Про электричество новичкам
К нам часто обращаются читатели, которые раньше не сталкивались с работами по электричеству, но хотят в этом разобраться. Для этой категории создана рубрика «Электричество для начинающих».
Рисунок 1. Движение электронов в проводнике.
Прежде чем приступить к работам, связанным с электричеством, необходимо немного «подковаться» теоретически в этом вопросе.
Термин «электричество» подразумевает движение электронов под действием электромагнитного поля.
Главное — понять, что электричество — это энергия мельчайших заряженных частиц, которые движутся внутри проводников в определенном направлении (рис. 1).
Постоянный ток практически не меняет своего направления и величины во времени. Допустим, в обычной батарейке постоянный ток. Тогда заряд будет перетекать от минуса к плюсу, не меняясь, пока не иссякнет.
Переменный ток — это ток, который с определенной периодичностью меняет направление движения и величину. Представьте ток как поток воды, текущий по трубе. Через какой-то промежуток времени (например, 5 с) вода будет устремляться то в одну сторону, то в другую.
Рисунок 2. Схема устройства трансформатора.
С током это происходит намного быстрее, 50 раз в секунду (частота 50 Гц). В течение одного периода колебания величина тока повышается до максимума, затем проходит через ноль, а потом происходит обратный процесс, но уже с другим знаком. На вопрос, почему так происходит и зачем нужен такой ток, можно ответить, что получение и передача переменного тока намного проще, чем постоянного. Получение и передача переменного тока тесно связаны с таким устройством, как трансформатор (рис. 2).
Генератор, который вырабатывает переменный ток, по устройству гораздо проще, чем генератор постоянного тока. Кроме того, для передачи энергии на дальнее расстояние переменный ток подходит лучше всего. С его помощью при этом теряется меньше энергии.
При помощи трансформатора (специального устройства в виде катушек) переменный ток преобразуется с низкого напряжения на высокое, и наоборот, как это представлено на иллюстрации (рис. 3).
Именно по этой причине большинство приборов работает от сети, в которой ток переменный. Однако постоянный ток также применяется достаточно широко: во всех видах батарей, в химической промышленности и некоторых других областях.
Рисунок 3. Схема передачи переменного тока.
Многие слышали такие загадочные слова, как одна фаза, три фазы, ноль, заземление или земля, и знают, что это важные понятия в мире электричества. Однако не все понимают, что они обозначают и какое отношение имеют к окружающей действительности. Тем не менее знать это надо обязательно.
Не углубляясь в технические подробности, которые не нужны домашнему мастеру, можно сказать, что трехфазная сеть — это такой способ передачи электрического тока, когда переменный ток течет по трем проводам, а по одному возвращается назад. Вышесказанное надо немного пояснить. Любая электрическая цепь состоит из двух проводов. По одному ток идет к потребителю (например к чайнику), а по другому возвращается обратно. Если разомкнуть такую цепь, то ток идти не будет. Вот и все описание однофазной цепи (рис. 4 А).
Тот провод, по которому ток идет, называется фазовым, или просто фазой, а по которому возвращается — нулевым, или нолем. Трехфазная цепь состоит из трех фазовых проводов и одного обратного. Такое возможно потому, что фаза переменного тока в каждом из трех проводов сдвинута по отношению к соседнему на 120° (рис. 4 Б). Более подробно на этот вопрос поможет ответить учебник по электромеханике.
Рисунок 4. Схема электрических цепей.
Передача переменного тока происходит именно при помощи трехфазных сетей. Это выгодно экономически: не нужны еще два нулевых провода. Подходя к потребителю, ток разделяется на три фазы, и каждой из них дается по нолю. Так он попадает в квартиры и дома. Хотя иногда трехфазная сеть заводится прямо в дом. Как правило, речь идет о частном секторе, и такое положение дел имеет свои плюсы и минусы.
Земля, или, правильнее сказать, заземление — третий провод в однофазной сети. В сущности, рабочей нагрузки он не несет, а служит своего рода предохранителем.
Например, в случае когда электричество выходит из-под контроля (например, короткое замыкание), возникает угроза пожара или удара током. Чтобы этого не произошло (то есть значение тока не должно превышать безопасный для человека и приборов уровень), вводится заземление. По этому проводу избыток электричества в буквальном смысле слова уходит в землю (рис. 5).
Рисунок 5. Простейшая схема заземления.
Еще один пример. Допустим, в работе электродвигателя стиральной машины возникла небольшая поломка и часть электрического тока попадает на внешнюю металлическую оболочку прибора.
