Электрический ток и напряжение

Электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц - электронов, положительных и отрицательных ионов. За направление электрического тока принимают направление движения положительно заряженных частиц. О наличии тока судят по его действиям:

· тепловому;

· химическому;

· магнитному.

Одной из основных характеристик электрического тока является его сила. Силой тока называют отношение заряда q переносимого через поперечное сечение проводника за промежуток времени t к этому промежутку.

I = q / t

Сила тока измеряется в амперах.

Если сила тока не меняется с течением времени, то такой ток называется постоянным.

Электрической цепью называется совокупность электротехнических устройств, образующих путь для прохождения электрического тока.

К электротехническим устройствам относятся:

· Источники электромагнитной энергии (генераторы) или источники электрических сигналов (гальванические элементы, аккумуляторы);

· Приемники или потребители;

· Устройства передачи и преобразования электрической энергии (кабели, провода и трансформаторы).

В источниках электрической энергии (аккумуляторах, гальванических элементах, генераторах и т. п.) происходит превращение химической, механической, тепловой энергии в электрическую энергию.

Приемники электрической энергии (электрические лампы, электронагревательные приборы, электрические двигатели) наоборот превращают электрическую энергию в тепловую, световую, механическую.

Энергетической характеристикой электрического поля является потенциал Ф, заряды создают в пространстве электрическое поле. Точечный заряд, оказавшись в некоторой точке этого поля, приобретает потенциальную энергию. Если эту энергию поделить на величину заряда, который ее имеет, то получится величина, характеризующая только электрическое поле, созданное в данном месте заряженным телом. Такую величину называют потенциалом Ф электрического поля. Единицей измерения потенциала является Вольт (В).

3. Величина U=Ф2-Ф1 называется разностью потенциалов или напряжением. Напряжение измеряется в вольтах (В). Напряжение электрического поля измеряют прибором, который называется вольтметром. В электрическую цепь вольтметр включают параллельно.

Закон Ома для участка цепи

Взаимосвязь между электрическими величинами определяется законом Ома (Георг Симон Ом опубликовал его в 1827 году). Эта простая взаимосвязь служит основой, на которой базируются все понятия электротехники и электроники.



Однородным (или пассивным) называют участок цепи, который не содержит источников тока.

Закон Ома для однородного участка цепи имеет совсем простой вид:

I = U / R

где R - сопротивление участка цепи, и U = Ф1 - Ф2 - напряжение на рассматриваемом участке.

Сопротивление измеряется в Омах (Ом),

Ом = 1В/1А.

Из Закона Ома для однородного участка цепи следует, что при постоянном сопротивлении зависимость силы тока от напряжения должна быть линейной.

Полная цепь - цепь, которая содержит источник тока. Любой источник тока характеризуется электродвижущей силой - ЭДС. ЭДС равна отношению сторонних сил по перемещению заряда вдоль замкнутого контура к этому заряду. ЭДС измеряется в вольтах (В).

Сторонними силами называют любые силы, действующие на заряженные частицы, за исключением кулоновских (электростатических) сил. Внутри источника тока заряды движутся под действием сторонних сил. В результате поддерживается разность потенциалов между полюсами (клеммами) источника. Следует понимать, что источник тока не создает, а разделяет заряды.

Закон Ома для полной цепи имеет вид:

I = U / (Rвнут + Rнар)

где Rвнут - внутреннее сопротивление источника тока, Rнар - сопротивление внешней цепи (нагрузки).

При коротком замыкании, когда сопротивление внешнего участка цепи

Rнар =0, сила тока достигает максимального значения.

Силу тока измеряют приборами, называемыми амперметрами. Амперметр в электрическую цепь включают последовательно.

Электрическое сопротивление

Свойство проводников влиять на ток в цепи называется сопротивлением. Опытным путем установлено, что при неизменной температуре сопротивление однородного проводника постоянного сечения прямо пропорционально его длине L (м) и обратно пропорционально площади S (мм2) поперечного сечения проводника:



R =p * (L / S)

где р- удельное сопротивление проводника (находится по таблицам).

Удельное сопротивление и, следовательно, сопротивление проводника, зависят от температуры:

р = рo * (1+at);

где po- удельное сопротивление проводника при 0 град С, а - температурный коэффициент сопротивления. Сопротивление измеряется в Омах (Ом), 1 0м - 1В/1 А. Удельное сопротивление измеряется в Ом*м.

Последовательным называется такое соединение элементов, когда условный конец первого элемента соединяется с началом второго, конец второго - с началом третьего и т.д. Характерным для последовательного соединения является один и тот же ток в элементах. Сила тока во всех частях цепи одинакова. Напряжение на концах цепи равно сумме напряжений.

