Напрежението и токът са количествени понятия, които винаги трябва да се имат предвид, когато става въпрос за електронна верига. Те обикновено варират с времето, в противен случай работата на веригата не представлява интерес.
Волтаж(символ: U). Напрежението между две точки е енергията (или работата), изразходвана за преместване на единица положителен заряд от точка с нисък потенциал до точка с висок потенциал (т.е. първата точка има по-отрицателен потенциал в сравнение с 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.s). Единицата за измерване на напрежението е волт. Обикновено напрежението се измерва във волтове (V), киловолта (1 kV = 103 V), миливолта (1 mV = 10-3 V) или микроволта (1 µV = 10-6 V). За да се премести заряд от 1 кулон между точки с потенциална разлика от 1 волт, е необходимо да се извърши 1 джаул работа. (Висулката служи като мерна единица електрически заряди е равно на заряда на приблизително 6 * 1018 електрона.) Напрежението, измерено в нановолта (1 nV = 10-9 V) или мегаволта (1 MV = 106 V) е рядко.
Текущ(символ: I). Токът е скоростта на движение на електрически заряд в точка. Единицата за измерване на тока е ампер. Токът обикновено се измерва в ампери (A), милиампери (1 mA = 10-3 A), микроампери (1 µA = 10-6 A), наноампери (1 nA = 10-9 A) и понякога пикоампери (1 pA = 10 -12 А). Ток от 1 ампер се създава чрез преместване на заряд от 1 кулон за време от 1 s. Прието е, 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 във веригата или през някакъв елемент от веригата.
Не можете да кажете „напрежение в резистор“ - това е невежество. Често обаче говорим за напрежение в даден момент от веригата. В този случай те винаги означават напрежението между тази точка и „земята“, тоест точка във веригата, чийто потенциал е известен на всички. Скоро ще свикнете с този метод за измерване на напрежението.
Напрежението се създава чрез въздействие върху електрическите заряди в устройства като батерии (електрохимични реакции), генератори (взаимодействие на магнитни сили), слънчеви панели(фотоволтаичен ефект на фотонна енергия) и др. Получаваме ток чрез прилагане на напрежение между точките на веригата.
Тук може би може да възникне въпросът: какво точно са напрежението и тока, 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 (и понякога на тока) като функция, която се променя с времето.
В реални вериги ние свързваме елементи един към друг с помощта на проводници, метални проводници, всеки от които във всяка точка има същото напрежение (спрямо, да речем, земята). В областта на високите честоти или ниските импеданси това твърдение не е напълно вярно. Сега нека приемем това предположение на вяра. Споменаваме това, за да разберете, че действителната верига не трябва да изглежда като схематичната диаграма, тъй като проводниците могат да бъдат свързани по различни начини.
Спомнете си няколко прости правилаотносно ток и напрежение:
Сумата от токовете, протичащи в дадена точка, е равна на сумата от токовете, изтичащи от нея (запазване на заряда). Това правило понякога се нарича закон на Кирхоф за течения. Инженерите обичат да наричат тази точка във веригата 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 към друг), токът във всички точки е еднакъв.
При паралелна връзкаелементи (фиг. 1), напрежението на всеки елемент е еднакво. С други думи, сумата от спадовете на напрежението между точките A и B, измерени по всяко разклонение на веригата, свързваща тези точки, е една и съща и равна на напрежението между точките A и B. Понякога това правило се формулира по следния начин: сумата от спадовете на напрежението във всеки затворен контур на веригата е нула. Това е законът на Кирхоф за стреса.
Мощността (извършената работа за единица време), консумирана от веригата, се определя, както следва:
Нека си спомним как определихме напрежението и тока и откриваме, че мощността е равна на: (работа/заряд)*(заряд/единица време). Ако напрежението U се измерва във волтове, а токът I се измерва в ампери, тогава мощността P ще бъде изразена във ватове. Мощност от 1 ват е 1 джаул работа, извършена за 1 s (1 W = 1 J/s).
