисные пленки, что улучшает условия сварки и качество шва.

Углекислый газ при сварке на переменном токе действует отрицательно, поэтому сварка в углекислом газе применяется преимущественно на постоянном токе обратной полярности.

Источники питания сварочной дуги имеют также свои вольт-амперные характеристики, которые могут быть падающими, жесткими и возрастающими.

возрастающая

жесткая

падающая

Для стабильного горения дуги необходимо, чтобы было равенство между напряжениями и токами дуги (Uд, Iд) и источника питания (Uп, Iп).

Источники питания с падающей и жесткой характеристиками применяют при ручной дуговой сварке, с возрастающей характеристикой — при полуавтоматической сварке, с жесткой и возрастающей — при автоматической сварке под флюсом и для наплавки.

Устойчивое горение сварочной дуги возможно только в том случае, когда источник питания сварочной дуги поддерживает постоянным необходимое напряжение при протекании тока по сварочной цепи.

Работу сварочной цепи и дуги нужно рассматривать при наложении статической вольт-амперной характеристики (ВАХ) сварочной дуги на статическую вольт-амперную характеристику источника питания (называемую также внешней характеристикой источника питания) .

Ручная электросварка обычно сопровождается значительными колебаниями длины дуги. При этом дуга должна гореть устойчиво, а ток дуги не должен сильно изменяться. Также часто требуется увеличить длину дуги, поэтому дуга должна иметь достаточный запас эластичности при удлинении, т. е. не обрываться.

Статическая характеристика сварочной дуги при ручной сварке обычно является жесткой, и отклонение тока при изменении длины дуги зависит только от типа внешней характеристики источника питания. При прочих равных условиях эластичность дуги тем выше, а отклонение тока дуги тем меньше, чем больше наклон внешней характеристики источника питания. Поэтому для ручной электросварки применяются источники питания с падающими внешними характеристиками. Это дает возможность сварщику удлинять дугу, не опасаясь ее обрыва, или уменьшать длину дуги без чрезмерного увеличения тока. Также обеспечиваются высокая устойчивость горения дуги и ее эластичность, стабильный режим сварки, надежное первоначальное и повторное зажигание дуги благодаря повышенному напряжению холостого хода, ограниченный ток короткого замыкания.

Ограничение этого тока имеет большое значение, так как при ручной дуговой сварке происходит переход капли расплавленного металла электрода на изделие, и при этом возможно короткое замыкание.

При больших значениях тока короткого замыкания происходят прожоги металла, прилипание электрода, осыпание покрытия электрода и разбрызгивание расплавленного металла. Обычно значение тока короткого замыкания больше тока дуги в 1,2-1,5 раз.

Основными данными технических характеристик источников питания сварочной дуги являются напряжение холостого хода, номинальный сварочный ток, пределы регулирования сварочного тока.

Напряжение холостого хода источника сварочного тока — напряжение на его зажимах при отсутствии дуги, номинальный сварочный ток — допустимый по условиям нагрева источника питания ток при номинальном напряжении на дуге.

В процессе сварки непрерывно меняются значения тока и напряжения на дуге в зависимости от способа первоначального возбуждения дуги и при горении дуги — характера переноса электродного металла в сварочную ванну.

При сварке капли расплавленного металла замыкают дуговой промежуток, периодически изменяя силу тока и длину дуги, происходит переход от холостого хода к короткому замыканию, затем к горению дуги с образованием капли расплавленного металла, которая вновь замыкает дуговой промежуток. При этом ток возрастает до величины тока короткого замыкания, что приводит к сжатию и перегоранию мостика между каплей и электродом. Напряжение возрастает, дуга вновь возбуждается, и процесс периодически повторяется.

Изменения тока и напряжения на дуге происходят в доли секунды, поэтому источник питания сварочной дуги должен обладать высокими динамическими свойствами, т. е. быстро реагировать на все изменения в дуге.

Что такое вольт амперная характеристика дуги

Электрическая дуга и ее характеристики

Электрическая дуга представляет собой вид разряда, характеризующийся большой плотностью тока, высокой температурой, повышенным давлением газа и малым падением напряжения на дуговом промежутке. При этом имеет место интенсивное нагревание электродов (контактов), на которых образуются так называемые катодные и анодные пятна. Катодное свечение концентрируется в небольшом ярком пятне, раскаленная часть противоположного электрода образует анодное пятно.

В дуге можно отметить три области, весьма различные по характеру протекающих в них процессов. Непосредственно к отрицательному электроду (катоду) дуги прилегает область катодного падения напряжения. Далее идет плазменный ствол дуги. Непосредственно к положительному электроду (аноду) прилегает область анодного падения напряжения. Эти области схематично показаны на рис. 1.

Рис. 1. Строение электрической дуги

Размеры областей катодного и анодного падения напряжении на рисунке сильно преувеличены. В действительности их протяженность очень мала Например, протяженность катодного падения напряжения имеет величину порядка пути свободного движения электрона (меньше 1 мк). Протяженность области анодного падения напряжения обычно несколько больше этой величины.

В обычных условиях воздух является хорошим изолятором. Так, необходимое для пробоя воздушного промежутка в 1 см напряжение составляет 30 кВ. Чтобы воздушный промежуток стал проводником, необходимо создать в нем определенную концентрацию заряженных частиц (электронов и ионов).

Как возникает электрическая дуга

Электрическая дуга, представляющая собой поток заряженных частиц, в начальный момент расхождения контактов возникает в результате наличия свободных электронов газа дугового промежутка и электронов, излучаемых с поверхности катода. Свободные электроны, находящиеся в промежутке между контактами перемещаются с большой скоростью по направлению от катода к аноду под действием сил электрического поля.

Напряженность поля в начале расхождения контактов может достигать нескольких тысяч киловольт на сантиметр. Под действием сил этого поля вырываются электроны с поверхности катода и перемещаются к аноду выбивая из него электроны, которые образуют электронное облако. Созданный таким путем первоначальный поток электронов образует в дальнейшем интенсивную ионизацию дугового промежутка.

Наряду с ионизационными процессами, в дуге параллельно и непрерывно идут процессы деионизации. Процессы деионизации состоят а том, что при сближении двух ионов разных знаков или положительного иона и электрона они притягиваются и, сталкиваясь, нейтрализуются, кроме того, наряженные частицы перемещаются из области горения душ с большей концентрацией зарядов в окружающую среду с меньшей концентрацией зарядов. Все эта факторы приводят к понижению температуры дуги, к ее охлаждению и погасанию.

Рис. 2. Электрическая дуга

Дуга после зажигания

В установившемся режиме горения дут ионизационные и деионизационные процессы в ней находятся в равновесии. Ствол дуги с равным количеством свободных положительных и отрицательных зарядов характеризуется высокой степенью ионизации газа.

Вещество, степень ионизации которого близка к единице, т.е. в котором нет нейтральных атомов и молекул, называют плазмой.

Электрическая дуга характеризуется следующими особенностями:

1. Ясно очерченной границей между стволом дуги и окружающей средой.

2. Высокой температурой внутри ствола дуга, достигающей 6000 — 25000K.

3. Высокой плотностью тока и стволе дуги (100 — 1000 А/мм 2 ).

4. Малыми значениями анодного и катодного падения напряжения и практически не зависит от тока (10 — 20 В).

Вольт-амперная характеристика электрической дуги

Основной характеристикой дуги постоянного тока является зависимость напряжения дуги от тока, которая называется вольт-амперной характеристикой (ВАХ).

Дуга возникает между контактами при некотором напряжении (рис. 3), называемом напряжением зажигания Uз и зависящим от расстояния между контактами, от температуры и давления среды и от скорости расхождения контактов. Напряжение гашения дуги Uг всегда меньше напряжения U з.

Рис. 3. Вольт-амперная характеристика дуги постоянного тока (а) и ее схема замещения (б)

Кривая 1 представляет собой статическую характеристику дуги, т.е. получаемую при медленном изменении тока. Характеристика имеет падающий характер. С ростом тока напряжение на дуге уменьшается. Это означает, что сопротивление дугового промежутка уменьшается быстрее, чей увеличивается ток.

Если с той или иной скоростью уменьшать ток в дуге от I1 до нуля и при этом фиксировать падение напряжения на дуге, то получатся кривые 2 и 3. Эти кривые носят название динамических характеристик.

Чем быстрее уменьшать ток, тем ниже будут лежать динамические ВАХ. Это объясняется тем, что при снижении тока такие параметры дуги, как сечение ствола, температура, не успевают быстро измениться и приобрести значения, соответствующие меньшему значению тока при установившемся режиме.

Падение напряжения на дуговом промежутке:

где U з = U к + U а — околоэлектродное падение напряжения, Ed — продольный градиент напряжения в дуге, Id — дина дуги.

Из формулы следует, что с увеличением длины дуги падение напряжения на дуге будет увеличиваться, и ВАХ будет располагаться выше.

С электрической дугой борются при конструировании коммутационных электрических аппаратов. Свойства электрической дуги используются в установках электродуговой сварки и в дуговых плавильных печах.

Вольт-амперная характеристика дуги (ВАХ)

Статическая вольт-амперная характеристика дуги показывает зависимость между установившимися значениями тока и напряжения дуги при постоянной ее длине.

Характеристика имеет три области

Первая область I характеризуется резким падением напряжения Uд на дуге с увеличением тока сварки Iсв. Такая характеристика называется падающей и вызвана тем, что при увеличении тока сварки происходит увеличение площади, а следовательно, и электропроводности столба дуги.

Во второй области II характеристики увеличения тока сварки не вызывают изменения напряжения дуги. Характеристика дуги на этом участке называется жесткой. Такое положение характеристики на этом участке происходит за счет увеличения сечения столба дуги, анодного и катодного пятен пропорционально величине сварочного тока. При этом плотность тока и падение напряжения на протяжении всего участка не зависят от изменения тока и остаются почти постоянными.

В третьей области III с увеличением сварочного тока возрастает напряжение на дуге Uд. Такая характеристика называется возрастающей. При работе на этой характеристике плотность тока на электроде увеличивается без увеличения катодного пятна, при этом возрастает сопротивление столба дуги и напряжение на дуге увеличивается.

Род тока при сварке — постоянный или переменный, полярность на постоянном токе может быть прямой (минус от источника на электроде), или обратной (минус от источника присоединяется к детали).

Ток обратной полярности применяют при сварке тонкого металла легкоплавких сплавов, легированных, специальных и высокоуглеродистых сталей, чувствительных к перегреву, при полуавтоматической сварке арматуры и металлоконструкций легированной проволокой сплошного сечения, при сварке электродами с фтористо-кальциевым покрытием.

При сварке на переменном токе полярность электродов и условия существования дуги периодически изменяются в соответствии с частотой тока.

