Формулы по электротехнике

С чего начать изучение основ электротехники

Электротехника для начинающих доступна на многих информационных носителях. В современных средствах массовой информации не хватает учебных пособий по основам электричества. Путеводители по электричеству покупаются в Интернете или книжных магазинах.

Новичок может получить уроки электрика в виде бесплатного видеокурса по основам электричества через интернет. Онлайн-видеолекции в доступной форме обучают всех азам электричества.

Примечание! Книга, несмотря на доступные онлайн-видеоресурсы, до сих пор считается наиболее практичным источником информации. С помощью учебника по электричеству с нуля вам не нужно постоянно включать компьютер. Учебник всегда будет под рукой.

Направляющие служат незаменимыми помощниками при ремонте электропроводки, ремонте выключателя, розетки, установке датчика движения и замене предохранителей в бытовых электроприборах.

Создание гальванического элемента

Все элементы состоят из атомов. Атомы можно сравнить с Солнечной системой, только каждая система имеет свое количество орбит, и каждая орбита может содержать одновременно несколько планет (электронов). Чем дальше путь от ядра, тем меньше притяжения испытывают электроны на этом пути.

Притяжение зависит не от массы ядра, а от разной полярности ядра и электронов. Если ядро ​​имеет заряд +10 единиц, электроны тоже должны иметь в сумме 10 единиц, но отрицательный заряд. Если электрон улетит с внешней орбиты, то суммарная энергия электронов уже будет -9 единиц. Простой пример сложения +10 + (-9) = +1. Получается, что атом имеет положительный заряд.

Бывает и обратное: ядро ​​обладает сильным притяжением и захватывает «чужой» электрон. Затем на его внешней орбите появляется «лишний» 11 электрон. Тот же пример +10 + (-11) = -1. В этом случае атом будет заряжен отрицательно.

Если два материала с противоположным зарядом погрузить в электролит и соединить с ними через проводник, например лампочку, то в замкнутой цепи потечет ток, и лампочка загорится. Если цепь разорвана, например через выключатель, свет погаснет.

Электрический ток получают следующим образом. При воздействии электролита на один из материалов (электрод) в нем возникает избыток электронов, и он становится отрицательно заряженным. Другой электрод, наоборот, под действием электролита отдает электроны и заряжается положительно. Каждый электрод соответственно обозначен «+» (избыток электронов) и «-» (дефицит электронов).

Хотя электроны имеют отрицательный заряд, электрод помечен знаком «+». Эта путаница произошла в начале электротехники. В то время считалось, что перенос заряда происходит положительными частицами. С тех пор было составлено много бланков, и чтобы их не переделывать, все оставили как есть.

В гальванических элементах электрический ток возникает в результате химической реакции. Совокупность нескольких элементов называется батареей, такое правило можно найти в электротехнике для чайников. Если возможен обратный процесс, когда в ячейке под действием электрического тока накапливается химическая энергия, то такую ​​ячейку называют батареей.

Гальванический элемент изобрел Алессандро Вольта в 1800 году. Он использовал медные и цинковые пластины, погруженные в раствор соли. Это стало прообразом современных аккумуляторов и батарей.

Виды и характеристики тока

После получения первого электричества возникла идея передать эту энергию на определенное расстояние, и здесь возникли трудности. Получается, что электроны, проходя через проводник, теряют часть своей энергии, и чем длиннее проводник, тем больше эти потери.

В 1826 году Георг Ом установил закон, который прослеживает зависимость между напряжением, током и сопротивлением. Читается следующим образом: U=RI. На словах получается: напряжение равно произведению тока на сопротивление проводника.

Из уравнения видно, что чем длиннее проводник, увеличивающий сопротивление, тем меньше будет ток и напряжение, следовательно, эффект будет уменьшаться.

Устранить сопротивление невозможно, для этого необходимо понизить температуру проводника до абсолютного нуля, что возможно только в лабораторных условиях. Ток нужен для питания, поэтому его тоже можно не трогать, осталось только повысить напряжение.

В конце 19 века это было непреодолимой проблемой. Ведь в то время не было ни электростанций, производящих переменный ток, ни трансформаторов. Поэтому инженеры и ученые обратили свое внимание на радио, но оно сильно отличалось от современной беспроводной связи. Правительство разных стран не видело пользы от этой разработки и не спонсировало подобные проекты.