Если заземления нет, этот заряд так и будет блуждать по стиральной машине. Когда человек прикоснется к ней, он моментально станет самым удобным выходом для данной энергии, то есть получит удар током.
При наличии провода заземления в этой ситуации излишний заряд стечет по нему, не причинив никому вреда. В дополнение можно сказать, что нулевой проводник также может быть заземлением и, в принципе, им и является, но только на электростанции.
Ситуация, когда в доме нет заземления, небезопасна. Как с ней справиться, не меняя всю проводку в доме, будет рассказано в дальнейшем.
ВНИМАНИЕ!
Некоторые умельцы, полагаясь на начальные знания по электротехнике, устанавливают нулевой провод как заземляющий. Никогда так не делайте.
При обрыве нулевого провода корпуса заземленных приборов окажутся под напряжением 220 В.
Электричество для «чайников». Школа для электрика
Предлагаем небольшой материал по теме: «Электричество для начинающих». Он даст первоначальное представление о терминах и явлениях, связанных с движением электронов в металлах.
Особенности термина
Электричество представляет собой энергию маленьких заряженных частиц, движущихся в проводниках в определенном направлении.
При постоянном токе не наблюдается изменения его величины, а также направления движения за определенный промежуток времени. Если в качестве источника тока выбирается гальванический элемент (батарейка), в таком случае заряд движется упорядоченно: от отрицательного полюса к положительному концу. Процесс продолжается до тех пор, пока он полностью не исчезнет.
Переменный ток периодически изменяет величину, а также направление движения.
Схема передачи переменного тока
Попробуем понять, что такое фаза в электричестве. Это слово слышали все, но далеко не всем понятен его истинный смысл. Не будем углубляться в детали и подробности, выберем только тот материал, который необходим домашнему мастеру. Трехфазная сеть является способом передачи электрического тока, при котором по трем разным проводам протекает ток, а по одному идет его возврат. Например, в электрической цепи есть два провода.
По первому проводу к потребителю, например, к чайнику, идет ток. Второй провод используется для его возвращения. При размыкании такой цепи, прохождения электрического заряда внутри проводника не будет. Данная схема описывает однофазную цепь. Что такое фаза в электричестве? Фазой считают провод, по которому протекает электрический ток. Нулевым называют провод, по которому осуществляется возврат. В трехфазной цепи присутствует сразу три фазных провода.
Электрический щиток в квартире необходим для распределения электрического тока по всем помещениям. Трехфазные сети считают экономически целесообразными, поскольку для них не нужны два нулевых провода. При подходе к потребителю, идет разделение тока на три фазы, причем в каждой есть по нолю. Заземлитель, который используется в однофазной сети, не несет рабочей нагрузки. Он является предохранителем.
К примеру, при возникновении короткого замыкания появляется угроза удара током, пожара. Для предотвращения такой ситуации, величина тока не должна превышать безопасный уровень, избыток уходит в землю.
Пособие «Школа для электрика» поможет начинающих мастерам справляться с некоторыми поломками бытовых приборов. Например, если возникли проблемы при функционировании электрического двигателя стиральной машины, ток будет попадать на внешний металлический корпус.
При отсутствии заземления заряд будет распределяться по машине. При прикосновении к ней руками, в роли заземлителя выступит человек, получив удар электрическим током. При наличии провода заземления такой ситуации не возникнет.
Особенности электротехники
Пособие «Электричество для чайников» пользуется популярностью у тех, кто далек от физики, но планирует использовать эту науку в практических целях.
Датой появления электротехники считают начало девятнадцатого века. Именно в это время был создан первый источник тока. Открытия, сделанные в области магнетизма и электричества, сумели обогатить науку новыми понятиями и фактами, обладающими важным практическим значением.
Пособие «Школа для электрика» предполагает знакомство с основными терминами, касающимися электричества.
Советы начинающим
Во многих сборниках по физике есть сложные электрические схемы, а также разнообразные непонятные термины. Для того чтобы новички могли разобраться во всех тонкостях данного раздела физики, было разработано специальное пособие «Электричество для чайников». Экскурсию в мир электрона необходимо начинать с рассмотрения теоретических законов и понятий. Наглядные примеры, исторические факты, используемые в книге «Электричество для чайников», помогут начинающим электрикам усваивать знания. Для проверки успеваемости можно использовать задания, тесты, упражнения, связанные с электричеством.
Если вы понимаете, что у вас недостаточно теоретических знаний для того, чтобы самостоятельно справиться с подключением электрической проводки, обратитесь к справочникам для «чайников».