В каждом полупериоде ток и напряжение меняют полярности при переходе синусоиды через нулевое значение. Дуга при этом угасает, температура активных пятен и дугового промежутка снижается. Повторное зажигание дуги в новом полупериоде происходит при повышенном напряжении — пике зажигания, которое выше напряжения на дуге.

Для повышения устойчивости дуги переменного тока добавляют в покрытия электродов и сварочные флюсы такие материалы, как мел, мрамор, полевой шпат и др., содержащие калий, натрий, кальций и другие элементы.

Газы, вводимые в зону горения дуги для защиты расплавленного металла, оказывают влияние на зажигание дуги переменного тока. При сварке с инертными газами (гелий, аргон) зажигание дуги затруднено, но возбужденная дуга горит устойчиво.

При сварке вольфрамовым электродом в среде аргона происходит испарение частиц металла с поверхности сварочной ванны и ближайших холодных зон, вместе с которыми удаляются и окисные пленки, что улучшает условия сварки и качество шва.

Углекислый газ при сварке на переменном токе действует отрицательно, поэтому сварка в углекислом газе применяется преимущественно на постоянном токе обратной полярности.

Источники питания сварочной дуги имеют также свои вольт-амперные характеристики, которые могут быть падающими, жесткими и возрастающими.

Для стабильного горения дуги необходимо, чтобы было равенство между напряжениями и токами дуги (Uд, Iд) и источника питания (Uп, Iп).

Источники питания с падающей и жесткой характеристиками применяют при ручной дуговой сварке, с возрастающей характеристикой — при полуавтоматической сварке, с жесткой и возрастающей — при автоматической сварке под флюсом и для наплавки.

Устойчивое горение сварочной дуги возможно только в том случае, когда источник питания сварочной дуги поддерживает постоянным необходимое напряжение при протекании тока по сварочной цепи.

Работу сварочной цепи и дуги нужно рассматривать при наложении статической вольт-амперной характеристики (ВАХ) сварочной дуги на статическую вольт-амперную характеристику источника питания (называемую также внешней характеристикой источника питания) .

Ручная электросварка обычно сопровождается значительными колебаниями длины дуги. При этом дуга должна гореть устойчиво, а ток дуги не должен сильно изменяться. Также часто требуется увеличить длину дуги, поэтому дуга должна иметь достаточный запас эластичности при удлинении, т. е. не обрываться.

Статическая характеристика сварочной дуги при ручной сварке обычно является жесткой, и отклонение тока при изменении длины дуги зависит только от типа внешней характеристики источника питания. При прочих равных условиях эластичность дуги тем выше, а отклонение тока дуги тем меньше, чем больше наклон внешней характеристики источника питания. Поэтому для ручной электросварки применяются источники питания с падающими внешними характеристиками. Это дает возможность сварщику удлинять дугу, не опасаясь ее обрыва, или уменьшать длину дуги без чрезмерного увеличения тока. Также обеспечиваются высокая устойчивость горения дуги и ее эластичность, стабильный режим сварки, надежное первоначальное и повторное зажигание дуги благодаря повышенному напряжению холостого хода, ограниченный ток короткого замыкания.

Ограничение этого тока имеет большое значение, так как при ручной дуговой сварке происходит переход капли расплавленного металла электрода на изделие, и при этом возможно короткое замыкание.

При больших значениях тока короткого замыкания происходят прожоги металла, прилипание электрода, осыпание покрытия электрода и разбрызгивание расплавленного металла. Обычно значение тока короткого замыкания больше тока дуги в 1,2-1,5 раз.

Основными данными технических характеристик источников питания сварочной дуги являются напряжение холостого хода, номинальный сварочный ток, пределы регулирования сварочного тока.

Напряжение холостого хода источника сварочного тока — напряжение на его зажимах при отсутствии дуги, номинальный сварочный ток — допустимый по условиям нагрева источника питания ток при номинальном напряжении на дуге.

В процессе сварки непрерывно меняются значения тока и напряжения на дуге в зависимости от способа первоначального возбуждения дуги и при горении дуги — характера переноса электродного металла в сварочную ванну.

При сварке капли расплавленного металла замыкают дуговой промежуток, периодически изменяя силу тока и длину дуги, происходит переход от холостого хода к короткому замыканию, затем к горению дуги с образованием капли расплавленного металла, которая вновь замыкает дуговой промежуток. При этом ток возрастает до величины тока короткого замыкания, что приводит к сжатию и перегоранию мостика между каплей и электродом. Напряжение возрастает, дуга вновь возбуждается, и процесс периодически повторяется.

Изменения тока и напряжения на дуге происходят в доли секунды, поэтому источник питания сварочной дуги должен обладать высокими динамическими свойствами, т. е. быстро реагировать на все изменения в дуге.

Вольт-амперная характеристика дуги

В начальный момент для возбуждения дуги необходимо несколько большее напряжение, чем при ее последующем горении. Это объясняется тем, что при возбуждении дуги воздушный зазор недостаточно нагрет, степень ионизации невысокая и необходимо напряжение, способное сообщить свободным электронам такую энергию, чтобы при их столкновении с атомами газового промежутка могла произойти ионизация. Увеличение концентрации свободных электронов в объеме дуги приводит к интенсивной ионизации дугового промежутка, а отсюда к повышению его электропроводности. Вследствие этого напряжение падает до значения, необходимого для устойчивого горения дуги.

Зависимость напряжения дуги от тока и сварочной цепи называют статической вольт-амперной характеристикой дуги.

Вольт-амперная характеристика дуги (рис. 8, а) имеет три области: падающую 1, жесткую 2 и возрастающую 3. В области 1 (до 100 А) с увеличением тока напряжение значительно уменьшается. Это происходит в связи с тем, что при повышении тока увеличивается поперечное сечение, а следовательно, и проводимость столба дуги. В области 2 (100. 1000 А) при увеличении тока напряжение сохраняется постоянным, так как сечение столба дуги и площади анодного и катодного пятен увеличиваются пропорционально току. Область характеризуется постоянством плотности тока. В области 3 напряжение возрастает вследствие того, что увеличение плотности тока выше определенного значения не сопровождается увеличением катодного пятна ввиду ограниченности сечения электрода. Дуга области 1 горит неустойчиво и поэтому имеет ограниченное применение. Дуга области 2 горит устойчиво и обеспечивает нормальный процесс сварки.

Вольт-амперная характеристика дуги при ручной дуговой сварке низкоуглеродистой стали (рис. 8, б) представлена в виде кривых а (длина дуги 2 мм) и б (длина дуги 4 мм). Кривые в (длина дуги 2 мм) и г (длина дуги 4 мм) относятся к автоматической сварке под флюсом при высоких плотностях тока.

Напряжение, необходимое для возбуждения дуги, зависит: от рода тока (постоянный или переменный), длины дугового промежутка, материала электрода и свариваемых кромок, покрытия электродов и ряда других факторов. Значения напряжений, обеспечивающих возникновение дуги в дуговых промежутках, равных 2. 4 мм, находятся в пределах 40. 70 В.

Длиной дуги называется расстояние между торцом электрода и поверхностью сварочной ванны. «Короткой» называют дугу длиной 2. 4 мм. Длина «нормальной» дуги — 4. в мм. Дугу длиной более в мм называют «длинной».

Оптимальный режим сварки обеспечивается при короткой дуге. При длинной дуге процесс протекает неравномерно, дуга горит неустойчиво, металл, проходя через дуговой промежуток, больше окисляется и азотируется, увеличиваются угар и разбрызгивание металла.

Электрическая сварочная дуга может отклоняться от своего нормального положения при действии магнитных полей, неравномерно и несимметрично расположенных вокруг дуги и в свариваемой детали. Эти поля действуют на движущиеся заряженные частицы и тем самым оказывают воздействие на всю дугу. Такое явление называется магнитным дутьем. Воздействие магнитных полей на дугу прямо пропорционально квадрату силы тока и становится заметным при сварочных токах более 300 А.

На отклонение дуги влияют место подвода тока к свариваемой детали (рис. 9, а, б, в) и наклон электрода (рис. 9, г). Наличие вблизи сварочной дуги значительных ферромагнитных масс также нарушает симметричность магнитного поля дуги и вызывает отклонение дуги в сторону этих масс.

Магнитное дутье в некоторых случаях затрудняет процесс сварки, и поэтому принимаются меры по снижению его действия на дугу. К таким мерам относятся: сварка короткой дугой, подвод сварочного тока в точке, максимально близкой к дуге, наклон электрода в сторону действия магнитного дутья, размещение у места сварки ферромагнитных масс.

При использовании переменного тока анодное и катодное пятна меняются местами с частотой, равной частоте тока. С течением времени напряжение и ток периодически изменяются от нулевого значения до наибольшего, как показано на рис. 10. При переходе значения тока через нуль и перемене полярности в начале и в конце каждого полупериода дуга гаснет, температура активных пятен и дугового промежутка снижается. Вследствие этого происходит деионизация газов и уменьшение электропроводности столба дуги. Интенсивнее падает температура активного пятна, расположенного на поверхности сварочной ванны в связи с отводом теплоты в массу основного металла. Повторное зажигание дуги в начале каждого полупериода возможно только при повышенном напряжении, называемом пиком зажигания. При этом установлено, что пик зажигания несколько выше, когда катодное пятно находится на основном металле. Для снижения пика зажигания, облегчения повторного зажигания дуги и повышения устойчивости ее горения применяют меры, снижающие эффективный потенциал ионизации газов в дуге. При этом электропроводность дуги после ее угасания сохраняется дольше, пик зажигания снижается, дуга легче возбуждается и горит устойчивее.

К этим мерам относится применение различных стабилизирующих элементов (калий, натрий, кальций и др.), вводимых в зону дуги в виде электродных покрытий или в виде флюсов.

Важное значение имеет сдвиг фаз между напряжением и током: необходимо, чтобы при переходе тока через нулевое значение напряжение было достаточным для возбуждения дуги.

2.1.2. Вольт-амперная характеристика дуги (вах)

Важнейшей характеристикой дуги является зависимость напряжения на ней от величины тока. Эта характеристика называется волтамперной. Имеет место статическая вольт-амперная характеристика и динамическая вольт-амперная характеристика.

С ростом тока i увеличивается температура дуги, усиливается термическая ионизация, возрастает число ионизированных частиц в разряде и падает электрическое сопротивление дуги

. Напряжение на дуге равно .

Зависимость напряжения на дуге от тока при медленном его изменении называется статической вольт-амперной характеристикой дуги.

Статическая характеристика дуги зависит от расстояния между электродами (длины дуги), материала электродов и параметров среды, в которой горит дуга.