Для того, чтобы преобразовать напряжение, повысить или понизить его, необходим переменный ток. Как это работает, видно из следующего примера. Если проволоку намотать на катушку и быстро ввести в нее магнит, то в катушке возникнет переменный ток.

В этом можно убедиться, подключив к концам катушки вольтметр с нулевой отметкой посередине. Стрелка прибора будет отклоняться влево и вправо, это будет свидетельствовать о том, что электроны движутся то в одну сторону, то в другую.

Этот метод получения электричества называется магнитной индукцией. Он используется, например, в генераторах и трансформаторах, принимающих и изменяющих ток. По своей форме переменный ток может быть:

• синусоидальный;
• импульс;
• исправлено.

Типы проводников

Первое, что влияет на электрический ток, это проводимость материала. Эта проводимость различна для разных материалов. Условно все вещества можно разделить на три вида:

• дирижер;
• полупроводники;
• диэлектрик.

Проводником может быть любое вещество, свободно пропускающее через себя электрический ток. К ним относятся такие твердые материалы, как, например, металл или полуметалл (графит). Жидкие – ртуть, расплавленные металлы, электролиты. Сюда же относятся ионизированные газы.

 

Исходя из этого, проводники делятся на два типа проводимости:

• электронный;
• ионный.

Электронная проводимость относится ко всем материалам и веществам, в которых электроны используются для создания электрического тока. К таким элементам относятся металлы и полуметаллы. Хороший проводник электричества и углерода.

В ионной проводимости эту роль играет частица, имеющая положительный или отрицательный заряд. Ион – это частица с недостающим или дополнительным электроном. Одни ионы не прочь захватить «лишний» электрон, другие не ценят электроны и потому свободно их отдают.

Соответственно, такие частицы могут быть заряжены отрицательно и положительно. Примером может служить соленая вода. Основным веществом является дистиллированная вода, которая является изолятором и не проводит электричество. При добавлении соли она становится электролитом, то есть проводником.

Полупроводники в обычном состоянии не проводят ток, но при внешних воздействиях (температура, давление, свет и т д.) начинают пропускать ток, но не так хорошо, как проводники.

Все остальные материалы, не входящие в первые два типа, являются диэлектриками или изоляторами. В обычных условиях они практически не проводят электричество. Это объясняется тем, что на внешней орбите электроны очень хорошо удерживаются на месте, и для других электронов места нет.

Применяемые радиодетали

Изучая электрику для «чайников», помните, что используются все ранее перечисленные материалы. Проводники в основном используются для соединения элементов схем (в том числе и в микросхемах). Они могут подключать к нагрузке источник питания (это, например, провод от холодильника, электрические провода и т д.). Они используются для производства катушек, которые, в свою очередь, могут использоваться без изменений, например, на печатных платах или в трансформаторах, генераторах, электродвигателях и т д.

Проводники самые многочисленные и разнообразные. Из них делают почти все радиодетали. Для получения варистора, например, может быть использован один полупроводник (карбид кремния или оксид цинка). Существуют детали, в состав которых входят проводники разного типа проводимости, например диоды, стабилитроны, транзисторы.

Особую нишу занимают биметаллы. Это соединение двух или более металлов, имеющих разную степень расширения. При нагревании такая деталь деформируется за счет разнопроцентного расширения. Обычно используется в токовой защите, например для защиты электродвигателя от перегрева или для отключения устройства при достижении заданной температуры, как в утюге.

Диэлектрические вещества в основном выполняют защитную функцию (например, изолирующие ручки электроинструментов). Также они позволяют изолировать элементы электрической цепи. Печатная плата, на которой крепятся радиодетали, изготовлена ​​из диэлектрика. Провода катушки покрыты изоляционным лаком для предотвращения коротких замыканий между витками.

Понятие электричества

Все вещества состоят из молекул, которые, в свою очередь, состоят из атомов. Атом имеет ядро ​​и положительно и отрицательно заряженные частицы (протоны и электроны), которые движутся вокруг него.

Когда два материала помещаются рядом друг с другом, между ними возникает разность потенциалов (атомы одного вещества всегда имеют меньше электронов, чем другого), что приводит к созданию электрического заряда — электроны начинают удаляться от одного материала другому.

Так создается электричество. Другими словами, электричество — это энергия, возникающая в результате движения отрицательно заряженных частиц от одного вещества к другому.

