3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Электрическое напряжение общие сведения

Электрические машины.Общие сведения

Электрические машины служат для преобразования механической энергии в электрическую (генераторы), электрической энергии в механическую (двигатели), а также для преобразования частоты переменного тока, одного рода тока в другой, например постоянного тока в переменный, постоянного тока одного напряжения в постоянный ток другого напряжения (преобразователи).
Электрические машины характеризуются различными показателями, в число которых входят номинальные мощность, напряжение, режим работы, ток, условия применения, частота вращения, а также коэффициент полезного действия (кпд) и другие данные, относящиеся к электрическим машинам и определяющие допустимые режимы их работы.
Номинальная мощность электрических машин (выражаемая в ваттах, киловаттах и мегаваттах) для генераторов постоянного тока — полезная мощность на зажимах машины; для генераторов переменного тока — полная электрическая мощность при номинальном коэффициенте мощности; для электродвигателей — полезная механическая мощность на валу.
Номинальное напряжение — это напряжение, соответствующее номинальному режиму работы электрической машины. Номинальным напряжением трехфазной электрической машины является ее междуфазное (линейное) напряжение.
Номинальный режим работы — это такой режим, на который электрическая машина рассчитана и для которого она предназначена предприятием-изготовителем. Он указывается на заводском щитке машины.
Номинальный ток — это ток, соответствующий номинальному режиму работы электрической машины.
Номинальные условия применения электрической машины обычно оговорены в стандарте или технических условиях на данную машину.
Номинальная частота вращения обычно соответствует работе электрической машины при номинальном напряжении, мощности, частоте тока и номинальных условиях применения.
Коэффициент полезного действия — отношение полезной (отдаваемой) активной мощности электрической машины к затрачиваемой (подводимой) активной мощности.
Нагрузка электрической машины — это мощность, которую она развивает в данный момент времени, а перегрузка — превышение фактической нагрузки машины над ее номинальной нагрузкой. Перегрузку выражают в процентах или долях поминальной нагрузки.
Рабочая температура активной части электрической машины — установившаяся температура этой части, соответствующая номинальному режиму работы при неизменной номинальной температуре охлаждающей среды.
Превышение температуры отдельной части электрической машины — разность между температурой этой части и охлаждающей среды.
Электрические машины бывают одностороннего и двустороннего направления вращения. Электрические машины одностороннего вращения могут иметь правое или левое направление вращения. Правым направлением вращения машины с односторонним приводом считается вращение по часовой стрелке, если смотреть на машину со стороны присоединения ее к первичному двигателю или рабочему механизму; левым соответственно будет направление вращения электрической машины против часовой стрелки.
Электрическая машина обладает свойством обратимости, т. е. способностью работать в режиме генератора электрического тока, если привести сс в движение каким-либо первичным двигателем, и, наоборот, в режиме электродвигателя, если подвести к ней электрическое напряжение Электрическая машина, работающая в качестве двигателя, преобразует подводимую к ней электрическую энергию, в механическую, используемую для приведения в действие различных механизмов и станков. Эта же машина может вырабатывать электрическую энергию, если будет приведена в действие двигателем внутреннего сгорания или паровой турбиной и возбуждена от постороннего источника электроэнергии, т. е. будет работать в режиме генератора. Однако каждая электрическая машина, выпускаемая машиностроительным заводом, обычно предназначена для одного определенного режима работы — в качестве генератора или электродвигателя.
По принципу действия различают синхронные и асинхронные электрические машины переменного тока и машины постоянного тока.
Синхронной называют электрическую машину переменного тока, частота вращения которой находится в строго постоянном соотношении с частотой вращения магнитного поля или частотой сети. Основными ее частями являются статор, несущий обмотку переменного тока, и ротор, на котором размещена обмотка возбуждения, питаемая через контактные кольца постоянным током от возбудителя или через выпрямители.
Синхронные машины выпускают с явнополюсным и неявпополюсным ротором и используют в современном производстве в качестве двигателей при необходимости постоянной частоты вращения, а на электростанциях и в электроустановках—в качестве синхронных генераторов и компенсаторов.
Асинхронной называют электрическую машину переменного тока, у которой частота вращения ротора меньше частоты вращения магнитного поля статора и зависит от нагрузки. Асинхронные двигатели делятся на коллекторные и бесколлекторные. Преимущественное распространение получили бесколлекторные асинхронные электрические машины, применяемые там, где не требуется постоянная частота вращения. Эти машины бывают двух исполнений по ротору: с короткозамкнутым и фазным.
Асинхронные — двигатели с фазным ротором снабжены контактными кольцами, установленными на одном валу с ротором. Преимущества электродвигателей с фазным ротором перед электродвигателями с короткозамкнутым состоят главным образом в том, что они позволяют регулировать в широких пределах пусковой момент, пусковой ток и частоту вращения. Их используют для привода механизмов, требующих регулирования частоты вращения, а также в нерегулируемом приводе с тяжелыми условиями пуска, например подъемно-транспортных механизмов.
Электрические машины постоянного тока применяют в качестве первичных двигателей и генераторов постоянного тока.
Машина постоянного тока состоит из неподвижной станины с главными и добавочными полюсами, вращающегося якоря с обмоткой и коллектором, подшипниковых щитов и траверсы с щеткодержателями. Она обратима, т. е. может работать в режиме двигателя или генератора (например, двигателя электрифицированного транспорта).
По способу питания обмотки возбуждения генераторы постоянного тока бывают с независимым возбуждением, в которых питание подается в эту обмотку от постороннего источника тока (выпрямителя, аккумулятора, сети постоянного тока), и с самовозбуждением, в которых питание — от самого генератора. В зависимости от способа соединения обмоток возбуждения с обмоткой якоря различают электрические машины постоянного тока: параллельного возбуждения или шунтовые; последовательного возбуждения; смешанного возбуждения, имеющие на общих главных полюсах две (параллельную и последовательную) обмотки.

ТОК, НАПРЯЖЕНИЕ, СОПРОТИВЛЕНИЕ

Электрический ток ( I ) — это упорядоченное движение заряженных частиц. Первая мысль, которая приходит в голову из школьного курса физики — движение электронов. Безусловно.

Однако электрический заряд могут переносить не только они, а, например, еще ионы, определяющие возникновение электрического тока в жидкостях и газах.

Хочу предостеречь также от сравнения тока с протеканием воды по шлангу. (Хотя при рассмотрении Закона Кирхгофа такая аналогия будет уместна). Если каждая конкретная частица воды проделывает путь от начала до конца, то носитель электрического тока так не поступает.

Если уж нужна наглядность, то я бы привел пример переполненного автобуса, когда на остановке некто, втискиваясь в заднюю дверь, становится причиной выпадения из передней менее удачливого пассажира.

Условиями возникновения и существования электрического тока являются:

  • Наличие свободных носителей заряда
  • Наличие электрического поля, создающего и поддерживающего ток.