а) Статическая вольт-амперная характеристика

, напряжение на дуге; сумма околоэлектродного падений напряжений; напряженность поля в столбе дуги;

Величина l зависит от тока и условий, в которых горит дуга. Статические вольт-амперные характеристики дуги имеют вид:

Чем больше длина дуги, тем выше лежит ее статическая вольт-амперная характеристика. С ростом давления среды, в которой горит дуга, также увеличивается напряженность Е и поднимается вольт-амперная характеристика. Охлаждение дуги существенно влияет на эту характеристику. Чем интенсивнее охлаждение дуги, тем больше от нее отводится мощность. При этом должна возрастать мощность, выделяемая дугой. При заданном токе это возможно за счет увеличения напряжения на дуге. Таким образом, с ростом охлаждения вольт-амперная характеристика поднимается. Этим широко пользуются в дугогасительных устройствах аппаратов.

ВАХ дуги (рис.1) приведена для небольших плотностей токов (до 100 А/мм 2 ). При дальнейшем увеличении тока ВАХ становится горизонтальной. Если продолжить увеличение тока – напряжение начнет увеличиваться.

б) Динамическая вольт-амперная характеристика дуги.

В реальных установках ток может меняться довольно быстро. Вследствие тепловой инерции дугового столба изменение сопротивления дуги отстает от изменения тока.

Зависимость напряжения на дуге от тока при быстром его изменении называется динамической вольт-амперной характеристикой.

При возрастании тока динамическая характеристика идет выше статической (кривая В на рис. 2), так как при быстром росте тока сопротивление дуги падает медленнее, чем растет ток. При уменьшении — ниже, поскольку в этом режиме сопротивление дуги меньше, чем при медленном изменении тока (кривая С на рис.2).

Динамическая характеристика в значительной степени определяется скоростью изменения тока в дуге. Если в цепь ввести очень большое сопротивление за время, бесконечно малое по сравнению с тепловой постоянной времени дуги, то в течение времени спада тока до нуля сопротивление дуги остается постоянным. В этом случае динамическая характеристика изобразится прямой проходящей из точки 2 в начало координат (прямая Д), т.е. дуга ведет себя как металлический проводник, так как напряжение на дуге пропорционально току.

В реальном аппарате после размыкания контактов расстояние между ними меняется и дуга имеет переменную длину. В этом случае процесс отключения можно представить следующим образом.

Разобьем путь, который проходит контакт, на участки и нанесем статические вольт-амперные характеристики, соответствующие концу каждого участка (рис. 3). Если индуктивность цепи мала, то по мере увеличения длины дуги ток будет быстро принимать значения, соответствующие точке пересечения статических характеристик с прямой

. В точке ток достигнет критического значения. При дальнейшем увеличении длины дуги наступят условия для гашения.

Длина дуги, при которой статическая характеристика касается прямой

, называется критической длиной дуги. После точкиО ток быстро уменьшается до нуля, дута гаснет.

В цепи с большой индуктивностью спадание тока из-за большой величины индуктивности замедляется; вольт-амперная характеристика дуги сразу же после расхождения контактов поднимается выше прямой

. В момент гашения дуги возможны большие перенапряжения.

При отключении активной нагрузки гашение происходит быстро, никаких перенапряжений не происходит.

Сварочная дуга. Характеристика сварочной дуги

Различают два режима работы этой системы: 1) статический, когда величины напряжения и тока в системе в течение достаточно длительного времени не изменяются; 2) переходной (динамический), когда величины напряжения и тока в системе непрерывно изменяются. Однако во всех случаях режим горения сварочной дуги определяется током (IД), напряжением (UД), величиной промежутка между электродами (так называемым дуговым промежутком) и связью между ними.

В дуговом промежутке IД (рис. 1, а) различают три области: анодную 1, катодную 2 и столб дуги 3. Падение напряжения в анодной и катодной областях постоянно для данных условий сварки. Падение напряжения в единице длины столба дуги — также величина постоянная. Поэтому зависимость напряжения дуги от ее длины имеет линейный характер (рис. 1, б).

Устойчивость сварочной дуги определяется соотношением между током и напряжением. Графическое изображение этой зависимости (рис. 2) при постоянной длине дуги называется статической вольт-амперной характеристикой дуги. На графике отчетливо видны три основных участка: увеличение тока на участке I сопровождается понижением напряжения на дуге; на участке II напряжение на дуге изменяется мало; на участке III напряжение возрастает. Режимы горения сварочной дуги, соответствующие первому участку, неустойчивы при напряжениях существующих источников питания. Практически сварочная дуга будет устойчивой на втором и третьем участках вольт-амперной характеристики. С увеличением или уменьшением длины дуги характеристики сместятся соответственно в положение 2 и 3 (см. рис. 2). Для электродов меньшего диаметра характеристики смещаются влево, большего диаметра — вправо.

Рис. 1. Сварочная дуга, горящая между неплавящимися электродами:а — схема дуги, б — зависимость напряжения дуги (Уд) от величины дугового промежутка (/д): 1 — анодная область, 2 — катодная область, 3 — столб дуги

Рис.2 Вольт-амперная характеристика дуги (ВАХ)

Показанная на рис. 2 вольт-амперная характеристика дуги снята при постоянной длине сварочной дуги. При сварке плавящимся электродом непрерывно меняется длина дугового промежутка. В этих случаях следует пользоваться характеристиками, определяющими зависимость между напряжением и током дуги при постоянной скорости подачи электродной проволоки (рис. 3, кривые 1 и 2). Каждой скорости подачи соответствует определенный диапазон токов, при котором устойчиво горит сварочная дуга и плавится электрод. В этом случае при малых изменениях тока напряжение изменяется в больших пределах. Эту зависимость принято называть характеристикой устойчивой работы. Она так же, как и вольт-амперная характеристика, зависит от длины вылета электрода и скорости подачи.

Эти закономерности справедливы для постоянного и переменного тока, так как род тока не влияет на форму вольт-амперных характеристик электрической дуги. На форму характеристики влияют геометрия и материал электродов, условия охлаждения столба дуги и характер среды, в которой происходит разряд.

Устойчивость сварочной дуги и режима сварки зависят от условий существования дугового разряда и свойств, параметров источников питания и электрической цепи. Внешней характеристикой источника питания (кривая 3 на рис. 3) называется зависимость напряжения на его зажимах от тока нагрузки. Различаются следующие внешние характеристики источников питания (рис. 4): падающая 1, полого-падающая 6, жесткая 5, возрастающая 3 и вертикальная 2. Источник питания с той или иной внешней характеристикой выбирается в зависимости от способа сварки. Регулировочное устройство каждого источника дает ряд внешних характеристик («семейство характеристик»). Установившийся режим работы системы: «сварочная дуга — источник питания» определяется точкой пересечения А внешней характеристики источника питания (1, 2, 3, 5 или 6) и вольт-амперной характеристики 7 сварочной дуги.

Рис.3 Вольт-амперная характеристика сварочной дуги (ВАХ) 1,2 при постоянной скорости подачи проволоки (характеристика устойчивой работы) и внешние характеристики источников питания 3, 4 и 5

Рис.4 Внешние характеристики источников питания 1, 2, 3, 5, 6 и вольт-амперные характеристики сварочной дуги 4, 7

Процесс сварки будет устойчив, если в течение длительного времени дуговой разряд существует непрерывно при заданных значениях напряжения и тока. Как видно из рис. 4, в точках А и В пересечения внешних характеристик дуги 7 и источника питания будет иметь место равновесие по току и напряжению. Если по какой-либо причине ток в сварочной дуге, соответствующий точке А, уменьшится, напряжение ее окажется меньше установившейся величины напряжения источника питания; это приведет к увеличению тока, т. е. к возврату в точку А. Наоборот, при случайном увеличении тока установившиеся напряжения источника питания оказываются меньше напряжения дуги; это приведет к уменьшению тока и, следовательно, к восстановлению режима горения сварочной дуги. Из аналогичных рассуждений ясно, что в точке Б сварочная дуга горит неустойчиво. Всякие случайные изменения тока развиваются до тех пор, пока он не достигнет величины, соответствующей точке устойчивого равновесия А или до обрыва дуги. При пологопадающей внешней характеристике (кривая 6) устойчивое горение дуги будет также происходить в точке А.

При работе на падающем участке вольт-амперной характеристики дуги внешняя характеристика источника в рабочей точке должна быть более крутопадающей, чем статическая характеристика сварочной дуги. При возрастающих характеристиках дуги внешние характеристики источника могут быть жесткими 5 или даже возрастающими 3.

При ручной сварке, когда возможны изменения длины дуги, она должна обладать достаточным запасом устойчивости.

При прочих равных условиях запас устойчивости возрастает с ростом крутизны внешней характеристики источника питания. Поэтому для ручной сварки применяют источники с крутопадающими характеристиками: сварщик может удлинить дугу, не опасаясь, что она оборвется, или укоротить ее, не боясь чрезмерного увеличения тока.

Саморегулирование сварочной дуги. При автоматической или полуавтоматической сварке плавящимся электродом скорость подачи его (va) равна скорости плавления. При случайном уменьшении дугового промежутка (кривая 4 на рис. 4) ток увеличивается и проволока начнет плавиться быстрее. В итоге дуговой промежуток постепенно увеличится и сварочная дуга достигнет первоначальной длины. То же произойдет при случайном удлинении дуги. Это явление называется саморегулированием сварочной дуги, так как восстановление исходного режима происходит без воздействия какого-либо регулятора. Саморегулирование происходит тем активнее, чем положе внешняя характеристика источника питания и больше скорость подачи электрода. Поэтому для механизированной сварки плавящимся электродом следует выбирать источники питания с пологопадающими внешними характеристиками. При сварке на постоянном токе в защитных газах, когда статическая характеристика сварочной дуги приобретает возрастающую форму, для систем саморегулирования рационально применять источники с жесткой характеристикой. Однако их напряжение холостого хода невелико и может быть даже меньше рабочего напряжения дуги, что затрудняет ее первоначальное возбуждение. В этих случаях желательно применение источников питания, у которых внешняя характеристика в рабочей части жесткая или пологовозрастающая вольт-амперная характеристика, а напряжение холостого хода несколько повышенное, как это показано пунктиром на рис. 4.

Сварочная дуга переменного тока требует от источников питания надежного повторного возбуждения сварочной дуги. Это достигается правильным выбором соотношений между напряжениями холостого хода, зажигания и горения дуги и параметрами сварочной цепи. Наиболее простой способ получения устойчивой сварочной дуги — включение в сварочную цепь реактивного сопротивления. Благодаря этому, в момент повторного возбуждения дуги напряжение на дуге может резко увеличиться (рис. 5) до значения напряжения зажигания (U3). Пунктирная кривая t/xx изображает напряжение источника питания при холостом ходе. При нагрузке, в связи с наличием реактивного сопротивления, сварочный ток отстает по времени от напряжения.