Скорость движения может быть разной. Для движения в нужном направлении и с нужной скоростью используются кондукторы. Если движение электронов по проводнику осуществляется только в одном направлении, такой ток называется прямым. Если направление движения меняется с определенной частотой, ток будет переменным.

Наиболее привычным и простым источником постоянного тока является аккумуляторная батарея или автомобильный аккумулятор. Переменный ток активно используется в быту и в промышленности. На нем работают практически все приборы и оборудование.

К вашему сведению. Движение электрической энергии можно контролировать. Методы такого контроля изучает курс «Основы электротехники», который необходим всем электрикам, чтобы уметь правильно прокладывать провода в доме, не допускать возгорания или повреждения в период работы.

Постоянный ток

Так называют ток, который не меняет своего вектора движения ни на одном временном интервале и направлен строго от положительного полюса к отрицательному. Постоянный электрический ток характеризуется способностью накапливаться – на этом основан принцип работы аккумуляторных источников питания.

Кроме того, такой ток можно получить в батареях посредством химической реакции. Аккумуляторы и гальванические батареи обеспечивают работу большого количества портативных устройств. На схемах этот вид тока показан с указанием плюсового и минусового полюсов.

Если электроприбор предназначен для работы только от постоянного тока, на корпусе наносится соответствующая маркировка в виде одиночной линии или пары параллельных горизонтальных линий.

Электромагнетизм

Это явление является одним из фундаментальных понятий в электротехнике. Это продукт взаимодействия между магнитным эффектом и электрическим током. Г. Эрстед впервые зафиксировал ее при приближении компаса к кабелю, по которому проходил ток: стрелка на приборе в этой точке смещалась, что иллюстрировало наличие магнитного поля вблизи троса.

Электромагниты — это материалы, в которых магнитные свойства обнаруживаются только при прохождении тока через обмотку. Для увеличения силы магнитного поля обмотку составляют из большого числа витков. Металлическая основа с магнитными свойствами, которая обернута вокруг него, называется сердечником.

Вектор силовой линии определяется направлением протекания электрического тока в проводе обмотки. Если собственные свойства магнита оказываются постоянными, а не только при наличии тока и обмотки, его называют постоянным. Часто он имеет кольцевидную или подковообразную форму.

Переменный ток

Это один из первых терминов, с которым знакомятся студенты, изучающие теорию электричества. Заодно узнают о его отличиях от постоянного тока.

Этот вид тока характеризуется тем, что он циклически меняет свою величину и направление (в отличие от постоянного, где эти параметры все время неизменны). В этом случае характер изменений можно отразить на графике в виде синусоиды. При подключении лампы к сети с таким током минус и плюс на контактах будут периодически меняться местами.

Использование такого тока позволяет передавать электрическую энергию на очень большие расстояния. Так как генераторы создают огромное напряжение, которое опасно подавать в дома, мощность от них направляется на подстанции, где она трансформируется.

К вашему сведению. Из этого тока можно получить постоянный с помощью выпрямительного устройства — диодного моста. Он выпрямляет синусоидальную кривую, заставляя электроны двигаться по одному и тому же вектору, не меняя его с течением времени.

Трансформаторы

Это устройства, преобразующие переменный ток с заданными параметрами в ток с другим показателем напряжения, но идентичной исходной частоте. Их действие основано на принципе взаимной индукции. Устройство статичное, не снабжено движущимися частями, поэтому не является машиной, но с его работой учащиеся знакомятся одновременно с принципами действия электрических машин.

В блоке монтируются две катушки с разным числом витков (это сделано для обеспечения разницы напряжений). Электричество передается между катушками вдоль магнитного поля.

Читайте также: 3 способа получить электричество из земли для дома своими руками – теория, практика, схема

Электрические машины (электродвигатели и генераторы)

Эти механизмы широко применяются в автоматике, промышленности, являются основными элементами в электроустановках. Двумя основными типами, которые различаются по назначению и работе, являются генераторы и двигатели. Любая машина включает в себя устойчивую часть (статор) и подвижную часть (ротор).

Что изучает электротехника

Эта наука знает об электричестве почти все. Изучить его необходимо каждому, кто хочет получить диплом или квалификацию электрика. В большинстве учебных заведений курс, где изучают все, что связано с электричеством, называется «Теоретические основы электротехники» или сокращенно ТОЭ.