Будем считать, что теперь про электрический ток Вы знаете все. Это, конечно, шутка. Тем более что еще ничего не сказано про электрическое поле, которое у многих ассоциируется с напряжением, что не верно.

Электрическое поле — это вид материи, существующей вокруг электрически заряженных тел и оказывающее на них силовое воздействие. Опять же, обращаясь к знакомому со школы «одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются» можно представить электрическое поле как нечто это воздействие передающее.

Это поле, равно как любое другое непосредственно ощутить нельзя, но существует его количественная характеристика — напряженность электрического поля.

Существует множество формул, описывающих взаимосвязь электрического поля с другими электрическими величинами и параметрами. Я ограничусь одной, сведенной к примитиву: E=Δφ .

Здесь:

  • E — напряженность электрического поля. Вообще это величина векторная, но я упростил все до скаляра.
  • Δφ=φ1-φ2 — разность потенциалов (рисунок 1).

Поскольку условием существования тока является наличие электрического поля, то его (поле) надо каким либо образом создать. Хорошо знакомые опыты электризации расчески, натирания тканью эбонитовой палочки, верчения ручки электростатической машины по вполне очевидным причинам на практике неприемлимы.

Поэтому были изобретены устройства, способные обеспечивать разность потенциалов за счет сил неэлектростатического происхождения (одно из них — хорошо всем известная батарейка), получившие название источник электродвижущей силы (ЭДС), которая обозначается так: ε .

Физический смысл ЭДС определяется работой, которую совершают сторонние силы, перемещая единичный заряд, но для того, чтобы получить первоначальное понятие что такое электрический ток, напряжение и сопротивление нам не нужно подробное рассмотрение этих процессов в интегральной и иных не менее сложных формах.

Напряжение ( U ).

Наотрез отказываюсь продолжать заморачивать Вам голову сугубо теоретическими выкладками и даю определение напряжения как разности потенциалов на участке цепи: U=Δφ=φ1-φ2 , а для замкнутой цепи будем считать напряжение равным ЭДС источника тока: U=ε .

Это не совсем корректно, но на практике вполне достаточно.

Сопротивление ( R ) — название говорит само за себя — физическая величина, характеризующая противодействие проводника электрическому току. Формула, определяющая зависимость напряжения, тока и сопротивления называется закон Ома. Этот закон рассматривется на отдельной странице этого раздела.

Кроме того, сопротивление зависит от ряда факторов, например, материала проводника. Данные эти справочные, приводятся в виде значения удельного сопротивления ρ , определяемого как сопротивление 1 метра проводника/сечение . Чем меньше удельное сопротивление, тем меньше потери тока в проводнике.

Соответственно сопротивление проводника длиной L и площадью сечения S, будет составлять R=ρ*L/S .

Непосредственно из приведенной формулы видно, что сопротивление проводника также зависит от его длины и сечения. Температура тоже оказывает влияние на сопротивление.

Несколько слов про единицы измерения тока, напряжения, сопротивления. Основные единицы измерения этих величин следующие:

Ток — Ампер (А)
Напряжение — Вольт (В)
Сопротивление — Ом (Ом) .

Это единицы измерения интернациональной системы (СИ) не всегда удобны. На практике применяются из производные (милиампер, килоом и пр.). При расчетах следует учитывать размерность всех величин, содержащихся в формуле. Так, если Вы, в законе Ома умножите ампер на килоом, то напряжение получите совсем не вольтах.

© 2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Общие сведения. Электрическая цепь это совокупность взаимосвязанных элементов, компонентов или устройств, предназначенная для прохождения в них электрического тока

Электрическая цепь это совокупность взаимосвязанных элементов, компонентов или устройств, предназначенная для прохождения в них электрического тока, процессы в которой могут быть описаны с помощью понятий об электродвижущей силе (э.д.с.), электрическом токе и электрическом напряжении.

Электрический ток (i или I) – направленное движение носителей электрического заряда (в качестве которых часто выступают электроны). Различают три разновидности тока: ток проводимости, ток смещения, ток переноса. Ток проводимости обусловлен направленным упорядоченным движением свободных носителей заряда (например, электронов) под действием электрического поля внутри проводника. Ток смещения или ток поляризации наблюдается в диэлектрике и обусловлен смещением друг относительно друга под действием электрического поля связанных, противоположных по знаку зарядов. Под действием постоянного внешнего электрического поля наблюдается кратковременный ток смещения. Но при переменном поле с током смещения приходится считаться. Ток переноса или ток конвекции обусловлен переносом электрических зарядов в свободном пространстве заряженными частицами или телами под действием электрического поля.

Количественной характеристикой электрического тока является сила тока — количество электричества q, которое протекает через поперечное сечение проводника в единицу времени:

I = q / t.

В случае, если заряды движутся в проводнике неравномерно, изменяющуюся силу тока можно найти по формуле:

i = dq / dt.

Количество электричества в системе СИ измеряется в кулонах (Кл), а сила тока измеряется в амперах (А).

Ампер является силой неизменяющегося тока, который, проходя по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызвал бы между этими проводниками силу, равную 1 Н/м.

Кулон определяется как количество электричества, протекающее через поперечное сечение проводника в 1 с при неизменяющейся силе тока в 1 А.

Для характеристики движения электричества в данной точке поверхности применяется плотность тока δ, которая определяется по формуле:

δ = I / S,

где S—площадь поперечного сечения проводника.

Электрическое напряжение(u или U) – разность электрических потенциалов между выделенными точками или величина работы, которую совершит электрическое поле по переносу единичного положительного заряда из одной точки в другую.

Читать еще:  Сверление отверстий в бетоне

Электрический потенциал численно равен работе поля по переносу единичного положительного заряда из данной точки пространства в бесконечно удалённую, потенциал которой принимается за нулевой. Поскольку в электрической цепи потенциал одной из точек принимается равным нулю, представляют интерес обычно электрические напряжения, а не потенциалы.

Источник э.д.с. – источник напряжения в электрической цепи, величина которого мало зависит от выбранной в разумных пределах нагрузки; источник электрической энергии, использующий для формирования внешнего напряжения сторонние, не электрические силы. Пример: гальванический элемент, осуществляющий преобразование химической энергии в электрическую и генератор, осуществляющий преобразование механической энергии в электрическую.

Электрическая схема – способ изображения электрической цепи на плоскости с использованием условных графических обозначений компонентов или элементов электрической цепи. Под схемой часто понимают физическую реализацию электрической цепи.

Компонент, элемент – минимальная, функционально и конструктивно законченная составная часть цепи или схемы. К компонентам относят источники питания, электродвигатели, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности.

При анализе электрических цепей, как правило, оценивают значение токов, напряжений и мощностей. В этом случае нет необходимости учитывать конкретное устройство различных нагрузок. Важно знать лишь их сопротивление – R, индуктивность – L или емкость – С. Такие элементы цепи называют приемниками электрической энергии.