Мощността се разсейва като топлина (обикновено) или понякога се изразходва за механична работа (мотори), преобразува се в лъчиста енергия (лампи, непредаватели) или се съхранява (батерии, кондензатори). По време на разработката сложна системаедин от основните е въпросът за определяне на неговото топлинно натоварване (вземете например компютър, в който вторичният продукт от няколко страници с резултати от решаването на задача става много киловати електрическа енергияразсейва се в пространството под формата на топлина).
В бъдеще, когато изучаваме периодично променящи се токове и напрежения, ще обобщим простия израз P = UI. В този си вид той е валиден за определяне на моментната стойност на мощността. Между другото, не забравяйте, че не е необходимо да наричате текущата интензивност на тока - това е неграмотно.
Статия от интернет Свързани материали:
В електротехниката термините "ток", "напрежение" и "съпротивление" се използват за описание на процесите, протичащи в електрическите вериги. Всеки от тях има собствено предназначение със специфични характеристики.
Електричество
Думата се използва за характеризиране на движението на заредени частици (електрони, дупки, катиони и аниони) през определена материя. Посоката и броят на носителите на заряд определя вида и силата на тока.
Основни характеристики на тока, влияещи върху практическото му приложение
Задължително изискване за потока на зарядите е наличието на верига или с други думи затворена верига, която 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 електрическите работи, работят на този принцип. Те създават разделяне на тоководещите части помежду си чрез преместване на контакти и чрез това действие прекъсват потока електрически токизключване на устройството.
В енергийния сектор най-широко използваният метод е създаването на електрически ток чрез движение на електрони вътре в метали, направени под формата на жици, гуми или други проводими части.
В допълнение към този метод се използва и създаването на ток вътре:
1. газове и течни електролити, 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, предизвикано от явлението термоемисия;
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 в момента не са свръхпроводници;
курс химична реакциясвързани с отделянето на нови вещества;
въздействието на магнитно поле, приложено към проводник.
Формата на вълната на електрическия ток може да бъде:
1. константа под формата на права линия на времева графика;
2. променлив синусоидален хармоник, добре описан от основни тригонометрични съотношения;
3. меандър, приблизително напомнящ на синусоида, но с остри, ясно изразени ъгли, които в някои случаи могат да бъдат добре изгладени;
4. пулсиращ, когато посоката остава същата без промяна, а амплитудата се колебае периодично от нула до максимална стойност по точно определен закон.
Електрическият ток може да извърши полезна работа за човек, когато:
преобразуван в светлинно лъчение;
създава нагряване на термични елементи;
извършва механична работа поради привличане или отблъскване на подвижни котви или въртене на ротори със задвижвания, монтирани в лагери;
генерира електромагнитно излъчване в някои други случаи.
Когато електрическият ток преминава през проводници, може да възникне повреда поради:
прекомерно нагряване на тоководещи вериги и контакти;
образуване в магнитните вериги на електрически машини;
излъчване на електричество в заобикаляща средаи някои подобни явления.
Проектанти и разработчици на електрически устройства различни схемиотчитат изброените възможности на електрическия ток в устройствата си. Например, вредните ефекти от вихрови токове в трансформатори, двигатели и генератори се намаляват чрез сливане на сърцевините, използвани за преминаване на магнитни потоци. В същото време вихровият ток се използва успешно за нагряване на околната среда в електрически фурни и микровълнови печки, работещи на индукционния принцип.
Променлив електрически ток със синусоидална форма на вълната може да има различни честоти на трептене за единица време - секунда. Индустриална честота на електрически инсталации в различни странистандартизиран на 50 или 60 херца. За други цели на електротехниката и радиотехниката се използват сигнали:
нискочестотни, имащи по-ниски стойности;
високочестотни, значително надвишаващи обхвата на индустриалните устройства.
Обикновено се приема, че електрическият ток се създава от движението на заредени частици в определена макроскопична среда и се нарича ток на проводимост. Въпреки това, друг вид ток, наречен конвекция, може да възникне и при движение на макроскопични заредени тела, като дъждовни капки.