Эта наука получила развитие в 19 веке, когда был изобретен источник постоянного тока, и появилась возможность строить электрические цепи. Электротехника получила дальнейшее развитие в процессе новых открытий в физике электромагнитных излучений. Чтобы без проблем овладеть наукой в ​​настоящее время, необходимо иметь знания не только в физике, но и в химии и математике.

В первую очередь в курсе ТО изучаются основы электричества, дается определение тока, исследуются его характеристики, свойства и направления использования. Затем изучаются электромагнитные поля и возможности их практического использования. Курс обычно заканчивается изучением устройств, использующих электрическую энергию.

Чтобы разобраться с электричеством, необязательно поступать в высшее или среднее учебное заведение, достаточно воспользоваться самоучителем или пройти видеоуроки «для чайников». Полученных знаний хватит, чтобы справиться с проводами, заменить лампочку или повесить люстру дома.

Однако если вы планируете профессионально работать с электричеством (например, электриком или энергетиком), соответствующее образование будет обязательным. Он позволяет получить специальное разрешение на работу с устройствами и устройствами с питанием от источника питания.

Системы автоматической защиты

В электросети существует 2 типа угроз:

• Мощности бытовой электропроводки достаточно для воспламенения материалов, используемых в отделке помещений. Короткое замыкание в сети приводит к неконтролируемому увеличению силы тока и воспламенению.

Свести вероятность такой ситуации к нулю невозможно, но она снижается введением в цепь автоматического выключателя. При увеличении параметров тока пластина устройства деформируется, высвобождается пружина, размыкающая контакты. Машина не реагирует на импульсы пускового тока.

• Нейтральный провод подключается к земле, фазный провод находится под напряжением относительно него. Между таким проводником и заземленными предметами протекает ток. Поражение человека электричеством, генерируемым между 2-мя сетевыми кабелями, практически не опасно. Однако при определенных условиях протекания тока поражение электрическим током становится смертельным.

Автоматические системы защиты гарантируют, что ток входит в один провод и выходит из другого. При появлении напряжения между фазой и заземленным объектом, например, телом человека, автоматический выключатель замыкания на землю отключает сеть.

Основные понятия электротехники

При изучении электричества для начинающих наиболее важно понимать три основных понятия:

• Сила тока;
• Напряжение;
• Сопротивление.

Под силой тока понимается количество электрического заряда, протекающего по проводнику определенного сечения в единицу времени. Другими словами, количество электронов, переместившихся с одного конца проводника на другой за заданное время. Сила тока является наиболее опасной для жизни и здоровья человека.

Если взять оголенный провод (а человек тоже проводник), то по нему будут проходить электроны. Чем больше они пройдут, тем больше будет повреждений, ведь во время своего движения они выделяют тепло и запускают различные химические реакции.

Но чтобы ток протекал по проводникам, между одним и другим концом проводника должно быть напряжение или разность потенциалов. Причем оно должно быть постоянным, чтобы движение электронов не прекращалось. Для этого электрическая цепь должна быть замкнута, а на одном конце цепи должен быть размещен источник тока, обеспечивающий постоянное движение электронов в цепи.

Сопротивление — это физическое свойство проводника, его способность проводить электроны. Чем меньше сопротивление проводника, чем больше электронов проходит через него в единицу времени, тем выше сила тока. Высокое сопротивление, наоборот, снижает силу тока, но приводит к нагреву проводника (при достаточно высоком напряжении), что может привести к пожару.

Выбор оптимального соотношения между напряжением, сопротивлением и током в электрической цепи является одной из основных задач электротехники.

Понятия и свойства электрического тока

Электричество — это движение заряженных частиц. При случайном движении свободных электронов этого не происходит. В движении заряда участвуют только упорядоченно движущиеся частицы. Ток всегда течет в одном направлении. О его наличии свидетельствуют следующие признаки:

• повышение температуры проводника;
• силовое воздействие на намагниченные тела;
• изменение химических свойств проводника.

Ток переменный и постоянный. Во втором случае параметры не изменяются. Переменный ток периодически меняет полярность с отрицательной на положительную. Это означает, что направление потока частиц будет противоположным. Скорость изменения – это частота.

