Постоянный и переменный токи
Мы завершаем изучение темы «Постоянный электрический ток». Тем не менее, в этом параграфе мы рассмотрим и переменный ток. С чем это связано? Причина в самих терминах «постоянный ток» и «переменный ток», названия которых не вполне удачны, поскольку могут трактоваться по-разному в физике и электротехнике: так сложилось исторически. Обратимся к определениям.
В физике постоянным током называют электрический ток, не изменяющийся по силе и направлению с течением времени. Графиком такого «истинно постоянного» тока должна быть прямая, параллельная оси времени (см. рис. «а»). Тем не менее, в электротехнике постоянным током считают ток, который постоянен только по направлению, но может меняться по силе. Такой ток можно получить «выпрямлением» синусоидального переменного тока, например, того, который существует в домашней осветительной сети (см. рис. «б»). В результате получается пульсирующий однонаправленный ток (см. рис. «в»).
В физике переменным током называют электрический ток, изменяющийся с течением времени: по силе и/или направлению. С точки зрения физики, «пульсирующий» ток на рисунке «в» является переменным, поскольку меняется по силе (оставаясь постоянным по направлению). Такой однонаправленный ток в электротехнике считают «постоянным», так как по своим действиям он похож на настоящий постоянный ток. Например, он будет пригоден для зарядки аккумуляторов, работы электродвигателей, проведения электролиза. Переменный по направлению ток для этих целей непригоден.
Примечание. Почему ток в электрических сетях является именно синусоидальным и меняет своё направление 100 раз в секунду, мы расскажем позднее (см. § 10-ж). А пока рассмотрим, как из него можно получить однонаправленный пульсирующий ток – «постоянный» с точки зрения электротехники. Другими словами, как «перебросить» нижние части синусоиды вверх, то есть преобразовать форму тока без потери мощности этого тока? Для этого служат различные приборы, один из которых – полупроводниковый диод, пропускающий через себя ток лишь в одном направлении (см. § 09-и).
Ниже на левой схеме показано включение двух диодов в цепь переменного тока. При этом верхние части синусоиды проходят через верхний диод (по направлению его «стрелочки»), а нижние части синусоиды не проходят через нижний диод (против его «стрелочки»). Таким образом получается пульсирующий однонаправленный ток, и ровно половина исходной мощности не попадает к потребителю, так как образуются «равнины» с нулевым значением силы тока. Для особо интересующихся физикой заметим, что точно такой же результат будет, если оставить только один диод, причём, любой.
На правой схеме показано включение четырёх диодов по так называемой мостовой схеме. Она более выигрышна по сравнению с предыдущей: диоды попарно пропускают как верхние, так и нижние части синусоиды соответственно к клеммам «+» и «–». В результате из исходного переменного тока, на графике кторого можно условно выделить «холмы и овраги», на графике получающегося однонаправленного тока образуются «не холмы и равнины», а «удвоенные холмы». Это означает, что теперь к потребителю попадает вся мощность исходного тока.
И в заключение рассмотрим, как к непостоянному току можно применить закон Джоуля-Ленца Q=I²Rt, описывающий тепловое действие тока. Как быть, если сила тока постоянно меняется? Нужно её заменить на условно-постоянную силу тока, которая производит такое же тепловое действие. Такое условно-постоянное значение силы тока в физике называют эквивалентным (эффективным, действующим) значением силы непостоянного тока.
Определение: эквивалентное значение непостоянного тока равно значению такого постоянного тока, который, проходя через то же сопротивление, выделяет в нём то же количество теплоты за то же время. Именно эквивалентное значение тока показывают нам все амперметры. Аналогично и по отношению к напряжению и вольтметрам. Итак, определить эквивалентные значения непостоянных токов позволяют калориметрические измерения (см. § 06-в).
