На протяжении веков люди использовали силу воды для выполнения различных задач. Например, для измельчения зёрен в муку. Сегодня же воду используют для создания электроэнергии. Но как это происходит?
В движущихся водах энергия исходит от гравитации. Согласно круговороту воды в природе, вода испаряется с поверхности земли либо выделяется растениями. Далее высвобождённый водяной пар переносится на большую высоту и превращается в облачные капли. Далее эти капли становятся всё больше и в итоге падают с неба в виде осадков: дождя, снега.
Течь воду на поверхности Земли заставляет сила тяжести. Если вода выпадает в виде дождя, то её часть стекает вниз по естественным каналам и превращается в реку. Сооружения, благодаря которым вода превращается в электричество, работают при помощи турбины. В частности, эти сооружения улавливают энергию проточной воды за счёт турбины. Эта вращающаяся турбина соединяется с валом.
А вал вращается внутри устройства под названием «генератор». Генератор использует для преобразования энергии вала в электричество индукцию.
Как всё-таки работает электричество? [Veritasium]
Источник: www.ferra.ru
Как работает электричество ютуб
Эта статья предназначена для школьников, студентов, а так же иных лиц которые хотят изучить основы электрики с нуля. Из этой статьи вы узнаете о том, что такое электрический ток, какие бывают источники тока, в каких единицах он измеряется и что такое электрическая цепь.
Начнем с определения.
Определение
Ток – это течение или движение чего-либо. Отсюда можно сделать следующее определение.
Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц (носителей электрического заряда) в веществе или вакууме.
В преимущественном большинстве носителями электрического заряда служат электроны, например в металлах. Гораздо реже – ионы, например в газах.
Обычно электрический ток происходит в металлах – проводах. Провода изготавливаются из алюминия, меди, серебра, золота и сплавов этих металлов в различных вариациях.
При этом скорость движения свободных электронов очень маленькая, не более 1 миллиметра в секунду. При этом скорость распространения электрического тока довольно велика – она почти равна скорости света. Поэтому когда мы щелкаем выключателем, свет зажигается мгновенно.
Эту скорость электронам придает источник электрической энергии. Благодаря источнику в проводнике (пусть это будет провод) создается электрическое поля, благодаря которому скорость электронов сильно увеличивается.
При этом должна быть создана электрическая цепь. Например, простая электрическая цепь состоит из:
- источника — например батарейки;
- проводника — например провода;
- потребителя — например лампочки;
- замыкателя — например выключателя.
Но это я забегаю веред, давайте обо всем по порядку. Начнем с источника.
Источник электрического тока
Самым простым и общеизвестным источником электрического тока является аккумулятор, в уменьшенном виде аккумуляторная или простая батарейка. Это источники постоянного тока. У этих источников есть плюса.
Есть положительный полюс, который обозначается знаком плюс (+). И отрицательный полюс который обозначается знаком минус (-).
Если полюса соединить с потребителем электрического тока, например лампочкой с помощью проводника (проводов), то электрический ток начнет движение в определенном направлении (под действием электрического поля) и лампочка загорится.
Ток течет от плюса к минусу, хотя обычно принято говорить что наоборот. Но, на начальном этапе это не столь важно.
Какие бывают источники электрического тока, выделим три основных:
- Гальванический источник – батарейка или аккумулятор.
- Термический источник или термоэлемент, в таком элементе электрический ток появляется при повышении температуры.
- Фотоэлемент – электричество появляется при воздействии излучения.
Гальванический элемент
Выше я привел обозначение гальванического элемента на схеме. Гальванический элемент это такое устройство, в котором происходят химические реакции. При этих реакциях выделяется энергия, которая превращается в электрическую энергию.
Гальваническими элементами можно считать батарейку и аккумулятор. Суть этих элементов такова.
Есть два металлических элемента, один из них анод (например, цинк) и катод (например, медь). Эти элементы помещены в определенную среду (электролит). Причем не важен форм-фактор этих элементов. Это может быть цинковая пластина и угольный стрежень, или две пластины, не суть.
Катод и анод имеют разные заряды, положительный и отрицательный. В результате разных зарядов в электролите начинается движение электронов, то есть появляется электрическое поле, благодаря которому образуется электрический ток.