Зависимость тока, протекающего по приемнику электрической энер- гии, от напряжения на этом приемнике принято называть вольтамперной характеристикой (ВАХ).

Приемники электрической энергии, вольтамперные характеристики которых являются прямыми линиями, называются линейными.

Электрические цепи, в состав которых включены только линейные элементы, называются линейными электрическими цепями.

Электрические цепи, в состав которых входит хотя бы один нелинейный элемент, называются нелинейными электрическими цепями.

Сигнал – физический процесс, несущий информацию или представляю- щий интерес.

Электрический сигнал – сигнал в виде электрического напряжения или тока. Различают аналоговый и цифровой (дискретный) сигналы.

Аналоговый сигнал может принимать любое произвольное значение напряжения или тока в заданном допустимом диапазоне от минимального значения до максимального.

Датчик – преобразователь представляющего интерес и несущего информацию физического процесса в электрический сигнал. Примером датчика может служить термопара (сплав двух разнородных материалов), формирующая на выходе напряжение, пропорциональное температуре. Пример: датчик Холла, осуществляющий преобразование величины магнитной индукции внешнего магнитного поля в э.д.с., то есть в аналоговый сигнал; терморезистор, осуществляющие преобразование температуры окружающей среды в сопротивление; тензорезистор, осуществляющие преобразование механического давления в сопротивление.

Цифровой сигнал – представление цифровой информации в виде чётко различимых уровней напряжения. Для представления двоичной информации, в которой возможны лишь два значения: 0 или 1, достаточно использовать два чётко различимых уровня напряжения. Различают несколько способов представления двоичного сигнала: потенциальный, импульсный и импульсно-потенциальный.

При потенциальном способе представления логические состояния 0 и 1 представляются двумя разными уровнями напряжения. Например, для элементов транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ):

— логическая единица представляется напряжением U 1 ≥ 2.4В;

— логический ноль представляется напряжением U 0 ≤ 0.4В.

При импульсном представлении двоичной информации логической единице соответствует наличие на выходе элемента импульса или серии импульсов, а при нуле – отсутствие импульсов.

Импульс – электрический сигнал, для которого характерным является быстрое изменение уровня напряжения или тока и который обычно стремится к установлению одного из двух возможных предельных значений напряжения или тока.

При импульсно-потенциальном представлении информации используются одновременно оба предложенных выше метода.

Логический элемент – наименьшая функционально и конструктивно законченная часть ЭВМ, выполняющая какую-либо логическую функцию. Среди основных логических функций обычно выделяют дизъюнкцию, конъюнкцию и отрицание.

Дизъюнкция – такая функция (y) двоичных переменных (Х1, Х2, ..), которая равна единице, когда хотя бы одна входная переменная равна единице. Функцию при двух переменных записывают следующим образом:

y=Х1vХ2.

Дизъюнкция реализуется с помощью дизъюнктора или элемента типа NИЛИ, где N – число входов у дизъюнктора. При двух входах имеем дело с элементом 2ИЛИ, условное обозначение которого предложено на рисунке:

Конъюнкция – такая функция (y) двоичных переменных (Х1, Х2, ..), которая равна единице, когда все входные переменные равны единице. Функцию при двух переменных записывают следующим образом:

y=Х1&Х2 или y=Х1*Х2.

Конъюнкция реализуется с помощью конъюнктора или элемента типа NИ, где N – число входов у конъюнктора. При двух входах имеем дело с элементом 2И, условное обозначение которого предложено на рисунке:

Отрицание – такая функция (y) двоичной переменной Х, которая равна единице, если входная переменная равна нулю и наоборот.

Отрицание реализуется с помощью инвертора или элемента НЕ, условное обозначение которого предложено на рисунке:

Символом отрицания в условном обозначении является кружочек на линии сигнала.

Магнитной цепью называют совокупность устройств, содержащих ферромагнитные тела и образующих замкнутую цепь, в которой при наличии магнитодвижущей силы образуется магнитный поток и вдоль которой замыкаются линии магнитной индукции.

Магнитодвижущая сила (мдс) – характеристика способности источников магнитного поля (электрических токов) создавать магнитные потоки.

Общие сведения. Понятие электрического тока

Понятие электрического тока. На изолированный проводник, как носитель свободных зарядов, помещенный в электрическое поле напряженностью Е, в соответствии с законом Кулона, действует сила

,

под действием которой происходит кратковременное перемещение зарядов. Это перемещение создает внутреннее (собственное) электрическое поле, компенсирующее действие внешнего поля. В итоге электростатическое поле внутри проводника будет отсутствовать.

Однако если на концах этого проводника создать разность потенциалов (электрическое поле), то в проводнике возникнет движение носителей свободных зарядов – электрический ток. Его величина определяется количеством (величиной) заряда, переносимого полем через поперечное сечение проводника в единицу времени

,

где i – ток, измеряемый в амперах, А,

q – заряд в кулонах, Кл,

t – время, с.

Понятие электрического тока ввел французский академик Андре Мари Ампер.

В Международной системе единиц СИ единица измерения тока 1 А устанавливается по магнитному взаимодействию двух параллельных проводников с током.

Если сила тока и его направление не изменяются со временем, то такой ток называется постоянным.

Электрические токи проводимости, переноса и смещения. Полный электрический ток принято разделять на следующие основные виды: ток проводимости, ток переноса и ток смещения. Эти виды тока определяются различиями механизмов протекания тока в веществах с различными свойствами: проводниках, полупроводниках и диэлектриках.

Электрическим током проводимости называется всякое упорядоченное движение свободных электрических зарядов в некотором объеме пространства (вещества). Он имеет место в металлах, угле и электролитах.

Ток численно равен скорости изменения электрического заряда во времени

.

Так как током называют и явление, и его количественную меру, складывается впечатление, что ток – величина векторная. Если величину тока определить упрощенно, то ток – это количество зарядов через поперечное сечение проводника в единицу времени. Очевидно, что это величина скалярная.

Величина, равная пределу отношения тока Δi к площади элемента поверхности, нормальной к направлению движения заряженных частиц Δs

называется плотностью тока, [j] = А/м 2 . Например, плотность тока в обмотках электрических машин плотность тока составляет 3…7 А/мм 2 .

Плотность тока пропорциональна напряженности электрического поля

.

Коэффициент пропорциональности в последнем выражении γ – удельная электрическая проводимость, [γ] = [А∙м/B∙м 2 ] = [А/Bм] = сименс/м, обратная ей величина – ρ = 1/γ – удельное электрическое сопротивление вещества, [ρ] = [B м/А м 2 ] = [Ом· м].

Тогда связь между напряженностью электрического поля и плотностью тока имеет вид

.