Победа Теслы
Бо́льшая часть раннего распределяемого электричества была постоянным током, а стандартов для потребителей не существовало. Например, дуговые лампы нуждались в нескольких тысячах вольт, а лампы накаливания Эдисона требовали 110 В, трамваи Сименса работали от 500 В, а промышленные двигатели на предприятиях могли в разы отличаться по напряжению.
Электрические компании вынуждены были создавать и содержать одновременно несколько генерирующих линий для различного класса нагрузок. Можно сказать, что для повсеместного использования сетей DC было два серьёзных препятствия:
- близость генераторов к нагрузкам;
- сложности с обеспечением разнообразия напряжений.
Хорватский учёный Тесла, работавший с Эдисоном, считал, что использование переменного тока в электрических сетях может решить эти проблемы. Их разногласия относительно перспектив переменного напряжения закончились тем, что исследователь АС продолжил свои работы уже с конкурентом Эдисона — Джорджем Вестингаузом. Тесла не открыл переменный ток, но был изобретателем синхронного генератора и асинхронного двигателя, а также автором патентов, касающихся работы многофазных устройств.
Несмотря на то что антирекламная кампания прошла успешно и дала ощутимые плоды, радость победы для Эдисона была недолгой. В 1892 г. немецкий физик Поллак изобрёл механический выпрямитель, с помощью которого стало возможным заряжать электрические батареи, и существование транспортировки DC потеряло своё последнее оправдание. Уже в 1893 году Чикагская мировая ярмарка была освещена от сети АС, что стало началом триумфа переменного тока в XX веке, а конкурентные события между изобретателями вошли в историю как «война токов».
Использование законов постоянного тока
Законы постоянного тока замечательны тем, что позволяют использовать стандартный математический аппарат для расчета установившегося режима электрической цепи любой сложности.
Сперва в цепи обозначаются все известные и неизвестные элементы (как правило, известными являются значения ЭДС у источников тока и сопротивления отдельных элементов).
Затем составляется система нескольких линейных алгебраических уравнений с несколькими неизвестными. Для каждого узла и каждого контура разветвленной цепи записываются правила Кирхгофа. А напряжения на элементах цепи выражаются через сопротивления элементов и токи через них.
Полученная система (она может быть очень большой, и содержать сотни уравнений с сотнями неизвестных) решается с применением стандартных математических приемов.
Примечания
- М. Р. Фасмер, «Этимологический словарь русского языка.» — М.: Прогресс. 1964 — 1973.
- Гумно // Большая Советская энциклопедия
- [gufo.me/dict/vasmer/%D0%B3%D1%83%D0%BC%D0%BD%D0%BE гумно — Этимологический словарь Макса Фасмера] (рус.), Gufo.me . Дата обращения 3 сентября 2020.
- Этимология слова ток (рус.), ΛΓΩ . Дата обращения 3 сентября 2020.
- Государственное краевое учреждение культуры «Пермский краевой научно-производственный центр по охране памятников (объектов культурного наследия)» (ГКУК «КЦОП»), Гумно с овином. 1920-е гг. Из с. Ошиб Кудымкарского района. Пермский район, АЭМ «Хохловка».
Медиафайлы на Викискладе
| В Викисловаре есть статья «гумно » |
Обозначение постоянного и переменного тока
Каждый домашний мастер и начинающий электрик при выполнении электромонтажных работ пользуется специальными схемами. Для того чтобы правильно прочитать любую из них, необходимо знать все значки и символы, в том числе обозначение постоянного и переменного тока. Эта символика присутствует на корпусах большинства современных измерительных аппаратов, позволяющих определять значение всех основных электрических параметров.
Как обозначаются различные токи
По своим специфическим качествам электрический ток разделяется на два основных типа:
- Постоянный ток. Обозначается прямой линией (—). Кроме того, используются символы DC – Direct Current, которые переводятся как постоянный ток.
- Переменный ток. Известен под собственным обозначением в виде змейки (
) и символов АС, означающих Alternating Current.