Сопротивление всей цепи больше сопротивления на отдельном участке цепи. Если резисторы соединены последовательно, для получения полного сопротивления цепи величины их сопротивления складываются.

Параллельным называется такое соединение элементов, при котором соединяются между собой как условные начала всех элементов, так и их концы. Характерным для параллельного соединения является одно и то же напряжение на выводах всех элементов. Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме токов на отдельных участках.

Тепловое действие тока

Превращение электрической энергии в тепловую энергию при прохождении тока через проводник связано с тепловым действием тока. Это явление было открыто русским ученым Ленцем и английским физиком Джоулем.

Сущность такого действия тока сформулирована в законе Джоуля - Ленца:

количество тепла, выделяющееся в проводнике при прохождении по нему электрического тока, пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока.

Q=I2 * R

Теплота измеряется в джоулях (Дж), 1Дж = 1А * Ом * 1с = 1В * 1А * 1с = 1В * 1Кл. Чтобы нагрев проводников не превосходил допустимой величины, сечение проводников выбирается по таблицам в Правилах устройств электроустановок.

Тепловое действие тока используется в работе устройств защиты - предохранителей. Предохранители применяются, в основном, для защиты сетей от токов короткого замыкания (КЗ).

Чувствительным элементом предохранителя является плавкая вставка (проводник преднамеренно уменьшенного сечения) из легкоплавкого цветного металла или сплавов, которая помещена в корпус. При возрастании тока выше номинального, на который рассчитана плавкая вставка, она плавится и таким образом отключает защищаемые провода, машины, аппараты и т.д.

Применяются плавкие вставки безинерционные (малая тепловая инерция) и инерционные (большая тепловая инерция). Безинерционные плавкие вставки из металлов, с высокой электропроводностью и малой теплоемкостью (медь, серебро), применяют в качестве быстродействующей защиты от токов КЗ, к перегрузкам не чувствительны.

Инерционные плавкие вставки из металлов с большим удельным сопротивлением (свинец и его сплавы) выдерживают кратковременные нагрузки, и быстродействие защиты не обеспечивают.

Переменный ток.

Его характеристики.

Переменным током называется ток, периодически меняющийся по величине и направлению. Переменный ток характеризуется амплитудой, периодом, частотой и фазой.

Амплитудой называется наибольшее значение, положительное или отрицательное, принимаемое переменным током.

Периодом называется время, в течение которого происходит полное колебание тока в проводнике.

Частота - величина, обратная периоду.

Фаза характеризует состояние переменного тока с течением времени.

При t = 0 фаза называется начальной.

Мгновенное значение тока - значение переменного тока в данный момент времени. Переменный ток получил гораздо большее распространение в промышленности и быту, чем постоянный, так как упрощается конструкция электродвигателей, а синхронные генераторы могут быть выполнены на большие мощности, чем генераторы постоянного тока.

К периодическому режиму переменного тока может быть отнесён и синусоидальный режим. График синусоидальной функции называется волновой диаграммой.

Тепловое действие тока, а также сила взаимодействия двух проводников, по которым проходит один и тот же ток, пропорциональны друг другу. Поэтому о величине тока судят по так называемому действующему (среднеквадратичному) значению тока.

Действующее значение переменного тока равно по величине такому постоянному току, который, проходя через неизменное сопротивление R за период Т, выделяет то же количество тела, что и

Переменный ток.

Приборы электромагнитной системы, применяемые для измерений напряжений и токов на переменном токе, регистрируют действующее значение.

Тема 1. Древнерусское государство (IX – XIвв.).
Тактико-технічна характеристика
Тема. Л.Полтава «Лісова книга». В.Скомаровський «Три лижні». А.Костецький «Лист до птахів»
Охарактеризуйте состав слюны, ее функции.
Принципи та основні етапи математичного моделювання.
Електростатичні ПВП
Фонды и резервы страховой организации
Exercise 134. Choose the correct answer.
Рр. QMS – Quality Management Systems. Система менеджмента якості.
Слезное моление в четверг вечером
Теоремы о дифференцируемых функциях и их применение.
Переважне право на залишення на роботі під час вивільнення працівників
Принципы доминирования стратегий в играх с природой относительно выигрышей и относительно рисков
Конспект (сценарий) воспитательного мероприятия
Посилання
Лабораторна робота № 4
Необоротні активи
Общие критерии оценки курсовой работы
Тулинское охотничье хозяйство 73 тыс. га.
Основателем и первым директором Баухауз был молодой талантливый берлинский архитектор Вальтер
Статьи Закона «Об основах охраны здоровья граждан в РФ»
Базовые понятия программирования в Delphi
Alexandra Leaving
Главная Страница