Электрический ток переноса – явление переноса электрических зарядов заряженными частицами или телами, движущимися в свободном пространстве. Примерами тока переноса могут служить токи создаваемые зарядами в вакууме или в газах. Для них справедливо соотношение

.

Электрический ток смещения – упорядоченное движение связанных носителей электрических зарядов. Этот вид тока можно наблюдать в диэлектриках. Он состоит в перемещении элементарных зарядов под воздействием электрического поля и накоплении их в приповерхностном слое диэлектрика. При этом внутри материала диэлектрика создается внутреннее электрическое поле, препятствующее дальнейшему движению зарядов и в постоянном электрическом поле ток становится равным нулю. В переменном электрическом поле попеременное перемещение зарядов создает некоторый переменный ток, величина которого будет определяться величиной напряженности поля и частотой смены направления поля.

Ток электрического смещения имеет две составляющие:

− ток поляризации, обусловленный смещением заряженных частиц атомов и молекул под действием поля (тока смещения в пустоте);

− ток движения заряженных элементарных частиц в веществе диэлектрика.

Плотность тока электрического смещения равна сумме плотностей указанных токов

,

где − вектор электрического смещения в пустоте, − вектор электрического смещения в веществе диэлектрика.

Полный электрический ток есть скалярная величина, равная сумме тока проводимости и тока смещения сквозь рассматриваемую поверхность

.

Сумма токов всех родов — проводимости, переноса и смещения — сквозь любую замкнутую поверхность равна нулю.

Действие электрического тока на организм человека. Человек начинает ощущать ток в своем теле при его величине 0,005 А. Ток величиной 0,05 А опасен для жизни. Ток в люминесцентной лампе – 0,15 А, в лампе накаливания – 0,2 – 1 А, в холодильнике – 0,5 – 0,8 А, в бытовых нагревательных приборах – 2 – 8 А, в электродвигателе трамвайного вагона – от 100 А и выше, в индукторе печи для плавления алюминия – 18000 А.

Электрический потенциал– количество энергии, затраченной на перемещение единичного заряда из бесконечности (точки с нулевым потенциалом) в какую-либо точку электромагнитного поля.

Потенциал φ некоторой точки электрической цепи определяется как величина, равная отношению потенциальной энергии w, которой обладает заряд q, находящийся в данной точке, к этому заряду

Другими словами, потенциальная энергия w равна энергии, расходуемой зарядом при его перемещении из данной точки электрической цепи в точку, имеющую нулевой потенциал.

Электрическое напряжение – количество энергии, затраченной на перемещение единичного заряда из одной точки электромагнитного поля в другую.

Электрическое напряжение определяется как разность потенциалов между двумя точками электрической цепи.

где u – напряжение, измеряемое в вольтах (В);

φ1, φ2 – потенциалы 1 и 2 точек в вольтах (В).

Единица измерения напряжения – вольт (В) названа в честь итальянца Алесандро Вольта, создателя первого источника электрической энергии – «Вольтова столба». Он также первым ввел понятие электрического напряжения.

Дата добавления: 2015-02-09 ; просмотров: 14 ; Нарушение авторских прав

Электрический ток (3)

Главная > Реферат >Физика

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Московский государственный технический университет «»

Реферат по физике на тему:

Электрический ток

В первую очередь, стоит выяснить, что представляет собой электрический ток. Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц в проводнике. Чтобы он возник, следует предварительно создать электрическое поле, под действием которого вышеупомянутые заряженные частицы придут в движение.

Первые сведения об электричестве, появившиеся много столетий назад, относились к электрическим «зарядам», полученным посредством трения. Уже в глубокой древности люди знали, что янтарь, потертый о шерсть, приобретает способность притягивать легкие предметы. Но только в конце XVI века английский врач Джильберт подробно исследовал это явление и выяснил, что точно такими же свойствами обладают и многие другие вещества. Тела, способные, подобно янтарю, после натирания притягивать легкие предметы, он назвал наэлектризованными. Это слово образовано от греческого электрон — «янтарь». В настоящее время мы говорим, что на телах в таком состоянии имеются электрические заряды, а сами тела называются «заряженными».

Электрические заряды всегда возникают при тесном контакте различных веществ. Если тела твердые, то их тесному соприкосновению препятствуют микроскопические выступы и неровности, которые имеются на их поверхности. Сдавливая такие тела и притирая их друг к другу, мы сближаем их поверхности, которые без нажима соприкасались бы только в нескольких точках. В некоторых телах электрические заряды могут свободно перемещаться между различными частями, в других же это невозможно. В первом случае тела называют «проводники», а во втором — «диэлектрики, или изоляторы». Проводниками являются все металлы, водные растворы солей и кислот и др. Примерами изоляторов могут служить янтарь, кварц, эбонит и все газы, находящиеся в нормальных условиях.

Читать еще:  Как построить сруб

Тем не менее нужно отметить, что деление тел на проводники и диэлектрики весьма условно. Все вещества в большей или меньшей степени проводят электричество. Электрические заряды бывают положительными и отрицательными. Такого рода ток просуществует недолго, потому что в наэлектризованном теле кончится заряд. Для продолжительного существования электрического тока в проводнике необходимо поддерживать электрическое поле. Для этих целей используются источники электротока. Самый простой случай возникновения электрического тока — это когда один конец провода соединен с наэлектризованным телом, а другой — с землей.

Электрические цепи, подводящие ток к осветительным лампочкам и электромоторам, появились лишь после изобретения батарей, которое датируется примерно 1800 годом. После этого развитие учения об электричестве пошло так быстро, что менее чем за столетие оно стало не просто частью физики, но легло в основу новой электрической цивилизации.

Основные величины электрического тока

Количество электричества и сила тока . Действия электрического тока могут быть сильными или слабыми. Сила действия электрического тока зависит от величины заряда, который протекает по цепи за определенную единицу времени. Чем больше электронов переместилось от одного полюса источника к другому, тем больше общий заряд, перенесенный электронами. Такой общий заряд называется количество электричества, проходящее сквозь проводник.

От количества электричества зависит, в частности, химическое действие электрического тока, т. е. чем больший заряд прошел через раствор электролита, тем больше вещества осядет на катоде и аноде. В связи с этим количество электричества можно подсчитать, взвесив массу отложившегося на электроде вещества и зная массу и заряд одного иона этого вещества.

Силой тока называется величина, которая равна отношению электрического заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника, к времени его протекания. Единицей измерения заряда является кулон (Кл), время измеряется в секундах (с). В этом случае единица силы тока выражается в Кл/с. Такую единицу называют ампером (А). Для того чтобы измерить силу тока в цепи, применяют электроизмерительный прибор, называемый амперметром. Для включения в цепь амперметр снабжен двумя клеммами. В цепь его включают последовательно.