Отличительной особенностью постоянного тока является его направленность. Он протекает лишь в одном определенном направлении, условно принимаемое от положительного контакта «+» к отрицательному контакту «-». От этого свойства и происходит наименование этого тока DC, который присутствует в солнечных панелях, всех типах сухих батареек и аккумуляторах, предназначенных для питания маломощных потребителей.
В некоторых технологических процессах, таких как дуговая электросварка, электролиз алюминия или электрифицированный железнодорожный транспорт, необходим постоянный ток DC с высоким значением силы. Чтобы его создать, необходимо выпрямить переменный или воспользоваться любым из генераторов постоянного тока.
Переменный ток AC, в отличие от постоянного, способен к изменению своего направления и величины. Существует параметр, известный как мгновенное значение переменного тока, определяемое в конкретный момент времени. Частота, с которой изменяется направление тока, составляет 50 Гц, то есть данная перемена происходит 50 раз в течение одной секунды.
Переменный ток AC может быть однофазным или трехфазным. В первом случае необходимо только два провода: основной и дополнительный, он же обратный. Именно по основному проводнику протекает электрический ток, а обратный считается нулевым проводом.
Трехфазное переменное напряжение вырабатывается соответствующим генератором тока AC. В этом процессе участвуют три обмотки, каждая из которых является своеобразной однофазной электрической цепью. Между собой они сдвинуты по фазе под углом 120 градусов. Благодаря данной системе электроэнергией могут быть обеспечены сразу три сети, независимые друг от друга. Для этого понадобится уже порядка шести проводов – трех прямых и трех обратных.
При необходимости дополнительные провода возможно соединить между собой и получить в итоге общий проводник, называемый нулевым или нейтральным. В этом случае проводники переменного тока на схемах обозначаются символами L1, L2, L3, а нулевой провод – буквой N.
Обозначения токов в измерительных приборах
Общепринятое обозначение постоянного и переменного тока нашло свое отражение в различных измерительных приборах, в том числе и на мультиметре. Вся необходимая символика наносится на лицевую панель того или иного устройства. Это позволяет измерить именно тот параметр, который необходим в данный момент.
Например, если на шкале выставлено положение АС, в этом случае можно проводить измерение значения переменного тока. Как правило, такие приборы предназначены для работы в электросетях с обычными напряжениями 220 или 380 вольт. Существуют модели с рабочими режимами в пределах 600 В и выше.
Если же мультиметр выставлен напротив отметки DC, то рабочий режим аппарата станет соответствовать постоянному току. В этом положении замеряется ток на аккумуляторах, батарейках и других источниках питания, вырабатывающих постоянный ток. В данном режиме требуется непременно соблюдать полярность полюсов. Диапазон измерений обычно составляет от нуля до нескольких тысяч вольт, в зависимости от характеристик конкретной модификации устройства.
Обозначение переменного тока
имеют более упрощенную схему электроники — в схеме отсутствует инвертор (в некоторых случаях присутствует только его «фейк»). Чаще всего, срок «жизни» таких блоков весьма невелик, поэтому гарантийный срок достаточно мал. При использовании блоков с несоответствующим им типом ламп, приводит к значительному сокращению срока «жизни» блоков. Несоответствие блоков и ламп можно выявить визуально — при использовании блоков DC с лампами AC проявляется эффект «подрагивания света», которое происходит за счёт нестабильности электрической дуги в колбе. Если же использовать АС блоки с DC лампами, то такая связка вовсе не станет работать, т.к. лампа DC имеет полярность, а блок АС выдаёт переменный ток (без полярности). Ещё одно отличие — это звуковое сопровождение… AC балласт издаёт достаточно громкий характерный «писк» в начале розжига, который затихает по мере розжига лампы, в то время как DC балласт не издаёт ни единого звука, либо издаёт очень тихий однотонный писк на всём протяжении работы.