Безопасность и практика
Для начала нужно внимательно изучить раздел, касающийся техники безопасности. В таком случае во время работ, связанных с электричеством, не будет возникать чрезвычайных ситуаций, опасных для здоровья.
Для того чтобы на практике реализовать теоретические знания, полученные после самостоятельного изучения основ электротехники, можно начать со старой бытовой техники. До начала ремонта обязательно ознакомьтесь с инструкцией, прилагаемой к прибору. Не забывайте, что с электричеством шутить не нужно.
Электрический ток связан с передвижением электронов в проводниках. Если вещество не способно проводить ток, его называют диэлектриком (изолятором).
Для движения свободных электронов от одного полюса к другому между ними должна существовать определенная разность потенциалов.
Интенсивность тока, проходящего через проводник, связана с количеством электронов, проходящих через поперечное сечение проводника.
На скорость прохождения тока влияет материал, длина, площадь сечения проводника. При увеличении длины провода, увеличивается его сопротивление.
Заключение
Электричество является важным и сложным разделом физики. Пособие «Электричество для чайников» рассматривает основные величины, характеризующие эффективность работы электрических двигателей. Единицами измерения напряжения являются вольты, ток определяется в амперах.
У любого источника электрической энергии существует определенная мощность. Она подразумевает количество электричества, вырабатываемое прибором за определенный промежуток времени. Потребители энергии (холодильники, стиральные машины, чайники, утюги) также имеют мощность, расходуя электричество во время работы. При желании можно провести математические расчеты, определить примерную плату за каждый бытовой прибор.
Труб И.И. Про электричество для «чайников»
Труб И.И. Про электричество для «чайников»
К читателю
Вероятно, нет необходимости объяснять тебе значение электричества для обеспечения нормальной жизнедеятельности каждого человека. Не будет преувеличением сказать, что сегодня оно является такой же её составной частью, как вода, тепло, пища. И если в доме погас свет, ты, обжигая пальцы о зажжённую спичку, немедленно звонишь к нам.
Долгий и трудный путь проходит электричество прежде, чем попасть в твой дом. Выработанное из топлива на электростанции, оно путешествует через трансформаторные и коммутационные подстанции, через тысячи километров линий, укреплённых на десятках тысяч опор.
Электричество сегодня — это совершенная технология, надёжное и качественное электроснабжение, забота о потребителе и его обслуживание.
Однако, это ещё не всё. Конечное звено в электрической цепочке — это электрооборудование твоего дома. А оно, как и всякое другое, требует некоторых знаний для его правильной эксплуатации. Поэтому мы призываем тебя к сотрудничеству с нами и с этой целью даём некоторые рекомендации и предостережения. Предостережения выделены красным цветом.
Речь пойдёт о следующем:
- Правовые аспекты. Абонент должен быть ознакомлен со своими правами, обязанностями и ответственностью по отношению к энергоснабжающей организации. То же — по отношению энергоснабжающей организации к нему.
- Знакомство с квартирной электропроводкой, коммутационной аппаратурой и установочными изделиями.
- Мы дадим ряд полезных рекомендаций по экономии электроэнергии.Они помогут вам уменьшить оплату за неё, а нам – уменьшить дефицит электроэнергии во время зимнего максимума и сберечь энергоресурсы.
- Электричество требует не только определённых знаний, но и строгого соблюдения определённых правил от пользователя. Оно представляет опасность, как для тех, кто не умеет им пользоваться, так и для недисциплинированных «умельцев». Поэтому мы ознакомим тебя с основами электробезопасности.
…
Малоизвестные факты об электричестве — Интересное в сети! — LiveJournal
Прошло уже много веков исследований с тех пор, как Бенджамин Франклин проводил свои эксперименты с воздушным змеем в 1752 году, но до сих пор осталось много мифов об этой уже такой привычной форме энергии. В этом обзоре «десятка» фактов, которые должен знать каждый, хотя бы для собственной безопасности.
1. Батареи хранят электрический заряд или электроны
Если спросить любого человека «Что такое аккумулятор», то большинство ответит, что в нем хранится электричество, или, возможно, внутри аккумулятора «плавают» свободные электроны. Тем не менее, это далеко от истины. Внутри батареи находится «химический бульон», известный как электролит, который хранится между электродами (положительный и отрицательный). Когда батарея подключается к устройству, электролит химически преобразуется в ионы, и электроны «выбрасываются» из положительного электрода. После этого электроны притягиваются к отрицательному электроду и «по дороге» питают устройство, подключенное к батарее.