Сила тока

Когда в цепи появляется электричество, заряд переносится через поперечное сечение проводника. Величина, прошедшая за единицу времени, называется силой тока и выражается в амперах.

Напряжение

Чтобы поддерживать движение частиц, несущих заряд, требуется сила, действующая в правильном направлении. Оно называется электрическим полем или напряжением. Сила вызывает разность потенциалов и стимулирует движение частиц. Единицей, используемой для измерения напряжения, является вольт. Между основными параметрами тока существует зависимость, отраженная в законе Ома.

Сопротивление

Это значение является характеристикой проводника, связанного с током. Удельное сопротивление, выраженное в омах, относится к сопротивлению материала потоку заряженных частиц. Параметр увеличивается по мере уменьшения сечения и увеличения длины проводника. Под действием сопротивления материал нагревается. Значение 1 Ом возникает при токе 1 А и напряжении 1 В.

Мощность тока

Электрический ток используется для выполнения работы — нагрева батарей, вращения двигателя и т д. Вы можете рассчитать мощность в ваттах, умножив силу тока на напряжение. Например, обогреватель на 220 В потребляет 2200 Вт. Это означает, что для работы требуется выходной ток 10 А. Лампа накаливания мощностью 100 Вт потребляет 0,45 А.

Энергия и мощность

Начинающий электрик должен научиться разбираться в таких понятиях. Энергия может быть электрической, тепловой, механической или ядерной. Его нельзя создать или уничтожить. Один вид энергии может быть преобразован в другой. Например, в бытовых приборах электричество преобразуется в тепло или звук. Любое устройство потребляет определенное количество энергии в определенный период времени.

Каждая единица характеризуется своим значением, которым является мощность.

Пусковой ток

Необходимо различать параметры тока, потребляемого устройством при работе и при его включении. В последнем случае наблюдается скачок, во много раз превышающий эксплуатационные показатели. Входящий ток при включении называется пусковым.

Электродвигатели имеют самый большой параметр. Пусковой ток подается на вал при достижении нужной скорости вращения. Это характерно для большинства бытовых приборов. Источники питания оснащены устройствами, накапливающими энергию для запуска.

Пусковой ток не характерен для ТЭНов малой мощности. Рассчитать параметр, зная мощность устройства, не получится. Единицы имеют разные отношения. Кроме того, современные устройства оснащены ограничителями пускового тока.

Закон Ома

Ток равен напряжению, деленному на сопротивление. Это основной принцип закона Ома. Работает на постоянном и переменном токе. По проводу сопротивлением 1 Ом при напряжении 1 В протекает ток силой 1 А. Из закона Ома следуют два следствия:

1. Зная ток и сопротивление, можно рассчитать мощность, рассеиваемую цепью. Для этого квадрат первого параметра умножается на второй.
2. При заданных напряжении и сопротивлении можно рассчитать мощность. В этом случае квадрат первого значения делится на значение второго.

Закон Кулона

Согласно краткому описанию, это физический закон, говорящий о взаимодействии между электрическими зарядами в стационарной точке в зависимости от того, насколько далеко они находятся. Согласно полному определению, формулировка означает, что между двумя точками образуется вакуум в виде электрических зарядов.

Возникает удельная сила, пропорциональная произведению их модульных частиц, деленному на квадрат расстояния.

Расстояние – это длина, соединяющая заряды. Сила взаимодействия направлена ​​вдоль отрезка. Кулоновская сила — это сила, которая отталкивает заряды минус-минус и плюс-плюс и притягивает минус-плюс и плюс-минус.

Примечание! Формула для электрической силы выглядит так: F=k⋅|q1|⋅|q2|/r2, где F — сила заряда, q — величина заряда, r — вектор или расстояние между зарядами, k – коэффициент пропорциональности. Последняя равна c2·10–7 Гн/м.

Закон Кулона

Решите задачу с законом Кулона. При наличии заряженных шаров, находящихся на расстоянии 15 см и отталкивающихся с силой 1 Н в поисках начального заряда, можно выявить неизвестное, переведя основные единицы в систему СИ и подставив значения в заданную формулу. Результат будет 2 * 5 * 10 (-8) = 10 (-7).

Теорема Гаусса

Основной закон электродинамики, включенный в уравнения Максвелла. Это следствие рассуждений Кулона и принципа суперпозиции. Вектор напряжения поля движется по ней через произвольное значение замкнутой поверхности, окруженной зарядами.