Со временем происходящие в гальваническом элементе реакции ослабевают, и поэтому приходится покупать новую батарейку или заряжать автомобильный (например) аккумулятор.
Остальные элементы (источники) в данной статье я не рассматриваю. Надеюсь что в целом все понятно. Перейдем к проводнику.
Проводник электрического тока
Проводник это неотъемлемая часть электрической цепи. Он служит для передачи электрического тока от источника к потребителю (приемнику).
Как вы уже знаете проводник обычно это металл. Провода электрического тока в наших квартирах это, обычно, медные или алюминиевые проводники. Как же происходит движение электричества в металле?
Металлы в твердом состоянии имеют кристаллическую решетку. В этой решетке расположены положительно заряженные ионы, а между ними движутся отрицательно заряженные электроны. Отрицательный заряд электронов (всех) равен положительному заряду электронов (всех). Поэтому в своем обычном состоянии провода не баются током.
Электроны в металле, как и во многих других средах, движутся беспорядочно. Но если мы соединяем источник и потребитель с помощью провода, то от источника на металл начинает действовать электрическое поле и электроны начинают двигаться быстрее и в определенном направлении.
Некоторое беспорядочное движение электронов присутствует, но это движение можно сравнить с перемещением частиц воздуха в автомобиле, который едет с большой скоростью.
При этом электрический ток происходит по всему проводу (проводнику) который подключен к источнику электрического тока.
Потребитель электрического тока
Приемник или потребитель электрического тока это то, что потребляет ток для какой-либо работы.
Например, лампочка потребляет электрический ток для освещения, обогреватель для повышения окружающей температуры, электрооборудование для выполнения различной работы.
Без потребителя в цепи произойдет замыкание, о нем я расскажу в следующих материалах настоящего самоучителя электрика.
На потребителях не будем останавливаться подробно, тут все в целом должно быть понятно – все то, что для выполнения своей работы нуждается в электрическом токе, можно называть потребителем.
Замыкатель электрической цепи
Замыкателем электрического тока выступает любое устройство, которое замыкает и размыкает электрическую цепь.
Что бы загорелась лампочка нужно щелкнуть выключателем. Что бы чайник начал нагревать воду воду нужно щелкнуть выключателем. Все это замыкатели электрической цепи.
Эффекты (действия) электрического тока
У электрического тока есть определенные действия или эффекты, давайте коротко рассмотрим их.
- Тепловой эффект. Этот эффект выражает себя в том случае когда электрический ток проходит через участок цепи с большим сопротивлением. В этом случае электричество преобразуется в тепло. Благодаря этому эффекту работают некоторые обогреватели. Тот же бытовой чайник работает благодаря этому эффекту – нагревательный элемент имеет большое сопротивление и он передает свое тепло воде, которая со временем начинает кипеть.
- Химический эффект. Я уже писал выше, что при прохождении тока через электролит, происходит обмен электронами между электродами. Такой эффект называют электролизом. Этот эффект используют в промышленности, например для получения некоторых металлов.
- Магнитный эффект. При прохождении электрического тока через некоторые перемычки и обмотки возникает магнитное поле. Этот эффект позволяет создавать электродвигатели, трансформаторы и другие электротехнические устройства.
Сила тока и электрический заряд
В системе СИ основной единицей тока является ампер (A — в честь французского физика и математика Ампер Андре Мари). В формулах и расчетах сила тока обозначается буквой ( I ).
Силой тока принято считать отношение электрического заряда (q), прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения (t).
Поперечное сечение проводника это площадь среза металлической части провода, по которому передается электрический ток (проводника). Измеряется в миллиметрах.
Например, кабель ВВГ (винил-винил-голый) — первый кабель имеет две жилы сечением по 1,5 миллиметра.
Так же существует единица электрического заряда – Кулон (Кл). По сути это единица, которая определяет электрический ток, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока 1А за 1 секунду.
Амперметр
Амперметр это прибор, который предназначен для измерения силы тока в цепи. У большинства людей, чья работа не связана с электричеством, есть такой прибор как мультиметр. Именно он играет роль амперметра. Обычно он позволяет проводить измерения постоянного тока до 10 ампер.
На этом все основы электрического тока подходят к концу. Читайте другие материалы и задавайте вопросы в комментариях.