Ксенон переменного тока AC имеет иной принцип работы нежели DC. За счет более сложной схемы блоков AC, достигается более высокая светоотдача ламп, но и цена, при этом, несколько выше. Сам АС блок имеет либо двухкомпонентное строение (slim — тонкие): основная часть в металлическом корпусе, а высоковольтная часть вынесена в отдельный пластиковый корпус; либо один корпус в котором располагается обе части схемы. Обычно, блоки типа AC имеют процент брака от 0.5 до 2, в то время как у блоков DC брак достигает 5 и более процентов.
Соблюдайте правильную комплектацию ксенона: DC блоки + DC лампы, либоAC блоки + АС лампы.
П.С. Все блоки розжига и ксеноновые лампы марки LX (Legal Xenon) имеют тип AC !
Частота электрического тока
Один из параметров переменного тока, показывающий сколько раз за секунду он поменяет направление движения от плюса к минусу. Полный цикл изменений – от ноля к плюсу, затем к минусу и обратно к нолю называется Герц. Во всем мире используется два стандарта частоты – 50 и 60 Герц.
От частоты, как и от напряжения, зависят потери тока при его передаче – чем выше частота, тем меньше потерь. Поэтому первый вариант используется при напряжении сети около 220 Вольт, а второй – при 110.
Частота тока зависит от того, с какой скоростью крутятся генераторы на вырабатывающих электричество станциях. Она всегда остается неизменной – в отличие от напряжения допускается погрешность в 0,5-1 Герц.
Графические обозначения в электрических схемах
В части графических обозначений в электрических схемах ГОСТ 2.702-2011 ссылается на три других ГОСТ:
- ГОСТ 2.709-89 «ЕСКД. Обозначения условные проводов и контактных соединений электрических элементов, оборудования и участков цепей в электрических схемах».
- ГОСТ 2.721-74 «ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Обозначения общего применения»
- ГОСТ 2.755-87 «ЕСКД. Обозначения условные графические в электрических схемах. Устройства коммутационные и контактные соединения».
Условные графические обозначения (УГО) автоматов, рубильников, контакторов, тепловых реле и прочего коммутационного оборудования, которое используется в однолинейных схемах электрических щитов, определены в ГОСТ 2.755-87.
Однако, обозначение УЗО и дифавтоматов в ГОСТ отсутствует. Думаю, в скором времени он будет перевыпущен и обозначение УЗО будет добавлено. А пока, каждый проектировщик изображает УЗО по собственному вкусу, тем более, что ГОСТ 2.702-2011 это предусматривает. Достаточно привести обозначение УГО и его расшифровку в пояснениях к схеме.
Дополнительно к ГОСТ 2.755-87 для полноты схемы понадобится использование изображений из ГОСТ 2.721-74 (в основном для вторичных цепей).
Все обозначения коммутационных аппаратов построены на четырех базовых изображениях:
с использованием девяти функциональных признаков:
| Наименование | Изображение |
| 1. Функция контактора | |
| 2. Функция выключателя | |
| 3. Функция разъединителя | |
| 4. Функция выключателя-разъединителя | |
| 5. Автоматическое срабатывание | |
| 6. Функция путевого или концевого выключателя | |
| 7. Самовозврат | |
| 8. Отсутствие самовозврата | |
| 9. Дугогашение | |
| Примечание: Обозначения, приведенные в пп. 1 — 4, 7 — 9, помещают на неподвижных контактах, а обозначения в пп. 5 и 6 — на подвижных контактах. |
Основные условные графические обозначения, используемые в однолинейных схемах электрических щитов:
| Наименование | Изображение |
| Автоматический выключатель (автомат) | |
| Выключатель нагрузки (рубильник) | |
| Контакт контактора | |
| Тепловое реле | |
| УЗО | |
| Дифференциальный автомат | |
| Предохранитель | |
| Автоматический выключатель для защиты двигателя (автомат со встроенным тепловым реле) | |
| Выключатель нагрузки с предохранителем (рубильник с предохранителем) | |
| Трансформатор тока | |
| Трансформатор напряжения | |
| Счетчик электрической энергии | |
| Частотный преобразователь | |
| Замыкающий контакт нажимного кнопочного выключателя без самовозврата с размыканием и возвратом элемента управления автоматически | |
| Замыкающий контакт нажимного кнопочного выключателя без самовозврата с размыканием и возвратом элемента управления посредством вторичного нажатия кнопки | |
| Замыкающий контакт нажимного кнопочного выключателя без самовозврата с размыканием и возвратом элемента управления посредством вытягивания кнопки | |
| Замыкающий контакт нажимного кнопочного выключателя без самовозврата с размыканием и возвратом элемента управления посредством отдельного привода (например, нажатия кнопки-сброс) | |
| Контакт замыкающий с замедлением, действующим при срабатывании | |
| Контакт замыкающий с замедлением, действующим при возврате | |
| Контакт замыкающий с замедлением, действующим при срабатывании и возврате | |
| Контакт размыкающий с замедлением, действующим при срабатывании | |
| Контакт размыкающий с замедлением, действующим при возврате | |
| Контакт замыкающий с замедлением, действующим при срабатывании и возврате | |
| Катушка контактора, общее обозначение катушки реле | |
| Катушка импульсного реле | |
| Катушка фотореле | |
| Катушка реле времени | |
| Мотор-привод | |
| Лампа осветительная, световая индикация (лампочка) | |
| Нагревательный элемент | |
| Разъемное соединение (розетка): гнездо штырь | |
| Разрядник | |
| Ограничитель перенапряжения (ОПН), варистор | |
| Разборное соединение (клемма) | |
| Амперметр | |
| Вольтметр | |
| Ваттметр | |
| Частотометр |
Обозначения проводов, шин в электрических щитах определяется ГОСТ 2.721-74.
| Наименование | Изображение |
| Линия электрической связи, провода, кабели, шины, линия групповой связи | |
| Защитный проводник (PE) допускается изображать штрихпунктирной линией | |
| Графическое разветвление (слияние) линий групповой связи | |
| Пересечение линий электрической связи, линий групповой связи электрически не соединенных проводов, кабелей, шин, электрически не соединенных | |
| Линия электрической связи с одним ответвлением | |
| Линия электрической связи с двумя ответвлениями | |
| Шина (если необходимо графически отделить от изображения линии электрической связи) | |
| Ответвление шины | |
| Шины, графически пересекающиеся и электрически не соединенные | |
| Отводы (отпайки) от шины |
Почему переменный ток лучше чем постоянный?
Постоянный ток как раз имеет меньшие потери, чем переменный, потому что при его использовании потери мощности обуславливаются падением напряжения только на активном сопротивлении, а при переменном токе на активном и реактивном.
Измерительные приборы и электрооборудование
На электроизмерительных приборах можно видеть те же условные знаки, что и на электросхемах. В данном случае они говорят, с каким родом напряжения или тока может работать измерительный прибор. Для тех приборов, которые предназначены для работы в узкой области, символы рода тока или напряжения могут располагаться непосредственно на указателе (стрелочном индикаторе). Универсальные измерительные устройства снабжены переключателем рода и пределов измерений, поэтому все обозначения находятся возле соответствующих позиций.
Комбинированный измерительный прибор
Распространенные цифровые тестеры имеют следующие обозначения:
- ACA или ≈A – режим измерения переменного тока;
- DCA или =А – режим измерения постоянного тока;
- ACV или ≈V – режим измерения переменного напряжения;
- DCV или =V – режим измерения постоянного напряжения.
Для электрического оборудования род питания указывается на шильдике или бирке. Устройства, где комбинированное питание, имеют на бирке знак переменного тока в виде отрезка синусоиды и одну горизонтальную черту.
Обозначение смешанного тока
Англоязычные производители для обозначения смешанного или комбинированного питания используют аббревиатуру AC/DC.
Практически всегда возле символа напряжения или тока указывается его величина: отдельно для переменного и отдельно для постоянного тока.
Особую символику можно увидеть на шильдике двигателей переменного напряжения. Там, кроме его рода, указывается еще и схема включения (звезда или треугольник) и величина питающего напряжения для каждого из вариантов.