2. Электрический ток зависит от толщины проволоки
Довольно широко распространено неправильное представление о том, как электричество «течет» через провода — якобы более толстые провода позволяют пропускать больше электрического тока, поскольку в них «больше места для электронов и меньше сопротивление». Интуитивно это кажется правильным: к примеру, на четырехполосном шоссе одновременно может ехать больше автомобилей, чем на однополосном. Тем не менее, электрический ток ведет себя по-другому. Течение электрического тока можно сравнить с рекой: в широком месте река течет медленно и спокойно, а в узком русле поток ускоряется.
3. Электричество не весит вообще ничего
Поскольку невозможно увидеть электричество невооруженным глазом, то легко предположить, что электричество — это просто энергия, которая течет из точки А в точку Б и не имеет массы или веса. В некотором смысле, это верно: электрический ток не имеет массы или веса. Тем не менее, электричество — это не просто форма невидимой энергии, а поток заряженных частиц-электронов, каждая из которых имеет массу и вес. Но современная наука не позволяет определить этот вес, поскольку он является ничтожно малым.
4. Удар током низкого напряжения не опасен
Штепсельные розетки и вилки всегда вызывают огромное беспокойство у родителей, воспитывающих маленьких детей, тем не менее они, ничуть не переживая, дают своим детям батарейки, чтобы те вставляли их в свои игрушки. Ведь опасно только высокое напряжение… Это в корне неверно. Опасно в токе не напряжение, а его сила (которая измеряется в амперах). В определенных условиях даже 12-вольтовая батарейка может причинить серьезный вред или даже вызвать смерть.
5. Деревянные и резиновые объекты являются хорошими изоляторами
Когда люди дома выполняют какие-либо работы, связанные с электричеством, они обычно снимают кольца или украшения и надевают резиновые перчатки и обувь. Несмотря на то, что это все хорошо, этого недостаточно, чтобы предотвратить несчастный случай. Если в инструкции к вещи не указано иное, то это больше проводник, а не изолятор. Ведь отличным изолятором является именно чистый каучук, а в бытовой резиновой обуви, перчатках и других товарах полно разнообразных примесей для прочности и долговечности этих товаров.
6. Генераторы создают электричество
Резервные генераторы энергии — пожалуй, лучшая «вещица» на черный день, ведь она «вырабатывает электричество», без которого сегодня просто не обойтись. Но так ли это? Генератор преобразует механическую энергию в электрическую энергию. Когда генератор работает, он заставляет электроны, уже присутствующие в проводах и цепи, течь через цепь. Если провести грубую аналогию, то сердце не создает, а только перекачивает кровь по венам. Аналогичным образом, генератор облегчает течение электронов, но не создает их.
7. Электрический ток — это всего лишь поток электронов
Хотя электричество можно обобщенно описать, как «поток электронов через проводник», это не совсем верно. Тип потока электрического тока через проводник зависит исключительно от типа этого проводника. Например, в случае плазмы, неоновых ламп, люминесцентных ламп и вспышек используется продуманная комбинация протонов и электронов. В других проводниках, таких как электролиты, соленая вода, твердый лед и аккумуляторы, электрический ток представляет собой поток положительных ионов водорода.
8. Электричество движется со скоростью света
Большинство людей еще с дества ассоциируют электричество с молнией и именно это вызывает неправильное представление о том, что электроны и собственно электрический ток движутся со скоростью, близкой к скорости света. Хотя это правда, что электромагнитная волна проходит вдоль проводника на скорости в 50-99 процентов от скорости света, важно понять, что фактически электроны движутся очень медленно, не более чем несколько сантиметров в секунду.
9. Линии электропередач изолированы
Большинство проводов и кабелей в повседневной жизни (электрические шнуры зарядных устройств, ламп и других различных приборов) надежно изолированы резиной или пластиком. Но наивно предполагать, что линии электропередач также изолированы. Но как же на них сидят птицы? Оказывается, что единственной причиной, почему птицы не получают разряда, это потому, что они не касаются земли, сидя на кабеле. Изолировать все воздушные линии электропередач слишком дорого.
10. Статическое электричество отличается от «остального» электричества
Обычно люди думают, что статическое электричество, которое видно, к примеру, когда снимаешь синтетическую одежду, отличается от электрического тока, без которого невозможно представить повседневную жизнь. Тем не менее, единственное различие между «обычным» и статическим электричеством заключается в том, что первое представляет собой постоянный поток, а второе — мгновенное уравнивание. После подключения прибора к настенной розетке поток электронов идет непрерывно, а статическое электричество возникает, когда два проводника с разными зарядами приближаются друг к другу и происходит миниатюрная дуга электроэнергии, после чего два заряда уравниваются.