Как се генерира електрически ток в металите?
Движението на електрони под въздействието на постоянно прилагана сила може да се сравни със спускането на парашутист с отворен сенник. И в двата случая се получава равномерно ускорено движение.
Парашутистът се движи поради привличането към земята от силата на гравитацията, на която се противопоставя силата на съпротивлението на въздуха. Електроните се влияят от сила, приложена към тях, а движението им се възпрепятства от непрекъснати сблъсъци с други частици - йони на кристални решетки, поради което част от влиянието на приложената сила се погасява.
И в двата случая средната скорост на парашутиста и движението на електроните достига постоянна стойност.
Това създава доста уникална ситуация, при която скоростта:
собственото движение на един електрон се определя от стойност от порядъка на 0,1 милиметра в секунда;
потокът от електрически ток съответства на много по-голяма 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 в проводяща среда.
Когато електроните се движат вътре в кристалната решетка на метал, възниква друг интересен модел: неговият сблъсък се случва с приблизително всеки десети насрещен йон. Тоест успешно избягва около 90% от сблъсъците с йони.
Законите на фундаменталната класическа физика, както обикновено се разбира от повечето хора, помагат да се обясни това явление, но също и съществуващите допълнителни закони, описани от теорията на квантовата механика.
За да изразим накратко тяхното действие, можем да си представим, че движението на електроните вътре в металите е затруднено 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, тяхната проводимост се увеличава. Когато температурата на метала падне до критични стойности, близки до абсолютната нула, в много от тях възниква феноменът на свръхпроводимост.
Електрическият ток, в зависимост от силата си, е способен да извършва различна работа. За количествено определяне на възможностите му се приема стойност, наречена сила на тока. Неговото измерение е международна системаизмервания е 1 ампер. Индексът "I" се използва за обозначаване на силата на тока в техническата литература.
Електрическо напрежение
Този термин се използва като характеристика физическо количество, изразяваща работата, изразходвана за прехвърляне на тестова единица електрически заряд от една точка в друга, без да се променя естеството на разполагането на останалите заряди върху съществуващите източници на поле.
Тъй като началната и крайната точка имат различни енергийни потенциали, работата, извършена за преместване на заряда или напрежението, съвпада със съотношението на разликата между тези потенциали.
В зависимост от протичащите токове се използват различни термини и методи за изчисляване на напрежението. Може да е:
1. постоянен - в електростатични вериги и постоянен ток;
2. променливи - във вериги с променливи и синусоидални токове.
За втория случай се използват допълнителни характеристики и видове напрежение, като например:
амплитуда - най-голямото отклонение от нулевата позиция на абсцисната ос;
моментно количество, което се изразява в определен момент от време;
текуща, ефективна или, наричана по друг начин, средноквадратична стойност, определена от активната работа, извършена по време на един полупериод;
средна коригирана стойност, изчислена по модула на коригираната стойност на един хармоничен период.
За количествено определяне на напрежението беше въведена международната единица 1 волт и нейният символ беше „U“.
При транспортиране на електрическа енергия по въздушни линии дизайнът на опорите и техните размери зависят от използваното напрежение. Стойността му между фазовите проводници се нарича линейна, а спрямо всеки проводник и земя - фаза.
Това правило важи за всички видове въздушни линии.
В домакинството електрически мрежиУ нас възприетият стандарт е трифазно напрежение 380/220 волта.
Електрическо съпротивление
Терминът се използва за характеризиране на свойствата на дадено вещество да отслабва преминаването на електрически ток през него. В този случай могат да се избират различни среди, температурата на веществото или неговите размери могат да се променят.
В постояннотоковите 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 иначе се нарича комплексно или общо съпротивление с неговите съставни части:
активен;
реактивен.
Реактивното съпротивление от своя страна може да бъде:
капацитивен;
индуктивен.