При обрыве дуги напряжение на дуговом промежутке должно подняться до величины, соответствующей мгновенному значению напряжения холостого хода источника питания. Благодаря отставанию тока от напряжения, такое напряжение оказывается достаточным для повторного возбуждения сварочной дуги (Un).

Перенос металла в сварочной дуге и требования к динамическим свойствам источников питания. Различают следующие виды переноса металла электрода в сварочную ванну: крупнокапельный, характерный для малых плотностей тока; мелкокапельный, струйный, когда металл стекает с электрода очень мелкими каплями. Капли расплавленного металла периодически замыкают дуговой промежуток, либо если не происходят короткие замыкания, периодически изменяют длину дуги. При большой плотности тока в электроде наблюдается мелкокапельный перенос металла, без заметных колебаний длины и напряжения сварочной дуги.

Напряжение, ток и длина дуги претерпевают периодические изменения от холостого хода к короткому замыканию; в рабочем режиме происходит горение дуги, образование и рост капли. В дальнейшем при коротком замыкании между каплей и ванной ток резко увеличивается. Это приводит к сжатию капли и к разрушению мостика между каплей и электродом. Напряжение почти мгновенно возрастает и сварочная дуга снова возбуждается, т. е. процесс периодически повторяется. Смена режимов происходит в течение долей секунды. Поэтому источник питания должен обладать высокими динамическими свойствами, т. е. большой скоростью повышения напряжения при разрыве цепи и нужной скоростью нарастания тока.

Рис. 5 Осциллограмма тока и напряжения дуги при сварке переменным током.

При малой скорости нарастания тока в ванну поступает нерасплавленная проволока. Она сравнительно медленно разогревается па большом участке, которым затем разрушается. Если ток возрастает слишком быстро, мостик между ванной и каплей электродного металла быстро перегревается и разрушается со взрывом. Часть расплавленного металла разбрызгивается и не попадает в шов.

Чтобы избежать разбрызгивания, необходимо повысить электромагнитную инерцию источника питания путем увеличения индуктивности сварочной цепи.

Статическая вольт-амперная характеристика дуги

При различных величинах скорости сварки, в зависимости от напряжения зависимость сварочного тока будет различной.

1 область:

— РДС

2 область:

— сварка под слоем флюса

3 область:

— сварке в среде защитных газов

Такие плотности тока характерны для определенных видов сварки. Чем больше температура катодного пятна, тем больше электронов и больше сварочный ток.

Когда увеличиваем ток, температура пятна растет. Количество электронов тоже резко возрастает и проводимость столба дуги растет быстрее, чем падение напряжения.

При дальнейшем увеличении тока в области 1, растет и площадь пятна катода.

Во 2 области вся площадь торца превращается в катодное пятно. Увеличение тока возможно только за счет увеличения температуры катода, проводимость растет пропорционально току, напряжение постоянно.

В 3 области при сварке в среде углекислого газа вынуждены применять сварочную проволоку значительно меньшего сечения, чем при сварке под флюсом, т.к. горелку сварщик держит в руках.

Металл закипает, повышение температуры на торце электрода невозможно, вся площадь занята площадью катода. Увеличить количество электронов за счет повышение температуры катода невозможно.

Чтобы возрастало количество энергии в дуге, возрастает падение напряжения и автоэлектронная эмиссия преволирует над термоэлектронной за счет увеличения напряжения на дуге.

В связи с наличием 3-х областей статической характеристик дуги и их соответствия определенным способам сварка каждому из этих способов необходимо формировать специальную характеристику источника питания для того чтобы дуга горела стабильно и условия возбуждения были доступны.

В устойчивом состоянии дуговой разряд происходит непрерывно в течении заданного периода времени при заданном токе и напряжении дуги.

Устойчивость горения и стабильность режима сварки зависит как от физико-химических условий существования дугового разряда, так и от свойств и параметров источника питания.

Рассмотрим влияние свойств и параметров источника питания на устойчивость дуги и определим требования к характеристикам источника питания с учетом свойств дуги.

Для случая когда в системе « ИП-дуга» происходит незначительное отклонение от состояния равновесия.

Для анализа примем, что источник питания обладает электромагнитной инерцией, обусловленной только индуктивностью сварочной цепи и не будем учитывать явление саморегулирования дуги с плавящимся электродом.

Запишем для этой схемы динамическое уравнение равновесия. Источник питания является генератором энергии, которая расходуется на горение дуги и плавления металла.

(1)

Так как в процессе горения дуги сварочный ток меняется от величины короткого замыкания до рабочего и даже более меньших значений, то на индуктивность сварочной цепи будет падение напряжения.

Допустим , что в момент времени t=0 произойдет отклонение тока от рабочего:

и величина тока станет равной

— текущее отклонение величины сварочного тока , которая является функцией времени.

Подставим в уравнение (1) текущее отклонение тока, тогда

, (2),,

Из графика видно. что уравнение (1) можно записать

, (3),
Выражение (3) подставим в формулу (2)

С учетом, что в левой и правой части уравнения сократятся значение

получим в левой части:,

Перенесем все в левую часть и получим:

,

Обозначим выражение в скобках

— коэффициент устойчивости системы(5)

Это нелинейное уравнение при условии, что рассматриваем очень небольшое изменение и на этом участке функции линейные, тогда корнями уравнения являются:

, тогда

Это требование является абсолютным, но не достаточным.

Выражение

графически определяется как касательная к графику функции, проведенной через точку пересечения.

Абсолютные значения равны тангенсу угла наклона касательной

,,

Представим себе что функция

и и на рассматриваемом очень малом отрезке, эти функции линейны

Источник напряжения – источник питания ИП (U)

Источник питания выдает напряжения на величину

большую, чем нужное необходимое для горения дуги:, где R – сопротивление дуги

Из-за разницы в напряжении, ток в системе будет прирастать на

и это будет до тех пор, пока разница между напряжениями не выравнивается и система не придет в исходное состояние.

Допустим, что ток в дуге возрос и стал

В этом случае источник питания выдает напряжение меньше, чем нужно для поддержания горения дуги

дуге не хватает напряжения и она начинает угасать, т.е. ток дуги изменяется в сторону уменьшения и это будет пока , т.е. пока система не придет в точку А0.

Поэтому инженеры для РДС проектируют источники питания именно с характеристикой падающей формы.

Если рассмотрим т. А1- в случае уменьшения величины тока Ш источник питания будет выдавать напряжения, меньше. чем нужно для поддержания горения дуги.

В случае увеличения тока относительно т. А1, он будет возрастать. пока система не придет в точку А0.

Условие

является абсолютным для всех способов сварки и областей статической характеристики дуги, но не достаточным.

Дуга переменного тока. Горение дуги на переменном токе.

Что такое идеальный диод и настоящий диод? V-I характеристики и эквивалентная схема

Диод называется идеальным диодом , когда он смещен в прямом направлении и действует как идеальный проводник с нулевым напряжением на нем. Точно так же, когда диод смещен в обратном направлении, он действует как идеальный изолятор с нулевым током через него.

Характеристики V-I идеального диода показаны на рисунке ниже: Идеальный диод также действует как переключатель .Когда диод смещен в прямом направлении, он действует как замкнутый переключатель , как показано на рисунке ниже.

Принимая во внимание, что если диод смещен в обратном направлении, он действует как открытый переключатель , как показано на рисунке ниже:

Настоящий диод

A Реальный диод содержит потенциал барьера V 0 (0,7 В для кремния и 0,3 В для германия) и прямое сопротивление R F около 25 Ом. Когда диод смещен в прямом направлении и проводит прямой ток, через него проходит I F , что вызывает падение напряжения I F R F в прямом сопротивлении.

Следовательно, прямое напряжение V F , приложенное к реальному диоду для обеспечения проводимости, должно преодолевать следующее.

  • Потенциальный барьер
  • Падение прямого сопротивления

т.е.

Для кремниевого диода уравнение принимает следующий вид:

Для кремниевого диода уравнение становится

Вольт-амперная характеристика реального диода показана ниже:

Для всех практических целей диод считается разомкнутым переключателем при обратном смещении.Это связано с тем, что значение обратного сопротивления настолько велико (R R > 100 МОм), что считается бесконечным для всех практических целей.

Эквивалентная схема реального диода в условиях прямого смещения показана ниже: Эта схема показывает, что настоящий диод все еще действует как переключатель при прямом смещении, но напряжение, необходимое для работы этого переключателя, составляет В F ,


Это все об идеальном диоде.

Вольт ампер Характеристики Вопросы и ответы

Этот набор вопросов и ответов для электронных устройств и схем с множественным выбором (MCQ) посвящен «Вольт-амперным характеристикам».

1. Напряжение, эквивалентное температуре (Vt) в P-N переходах, определяется как.
a) T / 1000 вольт
b) T / 300 вольт
c) T / 1600 вольт
d) T / 11600 вольт
Посмотреть ответ

Ответ: d
Объяснение: Мы знаем, что PN-переход зависит от температуры, это изменяется с изменением температуры, мера изменения, эквивалентная температуре по напряжению, определяется выражением Vt = T / 11600 вольт.

2. При комнатной температуре какое напряжение будет эквивалентно температуре.
a) 10 мВ
b) 4,576 мВ
c) 26 мВ
d) 98 V
Посмотреть ответ

Ответ: c
Пояснение: Температура в помещении 27 o C = 300 К. Мы знаем, что V t = T / 11600 вольт, подставив значение T, мы получим 300/11600 = 26 мВ.

3. В P-N переходе вызывается положительное напряжение, при котором диод начинает проводить соответственно.
a) Напряжение отключения
b) Напряжение насыщения
c) Напряжение на коленях
d) Напряжение пробоя
Посмотреть ответ

Ответ: c
Пояснение: При определенном критическом напряжении протекает большой обратный ток, и диод считается в области пробоя, в этой области диод будет смещен в прямом направлении и, следовательно, начнет проводить.

4. В вольт-амперной характеристике ток увеличивается с увеличением напряжения _________
a) Экспоненциально
b) Одинаково
c) Синусоидальный
d) Неравномерно
Посмотреть ответ

Ответ: a
Объяснение: Ток в вольт-амперной характеристике увеличивается экспоненциально с увеличением относительно напряжения I (t) = эВ (t).

5. Напряжение отсечки для диода из полупроводника кремния и полупроводника германия составляет ____ вольт.
а) 0,5 и 0,1
б) 0.7 и 0,3
c) 1 и 0,5
d) 0,5 и 1
Посмотреть ответ

Ответ: b
Объяснение: напряжение отключения — это напряжение, только после которого полупроводники проводят, напряжение отключения для кремния составляет 0,7 В в Смысл кремниевого диода будет проводить только при напряжении более 0,7 В и 0,3 для германия.