Анатолий Бузов / об авторе
Обучаю HTML, CSS, PHP. Создаю и продвигаю сайты, скрипты и программы. Занимаюсь информационной безопасностью. Рассмотрю различные виды сотрудничества.
Источник: abuzov.com
Электротехника для чайников – все нюансы от «А» до «Я»
Электроэнергия на сегодняшний день стала незаменимой вещью для каждого человека. Практически каждый прибор требует электричества. Ещё 20 лет назад многие обходились без электричества, а сегодня уже даже в поход люди берут источники питания.
Понятие электричества
Как известно из физики любое вещество состоит из молекулы, а молекула делится на атомы. Внутри атома расположены частицы заряда — это протон и нейтрон. Когда они находятся вблизи друг друга, то это провоцирует разность потенциалов.
Такое явление образует заряд электрической энергии. Если сказать ещё проще, то электричество — это энергия, которая появляется в результате движения отрицательных частичек. Перемешаться они способны с разной скоростью.
Для того чтобы контролировать данный процесс был придуман проводник. В случае когда частицы движутся в одном направлении, это называется постоянным током. В случае, когда происходит периодическая смена направления, то это будет называться током. Аккумулятор от автомобиля называют элементом постоянного тока. В народе это самый простой и эффективный элемент.
Переменный чаще всего используется в промышленных масштабах. Его используют для работы крупного оборудования.
Постоянный ток. Это ток, который не способен изменять направление движения частиц. Его движение осуществляется только в одном направлении от плюса к минусу. Данная величина как правило используется в аккумуляторных батареях для автомобилей и не только. Также его получают в батарейке при помощи химических реакций.
Если открыть схематическое изображение постоянного тока, то становится видно два полюса, которые называются положительным и отрицательным.
Электромагнетизм. Является одним из основных явлений в электрической технике. Продукция совместных действий электрического тока и магнита. Нашли такое явление при помощи обычного компаса. Если поднести провод под электричеством к компасу, то стрелка поменяет своё направление.
Для того чтобы сила магнитного импульса была больше, необходимо воспользоваться большим количеством витков на намотке. Сердечник — это металлическая часть, которая позволяет накручивать эти самые витки.
Переменный ток. Данное явление встречается очень часто и повсюду. Зачастую книги по электричеству начинаются именно с этого термина. Это позволяет сразу же разобраться, что такое переменный ток, почему он так называется и какие основные отличительные особенности от постоянного.
Характерно это явление тем, что периодически частицы меняют своё направление в отличие от постоянного. Данная характеристика позволяет передавать электричество на огромные расстояния, что в современном мире очень важно для работы оборудования, приборов и так далее. Изначально ток передаётся на станции, которые установлены в каждом городе или селе. Напрямую сделать не получится, так как это опасно для жизни. На станции он трансформируется и подаётся в квартиры.
Трансформаторы. Данный элемент способен преобразовывать энергетический ток из одних параметров напряжения в другие. Основывается на взаимоиндукции. Не обладает подвижными точками, механизмами является полностью статичным. Внутри оборудования присутствует две катушки, куда намотаны витки с разным количеством.
При помощи магнитного поля вся электроэнергия проходит между данных катушек. Подробнее ознакомиться с принципами действия и строением можно на курсах по данной тематике.
Электромашины (электродвигатели и генераторы). В автоматике такие изделия является часто используемыми. Входят в состав электрических установок. Генератор и двигатель — это два вида, которые различаются по возможностям и функционалу. В любой машине присутствует два основных элемента — это статор и ротор.
Первый является неподвижной частью, а второй подвижной.
Что изучает электротехника
Основная информация там об электроэнергии и электричестве, а также обо всех особенностях. Если нужна профессия электрика или что-то связанное с этим делом, сначала придётся отучиться на специальных курсах и изучить электротехнику. В этой статье речь идёт об электрике для чайников.
Углубляться в эту науку начали с 19 века. В период когда был изобретён источник постоянного тока. Дальше всё развивалось своим чередом.
Благодаря новым открытиям в физике открывались всё новые возможности. Для того чтобы хорошо понимать эту науку недостаточно знать только физику, также потребуются знания по химии и математике. Если нужно выяснить только основы и не хочется углубляться в тему и идти учиться, можно самостоятельно достать знания из ресурсов. Существует множество книг, а также интернет. Профессиональное образование требуется только тем, кто хочет связать свою жизнь с электричеством.