Описани са връзките между компонентите на импеданса съпротивителен триъгълник.
Когато се извършват електродинамични изчисления, вълновият импеданс на електропровода се определя от съотношението на напрежението от падащата вълна към количеството ток, преминаващ по вълновата линия.
Международната мерна единица за съпротивление е 1 ом.
Връзка между ток, напрежение, съпротивление
Класически пример за изразяване на връзките между тези характеристики е сравнение 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 верига. Тъй като не се променя в цялата затворена секция, амперметърът се вкарва навсякъде между източника на напрежение и консуматора, създавайки преминаване на заряди през измервателната глава на устройството.
Волтметър измерва напрежението на клемите на консуматора, свързан към източника на ток.
Измерването на съпротивлението с омметър може да се извършва само при изключен консуматор. Това е така, защото омметърът произвежда калибрирано напрежение и измерва тока, преминаващ през измервателната глава, който се преобразува в омове чрез разделяне на напрежението на получената стойност на тока.
Всяко свързване на външно напрежение с ниска мощност при извършване на измерване ще създаде допълнителни токове и ще изкриви резултата. Като се има предвид, че вътрешните вериги на омметъра са направени с ниска мощност, ако съпротивлението е неправилно измерено 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 връзките между тях позволява на електротехниците да изпълняват успешно работата си и да управляват надеждно електрическите системи, а допуснатите грешки много често водят до злополуки и наранявания.
Напрежение: В Уикиречника има запис за „напрежение“. Електрическото напрежение между точки A и B е съотношението на работата, извършена от електрическото поле при прехвърляне на тестов заряд от точка A към B към величината на този тестов заряд. Номинално напрежение... ... Wikipedia
См … Речник на синонимите
Волтаж- – характеристика на силовото въздействие върху елемента, дефинирана като част от силата на единица повърхност. [Полякова, Т.Ю. Пътни мостове: образователен англо-руски и руско-английски терминологичен речник минимум / Т.Ю. Полякова... Енциклопедия на термини, определения и обяснения на строителни материали
Механичен, мярка за вътрешни сили, възникващи в деформируемо тяло под въздействието на външни влияния. Напрежението се определя с помощта на непреки експерименти (оптичен и тензометричен) въз основа на деформацията, която създава... Съвременна енциклопедия
НАПРЕЖЕНИЕ, измерване на ПОТЕНЦИАЛНАТА РАЗЛИКА между две точки във верига. Потенциалната разлика е 1 волт, ако ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ЗАРЯД от 1 кулон, протичащ между две точки, произвежда 1 джаул работа. Напрежението също се изчислява чрез умножаване на... ... Научно-технически енциклопедичен речник
Напрежение s- Напрежение, 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 нормативната и техническата документация
Волтаж- механична, мярка за вътрешни сили, възникващи в деформируемо тяло под въздействието на външни влияния. Напрежението се определя с помощта на непреки експерименти (оптичен и тензометричен) въз основа на деформацията, която създава. ... Илюстрован енциклопедичен речник
Механични вътрешни сили, възникващи в деформируемо тяло под влияние на външни въздействия...
Електрическа е същата като потенциалната разлика между 2 точки електрическа верига; на участък от веригата, който не съдържа електродвижеща сила, е равно на произведението от силата на тока и съпротивлението на сечението ... Голям енциклопедичен речник
Управленска ситуация, характеризираща се с повишено психическо или физиологично напрежение... Речник на термините за управление на кризи
Книги
- Напрежение, Островски, Андрей Лвович. В книгата на известния петербургски писател Андрей Лвович Островски (1926-2001) са включени три негови изпълнени с екшън разказа „Нощта няма да се скрие“, „Звучният месец април“ и „Напрежение“ за работата...
- Напрежение, Островски А.Л.. Книгата на известния петербургски писател Андрей Львович Островски (1926-2001) включва три негови изпълнени с действие разказа 171; Нощта няма да се скрие 187;, 171; Звучният месец април 187; и ...