6. Каковы будут ток и напряжение, если на диод не подается внешнее напряжение?
a) 0
b) 0,7
c) 0,3
d) 1
Посмотреть ответ

Ответ: a
Объяснение: Когда на цепь не подается внешнее напряжение, она действует как разомкнутая цепь и не будет заряжается, следовательно, ток и напряжение будут равны нулю.

7. В V-I характеристиках P-N перехода при прямом смещении, в какой области увеличение тока очень мало.
a) Насыщение
b) Истощение
c) Отсечка
d) Разбивка
Просмотр ответа

Ответ: b
Объяснение: В характеристиках VI изменение тока по отношению к напряжению очень меньше в области истощения из-за Большое сопротивление в цепи, поскольку сопротивление уменьшается на определенное значение, ток экспоненциально увеличивается с напряжением.

8. В диоде с прямым смещением при прямом смещении, если ток превышает номинальное значение, диод выйдет из строя.
a) Верно
b) Ложно
Посмотреть ответ

Ответ: a
Объяснение: Если ток в диоде с PN-переходом во время прямого смещения превышает номинальное значение, это приведет к разрушению диода, потому что напряжение прямо пропорционально току. напряжение сожжет диод.

9. Когда диод P-N перехода в прямом смещении, ток в цепи контролируется.
a) Внешнее напряжение
b) Емкость
c) Сопротивление
d) Внутреннее напряжение
Просмотр ответа

Ответ: c
Объяснение: Когда PN-переход находится в прямом смещении, это сторона p, подключенная к положительной клемме источника напряжения ток в цепи можно изменять, изменяя сопротивление, ток уменьшается с увеличением сопротивления и наоборот.

10. Диод P-N перехода проводит в каком направлении.
a) Обратное направление
b) Прямое направление
c) И прямое, и обратное направление
d) Ни прямое, ни обратное направление
Просмотр ответа

Ответ: b
Пояснение: диод PN-перехода проводит только в прямом направлении, он не будет проводите в обратном направлении, поэтому был введен только стабилитрон, поскольку он проводит как в прямом, так и в обратном направлении.

Sanfoundry Global Education & Learning Series — Электронные устройства и схемы.

Чтобы практиковаться во всех областях электронных устройств и схем, представляет собой полный набор из 1000+ вопросов и ответов с несколькими вариантами ответов .

Примите участие в конкурсе сертификации Sanfoundry, чтобы получить бесплатную Почетную грамоту. Присоединяйтесь к нашим социальным сетям ниже и будьте в курсе последних конкурсов, видео, стажировок и вакансий!

Глоссарий по электричеству и коэффициенты преобразования

Не понимаю ни слова или аббревиатуры? Посмотрите здесь, в нашем глоссарий.

А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я

Нужна помощь в преобразовании единиц энергии?
Щелкните здесь, чтобы увидеть полный список преобразование единиц измерения.
Щелкните здесь для получения информации о топливе и коэффициенты пересчета.

А

ac — сокращение от переменного тока

активная мощность — см. Активную мощность

переменный ток — электрический ток, который многократно меняет направление на противоположное. из-за изменения напряжения, которое происходит с той же частотой.Часто сокращенно AC или ac.

Генератор переменного тока — электрогенератор, предназначенный для выработки переменного тока. Обычно состоит из вращающихся частей, которые создают изменяющееся магнитное поле для создания переменный ток.

Американский национальный институт стандартов — частная организация, координирующая и / или утверждает некоторые стандарты США, в частности, относящиеся к электротехнической промышленности. Сокращенно ANSI.

Американский калибр проволоки — стандартная мера, представляющая размер проволоки.В чем больше число, тем меньше размер провода. Сокращенно AWG.

амперность — максимальный непрерывный ток, который проводник может нести без перегрев выше его номинальной температуры.

Ампер — электрический ток, создаваемый одним вольт, приложенным к сопротивлению один ом. Он также равен расходу одного кулона в секунду. Именованный по французскому физику Андре М. Ампре 1836.

температура окружающей среды — температура окружающей среды.

Ампер-час — расход электроэнергии, равный одному амперу за один час. Обычно используется для оценки емкости батарей.

аналог — методика измерения или отображения, в которой используются непрерывно меняющиеся физические параметры. Напротив, цифровой формат представляет информацию в дискретной двоичной форме. используя только нули и единицы.

Полная мощность — математическое произведение напряжения и тока в сетях переменного тока. Поскольку напряжение и ток в сетях переменного тока могут не совпадать по фазе, полная мощность расчетная мощность может не равняться реальной мощности, но на самом деле может превышать ее.Реактивные нагрузки (индуктивность и / или емкость) в системах переменного тока приведет к увеличению кажущейся мощности чем реальная власть.

AWG — сокращение от American Wire Gauge.

В

Батарея

— группа из двух или более ячеек, соединенных вместе для обеспечения электрического Текущий. Иногда также используется для описания отдельной клетки, которая преобразует химическую энергию в электрический ток.

срок службы батареи — количество циклов разрядки и перезарядки батареи. может пройти до того, как снизится до уровня ниже его номинальной мощности.

саморазряд батареи — постепенная потеря химической энергии в батарее, которая не подключен к какой-либо электрической нагрузке.

черный старт — относится к определенным энергоблокам, которые могут запускаться. по запросу без внешнего источника электроэнергии. Часто это горение турбины, которые имеют стационарные аккумуляторные батареи для обеспечения резервного питания для питания всех органы управления и вспомогательное оборудование, необходимые для запуска и работы агрегата. В случае Эти блоки имеют решающее значение для восстановления электросети.Большинство энергоблоков не имеют возможности пуска с нуля.

соединение — электрическая проводящая дорожка, образованная неразъемным соединением металлические детали. Предназначен для обеспечения непрерывности электрической цепи и возможности безопасного провести любой вероятный ток. Аналогичен соединительной перемычке или соединительному проводу.

ответвление цепи — проводники между последним устройством защиты от сверхтока и выходы или нагрузки.

К

Конденсатор

— устройство, которое накапливает электрический заряд обычно посредством проводящих пластины или фольга, разделенные тонким изолирующим слоем диэлектрического материала.В эффективность устройства или его емкость измеряется в фарадах.

ячейка — отдельное устройство, преобразующее химическую энергию в электрический ток. Иногда также называется аккумулятором.

скорость заряда — скорость, с которой заряжается аккумулятор или элемент. Можно выразить как отношение емкости батареи к текущему току.

автоматический выключатель — устройство, предназначенное для размыкания цепи вручную или автоматическим действием, когда ток превышает значение, превышающее допустимое.Автоматический выключатель может обеспечить защиту от перегрузки по току.

проводник — обычно металлическое вещество, способное передавать электричество. с небольшим сопротивлением. Лучшим проводником в нормальных диапазонах температур является серебро. В наиболее распространен медь. Некоторые другие недавно открытые вещества, называемые сверхпроводниками. фактически имеют нулевое сопротивление при экстремально низких температурах.

длительная нагрузка — постоянный ток электрической нагрузки в течение трех и более часов.

Кулон — практическая единица электрического заряда, передаваемого током в единицу. ампер в течение одной секунды. Это заряд, который переносят 6,2418 x 10 18 электрон. Назван в честь французского физика Шарля А. де Кулона 1806 г.

ток — поток электричества, обычно измеряемый в амперах.

циклов в секунду — мера частоты в электрической системе переменного тока. Сокращенные циклы в секунду или циклы. Сейчас заменен на агрегат Hertz.

Д

dc — сокращение от постоянного тока.

децибел — логарифмическая мера отношения двух величин. Сокращенно дБ. Для электрической мощности 1 дБ = 10 x log 10 P 1 / P 2 . Для электрическое напряжение или ток, 1 дБ = 20 x log 10 E 1 / E 2 .

глубина разряда — процент от номинальной емкости батареи, которая была разряжается от АКБ.

диод — электронный полупроводниковый прибор, который преимущественно пропускает ток поток только в одном направлении.

постоянный ток — электрический ток, который обычно течет только в одном направлении. Сокращенно dc.

E

электролит — неметаллический проводник электричества, обычно состоящий из жидкости. или паста, в которой поток электричества осуществляется ионами.

энергия — способность или способность выполнять механическую работу.Электрические энергия измеряется в киловатт-часах для выставления счетов.

Факс

Фарад — единица емкости. Один кулон заряда создаст потенциальную разница в один вольт на емкости в один фарад. Названный в честь английского физика Майкл Фарадей 1867.

неисправность — короткое замыкание.

фидер — проводники цепи между вспомогательным оборудованием и последним устройство защиты от перегрузки по току в ответвленной цепи.

фильтр — устройство, состоящее из элементов схемы, предназначенных для пропускания желаемого частоты и заблокировать все остальные. Обычно он состоит из конденсаторов и катушек индуктивности.

FLA — Ампер полной нагрузки, также иногда сокращенно RLA для амперы полной нагрузки. Это ток в амперах, который требуется двигателю для выработки номинальной мощности. Паспортная мощность в лошадиных силах, если на него указаны номинальное напряжение и частота, указанные на паспортной табличке. терминалы.

плавающий заряд — зарядный ток, подаваемый на аккумулятор, превышающий скорость саморазряда аккумулятора.Этот ток, в других нормальных условиях, будет поддерживайте аккумулятор в полностью заряженном состоянии.

частота — количество полных чередований или циклов в секунду переменный ток. Измеряется в Герцах. Стандартная частота в США — 60 Гц. Однако в некоторых других странах стандарт составляет 50 Гц.

г

газообразование — побочные газы, образующиеся в результате химических реакций, происходящих при зарядка аккумулятора.Поскольку одним из этих газов часто является водород, необходимо соблюдать меры предосторожности. необходимо обеспечить надлежащую вентиляцию, чтобы избежать опасности взрыва.

генератор — вращающаяся машина, преобразующая механическую энергию в электрическую. энергия. В автомобильной промышленности традиционная терминология использует генератор только для обозначения те машины, предназначенные для выработки постоянного тока через щетки и коммутатор (в отличие от к генератору).

сеть — в области электроснабжения термин, используемый для обозначения электроэнергетической компании. дистрибьюторская сеть.

заземление — проводящее соединение между электрической цепью или устройством и Земля. Заземление может быть преднамеренным, например, в случае защитного заземления, или случайным что может привести к высоким токам перегрузки.

H

Гармоника

— синусоидальная волна, являющаяся целым кратным базовой частоты. Для Например, третья гармоника в системе 60 Гц — это частота 180 Гц. Определенные виды электрическое оборудование генерирует гармоники, которые мешают правильному функционированию другие устройства, подключенные к той же системе.