Электричество — это круто!
Система автоматической защиты
- Бытовая проводка обладает слишком большой мощностью, из-за чего может произойти возгорание. В начале образуется короткое замыкание, то есть неконтролируемая подача электроэнергии, после чего появляется огонь. Полностью исключить вероятность возгорания просто невозможно на сегодняшний день, но можно свести к самому минимуму. Для этого требуется автоматический рубильник, который сможет распознать короткое замыкание или перенапряжение в сети и вовремя отрубить электричество в доме;
- ноль привязывается к земле, а фаза имеет напряжение. Здесь возникает электрический ток. В некоторых случаях такой процесс может нести в себе серьёзную опасность.
Автоматическая защита.
Основные понятия электротехники
Важным аспектом в изучении электротехнике является изучение терминов и обозначений, которые занимают важную роль в практике. Три термина, которые необходимо обязательно изучить и рассмотреть подробно: сила тока, сопротивление и напряжение.
Сила тока — это количество заряда, которое проходит по проводнику на данный момент. Этот параметр несёт в себе серьёзную опасность для человека если он будет превышен допустимой нормы. Человек также является отличным проводником и ток пройдёт по каждой частице кожи.
Выделяется тепло и происходят необратимые химические реакции, которые убивают организм. Сопротивлением называют физическую величину проводника, его возможность проводить электроны.
Если этот параметр будет низким, то пройти сможет большее количество частиц и наоборот. Подобрать подходящий параметр под силу тока и сопротивление является одной из важнейших задач во всей науке.
Понятия и свойства электрического тока. Чтобы разобраться подробнее в данном направлении, нужно изучить немало теории, но основа — это практика. Для начала рекомендуется разобраться в понятиях и свойствах электроэнергии. Основными техническими характеристиками являются: сила тока, сопротивление, напряжение. В электротехнике эти пункты являются основными и обязательны для изучения.
Сила тока. Так называют количество частиц, которое способно пройти через выбранный проводник. Важнейшая величина во всей науке. С ней стоит разбираться подробнее. Здесь есть множество своих особенностей, которые являются индивидуальными.
Электрика для начинающих начинается с этого параметра.
Напряжение. Ещё одна характеристика, без которой невозможно представить электротехнику. Напряжение позволяет запитать более мощное оборудование, также контролировать подачу электроэнергии.
Сопротивление. Сопротивлением называют физическую величину проводника, его возможность проводить электроны. Если этот параметр будет низким, то пройти сможет большее количество частиц и наоборот. С данными тремя характеристиками нужно знакомиться отдельно. Одной главы в статье не хватит.
Электротехника для начинающих не пропустит данный параметр.
Мощность тока. Данная величина предназначена для того чтобы раскрутить мотор, нагреть батарейку и так далее. Измеряется характеристика в Ватт. Как и предыдущие величины, требует более тщательного разбора.
Энергия и мощность. Любой специалист, который хочет работы с электричеством, должен с лёгкостью отличать эти два параметра из знать их точное определение. Ядерная, тепловая, электрическая энергия образуется от разных сил. Эту характеристику не получится как-то сделать или исключить. В бытовом оборудовании энергия отображается в виде тепла или звуков.
Пусковой ток. Любой специалист должен уметь вычислять параметр, который нужен для запуска того или иного оборудования. За это отвечает данная характеристика. Для того чтобы запустить любой механизм требуется гораздо большее количество тока. Он может превышать нормальные показатели в несколько раз. Маломощный предмет не покажет эту характеристику так как разные соотношения.
Основы электротехники для начинающих — это важное требование.
Закон Ома. Для того чтобы вычислить силу тока необходимо напряжение разделить на сопротивление. Является основным законом.
Теорема Гаусса. Является основным законом, который входит в уравнение Максвелла по электродинамике.
Емкость плоского конденсатора. Это проводниковая величина, где заряд электричества способен накопить энергию. Плоский означает несколько частиц с разными зарядами. Разделяет их диэлектрический слой.
Энергия плоского конденсатора. Частица в конденсаторе обладает своей энергией и это позволяет вычислить общую энергию. Сделать это можно по специальной формуле: Ер=А=qEd.
С чего начать обучение
Всё зависит от того какой уровень знаний нужен. Если это касается бытовых вопросов и профессиональная деятельность ни к чему, то тогда можно не углубляться в изучении, а просто выяснить всю информацию в ресурсах интернета бесплатно.