Кроме этого двигатели характеризуются мощностью (током потребления) и величиной COSϕ, которая характеризует реактивную мощность потребителя. Эти данные также присутствуют на бирке изделия.
Информация по значению и роду питания важна для безопасности и правильного функционирования устройств. Для устранения ошибочного и непреднамеренного включения устройств к несоответствующим источникам питания, кроме условных обозначений, добавляется механическая защита. Так, вилки шнуров питания аппаратуры, использующей переменный ток, имеют иную форму штырей, чем для постоянного, что не допускает возможность неправильного подключения.
Элементы электрических цепей, приборы
| Номер на рисунке | Описание | Номер на рисунке | Описание |
|---|---|---|---|
| 1 | Счетчик учета электроэнергии | 8 | Электролитический конденсатор |
| 2 | Амперметр | 9 | Диод |
| 3 | Вольтметр | 10 | Светодиод |
| 4 | Датчик температуры | 11 | Диодная оптопара |
| 5 | Резистор | 12 | Изображение транзистора npn |
| 6 | Реостат (переменный резистор) | 13 | Плавкий предохранитель |
| 7 | Конденсатор |
УГО реле времени, кнопки, выключатели, концевые выключатели, часто используют при разработке схем электропривода.
Схематическое изображение плавкого предохранителя. При чтении электрической схемы следует внимательно учитывать все линии и параметры чертежа, чтобы не спутать назначение элемента. Например, предохранитель и резистор имеют незначительные отличия. На схемах силовая линия изображается проходящей через предохранитель, резистор чертится без внутренних элементов.
Изображение автоматического выключателя на полной схеме
Контактный коммутационный аппарат. Служит автоматической защитой электрической сети от аварий, короткого замыкания. Приводится в действие механическим, либо электрическим способом.
Автоматический выключатель на однолинейной схеме
Трансформатор представляет собой стальной сердечник с двумя обмотками. Бывает одно и трехфазный, повышающий и понижающий. Также подразделяется на сухой и масляный, в зависимости от способа охлаждения. Мощность варьируется от 0.1 МВА до 630 МВА (в России).
Обозначение трансформаторов тока на полной (а) и однолинейной (в) схеме
Графическое обозначение электрических машин (ЭМ)
Электрические моторы, зависит от вида, способны не только потреблять энергию. При разработке промышленных систем, используют моторы, которые при отсутствии нагрузки генерируют энергию в сеть, тем самым сокращая затраты.
А — Трехфазные электродвигатели:
1 — Асинхронный с короткозамкнутым ротором
2 — Асинхронный с короткозамкнутым ротором, двухскоростной
3 — Асинхронный с фазным ротором
4 — Синхронные электродвигатели; генераторы.
В — Коллекторные электродвигатели постоянного тока:
1 — с возбуждением обмотки от постоянного магнита
2 — Электрическая машина с катушкой возбуждения
В связке с электромоторами, на схемах показаны магнитные пускатели, устройства мягкого пуска, частотный преобразователь. Эти устройства служат для запуска электрических моторов, бесперебойной работы системы. Последние два элемента уберегают сеть от «просадки» напряжения в сети.
УГО магнитного пускателя на схеме
Переключатели выполняют функцию коммутационного оборудования. Отключают и включают в работу определенные участки сети, по мере необходимости.
Графические обозначения в электрических схемах механических переключателей
Условные графические обозначения розеток и выключателей в электрических схемах. Включают в разработанные чертежи электрификации домов, квартир, производств.
Звонок на электрической схеме по стандартам УГО с обозначенным размером
Величина постоянного тока
Определение «сила» не является корректным. Тем не менее, его применяют с учетом общепринятых норм. Вернувшись к сути явления, можно определить силу тока (I) по количеству перемещенных за определенный временной интервал (t) зарядов:
I = Q/t.