Генри — практическая единица индуктивности. Один Генри равен индуктивности в котором изменение на один ампер в секунду приводит к индуцированному напряжению в один вольт. Аббревиатура H. Названа в честь американского физика Джозефа Генри 1878 г.

Герц — единица измерения частоты. Один герц равен одному полному циклу в секунду источник переменного тока. Сокращенно Гц. Назван в честь немецкого физика Генриха Р. Герца 1894 года. единица заменяет прежнюю «циклов в секунду».«

лошадиных сил — единица мощности, равная 746 Вт.

Гц — сокращение от Hertz.

Я

IEEE — аббревиатура от Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике.

импеданс — совокупное влияние цепи, препятствующее прохождению переменного тока. состоящий из индуктивности, емкости и сопротивления. Его можно количественно выразить в единицах Ом.

индуктивность — характеристика электрической цепи, по которой напряжение индуцированный в нем изменением тока.Это может быть вариация тока в в самой цепи (самоиндукция) или в соседней цепи (взаимная индуктивность). Величина характеристики измеряется в единицах Генри.

Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике — независимая организация который разрабатывает электрические стандарты и продвигает профессию электрика и электронщики.

Инвертор

— электрическое устройство, предназначенное для преобразования постоянного тока в переменный ток.Первоначально это было сделано с помощью вращающихся машин, которые производили настоящие синусоидальный выход переменного тока. В последнее время это преобразование стало более экономичным. и эффективно используя твердотельную электронику. Однако кроме самого дорогого В моделях эти устройства обычно не дают идеального синусоидального сигнала. Этот иногда может привести к электромагнитным помехам в работе других чувствительных электронных устройств. устройств.

ион — положительно или отрицательно заряженный атом или молекула.

Дж

Джоуль — единица работы или энергии, равная одному ватту за одну секунду. Один киловатт час равен 3 600 000 Джоулей. Назван в честь Джеймса П. Джоуля, английского физика 1889.

Закон Джоуля — определяет соотношение между током в проводе и произведенная тепловая энергия. В 1841 году английский физик Джеймс П. Джоуль экспериментально показал что W = I 2 x R x t, где I — ток в проводе в амперах, R — сопротивление провода в Ом, t — время протекания тока в секундах, и W — энергия, произведенная в Джоулях.

К

киловар — единица реактивной мощности переменного тока, равная 1000 вар. Сокращенно кВАр или кВАр.

киловольт — единица электрического потенциала, равная 1000 вольт. Сокращенно кВ или КВ.

киловольт-ампер — единица полной мощности, равная 1000 вольт-ампер. Здесь, кажущаяся мощность отличается от реальной мощности. В системах переменного тока напряжение и ток будут не совпадать по фазе, если передается реактивная мощность.Обычно сокращенно кВА или кВА.

киловатт — единица мощности, равная 1000 ватт. Сокращенно кВт или кВт.

киловатт-час — единица энергии или работа, равная одному киловатту за один час. Сокращенно обозначается как кВтч или кВтч. Это нормальное количество, используемое для измерения и выставление счетов потребителям электроэнергии. Цена за кВт / ч варьируется от 4 до 15 центов. центов. При 100% эффективности преобразования один киловатт-час эквивалентен примерно 4 жидким унциям. бензина, 3/16 фунта сжиженного газа, 3 кубических фута природного газа или 1/4 фунта угля.

кВ — сокращенное обозначение киловольт и равно 1000 вольт.

кВА — сокращенное обозначение киловольт-ампер.

кВАр — сокращение от киловар. Единица реактивной мощности переменного тока, равная 1000 вар.

кВт — сокращение от киловатт. Единица мощности, равная 1000 Вт.

л

— электрическое устройство или материал, протестированный признанным организация и соответствует установленным стандартам.Многие местные органы власти требовать, чтобы установленные электрические изделия были перечислены. Известная листинговая организация — это Underwriters Laboratories (UL).

нагрузка — устройство, потребляющее электроэнергию и подключенное к источнику электричество.

LRA — Амперы заторможенного ротора. Это ток, который потребовался бы двигателю, если бы ротор был заблокирован на месте и не допускал на его выводы подавались вращающееся и номинальное паспортное напряжение и частота.Это также ток, который может ненадолго появиться при запуске двигателя. Пока мотор поднимается для увеличения скорости этот ток постепенно падает, и когда скорость приближается к рабочим оборотам в минуту, это ток быстро падает до значения RLA. Часто пусковой ток меньше LRA. значение, потому что напряжение на клеммах двигателя падает во время запуска. Это значение LRA равно важно при выборе размера генератора, потому что импульсный ток генератора должен быть большим достаточно, чтобы справиться с этим.

м

MCA Минимальный ток цепи.Это минимум допустимый ток для проводки и автоматического выключателя или предохранителя для оборудование. Он используется установщиком и электриком для определения размера ответвленной цепи до накормить оборудование.

Национальный электротехнический кодекс — кодекс по защите людей и имущества. от опасностей, связанных с использованием электричества. Соответствие этому кодексу вместе с надлежащее обслуживание приведет к тому, что установка будет практически безвредной.Сокращенно NEC. NEC был впервые разработан в 1897 году в результате усилий различных страхование, электрические, архитектурные и смежные интересы. Это спонсируется и регулярно обновлено Национальной ассоциацией противопожарной защиты.

NEC — сокращение от Национального электротехнического кодекса.

нейтраль — проводник электрической системы, который обычно работает с минимальное напряжение относительно земли. В зависимости от типа системы он может пропускать небольшой ток или только ток небаланса.В системах с одним заземленным проводом для этого используется нейтраль. цель.

О

Ом — единица электрического сопротивления. Сопротивление цепи в один Ом пройдет через ток в один ампер при разности потенциалов в один вольт. Сокращенно с использованием греческого буква омега (W). Назван в честь немецкого физика Джорджа Саймона. Ом 1854.

Закон Ома — определяет соотношение между напряжением, сопротивлением и Текущий.В 1828 году немецкий физик Джордж Симон Ом экспериментально показал, что ток в проводнике равен разности потенциалов между любыми двумя точками делится на сопротивление между ними. Это можно записать как I = E / R, где E — разность потенциалов в вольтах, R — сопротивление в Ом, I — ток в амперы.

напряжение холостого хода — максимальное напряжение, вырабатываемое источником питания без нагрузка подключена.

перегрузка по току — любой ток, превышающий длительный номинальный ток проводника. или оборудование.Это значение может быть немного выше номинального, как в случае перегрузки, или может быть намного выше номинала, как в случае короткого замыкания.

перегрузка — работа электрооборудования выше его нормальной полной нагрузки или проводника с допустимой токовой нагрузкой выше его номинальной. Состояние перегрузки в конечном итоге приведет к опасный перегрев и поломка.

п.

мощность — скорость, с которой выполняется работа или эта энергия передается.Электрический мощность обычно измеряется в ваттах или киловаттах. Мощность 746 Вт эквивалентна 1 Лошадиные силы.

коэффициент мощности — отношение реальной мощности к полной мощности, выдаваемой в сети переменного тока. электрическая система или нагрузка. Его значение всегда находится в диапазоне от 0,0 до 1,0 или от 0% до 100%. А единичный коэффициент мощности (1,0) означает, что ток находится в фазе с напряжением и что реактивная мощность равна нулю.

Q

R

реактивная мощность — математическое произведение напряжения и тока, потребляемого реактивные нагрузки.Примеры реактивных нагрузок включают конденсаторы и катушки индуктивности. Эти типы нагрузок при подключении к источнику переменного напряжения будет потреблять ток, но поскольку ток 90 o не совпадают по фазе с приложенным напряжением, которое они фактически не потребляют. власть в идеальном смысле.

реальная мощность — скорость выполнения работы или передачи энергии. Электрическая мощность обычно измеряется в ваттах или киловаттах. Термин «реальная мощность» часто употребляется используется вместо термина «мощность» для дифференциации от реактивной мощности.Также называется активной мощностью.

сопротивление — характеристика материалов, препятствующих прохождению электрического тока. в электрической цепи.

RLA — Ампер рабочей нагрузки, также иногда сокращенно FLA для ампер полной нагрузки. Это ток в амперах, который двигатель должен выдавать номинальную мощность в лошадиных силах, указанную на паспортной табличке, при номинальном напряжении, указанном на паспортной табличке. и частота подается на его терминалы.

rms — «среднеквадратическое значение», метод вычисления эффективное значение изменяющейся во времени электрической волны.Например, переменный ток равен считается, что имеет эффективное или среднеквадратичное значение в один ампер, когда он выделяет тепло в определенном сопротивление с той же средней скоростью, что и постоянный (или постоянный) ток в один ампер в такое же сопротивление. rms — «среднеквадратическое значение», метод вычисления эффективное значение изменяющейся во времени электрической волны. Например, переменный ток равен считается, что имеет эффективное или среднеквадратичное значение в один ампер, когда он выделяет тепло в определенном сопротивление с той же средней скоростью, что и постоянный (или постоянный) ток в один ампер в такое же сопротивление.rms — «среднеквадратическое значение», метод вычисления эффективное значение изменяющейся во времени электрической волны. Например, переменный ток равен считается, что имеет эффективное или среднеквадратичное значение в один ампер, когда он выделяет тепло в определенном сопротивление с той же средней скоростью, что и постоянный (или постоянный) ток в один ампер в такое же сопротивление. rms — «среднеквадратическое значение», метод вычисления эффективное значение изменяющейся во времени электрической волны. Например, переменный ток равен считается, что имеет эффективное или среднеквадратичное значение в один ампер, когда он выделяет тепло в определенном сопротивление с той же средней скоростью, что и постоянный (или постоянный) ток в один ампер в такое же сопротивление.

S

отдельно производная система — электрическая система, питание которой обеспечивается автономный генератор, трансформатор или преобразователь, не имеющий прямого электрического подключение или заземление к другому источнику (например, к электросети). NEC содержит особые требования к заземлению и соединению таких систем.

сервис — оборудование и проводники, передающие электроэнергию от система инженерных коммуникаций в обслуживаемое здание.

служебное оборудование — автоматический выключатель или выключатель с предохранителем, расположенный рядом с местом, где служебные проводники входят в здание, которое предназначено как основное средство отключение питания.

короткое замыкание — непреднамеренное соединение с низким сопротивлением между точками электрической цепи, что может привести к протеканию тока намного выше нормального.

синусоида — в идеальных электрических системах характерная форма переменное напряжение или волна тока.Эта форма соответствует тригонометрической синусоидальной функции острый угол в прямоугольном треугольнике и равен отношению стороны, противоположной углу, к гипотенуза.