Можно составить план обучения и самостоятельно по нему заниматься. Если же хочется связать свою жизнь с электричеством, то необходимо поступать в специализированные заведения, где можно обучиться не только теории, но и практике.
Вуз, техникум, колледж. Для начала можно пойти в одно из этих заведений, если пришлось уйти со школы после 9 класса. Здесь можно получить отличный толчок для дальнейшего образования. Именно тут можно получить первичные основные знания, фундамент для дальнейшего развития. Большинство Российских заведений не слишком требовательны, поэтому может пройти практически любой желающий.
Курсы. Основы электротехники для начинающих можно получить при помощи курсов. Следующая возможность получить нужные знания — это курс. Как правило на курсы ходят люди, которые уже имеют базовые знания. Они хотят получить индивидуальные знания по необходимой им специальности, ведь их огромное количество.
На курсы лучше приходить после окончания вуза или техникума по соответствующей тематике. Но можно и отучиться без набора знаний, на определённую специальность.
Самообучение. Основы электротехники для начинающих можно получить самому. Ещё один способ получить знания — это самостоятельное обучение. Стать специалистом после самообучения довольно сложно, так как может не хватать практических и теоретических знаний. Как правило, самообучение позволяет понять основные требования.
Изучение можно начать с интернета, найти наставника и следовать его указаниям.
Выполнение электромонтажных работ
Существует три основных этапа, которые необходимо выполнять во время проведения мероприятий с электричеством-
- проектировка;
- подготовить необходимое оборудование и инструменты, а также материал;
- прокладка кабеля.
Необходимые инструменты
Для того чтобы выполнить мероприятие потребуется набор следующих инструментов:
- нож;
- кусачки;
- плоскогубцы;
- фазо искатель;
- изолента;
- отвёртка;
- другие мелкие расходные материалы.
Удаление виниловой изоляции с проводов (зачистка)
Сначала требуется удалить старую изоляцию на проводах. Работать нужно аккуратно, чтобы не допустить повреждения жилы. Чтобы удалить оплётку, используется нож с тупым лезвием.
Изоляция
Местность, которая повреждена, должна быть изолирована. Для этого используется изолента. Необходимо прочно зафиксировать провода. Плотно прижать и закрепить на несколько раз.
Прокладка проводки
Современные провода укладывают без вспомогательной изоляции. Места, где были соединения, должны быть доступными. Не допускать механических воздействий. Также не должны влиять различные факторы на кабель. Иметь схему проводки и обращаться к ней, если будут проводиться какие-то работы в стене.
Монтажные работы.
Выбор электрического провода
Все провода делятся на два типа — это многожильный и одножильный. В первом варианте провод состоит из нескольких плетений. Для каждого мероприятия должен использоваться подходящий провод.
Провод для заземления
Предназначен для того чтобы обезопасить человека от поражения электрическим током. Некоторое оборудование категорически запрещается использовать без заземления. Если заземления нет, то его требуется провести. Без заземления не используется стиральная машина, различные нагревательные приборы, насос и так далее.
Электротехника и электрическая механика
Две большие науки, которые занимаются изучением электрического тока, они имеют взаимосвязь. Электротехника больше относится к изучению базовых схем различного оборудования.
После прохождения курсов, можно научиться чинить бытовые приборы при возникновении поломок.
Механика же занимается изучением работы двигателей и генераторов. Что такое трансформатор и его отличие от стабилизатора.
Техника безопасности
Большую роль в работе с электричеством играет техника безопасности. Для неё во всех книгах есть специальная глава и всю технику безопасности необходимо соблюдать обязательно. В противном случае можно получить травмы несовместимые с жизнью.
Вот ряд основных правил, которые соблюдают все:
- перед тем как приступить к использованию оборудования или прибора, нужно прочесть инструкцию. Там есть раздел о безопасности;
- для того чтобы осмотреть изоляцию кабеля, сначала нужно полностью исключить прохождение тока по прибору;
- если отключить питание оборудования невозможно, то нужно использовать резину для защиты;
- к электрощиту нельзя подходить никому кроме обученного специалиста;
- не пытаться искать фазу голыми руками, для этого используется мультиметр.
Источник: bigbim.ru