По международным стандартам СИ подразумеваются единичные величины: ампер, кулон и секунда. Для работы с большими токами удобнее пользоваться производной (ампер-часом) с повышающим множителем 3 600.
К сведению. Измерения выполняются с помощью универсального мультиметра или специализированного амперметра. Прибор включают непосредственно в цепь либо используют вспомогательный шунт.
Отличие переменного от постоянного
Прежде всего постоянное напряжение должно генерироваться на подстанциях с относительно низким напряжением для предоставления потребителю (220В). Однако, при одновременном подключении нескольких приборов, суммарное значение возрастает. В этой ситуации, для передачи напряжения на большие расстояния, необходимо использовать толстый и дорогостоящий кабель. Только так можно получить возможность транспортировки тока на большие расстояния с минимальными потерями мощности.
Сравнительные характеристики переменного и постоянного тока Источник electricvdome.ru
В примере с переменным, генерируемое электричество способно преодолевать большое расстояние с наименьшими потерями. С 1980 г. появилась возможность выпрямления трёхфазного электрического тока и его обратное преобразование.
Основным отличием AC напряжения от DC тока заключается в том, что последний показывает сравнительную стабильность. Под этим подразумевается, что он не изменяет частоту направления движения.
Из-за того, что движение постоянного тока течёт равномернее, направление протекания электронов осуществляется строго в одном направлении. Причем источник в данной ситуации имеет, как положительный, так и отрицательный полюс. Таким образом, постоянный ток преимущественно используют в высоковольтных линиях (для транспортировки на значительные расстояния). После преобразования в переменный, он передаётся в наши розетки.
Трансформатор, преобразующий постоянный в переменный ток Источник livejournal.com
Постоянный тoк
Также это явление можно описать более широко, опираясь на физические процессы, происходящие при этом. Наверняка каждый помнит понятия «плюса» и «минуса» из школьного курса физики, то есть понятия полюсов, заряженных разноименными зарядами. Для понимания процесса протекания нашего электротока можно представить обыкновенную пальчиковую батарейку и провод, который одним концом соединяется с положительным полюсом, а другим — с отрицательным (делать такое на практике крайне нежелательно из-за возможности испортить источник питания, а в случае с большими аккумуляторами даже получить ожоги и травмы).
Итак, как только второй конец провода будет замкнут, то есть присоединён к полюсу, в цепи сразу появится движение электронов. От отрицательного полюса, то есть полюса, на котором наблюдается избыток элементарных электрических зарядов, эти заряды станут перетекать к положительному полюсу, где их, наоборот, дефицит. Можно сказать, что это движение призвано сбалансировать количество зарядов с обеих сторон. Когда это произойдёт, электроны перестанут двигаться, то есть батарейка разрядится.
Как обозначается ток и закон Ома
Три этих характеристики легли в основу известнейшего в электротехнике и незаменимого почти при любых расчётах электрических схем закона, называемого законом Ома, в честь его создания. Кстати, единицы измерения сопротивления носят такое же имя — Омы.
Звучит этот закон следующим образом — сила тoка I прямо пропорциональна напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению R: I=U/R.
Для измерения всех вышеперечисленных величин существуют специальные приборы. Для тoка — амперметр, для напряжения — вольтметр, для сопротивления — вольтметр. Например, можно измерить силу тока, если подключить амперметр последовательно элементу, на котором мы и должны найти указанную характеристику. Существую приборы, комбинирующие в себе все вышеперечисленные средства измерения — мультиметры.
Итоги раздела Основы радиотехники
Подведем итоги по разделу
Обратим внимание на некоторые важные вещи и еще разберем пройденный материал
1.В какую сторону течет ток?
Если вы обратили внимание, во всех предыдущих статьях, направление тока обозначено от (-) к (+), то есть с отрицательного полюса к положительному. Но в статье про закон Ома, мы указали с положительного полюса к отрицательному. Но в статье про закон Ома, мы указали с положительного полюса к отрицательному
Но в статье про закон Ома, мы указали с положительного полюса к отрицательному.