однофазный — электрическая система или нагрузка переменного тока, состоящая как минимум из одной пары проводники находятся под напряжением единичного переменного напряжения. Этот тип системы проще, чем трехфазный, но имеет существенные недостатки, когда требуется большая мощность доставлен.

импульсная мощность — способность источника питания выдерживать кратковременное броски тока или броски, вызванные запуском двигателей или включением питания трансформаторы.

т

трехфазный — электрическая система переменного тока или нагрузка, состоящая из трех проводников. возбуждается переменным напряжением, которое не совпадает по фазе на одну треть цикла. Этот тип системы имеет преимущества перед однофазной, в том числе способность обеспечивать большую мощность использование проводов той же максимальной силы тока и тот факт, что он обеспечивает постоянную мощность на протяжении каждого цикла, а не пульсирующей мощностью, как в однофазной. Большая мощность установки трехфазные.

Трансформатор

— устройство, преобразующее одно переменное напряжение и ток в другое. напряжение и ток. Изготовлен из двух или более катушек провода вокруг общего магнитного основной. Энергия передается от одной катушки, обычно считающейся первичной обмоткой, на другая катушка — вторичная обмотка за счет взаимной индукции в магнитопроводе. Трансформаторы являются эффективным и экономичным средством передачи большого количества переменного тока. электроэнергия при высоких напряжениях.Это основное преимущество систем переменного тока перед постоянным током. системы.

U

Underwriters Laboratories — некоммерческая организация, созданная страховая отрасль для проверки электрических устройств на безопасность.

Источник бесперебойного питания — устройство, обеспечивающее постоянное регулируемое выходное напряжение, несмотря на перебои в нормальном электроснабжении. Включает фильтрацию цепей и обычно используется для питания компьютеров или связанного с ними оборудования, которое в противном случае отключение при кратковременных перебоях в подаче электроэнергии.Сокращенно ИБП.

В

ВА — сокращение от вольт-ампер. Единица полной мощности.

VAR — сокращение от вольт-ампер реактивного. Единица реактивной мощности переменного тока.

вольт — Разность электрических потенциалов или давление на одном оме сопротивление, пропускающее ток в один ампер. Назван в честь итальянского физика графа Алессандро Вольта 1745-1827.

вольт-ампер — единица полной мощности, равная математическому произведению напряжение цепи и амперы.Здесь кажущаяся мощность отличается от реальной мощности. На ac системы напряжение и ток не будут совпадать по фазе, если реактивная мощность передан. Обычно сокращенно ВА.

падение напряжения — снижение напряжения из-за сопротивления между источниками питания и нагрузка. Эти импедансы связаны с проводкой и трансформаторами и обычно равны сведены к минимуму, насколько это возможно.

Вт

ватт — единица мощности, равная скорости работы, представленной током, равным единице. ампер под напряжением в один вольт.Названный в честь шотландского инженера Джеймса Ватта, 1819.

Х

Y

Z

Мы будем рады вашим отзывам и вопросам. Нажмите здесь, чтобы связаться с нами.
Ознакомьтесь с нашими Положениями и условиями перед использованием информации или заказ с этого веб-сайта.
Авторские права 1999-2021 NoOutage.com LLC. Все права защищены.

Проводников, подключенных параллельно: каждый набор должен иметь одинаковые электрические характеристики

Параллельные проводники часто устанавливаются там, где используются фидеры или службы большой емкости.Перед тем, как пытаться спроектировать большую электрическую систему или установить эти проводники, необходимо полное понимание требований к параллельному подключению, разрешенных в Национальном электротехническом кодексе.

Раздел 310.4 предоставляет конкретную информацию и требования для параллельного подключения проводов и, безусловно, должен быть первым справочным материалом, который пользователь выберет для понимания основ параллельного подключения проводов. Первый абзац этого раздела разрешает параллельное соединение алюминиевых, плакированных медью алюминиевых и медных проводников сечением не менее 1/0 AWG или более, если эти параллельные проводники электрически соединены на обоих концах, образуя единый проводник.

При использовании в качестве параллельных проводников площади круглых милов этих проводников суммируются, чтобы получить общую площадь поперечного сечения для общего размера параллельных проводников.

Эти параллельные проводники могут использоваться в качестве фазных проводов, нейтральных проводов или заземленных проводов. Однако будьте осторожны, поскольку одна из основных задач при установке параллельных проводов — обеспечение того, чтобы каждый провод в параллельном наборе имел те же электрические характеристики, что и другие в том же наборе.

Все параллельные проводники в каждой фазе, нейтрали или заземленном наборе должны быть одинаковой длины и из одного материала проводника. Они должны иметь одинаковую площадь в миллиметрах и одинаковую изоляцию. Наконец, все параллельные проводники должны быть заделаны одинаковым образом. Это гарантирует, что каждый проводник в параллельном наборе будет пропускать одинаковое количество тока.

Однако не требуется, чтобы проводники однофазной, нейтральной или заземленной цепи имели те же физические характеристики, что и проводники другой фазы, нейтрали или заземленного проводника.Например, в однофазном параллельном соединении с напряжением 400 А и 120/240 В фаза A может состоять из двух параллельных медных проводников 3/0, а фаза B — из двух параллельных алюминиевых проводов 250 kcmil, при этом нейтраль будет состоять из двух 3 / 0 медных проводников.

Любые ответвления, сделанные к парам параллельных проводов, должны быть сделаны ко всем проводам в наборе, а не только к одному. Отстукивание только одного из проводов в наборе может привести к дисбалансу с одним из проводников, по которому течет больший ток, чем по другому, что приведет к нагреванию этого одного проводника и возможному повреждению или отказу изоляции.

Например, если на каждую фазу прокладываются три проводника по 500 тыс. Куб. М, то ответвление от этой конкретной фазы должно быть отводом от всех проводников 500 тыс. Куб. М, а не только одного из них. Для этого потребуется общая клеммная точка для всех трех параллельных проводов с подключением ответвительного проводника к общей клемме.

Если параллельные проводники проложены в отдельных кабельных каналах или кабелях, кабельные каналы или кабели должны иметь одинаковые физические характеристики. Например, если в параллельном наборе фазовых проводов четыре проводника по 500 тыс. Км2, все четыре отдельных кабельных канала, охватывающих проводники, должны быть полностью из жесткой стали, полностью из IMC или из ПВХ и т. Д.

Если бы дорожки качения имели разные характеристики, например, три жестких кабелепровода из черных металлов с одним жестким неметаллическим кабелепроводом, проводник в ПВХ-канале пропускал бы больше тока, чем проводники в каждой из металлических дорожек. Это привело бы к большему сопротивлению проводников в дорожках качения из черных металлов, чем в дорожках из ПВХ.

Более высокий ток в проводнике в канале ПВХ может привести к перегреву проводника и повреждению изоляции.Раздел 300.3 (B) (1) касается установки параллельных проводов, а ссылка в этом разделе на 310.4 дает разрешение на установку параллельных проводов отдельно друг от друга.

Каждая фаза и каждый нейтральный или заземленный проводник должны присутствовать в каждом отдельном кабельном канале, вспомогательном желобе, кабельном лотке, сборке кабельной шины, кабеле или шнуре. Например, в установке, где три набора проводов 3/0 AWG подключены параллельно для каждой фазы и нейтрали трехфазной четырехпроводной системы, будет один 3/0 AWG для фазы A, один для фазы B. , один для фазы C и один для нейтрали в каждой из трех дорожек качения.

Существует исключение из этого общего правила, изложенного в 300.3 (B) (1), которое позволяет проводам, установленным в неметаллических кабельных каналах, проложенных под землей, располагаться как изолированные фазовые установки, при этом одна фаза находится в одном трубопроводе, а вся другая фаза — в другом трубопроводе. , вся заключительная фаза в одном кабеле, со всеми нейтралами в последнем кабеле.

Все эти дорожки качения должны быть установлены в непосредственной близости друг от друга, например, в банке каналов, но необходимо следить за тем, чтобы между этими дорожками не было никаких стальных арматурных стержней или других черных металлов.Также необходимо соблюдать осторожность в соответствии с разделом 300.20 (B) при подключении этих кабельных каналов к корпусу из черного металла.

Разница между напряжением и силой тока? Лисбург, штат Вирджиния, Электрики,

Разница между силой тока и напряжением?

При разработке схемы электропроводки необходимо учесть напряжения, силы тока, ватт и другие параметры. Что означают все эти термины? Это просто разные слова для обозначения одного и того же?

В этом посте мы рассмотрим две системы измерения, с которыми вам следует познакомиться.Напряжение и сила тока — это оба показателя электричества, но они измеряют разные вещи.

Что такое напряжение?

Напряжение — это величина давления, создаваемого вашим электрическим током. Электрики используют символ V или термин вольт для описания разности потенциалов между двумя точками проводника. Если постоянный ток равен 1 ампер, выделяемая им энергия равна одному ватту.

Проще говоря, напряжение аналогично давлению воды . Это мера того, насколько быстро ток проходит через провод или проводник.

Почему это важно знать? Многие люди с осторожностью относятся к мощным приборам, и всегда разумно быть осторожным с электричеством. На самом деле, однако, именно напряжение может навредить вам во время электротравмы. Электричество, которое движется под высоким давлением и высоким напряжением, более опасно, чем электричество, которое движется медленно или под низким давлением.

Что такое сила тока?

Ампер означает количество тока, проходящего через ток.Электрики используют термин «ампер» для измерения объема, а не скорости мощности в проводнике. Каждый прибор или осветительный прибор рассчитан на определенное количество ампер. Чтобы дать вам конкретные примеры, учтите, что средний верхний свет в комнате потребляет четыре ампера, вентилятор печи — девять ампер, а комнатный кондиционер — 13 ампер.

Как они работают вместе?

ампер обеспечивают необходимое количество тока для каждого осветительного прибора, прибора, электронного устройства и телевизора в вашем доме.Напряжение, протекающее по вашим проводам, выталкивает эти усилители в нужное время для каждого из этих устройств, приспособлений или приборов. Вольт пропускает через цепи усилители и доставляет усилители туда, где они необходимы.

Умножив напряжение на силу тока, вы получите ватты. Он измеряет количество энергии, которое конкретное устройство потребляет от тока. Электрики используют еще один термин, называемый вольт-ампер, для оценки мощности, потребляемой конкретным элементом.

Как это связано с электробезопасностью?

При измерении уровня электричества важно знать силу тока розетки или проводника.Сила тока определяет, сколько электричества будет поглощено вашим телом.

Символ мА обозначает миллиампер или одну тысячную ампер. Типичная бытовая цепь передает от 15 до 20 ампер или от 15 000 до 20 000 мА.

Что могут вызвать разные уровни усиления? Вот несколько примеров.