Оно пропорционально сумме заряженных частиц, находящихся внутри этого замкнутого пространства. Указанный вектор делится на e0. Все это выражается приведенной ниже формулой.

Теорема Гаусса

Емкость плоского конденсатора

Емкость — это характеристика проводимости, с помощью которой электрический заряд может накапливать энергию. Плоский конденсатор представляет собой ряд противоположно заряженных пластин, разделенных тонким слоем диэлектрика. Емкость плоского конденсатора – это его характеристика, способность накапливать электрическую энергию.

Примечание! Это физическая величина, равная делению заряда на разность потенциалов футеровки. Зарядка в данном случае представляет собой заряженный один диск.

Если в задаче необходимо узнать емкость конденсатора из двух пластин площадью 10 (-2) квадратных метров и в них лежит лист 2*10 (-3) метров, ε0 — электрическая постоянная, равная 8,85 × 10-12 фарад на метр, а ε = 6 — диэлектрическая проницаемость слюды. В этом случае необходимо подставить значения в формулу C= ε* ε* S/d.

Емкость плоского конденсатора

Энергия плоского конденсатора

Поскольку каждая частица конденсатора обладает способностью накапливать энергию, которая запасается на обкладке конденсатора, вычислить эту Е несложно, так как для того, чтобы элемент зарядился, он должен совершить работу. Работа ведется в поле. В результате была выведена следующая формула: Ep = A = qEd, где A — работа, d — расстояние.

Энергия

Электротехника и электромеханика

Электромеханика — это раздел электротехники. Изучает принципы работы устройств и оборудования, работающих от источника электроэнергии. Изучив основы электромеханики, вы сможете научиться ремонтировать различную технику или даже проектировать ее.

В рамках занятий по электромеханике, как правило, изучаются правила преобразования электрической энергии в механическую (как работает электродвигатель, принципы работы любой машины и т д.). Также изучаются обратные процессы, особенно принципы работы трансформаторов и электрогенераторов.

Таким образом, без понимания того, как устроены электрические цепи, принципов их действия и других проблем, которые изучает электротехника, невозможно освоить электромеханику.

С другой стороны, электромеханика является более сложной дисциплиной и носит прикладной характер, так как результаты изучения непосредственно используются при проектировании и ремонте машин, оборудования и различных электротехнических устройств.

Безопасность и практика

При освоении курса электротехники для начинающих необходимо особое внимание уделить вопросам безопасности, так как несоблюдение некоторых правил может привести к трагическим последствиям.

Первое правило, которому нужно следовать, — обязательно прочитать инструкцию. У всех электроприборов в инструкции по эксплуатации всегда есть раздел, посвященный вопросам безопасности.

Важно! Соблюдение рекомендаций поможет избежать травм и порчи имущества.

Второе правило – проверить состояние изоляции проводников. Все кабели должны быть покрыты специальными материалами, не проводящими электричество (диэлектрик). Если изоляционный слой поврежден, его следует в первую очередь восстановить, иначе возможен ущерб здоровью.

Кроме того, в целях безопасности работы с кабелями и электрооборудованием следует проводить только в специальной одежде, не проводящей электричество (резиновые перчатки и диэлектрические сапоги).

Третье правило – использовать только специальные приборы для диагностики параметров электрической сети. Ни в коем случае нельзя делать это голыми руками или пробовать «на язык».

Примечание! Пренебрежение этими элементарными правилами является основной причиной травматизма и несчастных случаев в работе электриков и электриков.

Законы Кирхгофа

Электрика любого помещения выполняется в виде замкнутых рабочих электрических цепей. Двумя основными законами, управляющими процессами в электрических сетях, являются законы Кирхгофа. Их двое. Оба применимы как к постоянному току, так и к переменному току.

Первый закон Кирхгофа утверждает:

Суммарная величина токов, направленных в узел электрической сети, равна суммарной величине токов, направленных из узла.

На практике на основе первого закона Кирхгофа основана работа устройств защитного отключения (УЗО). Работа УЗО заключается в отключении подачи питания в сеть при появлении токов утечки.

При нормальной работе суммарная величина тока, втекающего в электрическую сеть, равна величине тока, вытекающего из нее. Если равенство токов нарушено, в сети есть утечка. УЗО сконструировано и подключено таким образом, что при утечке тока УЗО обнаруживает это и прерывает подачу питания.

Второй закон Кирхгофа гласит:

Любая замкнутая цепь переменной электрической сети имеет равные значения комплексных напряжений и ЭДС (электродвижущих сил) на всех пассивных элементах сети.

Примечание. Комплексное напряжение представляет собой значение напряжения переменного тока.

Практическое использование можно объяснить на любой квартирной группе электроснабжения. Для уточнения рассмотрим квартиру.

Сколько бы силовых групп не было в квартире, на любой розетке или светильнике напряжение в сети (в рабочем режиме) будет 220 вольт.

Формулы для постоянного электрического тока

Постоянный электрический ток не меняется ни по величине, ни по направлению. Он используется для расчета замкнутой, однородной цепи, тока и других параметров. Поэтому важно знать формулы для него и основные законы, связанные с ним.

Закон Ома для участка однородной цепи

Для существования электрического тока необходимо поле. Для его образования необходимы потенциалы или их разность, выраженная напряжением. Ток будет направлен к более низким потенциалам, а электроны начнут свое движение в обратном направлении. В 1826 г. Г. Ом провел исследование и пришел к выводу: чем больше показатель напряжения, тем больше ток, проходящий через участок.

К вашему сведению! Соседние проводники проводят электричество по-разному. То есть каждый элемент имеет свою проводимость, электрическое сопротивление.

В результате по теореме Ома сила тока участка однородной цепи будет прямо пропорциональна показателю напряжения на нем и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Закон Ома

Используя формулу I = U/R, где I считается током, U напряжением и R электрическим сопротивлением, последнее значение можно найти, если p*l/S, где p – удельное проводящее сопротивление, l – длина проводника, а S — площадь поперечного сечения проводника.

Закон Ома для замкнутой цепи с источником тока

Ом вывел формулу замкнутой цепи. Согласно ему ток на этом участке от источника тока с внутренним и внешним сопротивлением нагрузки равен делению электродвижущей силы источника на сумму внутреннего и внешнего сопротивления. Выглядит это так: I = e/R + r, где I — сила тока, e — ЭДС, R — сопротивление, r — внутреннее сопротивление источника напряжения.

Примечание! В физическом смысле, согласно этому закону, чем выше ЭДС, чем выше источник энергии, тем больше скорость движения зарядов. Чем выше сопротивление, тем меньше ток.

Закон Ома для замкнутой цепи

Работа постоянного тока

Энергия, проходя через проводник, упорядоченно переходит в носитель. Когда он движется, он работает. В результате работа постоянного тока есть деятельность поля, направленная на перенос электрических зарядов по проводнику. Он равен произведению I на напряжение и время, совершаемое работой.

Закон Джоуля-Ленца

Когда электричество проходит через проводник с сопротивлением, всегда выделяется тепло. Количество теплоты, выделяющееся за определенный промежуток времени, определяется законом Джоуля-Ленца. По формуле мощность нагрева равна произведению плотности электричества на напряжение — w = j * E = oE (2).

Примечание! В практическом смысле закон важен для снижения потерь мощности, выбора проводника для электрической цепи, выбора электронагревателя и использования предохранителя для защиты сети.

Закон Джоуля-Ленца

Советы начинающим

Чтобы получить начальное представление об электричестве и принципах работы устройств, использующих его, рекомендуется пройти специальный курс или изучить пособие по электротехнике для начинающих. Такие материалы разработаны специально для тех, кто пытается освоить эту науку с нуля и получить необходимые навыки работы с электрооборудованием в быту.

Советы начинающим электрикам

В инструкции и видеоуроке подробно описано, как работает электрическая цепь, что такое фаза и что такое ноль, чем сопротивление отличается от напряжения и тока и так далее. Особое внимание уделяется мерам безопасности во избежание травм при работе с электроприборами.

Конечно, изучение курсов или чтение руководств не позволит вам стать профессиональным электриком или электриком, но решить большинство бытовых задач по результатам освоения материала будет вполне реально. Для профессиональной работы уже необходимо получить специальное разрешение и иметь профильное образование.

Без этого запрещено выполнять служебные обязанности по разным инструкциям. Если компания допустит человека без необходимой подготовки к работе с электрооборудованием, и он получит травму, руководитель получит серьезное наказание, вплоть до уголовного.