В статье Электрическая проводимость мы выяснили, что носителем заряда являются отрицательно заряженные частицы, под воздействие поля происходит упорядоченное движение отрицательно заряженных частиц.
Таким образом направление движения тока с отрицательного полюса к положительному. Но в схематике (при разборе схем) и в быту используется направление от положительного к отрицательному. Как я понимаю это пришло с древности, пока точно не понимали, как движутся частицы.
наведите или кликните мышкой, для анимации
наведите или кликните мышкой, для анимации
Мы же, при разборе радиоэлементов, чтобы понять, как они работают будем использовать с отрицательного к положительному. А при разборе схем, с положительного полюса к отрицательному.
Более простой разбор электрической цепи. Сколько потребляет нагрузка?
Мы теперь знаем, что такое замкнутая электрическая цепь. И как течет по нему ток. Также выяснили, что в цепи существует определенная сила тока, напряжение тока, сопротивление нагрузки или нагрузок, а также возникает выработка мощности. Теперь на практике выясним более подробнее.
Нужно запомнить, что чаще всего в электрической цепи, мы можем изменять напряжение тока и сопротивление нагрузки или нагрузок. К примеру, если у нас регулируемый источник питания, мы можем установить регулятор напряжения к отметке 5 В или 12 В.
Если используются батарейки, можем взять 2 “пальчиковых” батарейки, это 3 В. Либо можем использовать 3 батарейки, таким образом уже будет 4,5 В. Что касается нагрузки, мы можем подключить 1 лампу накаливания или 2 и т.д., что приведет к изменению общего сопротивления нагрузки.
А сила тока будет подстраиваться согласно закону Ома.
Силу тока нужно представлять себе так: показатель силы тока в цепи – это “потребление” нагрузки. Чем больше сила тока в цепи, чем больше потребляется ток нагрузкой. Давайте рассмотрим на примере, если взять две одинаковые аккумуляторные батареи и присоединить к ним разные нагрузки. Быстрее сядет та батарея, в цепи которой было больше силы тока.
Так и есть, если мы увеличим напряжение, увеличится и ток в нагрузке.
Но тут необходимо быть осторожным, так как если слишком большой ток пройдет через нагрузку, он может его испортить, так же наоборот, если недостаток тока, то устройство может не работать или работать плохо.
Чем отличается сила тока от мощности тока?
Еще раз вспоминаем, что такое сила тока и мощность тока. Сила тока – это прохождение частиц за единицу времени, выше мы с вами представили силу тока, как «потребление» нагрузки. К примеру, чтобы зажечь лампочку нужно создать в цепи 0,2 Ампера силы тока.
Еще проще говоря, какая нужна сила, чтобы совершить, какое-то действие. (Зажечь лапочку, крутить двигатель, греть электроплиту и т.д.) Мощность тока – это работа, которая выполняется за единицу времени нагрузкой.
То есть, когда вращается двигатель – он совершает работу, когда электроплита греет – он совершает работу, когда лампочка горит – он так же совершает работу. Получается сила тока нам дает возможность выполнить работу, как бы отдавая свою энергию в нагрузку, далее нагрузка совершает ту или иную работу.
При этом чем мощнее нагрузка, тем больше нужны заряды, соответственно больше силы тока в цепи. Более мощные нагрузки, выполняют больше работы. К примеру мощные электродвигатели сильнее крутятся, мощные лампочки ярче горят.
Таким образом, сила тока это, потребление тока нагрузкой или необходимое количества тока, для получения выработки мощности нагрузки. Мощность тока, это работа нагрузки за единицу времени. Сила тока и мощность тока взаимосвязаны. Что бы не путаться в голове нужно держать две вещи:
- 1. В источниках питания пишут, показатель силы тока, то есть, сколько он сможет отдать.
- 2. В нагрузках, в электроприборах пишут потребление в мощностях, то есть сколько ему нужно.
наведите или кликните мышкой, для анимации