  • Один мА : Вы почувствуете легкое покалывание.
  • 5 мА : вы почувствуете более резкое покалывание. Вы можете почувствовать боль, но вы сможете отпустить проволоку.
  • От 6 до 30 мА : На этом уровне шок будет болезненным. Вы также можете столкнуться с так называемыми «токами замораживания», что означает, что вы не можете отпустить провода. Диапазон от 6 до 16 мА иногда называют диапазоном «отпускания».
  • от 50 до 150 мА : Вы почувствуете сильную боль и мышечные сокращения. Замораживающие токи не позволят вам уронить провода.
  • 200–2000 мА : На этом уровне вы столкнетесь с остановкой сердца, тяжелыми ожогами и вероятной смертью.
  • 2000 и выше : Смерть на этом уровне почти неизбежна.

Оставайтесь в курсе с SESCOS

В SESCOS мы стремимся держать вас в курсе последних новинок в области электротехники . Мы также делаем все возможное, чтобы вы были в безопасности. Если у вас есть вопросы по вашей электрической системе, свяжитесь с нами сегодня.

Вольт-амперные характеристики компонентов — Ток, разность потенциалов и сопротивление — Eduqas — Редакция GCSE Physics (Single Science) — Eduqas

Взаимосвязь между текущим током и напряжением на компоненте называется ток-напряжением ( IV) характеристика.

Резистор при постоянной температуре

Для постоянного резистора напряжение прямо пропорционально току. Удвоение количества энергии, подаваемой в резистор, приводит к тому, что ток через резистор проходит в два раза быстрее. Эта зависимость называется законом Ома и верна, потому что сопротивление резистора фиксировано (потому что температура не меняется).

Резистор омический проводник

Схема с батареей, переменным резистором, резистором, амперметром и вольтметром, подключенными параллельно резистору График зависимости разности потенциалов от тока для постоянного резистора.Линия прямо пропорциональна

Лампа накаливания

В лампе накаливания ток не увеличивается с той же скоростью, что и напряжение. Удвоение количества энергии не приводит к увеличению тока в два раза быстрее.

Чем больше энергии вложено в лампочку, тем труднее протекать ток — сопротивление лампочки увеличивается. С увеличением напряжения увеличивается и температура тонкого провода внутри колбы, нити накала. Повышенные колебания ионов в нити накала из-за повышенной температуры затрудняют прохождение электронов.

Схема с батареей, переменным резистором, лампой, амперметром и вольтметром, подключенными параллельно лампе График зависимости разности потенциалов от тока для лампы накаливания. Линия — это восходящая кривая, которая выравнивается и начинает падать по мере увеличения разности потенциалов.

Диод

Полупроводниковый диод позволяет току течь только в одном направлении. Если разность потенциалов устроена так, чтобы попытаться протолкнуть ток в неправильном направлении (также называемое обратным смещением), ток не будет течь, поскольку сопротивление диода остается очень большим.Ток будет течь, только если диод смещен в прямом направлении.

При прямом смещении сопротивление диода очень велико при низкой разности потенциалов, обычно примерно до 0,7 В, но при более высокой разности потенциалов сопротивление быстро падает и начинает течь ток.

Схема с батареей, резистором, переменным резистором, диодом, амперметром и вольтметром, подключенными параллельно диоду График зависимости разности потенциалов от тока для диода. Линия для детали проходит горизонтально по оси x, а затем резко изгибается вверх.

Изменение сопротивления термистора и LDR

Сопротивление термистора зависит от температуры.С повышением температуры сопротивление уменьшается.

Сопротивление LDR (светозависимого резистора) зависит от интенсивности света. Чем больше света падает на LDR, тем меньше его сопротивление.

Какая единица называется вольт?

Какая единица измерения называется вольт?

Значение любого префикса метрики см. Здесь.

Единица измерения электрического потенциала, разности потенциалов и электродвижущей силы. в SI. Символ, V. Если вы думаете о домашней электропроводке как о сантехника, вольт измеряют давление воды.Один вольт — это разность потенциалов между двумя точками на проводе, когда текущий ток составляет 1 ампер, а мощность, рассеиваемая между точками, равна одному ватт (определение, принятое CIPM в 1946 г., Постановление 2). Вольт — производная единица, ватт ампер , или только в базовых единицах

.

Назван в честь итальянского физика графа Алессандро Джузеппе Анастасио. Вольта (1745 — 1827).

Некоторые бытовые напряжения

аккумулятор фонарика 1.5 вольт
автомобильный аккумулятор 12 В (ранее 6 В, а затем заменить на 42 В)
домашний ток (США) 117 вольт (переменный ток)
текущие домашние хозяйства (за пределами США) см. Электрическая мощность
распределительные линии (США) 240 В (переменный ток)
линий передачи 69 кВ, 138 кВ, 230 кВ, 345 кВ, 500 кВ, 700 кВ, 1000 кВ

История

Единица электродвижущей силы cgs (e.м.ф.) было основан на идее Ф. Э. Неймана 1845 г. Один единица cgs э.д.с. производился в любой электрической цепи, разрезая один магнитный линия силы в секунду. Но люди привыкли к электродвижущей силе. работа с производилась батареями, которые составляли миллионы единиц cgs. Чтобы удовлетворить потребность в блоке, достаточно большом для практического использования, было определено напряжение на Первой Международной конференции электриков (Париж, 1881 г.) как 10⁸ гс э.м.д.

Однако определение напряжения с помощью уравнений Неймана было далеко за пределами возможности большинства лабораторий.Они получили свое стандартное напряжение от специальные батарейки (собственно говоря, ячеечные). Ячейки могут быть изготовлены из различных материалов. способами, из разных материалов, и каждый вид имеет свое характерное напряжение. А новый угольно-цинковый аккумулятор для фонарика, например, выдает 1,5 вольта независимо от какой это размер. В отличие от батареек для фонарей, некоторые типы ячеек способны поддерживать постоянное напряжение в течение многих лет. Никакая энергия не поступает из такого «стандарта». клетки »; они просто источник напряжения.

Четвертый Конгресс (Чикаго, 1893 г.) удовлетворил потребность для вольт, определяемого стандартной ячейкой путем определения международного вольта (символ V внутренний ).Ячейка Кларка (вид ячейки, в которой используются ртуть и цинк) при температуре 15 ° по Цельсию по определению будет иметь ЭДС. из 1.434 международные вольт. (См. Определения их международных версий в омах и амперах.) Значение 1,434 было выбрано, чтобы сделать международное напряжение равным 10⁸ cgs единиц э.д.с. в пределах экспериментальной погрешности дня.

Более поздняя работа лабораториями национальных стандартов с международным ом, вольт и ампер вскоре показали, что эти определения несовместимы с отношение ампер равно вольт, разделенному на ом.Чтобы решить эту проблему, Международная конференция по электрическим устройствам и стандартам (Лондон, 1908 г.) отказалась от «воспроизводимого» определения международного вольта, взяв его вместо международного ампера и международного ома: 1 международный вольт — это разность потенциалов между концами проводника, имеющего сопротивление. на 1 международный ом, когда постоянный ток через него составляет 1 международный ампер.

В 1948 году CGPM покинула международные подразделения в пользу абсолютных.В то время международный вольт был определено как 1.00034 вольт. (Если вы считаете, до сих пор мы использовали три разных определения напряжения, все из которых приводили к более или менее идентичные ценности в повседневной жизни, но до сих пор не достигли нынешних.)

Одно из соображений в реформах, которые привели к замене Система единиц cgs для научной работы возникла необходимость иметь электромагнитный базовый блок. Для этой роли рассматривался ом, но в итоге был выбран, что привело к системе метр-килограмм-секунда-ампер, и впоследствии СИ.Если в качестве базового блока используется ампер, то вольт был определен как ампер и мощность, в данном случае ватты, которые приводит к сегодняшнему определению, данному выше. Посмотреть историю ампер.

Технический прогресс привел к появлению новых, гораздо более точных вариантов для лаборатории эталоны на вольт. В 1988 г. по рекомендации Консультативного комитета по электрическим агрегатам, CIPM принял в качестве условное значение «483597,7 ГГц / В для постоянной Джозефсона, K₁, то есть для отношения частоты к потенциалу разность, соответствующая шагу n = 1 в эффекте Джозефсона.”(CIPM Рекомендация 1, CI-1988)

Установленное таким образом значение вольта должно было использоваться всеми лаборатории после 1 января 1990 г., независимо от использовали ли они именно этот тип стандарта. В 1990 году сравнение эталонов напряжения в различных национальных лабораториях показало, что используется напряжение 5 вольт: в США и Тайване на 9 частей на миллион меньше; Французский на 6,5 частей на миллион меньше; СССР на 3,3 промилле меньше; в других странах на 7,8 частей на миллион меньше.

CIPM изо всех сил старался указать, что Рекомендация 1 не является переопределение вольт.Строго говоря, это правда, но это, безусловно, увеличено количество десятичных знаков, до которых можно было измерить напряжение.

источников

1

Следующий вывод доктора Эссельбаха также имеет большое практическое значение. Он указывает, что электромагнитная единица электродвижущей силы, также умноженная на 10¹⁰, очень мало отличается от таковой в обычной ячейке Даниэля, и что, без сомнения, при надлежащем уходе такая ячейка может быть сконструирована так, чтобы образовать практическую единицу. электродвижущей силы.Это предложение одобрено Комитетом.

Первый отчет комитета — Кембридж, 3 октября 1862 г.
Флиминг Дженкин, редактор.
Отчеты Комитета по электрическим стандартам Назначен Британской ассоциацией развития науки.

Лондон: E&F N. Spon, 1873.
Page 9

2

В пользу единиц Вебера высказано —
1-й. Что их использование обеспечит принятие полной системы соответствующих стандартов
для электрические токи, количества и напряжение или разность потенциалов.
2-й. Их использование необходимо для динамического решения любой проблемы. подключен к электричеству; например, при определении выделяемого тепла, приложенная сила, проделанная работа и требуемое или произведенное химическое воздействие при любых обстоятельствах.
3-й. Что их использование было бы простым расширение системы уже
, повсеместно принятое в магнитных измерениях.
4-й. Что устройство не зависит от физических свойств какого-либо материала.

Против системы настаивают, что единица не может быть определена с достаточной точностью, и что даже ее приблизительное воспроизведение, где копии невозможно получить, сложно и дорого.
Стр. 33, 1-й отчет

Комитет, после тщательного рассмотрения, пришел к мнению, что система так называемых абсолютных электрических единиц, основанная на чисто механических измерениях, является не только лучшей системой из предложенных, но и единственной, соответствующей нашим нынешним знаниям. отношения, существующие между различными электрическими явлениями, и связи между ними и фундаментальными измерениями времени, пространства и массы.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.