Электрическое напряжение . Мы уже знаем, что электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц — электронов. Это движение создается при помощи электрического поля, которое совершает при этом определенную работу. Это явление называется работой электрического тока. Для того чтобы переместить больший заряд по электрической цепи за 1 с, электрическое поле должно выполнить большую работу. Исходя из этого, выясняется, что работа электрического тока должна зависеть от силы тока. Но существует и еще одно значение, от которого зависит работа тока. Эту величину называют напряжением.

Напряжение — это отношение работы тока на определенном участке электрической цепи к заряду, протекающему по этому же участку цепи. Работа тока измеряется в джоулях (Дж), заряд — в кулонах (Кл). В связи с этим единицей измерения напряжения станет 1 Дж/Кл. Данную единицу назвали вольтом (В).

Для того чтобы в электрической цепи возникло напряжение, нужен источник тока. При разомкнутой цепи напряжение имеется только на клеммах источника тока. Если этот источник тока включить в цепь, напряжение возникнет и на отдельных участках цепи. В связи с этим появится и ток в цепи. То есть коротко можно сказать следующее: если в цепи нет напряжения, нет и тока. Для того чтобы измерить напряжение, применяют электроизмерительный прибор, называемый вольтметром. Своим внешним видом он напоминает ранее упоминавшийся амперметр, с той лишь разницей, что на шкале вольтметра стоит буква V (вместо А на амперметре). Вольтметр имеет две клеммы, с помощью которых он параллельно включается в электрическую цепь.

Электрическое сопротивление . После подключения в электрическую цепь всевозможных проводников и амперметра можно заметить, что при использовании разных проводников амперметр выдает разные показания, т. е. в этом случае сила тока, имеющаяся в электрической цепи, разная. Это явление можно объяснить тем, что разные проводники имеют разное электрическое сопротивление, которое представляет собой физическую величину. В честь немецкого физика ее назвали Омом. Как правило, в физике применяются более крупные единицы: килоом, мегаом и пр. Сопротивление проводника обычно обозначается буквой R, длина проводника — L, площадь поперечного сечения — S. В этом случае можно сопротивление записать в виде формулы:

где коэффициент р называется удельным сопротивлением. Данный коэффициент выражает сопротивление проводника длиною в 1 м при площади поперечного сечения, равной 1 м2. Удельное сопротивление выражается в Ом х м. Поскольку провода, как правило, имеют довольно малое сечение, то обычно их площади выражают в квадратных миллиметрах. В этом случае единицей удельного сопротивления станет Ом х мм2/м. В нижеприведенной табл. 1 показаны удельные сопротивления некоторых материалов.

Таблица 1. Удельное электрическое сопротивление некоторых материалов

Электрическое напряжение общие сведения

Характеристикой тока в цепи служит величина, называемая силой тока ( I ). Сила тока – физическая величина, характеризующая скорость прохождения заряда через проводник и равная отношению заряда q, прошедшeгo через пoперeчное сечение проводника за промежуток времени t, к этому промежутку времени: I = q/t . Единица измерения силы тока – 1 ампер (1 А).

Определение единицы силы тока основано на магнитном действии тока, в частности на взаимодействии параллельных проводников, по которым идёт электрический ток. Такие проводники притягиваются, если ток по ним идёт в одном направлении, и отталкиваются, если направление тока в них противоположное.

За единицу силы тока принимают такую силу тока, при которой отрезки параллельных проводников длиной 1 м, находящиеся на расстоянии 1 м друг от друга, взаимодействуют с силой 2*10 -7 Н. Эта единица и называется ампером (1 А).

Зная формулу силы тока, можно получить единицу электрического заряда: 1 Кл = 1А * 1с.

Амперметр

Прибор, с помощью которого измеряют силу тока в цепи, называется амперметром. Его работа основана на магнитном действии тока. Основные части амперметра магнит и катушка. При прохождении по катушке электрического тока она в результате взаимодействия с магнитом, поворачивается и поворачивает соединённую с ней стрелку. Чем больше сила тока, проходящего через катушку, тем сильнее она взаимодействует с магнитом, тем больше угол поворота стрелки. Амперметр включается в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором нужно измерить, и потому он имеет малое внутреннее сопротивление, которое практически не влияет на сопротивление цепи и на силу тока в цепи.

У клемм амперметра стоят знаки «+» и «—», при включении амперметра в цепь клемма со знаком «+» присоединяется к положительному пoлюсу источника тока, а клемма со знаком «—» к отрицательному пoлюсу истoчникa тока.

Напряжение

Источник тока создаёт электрическое поле, которое приводит в движение электрические заряды. Характеристикой источника тока служит величина, называемая напряжением. Чем оно больше, тем сильнее созданное им поле. Напряжение характеризует работу, которую совершает электрическое поле по перемещению электрического заряда.

Напряжение ( U ) — это физическая величина, равную отношению работы (А) электрического поля по перемещению электрического заряда к заряду (q): U = A/q .

Возможно другое определение понятия напряжения. Если числитель и знаменатель в формуле напряжения умножить на время движения заряда (t), то получим: U = At/qt. В числителе этой дроби стоит мощность тока (Р), а в знаменателе — сила тока (I). Получается формула: U = Р/I , т.е. напряжение — это физическая величина, равная отношению мощности электрического тока к силе тока в цепи.

Единица напряжения: [U] = 1 Дж/1 Кл = 1 В (один вольт).

Вольтметр

Напряжение измеряют вольтметром. Он имеет такое же устройство, что и амперметр и такой же принцип действия, но он подключается параллельно тому участку цепи, напряжение на котором хотят. Внутреннее сопротивление вольтметра достаточно большое, соответственно проходящий через него ток мал по сравнению с током в цепи.

У клемм вольтметра стоят знаки «+» и «—», при включении вольтметра в цепь клeмма со знаком «+» присоединяется к положительному полюсу источника тока, а клеммa со знаком «—» к отрицательному полюсу источника тока.

Формулы и определения.

1. Все проводники, используемые в электрических цепях, имеют условные обозначения для изображения на схемах и могут образовывать последовательные, параллельные и смешанные соединения.

2. Мощность тока – физическая величинa, хаpактеpизующая скорость превращения электрической энергии в другие её виды. Единица для измерения – 1 ватт (1 Вт). Измерительный прибор – ваттметр.

3. Сила тока – физическaя вeличина, характеpизующaя скоpость прохождения заряда через проводник и равная отношению заряда, пpoшедшего через попеpeчное сечение проводника, ко времени перемещения. Единица – 1 ампер (1 А). Измерительный прибор – амперметр (подключают последовательно).

4. Электрическое напряжение – физическaя вeличина, характеризующая электрическое поле, создающее ток, и равная отношению мощности тока к его силе. Единица – 1 вольт (1 В). Измерительный прибор – вольтметр (подключают параллельно)

5. Работа тока – физичeская величинa, хаpактеpизующая количество электроэнергии, превратившейся в другие виды энергии. Единица – 1 джоуль (1 Дж). Измерительный прибор – электрический счётчик, использующий единицу 1 киловатт-час (1 кВт·ч).

Конспект урока «Сила тока. Напряжение».

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ СОСТОИТ ИЗ СЛЕДУЮЩИХ ЧАСТЕЙ : ИСТОЧНИК ТОКА, ПОТРЕБИТЕЛИ, СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ. — презентация

Презентация была опубликована 3 года назад пользователемМерей Куракбай

Похожие презентации

Презентация на тему: » ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ СОСТОИТ ИЗ СЛЕДУЮЩИХ ЧАСТЕЙ : ИСТОЧНИК ТОКА, ПОТРЕБИТЕЛИ, СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ.» — Транскрипт:

2 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ СОСТОИТ ИЗ СЛЕДУЮЩИХ ЧАСТЕЙ : ИСТОЧНИК ТОКА, ПОТРЕБИТЕЛИ, СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ ПРОВОДА, ЗАМЫКАЮЩИЕ И РАЗМЫКАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА. КРОМЕ ЭТОГО В СОСТАВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ МОГУТ ВХОДИТЬ РЕГУЛИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА И ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ – ЭТО ЧЕРТЕЖИ, ПОКАЗЫВАЮЩИЕ СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ЦЕПЬ ; ПРИ ИЗОБРАЖЕНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ ИСПОЛЬЗУЮТ ОБЩЕПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ. ПРИ СБОРКЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ВАЖНО СОБЛЮДАТЬ ПОЛЯРНОСТЬ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ ( УЧИТЫВАТЬ НАПРАВЛЕНИЕ ТОКА В ЦЕПИ ). ЗА НАПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА ПРИНИМАЮТ НАПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНО ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ ИЛИ НАПРАВЛЕНИЕ, ПРОТИВОПОЛОЖНОЕ НАПРАВЛЕНИЮ ДВИЖЕНИЯ ОТРИЦАТЕЛЬНО ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ.

3 РЕГУЛИРОВАНИЕ СИЛЫ ТОКА РЕОСТАТ РЕОСТАТ– устройство с переменным сопротивлением, предназначенное для регулирования силы тока и напряжения в электрической цепи; в данной конструкции перемещающийся ползунок позволяет пропускать ток по различному числу витков провода, намотанного на цилиндр.

4 РЕГУЛИРОВАНИЕ СИЛЫ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ РЕОСТАТОМ Регулирование силы тока реостатом Регулирование напряжения реостатом

5 РЕГУЛИРОВАНИЕ СИЛЫ ТОКА РЕОСТАТОМ

6 РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ПОТЕНЦИОМЕТР ПОТЕНЦИОМЕТР — 1) электроизмерительный прибор для определения разности потенциалов (напряжения) компенсационным методом. 2) Переменный резистор (реостат), включенный по схеме делителя напряжения.резистор

7 ПОТЕНЦИОМЕТР Принцип действия потенциометра Схема питания лампы через потенциометр

8 ГАЛЬВАНОМЕТР Д ‘ АРСОНВАЛЯ ГАЛЬВАНОМЕТР Д’АРСОНВАЛЯ — высокочувствительный электроизмерительный прибор для измерения слабых токов или напряжений. Принцип его работы основан на магнитном действии тока.

9 КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ ВОЛЬТМЕТР – ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ Амперметр- для измерения силы электрического тока Ваттметр – для измерения мощности электрического тока Частотомер – для измерения частоты колебаний электрического тока Мультиметры (иначе тестеры, авометры) комбинированные приборы

10 ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ТОКА АМПЕРМЕТР АМПЕРМЕТР – ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА, ПРОТЕКАЮЩЕГО ПО УЧАСТКУ ЦЕПИ. ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ИСКАЖАЮЩЕГО ВЛИЯНИЯ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ЦЕПЬ ДОЛЖЕН ОБЛАДАТЬ МАЛЫМ ВХОДНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ. ИМЕЕТ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, НАЗЫВАЕМЫЙ ГАЛЬВАНОМЕТРОМ. ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ АМПЕРМЕТРА ПАРАЛЛЕЛЬНО ЕГО ЧУВСТВИТЕЛЬНОМУ ЭЛЕМЕНТУ ВКЛЮЧАЮТ ШУНТИРУЮЩЕЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ( ШУНТ ).

11 АМПЕРМЕТР ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ Измерительный механизм магнитоэлектрической системы, снабжён набором шкал и шунтов. Пределы измерения : постоянный ток: 3 А, 10 А; Переменный ток: 3 А, 10 А. Чувствительность гальванометра 5 х 0,00001 А/дел

12 ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ТОКА Амперметр включают в электрическую цепь ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО с потребителем, соблюдая полярность.

13 ПОВЫШЕНИЕ ПРЕДЕЛОВ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЕРМЕТРА ШУНТ – проводник, подключаемый параллельно амперметру для расширения пределов его измерений. При таком включении шунта часть измеряемого тока ответвляется и через амперметр будет идти ток силой в n раз меньше измеряемого тока.

Читать еще:  Какие устройства могут измерить давление?

14 ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ ВОЛЬТМЕТР ВОЛЬТМЕТР – ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА УЧАСТКЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ. ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ВЛИЯНИЯ ВКЛЮЧЕННОГО ВОЛЬТМЕТРА НА РЕЖИМ ЦЕПИ ОН ДОЛЖЕН ОБЛАДАТЬ БОЛЬШИМ ВХОДНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ. ВОЛЬТМЕТР ИМЕЕТ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, НАЗЫВАЕМЫЙ ГАЛЬВАНОМЕТРОМ. ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ВОЛЬТМЕТРА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО С ЕГО ЧУВСТВИТЕЛЬНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ ВКЛЮЧАЮТ ДОБАВОЧНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ.

15 ВОЛЬТМЕТР ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ Измерительный механизм магнитоэлектрической системы, снабжён набором шкал и дополнительных сопротивлений. Постоянный ток: 5 В, 15 В. Переменный ток: 15 В, 250 В. Чувствительность гальванометра 5 х 0,00001 В/дел

16 ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ Вольтметр включают ПАРАЛЛЕЛЬНО участку цепи, на котором измеряют напряжение, соблюдая полярность.

17 ПОВЫШЕНИЕ ПРЕДЕЛОВ ИЗМЕРЕНИЯ ВОЛЬТМЕТРА ДОБАВОЧНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ – дополнительный резистор, подключаемый последовательно с вольтметром для расширения его пределов измерения. При таком включении добавочного сопротивления напряжение на вольтметре будет в n раз меньше измеряемого.

18 ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТОДОМ АМПЕРМЕТРА И ВОЛЬТМЕТРА Схема I Схема II Варианты сборки измерительной схемы

19 МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ МОСТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ( МОСТ УИТСТОНА ) – ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ЦЕПЬ, ПРИМЕНЯЕМАЯ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕТОДОМ СРАВНЕНИЯ С ЭТАЛОННЫМ ЗНАЧЕНИЕМ НЕИЗВЕСТНЫХ ЗНАЧЕНИЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ, ИНДУКТИВНОСТИ, ЁМКОСТИ И ДР. ВЕЛИЧИН. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ МОСТОМ НАЗЫВАЮТ ТАКЖЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ, СОДЕРЖАЩИЕ ЭТУ ЦЕПЬ.

20 МУЛЬТИМЕ́ТР — ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР, ОБЪЕДИНЯЮЩИЙ В СЕБЕ НЕСКОЛЬКО ФУНКЦИЙ. В МИНИМАЛЬНОМ НАБОРЕ ЭТО ВОЛЬТМЕТР, АМПЕРМЕТР И ОММЕТР. СУЩЕСТВУЮТ ЦИФРОВЫЕ И АНАЛОГОВЫЕ МУЛЬТИМЕТРЫ. В НЕКОТОРЫХ МУЛЬТИМЕТРАХ ДОСТУПНЫ ТАКЖЕ ФУНКЦИИ: ПРОЗВО́НКА ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНЯ ЗВУКОВОЙ (ИНОГДА И СВЕТОВОЙ) СИГНАЛИЗАЦИЕЙ НИЗКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ЦЕПИ. ГЕНЕРАЦИЯ ТЕСТОВОГО СИГНАЛА ПРОСТЕЙШЕЙ ФОРМЫ (ГАРМОНИЧЕСКОЙ ИЛИ ИМПУЛЬСНОЙ) — КАК СВОЕОБРАЗНЫЙ ВАРИАНТ ПРОЗВОНКИ. ТЕСТ ДИОДОВ — ПРОВЕРКА ЦЕЛОСТНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ И НАХОЖДЕНИЕ ИХ «ПРЯМОГО НАПРЯЖЕНИЯ». ТЕСТ ТРАНЗИСТОРОВ — ПРОВЕРКА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЁМКОСТИ. ИЗМЕРЕНИЕ ИНДУКТИВНОСТИ. ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ, С ПРИМЕНЕНИЕМ ВНЕШНЕГО ДАТЧИКА. ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ ГАРМОНИЧЕСКОГО СИГНАЛА. МУЛЬТИМЕТР

21 ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ОММЕТР ОММЕТР – прибор для измерения электрического сопротивления, позволяющий производить отсчёт измеряемого сопротивления непосредственно по шкале. В современных приборах для измерения сопротивления и других электрических величин используются другие принципы и выдаются результаты в цифровом виде.

22 ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ОММЕТРА ПРОСТЕЙШИЙ ОММЕТР СОСТОИТ ИЗ ИСТОЧНИКА ТОКА, ПЕРЕМЕННОГО РЕЗИСТОРА И ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ИЗМЕРИТЕЛЯ ТОКА ( МИКРОМЕТРА ), ШКАЛА КОТОРОГО ПРОГРАДУИРОВАНА В ОМАХ. ПРИ ПОДКЛЮЧЕНИИ НЕИЗВЕСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ СТРЕЛКА МИКРОАМПЕРМЕТРА ОТКЛОНИТСЯ ТЕМ БОЛЬШЕ, ЧЕМ МЕНЬШЕ ПОДКЛЮЧЕННОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ. ПОЭТОМУ НА ШКАЛЕ ОММЕТРА НУЛЕВОЕ ДЕЛЕНИЕ НАХОДИТСЯ СПРАВА, А КРАЙНЕЕ ЛЕВОЕ ОБОЗНАЧЕНО ЗНАКОМ « БЕСКОНЕЧНОСТЬ ». ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ОММЕТРА

23 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, ТАКИХ, КАК НАПРЯЖЕНИЕ, СОПРОТИВЛЕНИЕ, СИЛА ТОКА И ДР. ПРОИЗВОДЯТСЯ С ПОМОЩЬЮ РАЗЛИЧНЫХ СРЕДСТВ – ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ, СХЕМ И СПЕЦИАЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ. ТИП ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА ЗАВИСИТ ОТ ВИДА И РАЗМЕРА ( ДИАПАЗОНА ЗНАЧЕНИЙ ) ИЗМЕРЯЕМОЙ ВЕЛИЧИНЫ, А ТАКЖЕ ОТ ТРЕБУЕМОЙ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ.


Электрическое напряжение. Краткая характеристика

Электрическое напряжение – это энергетическая характеристика электрического поля. Напряжение численно равно отношению работы по перемещению заряженной частицы q к величине заряда данной частицы.

Если для перемещения заряда величиной один кулон совершили работу величиной один джоуль, то величина электрического напряжения — один вольт. Вольт — единица измерения напряжения по международной системе СИ. Названа в честь Алессандро Вольта, который открыл первый в мире источник электрической энергии (гальванический элемент).

Об электрическом напряжении иногда говорят как о разности потенциалов. Допустим, что потенциал одной точки поля равен 5 кулон, а второй точки поля 10 кулон. Напряжение между двумя точками будет равно разности потенциалов двух точек 10 Кл — 5 Кл = 5 В.

Для записи значения напряжения часто используют киловольты (1 кВ=1000 В), милливольты (1 мВ=0,001 В). Реже встречается величина мегавольт (1 МВ=1000 кВ), гигавольт (1 ГВ=1000 МВ), а также микровольт (1 мкВ=0,001 мВ) и нановольт (1 н=0,001 мкВ). Как правило, в электроустановках рабочим напряжением до 1000 В для обозначения параметра используют вольты, а в электроустановках свыше 1000 В — киловольты. Для определения значения напряжения используют специальные электроизмерительные приборы — вольтметры. В зависимости от величины измеряемого напряжения помимо вольтметров применяют милливольтметры и киловольтметры.

Электрическое напряжение в трехфазной сети

Основа всей нашей энергосистемы — трехфазная сеть. В трехфазной сети различают два вида электрического напряжения: линейное и фазное. Линейное напряжение сети – это напряжение между двумя линейными проводами трехфазной сети. Фазное напряжение сети – значение напряжения между началом и концом одной из трех фаз электрической сети, то есть напряжение между линейным проводом и нейтральным (нулевым) проводом. При соединении нагрузки потребителей по схеме «треугольник» линейное напряжение равно фазному напряжению сети. При соединении потребителей электрической энергии по схеме «звезда» линейное напряжение в корень из трех больше фазного. Например, линейное напряжение 380 вольт, а фазное напряжение – 220 вольт.

Напряжение в трехфазной сети принято обозначать дробью, в которой числитель – фазное напряжение сети, а знаменатель – линейное напряжение сети. Например, 127/220 В, 220/380 В, 380/660 В.

Существует общепринятый ряд стандартных (номинальных) значений напряжений в трехфазной электрической сети:

— в электроустановках до 1000 В: 127, 220, 380, 660 В. — в электроустановках выше 1000 вольт: 3, 6, 10, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 500 кВ. Значительное превышение определенного стандартами номинального значения напряжения именуется перенапряжением.

Номинальные значения электрического напряжения некоторых объектов

(объект, тип и величина напряжения):

  • электрокардиограмма: импульсное, 1-2 мВ;
  • пальчиковая батарейка: постоянное, 1,5 В;
  • антенна телевизионная: высокочастотное, 1-100 мВ;
  • батарея «крона»: постоянное, 9 В;
  • питание ноутбука: постоянное, 12 В;
  • телефонная линия: постоянное, 60 В;
  • разряд угря электрического: постоянное, 650 В;
  • разряд ската электрического: постоянное, 250 В;
  • контактная система трамвая: постоянное, 550 В;
  • электросеть России: переменное 220/380 В;
  • электросеть США: переменное 110/190 В;
  • электросеть Японии: переменное 100/172 В.
  • грозовое облако: постоянное, до 10 ГВ. (10 гигавольт = 10000000000 вольт. )

Напряжение прикосновения. Общие сведения и меры предосторожности.

Напряжение прикосновения, это электрическое напряжение, возникающее на теле человека в момент одновременного его контакта с парой точек проводника под напряжением или с парой проводящих частей электрического оборудования, например — проводом с поврежденной изоляции.

Вообще понятие напряжение прикосновения относится к двум открытым для контакта проводящим частям либо к открытой проводящей части и месту на поверхности земли или пола, на котором стоит человек. Если даже человек не находятся в данный момент на указанном месте, можно по крайней мере судить об ожидаемом напряжении прикосновения, то есть о его предполагаемой величине.

Опасность напряжения прикосновения

Если изоляция электрического оборудования, или изоляция питающих проводов, линий, хотя бы частично повреждена, то велика вероятность того, что на корпусах такого оборудования и на конструкциях, с которыми данное оборудование находится в контакте, появится определенное напряжение.

К примеру, стоящий на земле человек дотрагивается до каркаса какой-нибудь установки, который (каркас) по какой-то причине оказался под напряжением, хотя и заземлен при этом. В таком случае разность потенциалов между точками на земле, где расположены стопы человека, и корпусом, в том месте где происходит контакт, и будет численным значением напряжения прикосновения.

Если данное напряжение безопасно (в пределах 2 вольт переменного напряжения), то нет причин для волнения, но если оно значительно выше (если хотя бы превышает 36 вольт переменного), то это может быть опасно.

Защита от электрического тока — это не только надежная изоляция

Основные способы защиты людей от попадания под напряжение прикосновения:

  • изоляция токоведщих частей электрооборудования
  • расположение опасных частей на недосягаемой без специального оснащения высоте
  • установка ограждений и сигнализации опасного приближения
  • наличие плакатов и знаков, предупреждающих об опасности
  • диэлектрические средства индивидуальной защиты

Между тем ни один из перечисленных способов защиты не является универсальным, поэтому лучше применять сразу несколько.

Наличие надежной изоляции токоведущих частей — вот одно из главных условий безопасности при эксплуатации электроустановок. Важнейшая характеристика изоляции — ее сопротивление.

Согласно ПУЭ, сопротивление изоляции кабелей, даже тех, которые работают при напряжении ниже 1000 вольт, не должно быть ниже 0,5 МОм для провода каждой из фаз. А для обмоток статоров электродвигателей регламентированное значение доходит до 1 МОм при комнатной температуре!

Суть в том, что когда человек касается, к примеру оголенного провода, ток через его тело определяется сопротивлением непосредственно тела и напряжением прикосновения в текущих условиях. Но когда человек касается изолированного провода, то сопротивление изоляции включается в цепь последовательно с телом человека, и падение напряжения, а так же ток через тело, получаются значительно меньше. Человек в данных условиях оказывается более защищен от поражения током.

Напряжение прикосновения в электробезопасности

  • род тока в сети
  • путь прохождения тока в теле пострадавшего
  • электрическое сопротивление тела
  • напряжение прикосновения

Одно время мне доводилось слушать лекции по электробезопасности от профессора кафедры местного техникума.

Трюк заключался в следующем: профессор, уважаемый человек преклонных лет, откровенно хулиганил, сгибая металлическую скрепку для бумаг и засовывая ее голыми руками поочередно в оба разъема электрической розетки 220 вольт. При этом последствий для здоровья профессора не наступало, током его не било. Так он иллюстрировал понятие напряжения прикосновения.

Другой иллюстрацией к этой же теме от того же профессора был рассказ о том, как он подрабатывал цеховским электриком и проверял, не греются ли контактные соединения в сборных щитах и распределительных устройствах. Метод проверки им был избран далеко не косвенный. Он просто щупал голыми руками зажимные болты и кабельные наконечники, находящиеся под напряжением, повергая в ужас всех работников цеха и даже главного энергетика предприятия.

Конечно, за этим поведением профессора чувствуется неприкрытая бравада и желание эпатировать публику. Но почему же его действительно не било током? Да потому что напряжение его прикосновения к токоведущим частям было близким к нулю.

Напряжение прикосновения

Если немного знать электротехнику, то ответ очевиден. Ведь в соответствии с законом Ома каждый элемент цепи «берет на себя» часть напряжения, прямо пропорциональную его электрическому сопротивлению. Цепь в случае фокуса со скрепкой создается примерно такая: Фазный провод – скрепка – рука профессора – его нога – подошва его ботинка – линолеум на полу – доски пола – бетонная стяжка пола – заземленные металлоконструкции здания.

Как видите, между телом профессора и надежным «Нулём» есть масса элементов цепи, сопротивление которых исчисляется, как минимум, Кило-Омами. Эти-то линолеум и доски и брали на себя все опасные 220 В. Поэтому ежегодная «скрепочная миниатюра» от профессора производила неизгладимое впечатление лишь на уборщиц и завхозов, аттестующихся на первую группу по электробезопасности. Остальная аудитория была знакома с законом Ома достаточно хорошо.

Но, несмотря на то, что профессор много раз проводил такие эксперименты, повторять его подвиги не следует. И не только потому, что нормами электробезопасности не рекомендуется прикасаться к токоведущим частям электроустановок, находящимся под напряжением. Просто, определяя напряжение прикосновения на глаз, очень легко можно ошибиться с параметрами цепи. А такая ошибка может стать фатальной.

К примеру, профессор, щупая контакт в цеховой электроустановке, мог не заметить, что из его ботинка предательски вылез гвоздь, и что неизвестный доброжелатель щедро оросил соляным раствором пол вокруг этой самой установки. Да еще и руки у профессора могли некстати оказаться потными. И чем бы тогда кончилась эта рядовая проверка?

Поэтому не следует надеяться, что напряжение прикосновения будет малым. Нужно помнить, что оно может принять и номинальную для электроустановки величину. Лучше проявить излишнюю бдительность, чем пострадать от собственной беспечности.

Класс электробезопасности оборудования

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector