В електротехниката термините "ток", "напрежение" и "съпротивление" се използват за описание на процесите, протичащи вътре в електрически вериги. Всеки от тях има свое предназначение със специфични характеристики.
Електричество
Думата се използва за характеризиране на движението на заредени частици (електрони, дупки, катиони и аниони) през определена среда на вещество. Посоката и броят на носителите на заряд определя вида и силата на тока.
Основните характеристики на тока, влияещи върху неговото практическо приложение
Предпоставка за потока на зарядите е наличието на верига или, с други думи, затворен контур, който създава условия за тяхното движение. Ако вътре в движещите се частици се образува празнина, тогава тяхното насочено движение незабавно спира.
Всички превключватели и защити, използвани в електротехниката, работят на този принцип. Те създават разделяне чрез движещи се контакти на проводящи части помежду си и чрез това действие прекъсват потока електрически токизключване на устройството.
В енергетиката най-разпространеният метод е създаването на електрически ток поради движението на електрони вътре в метали, направени под формата на проводници, гуми или други проводими части.
В допълнение към този метод се използва и създаването на ток вътре:
1. газове и електролитни течности, дължащи се на движението на електрони или катиони и аниони - йони с положителен и отрицателен заряд;
2. среди от вакуум, въздух и газове, подложени на движение на електрони, причинено от явлението термионна емисия;
3. полупроводникови материали поради движението на електрони и дупки.
Електрически ток може да възникне, когато:
прилагане на външна електрическа потенциална разлика към заредени частици;
нагревателни проводници, които понастоящем не са свръхпроводници;
поток химична реакциясвързани с освобождаването на нови вещества;
ефект на магнитно поле, приложено към проводника.
Формата на вълната на електрическия ток може да бъде:
1. константа под формата на права линия на времевата диаграма;
2. променлив синусоидален хармоник, добре описан от основните тригонометрични отношения;
3. меандър, приблизително наподобяващ синусоида, но с остри, изразени ъгли, които в някои случаи могат да бъдат добре изгладени;
4. пулсираща, когато посоката остава същата без промяна, а амплитудата се колебае периодично от нула до максимална стойност по добре дефиниран закон.
Електрическият ток може да свърши полезна работа за човек, когато той:
превръща се в светлинно лъчение;
създава нагряване на топлинни елементи;
извършва механична работа поради привличане или отблъскване на подвижни котви или въртене на ротори с задвижвания, фиксирани в лагери;
генерира електромагнитно излъчване в някои други случаи.
Когато електрически ток преминава през проводниците, може да се създаде вреда, причинена от:
прекомерно нагряване на токопроводящи вериги и контакти;
образуване в магнитните вериги на електрически машини;
излъчване на електричество в заобикаляща средаи някои подобни явления.
Проектанти и разработчици на електрически уреди различни схемивземат предвид изброените възможности за електрически ток в своите устройства. Например, вредното въздействие на вихровите токове в трансформатори, двигатели и генератори се смекчават чрез смесване на сърцевината, използвани за предаване на магнитни потоци. В същото време вихровият ток се използва успешно за нагряване на средата в електрически фурни и микровълни, работещи на индукционния принцип.
Променлив електрически ток със синусоидална форма на вълната може да има различна честота на трептене за единица време - секунда. Индустриална честота на електрическите инсталации различни странистандартизирани с числата 50 или 60 херца. За други цели на електротехниката и радиобизнеса се използват сигнали:
нискочестотен, с по-ниски стойности;
високочестотни, значително надхвърлящи обхвата на индустриалните устройства.
Обикновено се приема, че електрически ток се създава от движението на заредени частици в определена макроскопска среда и се нарича проводящ ток... Въпреки това, друг вид ток, наречен конвекция, може да възникне, когато се движат макроскопични заредени тела, например дъждовни капки.
Как се образува електрически ток в металите
Движението на електроните под въздействието на постоянна сила, приложена към тях, може да се сравни със спускането на парашутист с отворен балдахин. И в двата случая се получава равномерно ускорено движение.
Парашутистът се движи поради гравитацията към земята, на която се противопоставя силата на въздушното съпротивление. Електроните се влияят от приложената към тях сила, а непрекъснатите сблъсъци с други частици - йоните на кристалните решетки - пречат на движението му, поради което част от ефекта на приложената сила се гаси.
И в двата случая средната скорост на парашутиста и движението на електроните достигат постоянна стойност.
Това създава доста уникална ситуация, когато скоростта:
правилното движение на един електрон се определя от стойност от порядъка на 0,1 милиметър в секунда;
потокът на електрически ток съответства на много по-висока стойност - скоростта на разпространение на светлинните вълни: около 300 хиляди километра в секунда.
Така той се създава на мястото, където се прилага напрежение към електроните и в резултат на това започва да се движи със скоростта на светлината вътре в проводимата среда.
Когато електроните се движат вътре в кристалната решетка на метала, възниква друга интересна закономерност: той се сблъсква с около всеки десети противоположен йон. Тоест, той успешно избягва около 90% от сблъсъците с йони.
Това явление може да се обясни не само със законите на фундаменталната класическа физика, както обикновено се разбира от повечето хора, но и с допълнителните действащи закони, описани от теорията на квантовата механика.
Ако изразим накратко техния ефект, тогава можем да си представим, че движението на електрони вътре в металите е възпрепятствано от тежки „люлеещи се“ големи йони, които осигуряват допълнително съпротивление.
Този ефект е особено забележим при нагряване на метали, когато "люлеенето" на тежките йони се увеличава и намалява електрическата проводимост на кристалните решетки на проводниците.
Следователно, когато металите се нагряват, тяхното електрическо съпротивление винаги се увеличава, а когато се охлаждат, проводимостта им се увеличава. Когато температурата на метала се понижи до критични стойности, близки до стойността на абсолютната нула, в много от тях се появява феноменът на свръхпроводимост.
Електрическият ток, в зависимост от неговата стойност, е в състояние да извършва различни дейности. За количествена оценка на неговите възможности се приема стойност, наречена сила на тока. Неговото измерение в международната системаизмерването е 1 ампера. За обозначаване на силата на тока в техническата литература се приема индексът "I".
Този термин се използва като характеристика на физическа величина, която изразява работата, изразходвана за прехвърляне на електрически заряд на тестова единица от една точка в друга, без да се променя естеството на разположението на останалите заряди върху източниците на действащо поле.
Тъй като началната и крайната точки имат различни енергийни потенциали, работата по преместване на заряда или напрежението съвпада с съотношението на разликата между тези потенциали.
Използват се различни термини и методи за изчисляване на напрежението в зависимост от протичащите токове. Не може да бъде:
1.постоянна - в електростатични вериги и постоянен ток;
2. променлива - във вериги с променлив и синусоидален ток.
Във втория случай се използват такива допълнителни характеристики и видове напрежение, като:
амплитуда - най-голямото отклонение от нулевото положение на оста на абсцисата;
моментна стойност, която се изразява в определен момент от време;
ефективна, ефективна или, наречена по друг начин, средноквадратната стойност, определена от извършената активна работа за един полупериод;
ректифицирана средна стойност, изчислена по модул на ректифицираната стойност на един хармоничен период.
За количествена оценка на напрежението беше въведена международната единица от 1 волт, а символът "U" стана нейно обозначение.
По време на транспортиране електрическа енергияна проводниците на въздушните линии дизайнът на опорите и техните размери зависят от стойността на използваното напрежение. Стойността му между проводниците на фазите се нарича линейна, а по отношение на всеки проводник и маса - фаза.
Това правило важи за всички видове въздушни линии.
В домакинството електрически мрежина нашата страна стандартът е трифазно напрежение 380/220 волта.
Електрическо съпротивление
Терминът се използва за характеризиране на свойствата на веществото да отслабва преминаването на електрически ток през него. В този случай могат да бъдат избрани различни среди, температурата на веществото или неговите размери могат да се променят.
В DC вериги съпротивлението извършва активна работа, поради което се нарича активно. За всяка секция тя е право пропорционална на приложеното напрежение и обратно пропорционална на преминаващия ток.
Във вериги променлив токвъведени понятия:
импеданс;
вълново съпротивление.
Електрическият импеданс се нарича още комплексен или импеданс с неговите съставни части:
активен;
реактивен.
Реактивното съпротивление от своя страна може да бъде:
капацитивен;
индуктивен.
Описани са връзките между импедансните компоненти съпротивителен триъгълник.
При изчисляване на електродинамиката вълновият импеданс на електропреносната линия се определя от съотношението на напрежението от падащата вълна към стойността на тока, преминаващ по линията на вълната.
Стойността на съпротивлението се приема като международна мерна единица от 1 Ohm.
Връзката на ток, напрежение, съпротивление
Класически пример за изразяване на връзката между тези характеристики е сравнението с хидравлична верига, в която силата на движение на жизнения поток (аналог - големината на тока) зависи от стойността на силата, приложена към буталото (създаденото напрежение ) и естеството на линиите на потока, направени от стеснения (съпротивление).
Амперметър измерва тока, протичащ през веригата. Тъй като не се променя в цялата затворена зона, амперметърът се поставя навсякъде между източника на напрежение и консуматора, създавайки преминаването на заряди през измервателната глава на устройството.
Волтметър се използва за измерване на напрежението на клемите на консуматора, свързан към източника на ток.
Измерванията на съпротивлението с омметър могат да се извършват само на изключен консуматор. Това е така, защото омметърът произвежда калибрирано напрежение и измерва тока, протичащ през измервателната глава, който се преобразува в омове чрез разделяне на напрежението на текущата стойност.
Всяко свързване на външно напрежение с ниска мощност по време на измерването ще създаде допълнителни токове и ще изкриви резултата. Като се има предвид, че вътрешните вериги на омметъра са направени с ниска мощност, тогава в случай на грешни измервания на съпротивлението при подаване на външно напрежение, доста често устройството се проваля поради факта, че вътрешната му верига изгаря.
Познаването на основните характеристики на тока, напрежението, съпротивлението и зависимостите между тях позволява на електротехниците да извършват успешно работата си и надеждно да работят с електрически системи, а допуснатите грешки много често завършват с аварии и наранявания.
Напрежение: В Уикиречника има статия "напрежение" Електрическото напрежение между точки A и B е съотношението на работата на електрическото поле по време на прехвърлянето на тестов заряд от точка A към B към стойността на този тестов заряд. Номинално напрежение ... ... Уикипедия
См … Синонимен речник
Волтаж- е характеристиката на силовия ефект върху елемента, определена като част от силата на единица повърхност. [Полякова, Т.Ю. Магистрални мостове: минимум образователен англо-руски и руско-английски терминологичен речник / Т.Ю. Полякова... Енциклопедия на термини, дефиниции и обяснения на строителни материали
Механична, мярка за вътрешни сили, които възникват в деформируемо тяло под въздействието на външни влияния. Напрежението се определя чрез индиректни експерименти (оптични и тензометрични) от деформацията, която създава ... Съвременна енциклопедия
НАПРЕЖЕНИЕ, измерване на РАЗЛИКА В ПОТЕНЦИАЛИТЕ между две точки от веригата. Потенциалната разлика е 1 волт, ако ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ЗАРЯД от 1 кулон, протичащ между две точки, произвежда работа от 1 джаул. Напрежението също се изчислява чрез умножение ... ... Научно-технически енциклопедичен речник
Напрежение s- Напрежението, определено от съотношението на аксиалната сила на опън P към началната площ на напречното сечение на работната част на пробата F0 Източник: GOST 1497 84: Метали. Методи за изпитване на опън оригинален документ ... Речник-справочник на термините на нормативно-техническата документация
Волтаж- механична, мярка за вътрешни сили, възникващи в деформируемо тяло под въздействието на външни влияния. Напрежението се определя чрез индиректни експерименти (оптичен и тензометър) от деформацията, която създава. ... Илюстриран енциклопедичен речник
Механични вътрешна силавъзникващи в деформируемо тяло под въздействието на външни влияния ...
Електрическото е същото като потенциалната разлика между 2 точки електрическа верига; на участъка от веригата, който не съдържа електродвижеща сила, е равно на произведението от силата на тока и съпротивлението на секцията ... Голям енциклопедичен речник
Ситуация на управление, характеризираща се с повишено психическо или физиологично напрежение... Речник на термините за управление на кризи
Книги
- Напрежение, Островски, Андрей Лвович. Книгата на известния петербургски писател Андрей Лвович Островски (1926-2001) включва три от неговите изпълнени с екшън разкази „Нощта няма да се скрие“, „Громещият месец април“ и „Напрежение“ за работата...
- Напрежение, Островски A.L .. Книгата на известния петербургски писател Андрей Лвович Островски (1926-2001) включва три от неговите изпълнени с екшън истории 171; Нощта няма да се скрие 187;, 171; Озвучен месец април 187; и ...
Напрежението и токът са количествени понятия, които винаги трябва да се помни, когато става въпрос за електронни схеми. Те обикновено се променят с времето, в противен случай работата на веригата не представлява интерес.
Волтаж(символ: U). Напрежението между две точки е енергията (или работата), която се изразходва за преместване на единичен положителен заряд от точка с нисък потенциал до точка с висок потенциал (т.е. първата точка има по-отрицателен потенциал от втората) . С други думи, това е енергията, която се освобождава, когато единичен заряд се "плъзга" от висок потенциал към нисък. Напрежението се нарича още потенциална разлика или електродвижеща сила(e.d. c). Мерната единица за напрежение е волт. Обикновено напреженията се измерват във волта (V), киловолта (1 kV = 103 V), миливолта (1 mV = 10-3 V) или микроволта (1 μV = 10-6 V). За да преместите заряд от 1 кулон между точки с потенциална разлика от 1 волт, е необходимо да се извърши работа от 1 джаул. (Висулката служи като мерна единица за електрически заряд и се равнява на заряда от приблизително 6 * 1018 електрона.) Напрежението, измерено в нановолти (1 nV = 10-9 V) или мегаволта (1 MV = 106 V) е рядкост.
Текущ(символ: I). Токът е скоростта, с която се движи електрически заряд в дадена точка. Единицата за измерване на тока е ампер. Обикновено токът се измерва в ампера (A), милиампери (1 mA = 10-3 A), микроампера (1 μA = 10-6 A), наноампери (1 nA = 10-9 A) и понякога в пикоампери (1 pA = 10 -12 A). Ток от 1 ампер се създава чрез преместване на заряд от 1 кулон за време, равно на 1 s. Съгласихме се да приемем, че токът във веригата тече от точка с по-положителен потенциал към точка с по-отрицателен потенциал, въпреки че електронът се движи в обратна посока.
Запомнете: напрежението винаги се измерва между две точки във веригата, токът винаги протича през точка от веригата или през някакъв елемент от веригата.
Не можете да кажете "напрежение в резистор" - това е неграмотно. Въпреки това, те често говорят за напрежението във всяка точка от веригата. В този случай те винаги означават напрежението между тази точка и "земя", тоест такава точка от веригата, чийто потенциал е известен на всички. Скоро ще свикнете с този начин на измерване на напрежението.
Напрежението се създава чрез действие върху електрически зарядив устройства като батерии (електрохимични реакции), генератори (взаимодействие на магнитни сили), слънчеви панели(фотоволтаичен ефект на фотонната енергия) и т.н. Получаваме тока чрез прилагане на напрежение между точките на веригата.
Тук може би може да възникне въпросът: какво всъщност представляват напрежението и токът, как изглеждат? За да отговорите на този въпрос, най-добре е да използвате това електронно устройствокато осцилоскоп. Може да се използва за наблюдение на напрежението (а понякога и тока) като функция на времето.
В реални вериги свързваме елементите един към друг с помощта на проводници, метални проводници, всеки от които във всяка точка има същото напрежение (по отношение, да речем, към земята). При високи честоти или ниски импеданси това не е напълно вярно. Сега нека приемем това предположение върху вярата. Споменахме това, за да разберете, че истинската верига не трябва да изглежда като нейното схематично представяне, тъй като проводниците могат да бъдат свързани по различни начини.
Запомнете няколко прости правила относно тока и напрежението:
Сумата от токовете, вливащи се в точка, е равна на сумата от токовете, изтичащи от нея (запазване на заряда). Това правило понякога се нарича закон на Кирхоф за токове. Инженерите обичат да наричат такава точка в схематично възел. От това правило следва следствие: в последователна верига (която е група от елементи, които имат два края и са свързани с тези краища един с друг), токът е еднакъв във всички точки.
В паралелна връзкаелементи (фиг. 1) напрежението на всеки от елементите е еднакво. С други думи, сумата от спадовете на напрежението между точки A и B, измерени по всяко клонче на веригата, свързваща тези точки, е еднаква и равна на напрежението между точки A и B. Понякога това правило се формулира по следния начин: сумата от спада на напрежението във всяка затворена верига на веригата е нула. Това е законът на Кирхоф за напреженията.
Мощността (извършената работа за единица време), консумирана от веригата, се определя, както следва:
Нека си спомним как определихме напрежението и тока и получаваме, че мощността е: (работа / зареждане) * (зареждане / единица време). Ако напрежението U се измерва във волтове, а токът I е в ампери, тогава мощността P ще бъде изразена във ватове. Мощността на 1 ват е 1 джаул работа, извършена за 1 s (1 W = 1 J / s).
Мощността се разсейва под формата на топлина (като правило) или понякога се изразходва за механична работа (двигатели), преобразува се в радиационна енергия (лампи, неизлъчващи) или се натрупва (батерии, кондензатори). При разработване сложна системаедин от основните е въпросът за определяне на неговия топлинен товар (да вземем например компютър, в който много киловата електрическа енергия, разсеяна в пространството под формата на топлина, стават страничен продукт от няколко страници от резултатите от разрешаване на проблема).
В бъдеще, когато изучаваме периодично променящи се токове и напрежения, ние обобщаваме простия израз P = UI. В тази форма тя е валидна за определяне на моментната стойност на мощността. Между другото, не забравяйте, че не е необходимо да се обаждате на текущия ампераж - това е неграмотно.
Статия от интернет Свързани материали:
