Что это электрика: электрика | это… Что такое электрика?

Базовые понятия в электрике – основные понятия в электрике

Прежде чем приступить к работам, связанным с электричеством, необходимо немного «подковаться» теоретически в этом вопросе. Если говорить просто, то обычно под электричеством подразумевается это движение электронов под действием электромагнитного поля. Главное — понять, что электричество — энергия мельчайших заряженных частиц, которые движутся внутри проводников в определенном направлении (рис, 1.1). Постоянный ток практически не меняет своего направления и величины во времени. Допустим, в обычной батарейке постоянный ток. Тогда заряд будет перетекать от минуса к плюсу, не меняясь, пока не иссякнет. Рис. 1.1. Движение электронов в проводнике Переменный ток — это ток, который с определенной периодичностью меняет направление движения и величину. Представьте ток как поток воды, текущий по трубе. Через какой-то промежуток времени (например, 5 с) вода будет устремляться то в одну сторону, то в другую. С током это происходит намного быстрее — 50 раз в секунду (частота 50 Гц). В течение одного периода колебания величина тока повышается до максимума, затем проходит через ноль, а потом происходит обратный процесс, но уже с другим знаком. На вопрос, почему так происходит и зачем нужен такой ток, можно ответить, что получение и передача переменного тока намного проще, чем постоянного. Получение и передача переменного тока тесно связаны с таким устройством, как трансформатор (рис. 1.2). Генератор, который вырабатывает переменный ток, по устройству гораздо проще, чем генератор постоянного тока. Кроме того, для передачи энергии на дальнее расстояние переменный ток подходит лучше всего. С его помощью при этом теряется меньше энергии. Рис 1.2. Трансформатор на подстанции понижает напряжение от высоковольтной линии для передачи в бытовую сеть При помощи трансформатора (специального устройства в видек атушек) переменный ток преобразуется с низкого напряжения на высокое и наоборот, как это представлено на иллюстрации (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Передача на расстояние переменного тока

Именно по этой причине большинство приборов работает от сети, в которой ток переменный. Однако постоянный ток так-же применяется достаточно широко — во всех видах батарей, в химической промышленности и некоторых других областях.

Многие слышали такие загадочные слова, как одна фаза, три фазы, ноль, заземление или земля, и знают, что это важные понятия в мире электричества. Однако не все понимают, что они обозначают и какое отношение имеют к окружающей действительности. Тем не менее знать это обязательно.

Не углубляясь в технические подробности, которые не нужны домашнему мастеру, можно сказать, что трехфазная сеть — это такой способ передачи электрического тока, когда переменный ток течет по трем проводам, а по одному возвращается назад. Вышесказанное надо немного пояснить. Любая электрическая цепь состоит из двух проводов. По одному ток идет к потребителю (например, к чайнику), а по другому возвращается обратно. Если разомкнуть такую цепь, то ток идти не будет. Вот и все описание однофазной цепи (рис. 1.4).

Тот провод, по которому ток идет, называется фазовым, или просто фазой, а по которому возвращается — нолевым, или нолем. Трехфазная цепь состоит из трех фазовых проводов и одного обратного. Такое возможно потому, что

фаза переменного тока в каждом из трех проводов сдвинута по отношению к соседнему на 120 °С (рис. 1.5). Более подробно на этот вопрос поможет ответить учебник по электромеханике.

Рис. 1.5. Схема трехфазной цепи

Передача переменного тока происходит именно при помощи трехфазных сетей. Это выгодно экономически — не нужны еще два нолевых провода. Подходя к потребителю, ток разделяется на три фазы, и каждой из них дается по нолю. Так он попадает в квартиры и дома. Хотя иногда трехфазная сеть заводится прямо в дом. Как правило, речь идет о частном секторе, и такое положение дел имеет свои плюсы и минусы. Об этом будет рассказано позднее.

Земля, или, правильнее сказать, заземление — третий провод в однофазной сети. В сущности, рабочей нагрузки он не несет, а служит своего рода предохранителем.

Это можно объяснить на примере. В случае когда электричество выходит из-под контроля (например, короткое замыкание), возникает угроза пожара или удара током. Чтобы этого не произошло (то есть значение тока не должно превышать безопасный для человека и приборов уровень), вводится заземление. По этому проводу избыток электричества в буквальном смысле слова уходит в землю (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Простейшая схема заземления

Еще один пример. Допустим, в работе электродвигателя стиральной машины возникла небольшая поломка и часть электрического тока попадает на внешнюю металлическую оболочку прибора. Если заземления нет, этот заряд так и будет блуждать по стиральной машине. Когда человек прикоснется к ней, он моментально станет самым удобным выходом для данной энергии, то есть получит удар током. При наличии провода заземления в этой ситуации излишний заряд стечет по нему, не причинив никому вреда. В дополнение можно сказать, что нолевой проводник также может быть заземлением и, в принципе, им и является, но только на электростанции.

Ситуация, когда в доме нет заземления, небезопасна. Как с ней справиться, не меняя всю проводку в доме, будет рассказано в дальнейшем.

ВНИМАНИЕ!

Некоторые умельцы, полагаясь на начальные знания по электротехнике, устанавливают нолевой провод как заземляющий. Никогда так не делайте. При обрыве нолевого провода корпуса заземленных приборов окажутся под напряжением 220 В.

Основные понятия электрика

Время поговорить и об электрической терминологии. Знание ее пригодится вам, когда вы будете читать дальнейшие публикации и другую литературу по электрике.

Схема устройства автоматического выключателя.

Автоматический выключатель (АВ) – вид предохранителя, который срабатывает, если сила тока в цепи превышает установленную величину.

АД – автомат дифференциальный. Гибридное устройство, совмещающее в себе УЗО и механизм защиты от перегрузки тока.

Ампер – единица силы тока.

Анод– положительный вывод батареи.

Батарея – два или более элементов, соединенных последовательно или параллельно для обеспечения нужного напряжения и тока.

Ватт – единица электрической мощности.

Схема соединения проводов колпачком.

Внешний проводник – провод, который связывает источник тока с потребителем.

Вольт – единица электрического напряжения.

Выравнивание потенциалов – устранение разницы потенциалов между проводящими предметами.

ВРУ (вводно-распределительное устройство) – устройство, через которое электроэнергия вводится в дом по воздушным и кабельным линиям.

Видимое излучение – электромагнитное излучение с длиной волны от 380 до 780 нм.

Внутреннее сопротивление – сопротивление току через элемент, измеряемое в Омах.

Выход энергии – расход емкости, умноженный на среднее напряжение в течение времени разряда батарей, выраженный в Ватт-часах.

Вмазка – размещение и крепление механизма или устройства.

Влажное помещение – сухие неотапливаемые помещения, в которых пары выделяются лишь временно в небольших количествах, а относительная влажность – в пределах 60-75% .

Герц – единица частоты переменного тока.

Гофра – гибкая труба ПВХ. Гофрированная пластиковая труба, применяется как дополнительный изолятор для электропроводки.

Глухо заземленная нейтраль – нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление.

Гильзы – алюминиевые или медные трубки, внутренняя поверхность которых может быть смазана кварцевазилиновой пастой.

Виды подрозетников.

Групповая сеть – сеть, питающая светильники и розетки.

Газоразрядная лампа – лампа, в которой свечение создается непосредственно или опосредованно от электрического разряда в газе, парах металла или в смеси газа и пара.

Голый провод – провод, у которого поверх токопроводящих жил отсутствуют защитные или изолирующие покрытия.

Демонтаж электропроводки – удаление старых проводов, которые соединяли щиток, светильники, розетки.

Демонтаж розеток и выключателей – удаление старых розеток и выключателей.

Демонтаж силового кабеля – удаление старой подводки.

Демонтаж телефонного/телевизионного кабеля – удаление старого кабеля.

Демонтаж светильников – удаление старых светильников.

Допускается – данное решение применяется в виде исключения, как вынужденное.

Емкость – количество электрической энергии, которое батарея выделяет при определенных условиях разряда, выраженное в ампер-часах или кулонах.

Жила – медная или алюминиевая нить в проводе или кабеле, по которой проходит ток.

Жгут – пучок проводов, уложенных и связанных между собой, с наконечниками для подсоединения к элементам схемы или изделия.

Схема розетки с заземлением.

Заземлитель – провод, отводящий электрический ток.

Защитный провод (РЕ) – провод, соединяющий открытые проводящие части электроприборов с другими проводящими частями и/или с заземлителем.

Звонок – сигнальное устройство, срабатывающее при нажатии кнопки.

Заряд – электрическая энергия, передаваемая элементу, с целью преобразования в запасаемую химическую энергию.

Замена автоматов защиты – замена устройства, предназначенного для защиты от перегрузки и короткого замыкания.

Замыкание на корпус – случайное соединение находящихся под напряжением частей электроустановки с их конструктивными частями, нормально не находящимися под напряжением.

Замыкание на землю – случайное соединение находящихся под напряжением частей электроустановки с конструктивными частями, не изолированными от земли или непосредственно с землей.

Заземляющее устройство – совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Заземление – преднамеренное электрическое соединение части электроустановки с заземляющим устройством.

Зануление – преднамеренное соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением, с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока.

Изолятор – электрическое устройство для изоляции частей электрооборудования, находящихся под разными электрическими потенциалами, и предупреждения открытого замыкания на землю, корпус.

Изолированная нейтраль – нейтраль, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная через аппараты, компенсирующие емкостный ток в сети.

Схема индукционной лампы.

Индукционная лампа – лампа, функционирующая по принципу ртутной лампы высокого давления, но не имеющая электрода.

Инфракрасное излучение – оптическое излучение с длиной волны большей, чем у видимого излучения.

Изоляция – материал, препятствующий распространению электрического тока.

Катод – отрицательный вывод батареи.

Керамическая горелка – металлогалогенные лампы, оснащенные керамической горелкой.

КПД – коэффициент полезного действия.

Компенсационный подзаряд – метод, при котором для приведения батареи в полностью заряженное состояние и поддержания ее в этом состоянии используется постоянный ток.

Киловатт-час – единица потребления электрического тока. Измеряют электросчетчики.

Схема устройства контактного зажима: 1– винт; 2 – пружинная шайба; 3 – шайба или основание контактного зажима; 4 – токоведущая жила; 5 – упор, ограничивающий растекание алюминиевого проводника.

Контактный зажим – зажим с двумя винтами для соединения проводов.

Кнопка звонка – контактный механизм.

Клеммная группа – клемма для соединения проводов.

Контакт – основной рабочий элемент устройства.

Кабель – несколько изолированных проводов в защитной герметичной оболочке.

Коэффициент цветопередачи – отношение цветов предметов при освещении их данным источником света к цветам этих же предметов, освещаемых источником света, принятым за эталон, в строго определенных условиях.

КЗ – короткое замыкание.

КУП – клемма уравнивания потенциалов.

Контактор – устройство, предназначенное для частых дистанционных коммутаций электрической цепи при нормальном режиме работы.

Как правило – данное требование является преобладающим, а отступление от него должно быть обосновано.

КЛЛ – компактно-люминесцентная лампа.

Люминесценция – излучение, которое не требует нагрева тел и может возникать в газообразных, жидких и твердых телах под действием ударов электронов.

Люминофоры – твердые или жидкие вещества, способные излучать свет под действием различного рода возбудителей.

Схема устройства люминесцентной лампы.

Люминесцентные лампы – газоразрядные лампы низкого давления.

Лампа – электрическое устройство, предназначенное для излучения света.

Металлогалогенные лампы – ртутные лампы высокого давления, в которых используются добавки из йодидов металлов, в том числе редкоземельных, а также сложные соединения цезия и галогенида олова.

Монохроматический свет – одноцветный свет, свет одной определенной длины волны. На практике содержит узкий участок спектра.

Монтаж электрокороба – крепление электрокороба к стене.

Напряжение – разность потенциалов между двумя точками, например, между фазным и нулевым проводом.

Номинальное напряжение – 220-240 В для сети переменного тока.

Нулевой провод  (N) – провод, служащий для возврата тока.

Навеска люстр, бра, светильников – подвешивание и подключение люстр, бра, светильников.

Накладная электроточка – розетка/выключатель, установленные на поверхности стены.

Напряжение отсечки – минимальное напряжение, при котором батарея способна отдавать полезную энергию при определенных условиях разряда.

Напряжение холостого хода – напряжение на внешних зажимах батареи при отсутствии отбора тока.

Не более – значения величин являются наибольшими.

Не менее – значения величин являются наименьшими.

Схема освещения ванной комнаты.

Нормальные помещения – сухие помещения, если отсутствуют условия (особо сырые, жаркие, пыльные).

Ом – единица электрического сопротивления.

Освещение – применение света в конкретной обстановке, рядом с объектами или в их окружении, с целью сделать их видимыми.

Освещенность – величина, которая отражает соотношение падающего светового потока к освещаемой площади. Единица измерения –люкс.

Отражение – свойство материалов возвращать падающий на них свет.

Особо сырое помещение – это помещение, где относительная влажность воздуха близка к 100%.

Проводник – составная часть электропроводки, служащая для передачи тока.

Переменный ток – электрический ток, который периодически изменяет свою величину и направление.

Постоянный ток – электрический ток, который течет неизменно в одном направлении.

Потребители электроэнергии – все электрические электроприборы, работающие за счет потребления электроэнергии.

Переборка щита – замена автоматов защиты с переподключением проводов.

Патрон – приспособление для установки и закрепления электрической лампы в светильнике.

Плавкий предохранитель – коммутационный электрический элемент, предназначенный для отключения защищаемой цепи путем расплавления защитного элемента.

Схема соединения проводов в распредкоробке.

Пряжки – приспособления для крепления кабелей и проводов к основаниям при открытой прокладке.

Провод – проводник электрического тока, состоящий из одной или нескольких токопроводящих жил.

Переноска – освещение, осуществляемое переносными лампами, присоединенными к сети напряжением 220-240 В в обычных помещениях и 12 В в помещениях повышенной опасности.

Провод (PEN) – провод с защитной функцией.

Плотность энергии – отношение энергии элемента к его массе или объему, выраженное в Ватт-часах на единицу массы или объема.

Пускорегулирующие аппараты (ПРА) – устройство, работающее в электрической цепи с газоразрядными лампами и служащее главным образом для стабилизации тока при разряде.

Пайка – соединение проводов при помощи паяльника и специальных припоев.

Распределительный щит – место установки предохранителей, дистанционных выключателей и т. д.

Разряд – потребление электрической энергии от элемента во внешнюю цепь.

Разъемные контактные соединения – устройства, состоящие из вилки и розетки.

Разборные контактные соединения – устройства, которые могут быть разобраны без разрушения соединяемых деталей.

Распаячная коробка – коробка, в которой производится соединение проводов.

Сила тока – количество электричества, протекающего по проводу за определенный период времени.

Сильный ток – ток напряжением до 1000 В.

Схема устройства линии выключателя.

Слаботочный предохранитель – небольшой плавкий предохранитель, используемый в электрических приборах.

Слабый ток – ток напряжением до 50 В.

Схема электропроводки – схема, которая отображает положение всех электрических устройств и проводов.

Силовая линия – линия проводов для подключения силовых розеток (электроплита, водонагреватель и т. д.).

Светильник – плафон с патроном и лампочкой.

Сверление сквозных отверстий в стенах – бурение проходных отверстий в стенах.

Силовой провод – провод, по которому происходит подача электроэнергии.

Сетевой кабель для компьютера – линия компьютерной сети.

Световая отдача – световая отдача показывает, с каким КПД полученная электрическая мощность преобразуется в свет. Измеряется в люменах/Вт и является главным показателем экономичности лампы.

Световой поток – вся мощность излучения источника света, оцениваемая по световому ощущению глаза человека. Измеряется в люменах.

Сила света – интенсивность излучаемого в определенном направлении света. Измеряется в канделах.

Стартер – устройство, служащее для зажигания газоразрядных ламп путем подогрева электрода.

Сухое помещение – помещение, в котором относительная влажность воздуха не превышает 60%.

Сырое помещение – помещение, в котором влажность воздуха длительное время превышает 75%.

Сопротивление заземляющего устройства – сумма сопротивлений заземлителя (относительно земли) и заземляющих проводников.

Сопротивление растеканию – сопротивление, которое оказывает заземлитель на участке растекания тока.

Варианты скрутки проводов.

Светодиод – полупроводниковый прибор с электронно-дырочным р-n переходом или контактом металл-полупроводник, который генерирует при прохождении через него электрического тока оптическое (видимое) излучение.

Счетчик – прибор учета электроэнергии.

Скрутка – приспособление для соединений отдельно взятых монолитных жил небольшого сечения.

Ток утечки – ток, возникающий при повреждении проводки.

Труба ПВХ – жесткая пластиковая труба. Применяется как дополнительный изолятор для электропроводки.

Телефонная линия – кабель для телефонной связи.

Телевизионный краб – устройство для разветвления телевизионного кабеля на несколько отдельных линий.

Ток замыкания на землю – ток, проходящий через землю в месте замыкания.

Трансформатор – устройство, преобразующее переменное напряжение одного уровня в напряжение другого уровня.

Устройство защитного отключения (УЗО) – устройство для защиты от поражения электрическим током.

Устройство максимальной токовой защиты – плавкий предохранитель или линейный защитный автомат.

Ультрафиолетовое излучение – оптическое излучение с длиной волн меньшей, чем у видимого излучения.

Устройство зажигания – электрическое устройство, которое обеспечивает условия, необходимые для инициирования разряда.

Установка электроточки – установка розетки/выключателя.

Установка внутренней электроточки – вмазка подрозетника.

Схема расположения розеток.

Установка розетки – установка механизма розетки.

Установка клеммной группы – соединение проводов при помощи клеммы.

Фазный провод – основной токопроводящий провод.

Цикл – одна последовательность заряда и разряда элемента.

Цветовая температура – мера объективного впечатления от цвета данного источника света.

Цветовое ощущение – общее субъективное ощущение, которое человек испытывает, когда смотрит на источник света.

Частота– количество колебаний в секунду. Частота переменного тока в обычной электросети составляет 50 Гц.

Штробление – прорезание борозд в стенах и потолках для укладки проводов.

Шинопровод – комплектное устройство для прокладки электрической сети. Состоит из отдельных секций, соединяемых сваркой и болтовыми соединениями.

Электрическая цепь – замкнутый участок электропроводки.

Экранирующая решетка – часть светильника, изготовленная из прозрачных или непрозрачных элементов таким образом, чтобы прикрыть лампу от непосредственного наблюдения под определенным углом.

Электролит – материал, проводящий носителей заряда в элементе.

Электрод – проводящий материал, способный при реакции с электролитом производить носителей тока.

Электрощит – комплекс электроаппаратов, установленных в одном боксе и предназначенных для распределения электроэнергии по линиям и их защиты от перегрузок, КЗ и токов утечки на землю.

Электропроводка – провода, соединяющие групповой щиток, светильники, розетки, стационарные электроприборы.

Электрокороб – пластиковый кабель-канал для укладки в него проводов. Применяется при монтаже наружной электропроводки.

Электроточка – розетка/выключатель.

Электрический контакт – соприкосновение элементов, обеспечивающее непрерывность электрической цепи.

Электроустановочная скоба – пластиковая изогнутая в виде дуги или буквы П круглая или плоская полоска (в зависимости от сечения кабеля).

Конечно, это не все термины, которые есть в электрике. Здесь представлены лишь наиболее часто встречающиеся.

Ноль и фаза, что это такое?

Итак, для начала простыми словами расскажем, что собой представляют фазный и нулевой провод, а также заземление. Фаза — это проводник, по которому ток приходит к потребителю. Соответственно ноль служит для того, чтобы электрический ток двигался в обратном направлении к нулевому контуру.

Такой вопрос иногда возникает у начинающих электриков или владельцев квартир, которые хорошо владеют набором ремонтных инструментов, но раньше особо не вникали в устройство электропроводки. И вот наступил момент, когда перестала работать розетка или светиться лампочка в люстре, а звать электрика не хочется и есть огромное желание сделать все самому.

В этом случае первоочередная задача домашнего мастера заключается не в устранении возникшей неисправности, как кажется на первый взгляд, а в соблюдении правил электробезопасности, исключения возможности попасть под действие электрического тока. Почему-то об этом многие забывают, пренебрегая своим здоровьем.

Все токоведущие части проводки должны быть надежно заизолированы, а контакты розеток спрятаны вглубь корпуса так, чтобы к ним не было возможности случайного прикосновения открытыми участками тела. Даже механическая конструкция вилки, вставляемой в розетку, продумана таким образом, что держаться рукой за оба контакта и попасть под действие электрического тока довольно проблематично.

В обыденной жизни мы этого не замечаем и в сознании уже сложилась привычка не обращать внимания на электричество, которая может пагубно сказаться при проведении ремонтных работ с электроприборами. Поэтому изучите основные правила безопасности и будьте внимательны при обращении с электричеством.

Как устроена бытовая электропроводка

Электроэнергия в жилой дом приходит от трансформаторной подстанции, которая преобразует высоковольтное напряжение промышленной электросети в 380 вольт. Вторичные обмотки трансформатора соединены по схеме «звезда», когда выполнено подключение трех выводов к одной общей точке «0», а три оставшихся выведены на клеммы «А», «В», «С» (для увеличения нажмите на рисунок).

Соединенные вместе концы «0» подключены к контуру заземления подстанции. Здесь же выполнено расщепление нуля на;

• рабочий ноль, показанный на картинке синим цветом;
• защитный РЕ-проводник (желто-зеленая линия).

По этой схеме создаются все вновь строящиеся дома. Она называется системой TN-S. У нее на вход внутри распределительный щита дома подводятся три фазных провода и оба перечисленных нуля.

В зданиях старой постройки еще часто встречаются случаи отсутствия РЕ-проводника и четырех-, а не пятипроводная схема, которую обозначают индексом TN-C.

Фазы и ноли с выходной обмотки ТП воздушными проводами или подземными кабелями подводятся к вводному щиту многоэтажного дома, образуя трехфазную систему напряжения 380/220 вольт. Она разводится по подъездным щиткам. Внутрь жилой квартиры поступает напряжение одной фазы 220 вольт (на картинке выделены провода «А» и «О») и защитный проводник РЕ.

Последний элемент может отсутствовать, если не проведена реконструкция старой электропроводки здания.

Таким образом, «нулем» в квартире называют проводник, соединенный с контуром земли в трансформаторной подстанции и используемый для создания нагрузки от «фазы», подключенной к противоположному потенциальному концу обмотки на ТП.  Защитный ноль, называемый еще РЕ-проводником, исключен из схемы электропитания и предназначен для ликвидации последствий возможных неисправностей и аварийных ситуаций с целью отвода возникающих токов повреждений.

Нагрузки в такой схеме распределяются равномерно за счет того, что на каждом этаже и стояках выполнена разводка и подключение определенных квартирных щитков к конкретным линиям 220 вольт внутри подъездного распределительного щита.

Система подводимых напряжений к дому и подъезду представляет собой равномерную «звезду», повторяющую все векторные характеристики ТП.

Когда в квартире выключены все электроприборы, а в розетках нет потребителей и напряжение к щитку подведено, то ток в этой цепи протекать не будет.

Сумма токов трехфазной сети складывается по законам векторной графики в нулевом проводе, возвращаясь к обмоткам трансформаторной подстанции величиной I0, или как еще ее называют 3I0.

Это рабочая, оптимальная и отработанная длительными годами система электроснабжения. Но, в ней тоже, как и в любом техническом устройстве, могут возникать поломки и неисправности. Чаще всего они связаны с низким качеством контактных соединений или же полным обрывом проводников в различных местах схемы.

Чем сопровождается обрыв провода в нуле или фазе

Оторвать или просто забыть подключить проводник к какому-нибудь устройству внутри квартиры не сложно. Такие случаи происходят так же часто, как и отгорания металлических тоководов при плохом электрическом контакте и повышенных нагрузках.

Если внутри квартирной проводки пропало соединение любого электроприемника с квартирным щитком, то этот прибор не будет работать. И абсолютно не важно, что разорвано: цепь нуля или фазы.

Такая же картина проявляется в случае, когда происходит обрыв проводника любой фазы, питающей внутридомовой или подъездный электрощит. Все квартиры, подключенные к этой линии с возникшей неисправностью, перестанут получать электроэнергию.

При этом в двух других цепочках все электроприборы будут функционировать нормально, а ток рабочего нулевого проводника I0 суммируется из двух оставшихся составляющих и будет соответствовать их величине.

Как видим, все перечисленные обрывы проводов связаны с отключением электропитания с квартиры. Они не вызывают повреждения бытовых приборов. Самая же опасная ситуация возникает при исчезновении соединения между контуром заземления трансформаторной подстанции и средней точкой подключения нагрузок внутридомового или подъездного электрощита.

Такая ситуация может возникнуть по разным причинам, но чаще всего она проявляется при работе бригад электриков, владеющих смежной специальностью дегустаторов…

В этом случае пропадает путь прохождения токов по рабочему нулю к контуру заземления (А0, В0, С0). Они начинают двигаться по внешним контурам АВ, ВС, СА к которым подключено суммарное напряжение 380 вольт.

На правой части картинки показано, что ток IАВ возник при подключении линейного напряжения к последовательно соединенным нагрузкам Ra и Rв двух квартир. В этой ситуации один хозяин может экономно отключить все электроприборы, а другой — использовать их по максимуму.

В результате действия закона Ома U=I∙R на одном квартирном щитке может оказаться очень маленькая величина напряжения, а на втором — близкая к линейному значению 380 вольт. Оно вызовет повреждение изоляции, работу электрооборудования при нерасчетных токах, повышенный нагрев и поломки.

Для предотвращения подобных случаев служат защиты от повышения напряжения, которые монтируются внутри квартирного щитка или дорогостоящих электроприборов: холодильников, морозильников и подобных устройств известных мировых производителей.

Как определить ноль и фазу в домашней проводке

При возникновении неисправностей в электрической сети чаще всего домашние мастера используют дешевую отвертку-индикатор напряжения китайского производства, показанную на верхней части картинки.

Она работает по принципу прохождения емкостного тока через тело оператора. Для этого внутри диэлектрического корпуса размещены:

• оголенный наконечник в виде отвертки для присоединения к потенциалу фазы;
• токоограничивающий резистор, снижающий амплитуду проходящего тока до безопасной величины;
• неоновая лампочка, свечение которой при протекании тока свидетельствует о наличии потенциала фазы на проверяемом участке;
• контактная площадка для создания цепи тока сквозь тело человека на потенциал земли.

Квалифицированные электрики используют для проверки наличия фазы более дорогостоящие многофункциональные индикаторы в форме отверток со светодиодом, свечением которого управляет транзисторная схема, питаемая от двух встроенных батареек, создающих напряжение 3 вольта.

Такие индикаторы кроме определения потенциала фазы способны выполнять другие дополнительные задачи. У них нет контактной площадки, к которой необходимо прикасаться при замерах.

Способ проверки наличия и отсутствия напряжения в гнездах обыкновенной розетки простым индикатором показан на фотографиях ниже.

На левом снимке хорошо видно, что свечение индикаторной лампочки при дневном свете плохо заметно, поэтому требует повышенного внимания при работе.

Контакт, на котором индикатор засвечивается, является фазой. На рабочем и защитном нуле неоновая лампочка не должна светиться. Любое обратное действие индикатора свидетельствует о неисправностях в схеме подключения.

При эксплуатации такой отвертки необходимо обращать внимание на целостность изоляции и не прикасаться к оголенному выводу индикатора, находящемуся под напряжением.

На следующих фотографиях показан способ определения напряжения в той же розетке с помощью старого тестера, работающего в режиме вольтметра.

Стрелка прибора показывает:

• 220 вольт между фазой и рабочим нулем;
• отсутствие разницы потенциалов между рабочим и защитным нулем;
• отсутствие напряжения между фазой и защитным нулем.

Последний случай является исключением. Стрелка в нормальной схеме должна тоже показывать напряжение 220 вольт. Но оно в нашей розетке отсутствует по той причине, что здание старой постройки еще не прошло этап реконструкции электропроводки, а хозяин квартиры, выполнивший последний ремонт, сделал разводку РЕ-проводника в своих помещениях, но не подключил его к заземляющим контактам розеток и шинке РЕ-проводника квартирного щитка.

Эта операция будет проводиться после перевода здания с системы TN-C на TN-C-S. Когда он завершится, стрелка вольтметра будет находиться в положении, отмеченном красной линией, показывать 220 вольт.

Особенности поиска неисправностей

Простое определение наличия или отсутствия напряжения не всегда позволяет точно определить состояние схемы. Наличие различных положений выключателей может ввести мастера в заблуждение. Например, на картинке ниже показан типичный случай, когда при отключенном выключателе на фазном проводе светильника в точке «К» не будет напряжения даже при исправной схеме.

Поэтому при проведении замеров и поисках неисправностей следует внимательно анализировать все возможные случаи.

Ранее ЭлектроВести писали, что в Энергодаре Запорожской области на тепловой электростанции была авария, в результате которой город и еще несколько населенных пунктов находились без света.

По материалам: electrik.info.

Электрика – “фаза” и “ноль”

В повседневной жизни человек очень часто встречается с электричеством. Более того, электрические приборы сопровождают нас каждый день.  Помимо того, что мы постоянно пользуемся электрическим оборудованием, так еще и приходит время их поломки, следовательно, дальнейшей починки. И прежде чем приступить к работе с электричеством нужно, как минимум, знать теоретическую базу, не говоря уже о практике. Конечно, во избежание причинения вреда имуществу и вашему бесценному здоровью разумнее было бы обратиться за помощью к специалисту. Но если Вы хотите сами научиться понимать и разбираться в столь сложном деле как электричество, необходимо начать с самого главного.

Фаза и ноль – знакомые на слух, но чужие для понимания понятия

Данные понятия нередко встречались каждому человеку, и каждый предполагал, что это каким-то образом связано с электричеством. Знать и понимать, что такое «фаза» и «ноль» крайне необходимо, чтобы заниматься электромонтажными работами (например, самая простая установка светильника, бра или люстры). Перед тем, как прикоснуться к электричеству, необходимо обязательно восполнить все пробелы в знаниях. Понимать, что такое фаза и ноль нужно хотя бы для того, чтобы правильно подсоединить провода.

Существует три главных провода: фаза, ноль и заземление. Определить где и какой проводок можно при помощи подручных средств или по цвету. Специалисты различают провода с первого взгляда, а обычному человеку нужно времени побольше, особенно, если отсутствуют необходимые для этого приборы. На самом деле, способов распознавания кабелей не очень много, тем более безопасных. Именно поэтому чаще всего провода различают по цвету.

Цвет – главный ориентир при распознавании проводов

Самый простой и безопасный метод. Для того, чтобы правильно выделить фазу и ноль, нужно знать какой цвет чему принадлежит. Лучше всего найти достоверную информацию, где четко обозначены принятые в конкретной стране стандарты. Каждый проводок имеет свой определенный цвет, следовательно, найти ноль будет на так уж сложно. Все полученные при поиске информации знания пойдут на пользу и помогут быстро справиться с работой.

Данный метод очень актуален в новостройках, поскольку электропроводка протягивается квалифицированными специалистами, которые соблюдают все установленные стандарты. Например, в нашей стране в 2004 году был принят стандарт IEC 60446, в котором регламентируются все процессы деления фазы, заземления, нуля по цвету.

Обязательно нужно учитывать следующее:

• синий (сине-белый) цвет провода – рабочий ноль;
• желто-зеленый цвет – защитный ноль;
• иные цвета – фаза (красный, коричневый, белый, черный и др.). 

Именно такие обозначения используются чаще всего. Если же проводка в Вашем доме плохая и старая и ее монтажом занимались непрофессионалы, то правильнее будет воспользоваться другими методами.

Поиск фазы и ноля подручными средствами

По мнению специалистов первоначально нужно найти фазу, чтобы облегчить дальнейшее определению. Данный метод возможно применять наряду с предыдущим.

Индикаторная отвертка – неотъемлемый инструмент в бытовом наборе любого домашнего умельца.  Ее предназначение заключается как в проведении электромонтажных работ, так и в процессе обычной замены лампочек или при монтаже осветительных приборов.

Метод настолько простой, что справится с ним может абсолютно любой человек. В момент касания отверткой цветного провода под напряжением индикатор должен загореться. То есть, поступает сигнал о присутствии сопротивления, следовательно, исследуемый кабель – фаза.

Суть данного метода заключается в присутствии внутри отвертки лампочки и резистора. В момент замыкания электрической цепи сигнал загорается. Процедура проходит абсолютно безопасно для человека, поскольку в инструменте имеется сопротивление, которое понижает ток до минимума.

Контрольная лампа – еще один способ определения проводов

Данный способ применим для распознавания кабелей в трехпроводной сети. При использовании этого метода нужно быть очень осторожным и внимательным, поскольку подразумевается создание контрольной лампы.

Процесс заключается в следующем:

• в патрон помещается обыкновенная лампа;
• в клеммах располагаются провода без изоляции на концах;
• поочередное присоединение проводов по цвету.

Если нет возможности создать подобную конструкцию, можно применить обычную настольную лампу с электрической вилкой. Нужно знать, что при таком методе можно определить лишь приблизительное присутствие среди проводов фазного. Сигнал контрольной лампы показывает, что с высокой вероятностью какой-то провод – ноль, а какой-то – фаза. Если свет не загорается, значит фазного провода среди исследуемых нет. Но может быть, что нет именно нулевого провода.

Таким образом, данный способ целесообразен в большей степени для того, чтобы определить правильность монтажа и рабочее состояние проводки.

Как определить сопротивление петли «фаза-ноль»

Периодическое проведение замеров сопротивления петли «фаза-ноль» гарантирует бесперебойную работу электроприборов и проверку автоматов. Это необходимо делать, поскольку самыми главными предпосылками поломок являются перегрузки электрических сетей и короткие замыкания.  Именно замеры сопротивления позволяют избежать подобных ситуаций.

Немногие знают, что такое петля «фаза-ноль», но понимать это крайне необходимо. Под этим понятием подразумевается обозначение контура, возникающего в итоге соединения нулевого провода, который располагается в заземленной нейтрали. Именно замыкание данной электросети и образует петлю.

Для измерения сопротивления в петле «фаза-ноль» существуют следующие методы:

• падение напряжения в отключенной цепи;
• падение напряжения при сопротивлении возрастающей нагрузки – самый часто используемый способ, поскольку выгодно отличается от других удобством, быстрым измерением, безопасностью;
• использование специального прибора, который интерпретирует замыкание в цепи.  

что это такое в электрике? Цена и расшифровка, отличия от автомата

УЗО – устройство защитного отключения, отсекающее подачу тока в цепь при утечке на землю и тем самым предохраняющее от поражения током. Этот тип электрооборудования используется там, где нет возможности подключиться к заземлению, а это не только в быту, но и на производстве, где утечка тока через металлический корпус, также очень распространенное явление.

• Область применения ↓
• Устройство ↓
• Где устанавливается? ↓
• Типы и классификация ↓
• Критерии выбора и стоимость ↓
• Как правильно установить и подключить? ↓
• Этапы работы ↓

Некоторые производители оснащают свою технику УЗО, благодаря чему, пользователю не приходится отдельно приобретать и устанавливать его.

Устройства защитного отключения – это электротехническая защитная аппаратура, предназначенная для работы в сетях переменного тока 220 и 380 вольт, в однофазных и трехфазных цепях. Прибор выполнен в корпусе из негорючего ПВХ и рассчитан на протекание тока различной величины.

УЗО выпускаются с пределом по току утечки с номиналами, согласно стандарту:

• 10 мА;
• 30 мА;
• 100 мА;
• 300 мА;
• 500 мА;

Еще один параметр прибора – это номинальный ток нагрузки, который устройство может транзитом пропускать через себя.

Область применения

Поскольку устройства используются для защиты, то применять их целесообразно везде, где работают электрические аппараты, не оснащенные защитой от постороннего доступа, то есть там, где возможно случайное прикосновение.

В промышленности, для этих целей применяется заземляющий контур, однако, в большинстве жилых домов постройки советского периода, он отсутствует, и до появления УЗО в широком доступе, жители квартир подвергали себя опасности.

То же самое относится и к офисным электрическим сетям, серверным и другим помещениям, где используется электрическое оборудование и нет заземляющей шины.

УЗО используется в электрических сетях 220/380 вольт, для предотвращения электротравм, при пробитии фазы на корпус.

В большинстве случаев, появление потенциала на корпусе, не приводит к сбою в функционировании, поэтому, человеку, несведущему в вопросах электробезопасности, может показаться, что никакой опасности нет.

Устройство может устанавливаться перед конкретным прибором или на вводе в квартиру, в зависимости от необходимости.

Устройство

Не следует путать УЗО и автоматический выключатель, между ними есть существенные различия в конструкции, принципе действия и назначении:

1. АВ предназначен для подачи или отключения нагрузки, защиты от короткого замыкания и перегрева.
2. УЗО предназначено для предотвращения токов утечки и защиты от поражения током.
3. АВ реагирует на выделение тепла при прохождении больших токов и токи КЗ.
4. УЗО реагирует на ток утечки и не предохраняет цепь от КЗ и перегрева.

Тем не менее, очень часто можно встретить конструктивное исполнение в виде автомата и УЗО в одном корпусе, что достаточно удобно, особенно, если аппаратура размещается в небольшом щитке. Также, можно приобрести и отдельно каждое из устройств.

Работа УЗО построена на использовании дифференциального трансформатора тока, имеющего три обмотки – две первичных, включенных последовательно в фазный и нулевой провод и одну вторичную, от которой питается поляризованное реле.

Оно может быть электромеханическим или электронным, из-за чего различают электронные или механические устройства ЗО. Когда ток утечки отсутствует, первичные обмотки не возбуждаются.

В случае появления утечки на землю через корпус, сила тока в обмотках увеличивается, что приводит к появлению напряжения во вторичной обмотке, питающей поляризованное реле. Последнее приводит в действие пружинный механизм и отсекает потребителя от сети одновременно по нулю и фазе.

Где устанавливается?

Устройства защиты устанавливаются в электрическом щите, либо непосредственно перед нагрузкой, но только после узла учета электрической энергии. Последний вариант, как правило, используется в технологических помещениях, и для нагрузки без стационарного сетевого шнура.

Обычно, применяется установка для отсечки какой-то конкретной нагрузки, так как УЗО установленное на вводе, отключит всю электросеть.

Порядок установки, начиная от счетчика:

1. Автоматический выключатель.
2. УЗО.

При установке комбинированного прибора, необходимость в сохранении такой последовательности отпадает.

Типы и классификация

Маркировка

Принято различать три типа УЗО по роду дифференциального тока утечки, для чего наносится соответствующая маркировка на корпусе:

1. АС – синусоидальный переменный, внезапный, либо нарастающий.
2. А – синусоидальный переменный, внезапный, либо нарастающий и выпрямленный пульсирующий.
3. В – переменный и постоянный.

Устройства классифицируются по следующим параметрам:

1. По стойкости при импульсном напряжении:
   • отключающие ток при его наличии;
   • устойчивые к импульсному напряжению;
2. По способу действия:
   • не имеющие вспомогательного питания;
   • подключаемые к вспомогательному питанию;
   • с питанием и автоматическим отключением при его отказе;
3. По способу установки:
   • стационарные, с монтажом на DIN рейку;
   • переносные, с гибкими удлинителями;
4. По числу полюсов:
   • двухпроводные с одним полюсом;
   • двухполюсные;
   • трехпроводные двухполюсные;
   • трехполюсные;
   • четырехпроводные трехполюсные;
   • четырехполюсные;
5. По виду защиты от перегрузок:
   • оснащаемые защитой от перегрузок;
   • без защиты;
6. По возможности регулирования:
   • не регулируемые.
   • с плавной регулировкой;
   • со ступенчатой регулировкой;
7. Технические параметры:
   • для однофазных цепей;
   • для трехфазных цепей;

Критерии выбора и стоимость

При покупке УЗО учитывается значение тока утечки, а также номинальный ток нагрузки, на который был рассчитан автоматический выключатель. Однако, для устройства защиты, данное значение должно выбираться на порядок выше, чем у автомата.

Дело в том, что диффавтомат довольно дорогостоящее оборудование и, как правило, дешевле приобрести модель без функции отключения в случае возникновения КЗ.

Выбранный же в соответствии с вышеописанным порядком, он не выйдет из строя, если произойдет замыкание, а выключатель обесточит цепь. Для жилых помещений рекомендуется устанавливать дифавтоматы с током утечки не более 30 мА, поскольку большее значение уже опасно для жизни.

Это оборудование, даже для бытовой установки, имеет достаточно высокую стоимость, что объясняется несколькими причинами.

Основная из них – это наличие дифференциального трансформатора, он выполняется из дорогостоящих материалов, и составляет до 50% всей стоимости.

Чем большее количество полюсов в аппарате, тем он дороже, кроме того, имеет значение конструкция реле – электромеханическое или электронное, а также наличие дополнительных опций.

Играет роль и название торговой марки. Так, например, аппарат на 30 мА, для установки дома, от российской компании IEK можно приобрести в среднем за 10 $. От известной же во всем мире французской Legrand минимум в два раза дороже.

Как правильно установить и подключить?

Схема подключения

Установка и монтаж любого электротехнического оборудования требует соответствующей квалификации, тем более, если это касается средств безопасности.

Для работы понадобится:

1. УЗО.
2. Крестообразная отвертка.
3. Индикатор напряжения, мультиметр.
4. Монтажный нож.
5. Соединительные провода.
6. Перфоратор, сверло и корпус для УЗО – в том случае, если монтаж производится непосредственно возле потребителя.

Этапы работы

Монтаж возле потребителя:

1. Размечаем место установки корпуса и просверливаем отверстия для монтажа.
2. Монтируем корпус и подводим провода.
3. Проверяем отсутствие напряжения на фазе, зачищаем провода ножом и заводим в соответствующие разъемы с маркировкой L и N, строго соблюдая полярность, как указано на схеме.
4. УЗО фиксируется на DIN рейке в корпусе, после чего можно подать напряжение и проверить работу нажав кнопку «TEST»

Монтаж в электрощите:

1. Найти необходимую пару проводов и определить полярность.
2. Отключить питание и зачистить проводники.
3. Установить УЗО на DIN рейку и подсоединить провода, к соответствующим разъемам, соблюдая полярность.
4. Включить питание и протестировать работу.

Современные аппараты защиты выполнены таким образом, что ошибиться в установке невозможно. Основная ошибка допускается на стадии расчета, как правило, это неверный выбор предела рабочего тока относительно параметров автоматического выключателя.

Если данное значение ниже или соответствует тому, на которое рассчитан АВ, то устройство защиты выходит из строя и в большинстве случаев, восстановлению не подлежит.

Статья была полезна?

0,00 (оценок: 0)

УЗО в электрике — что это такое? Определение, дополнение, применение

Сегодня многие люди, даже не имеющие профессионального отношения к электричеству, слышали о таком понятии, как УЗО. Что это? Где используются эти устройства? Каково их функциональное назначение? Может ли современный электрик обойтись без УЗО? Посмотрите, сколько там вопросов. Постараемся на все дать ответы.

Петров Василий Александрович

Электромонтер 6 разряда, ООО “Петроэнергоспецмонтаж”, 18 лет стажа

Задать вопрос

Чтобы досконально разобраться, понадобится хотя бы техническая инструкция, ведь принцип работы, схема подключения, конструктивные особенности этого устройства довольно сложны. Не будем углубляться в такие дебри и вкратце расскажем основные моменты, чтобы вы хотя бы правильно представляли, что такое УЗО. В электронике такие защитные элементы используются сравнительно недавно. Лет двадцать назад такими приборами не оборудовалась ни одна гостиная, а сейчас уже сложно представить распределительный щит без них.

Чтобы понять, как именно работает это устройство, желательно для начала разобраться, для чего УЗО?

Содержание

1. Основное назначение устройства
2. Тактико-технические характеристики
3. Разнообразие
4. От формы текущей потери
5. За принцип действия
6. Для временного воздействия
7. По дизайну
8. С другими параметрами

Основное назначение устройства

Вы знаете, что означает УЗО? Устройство остаточного тока. Большинство ошибочно полагают, что выключатели (в простонародье их называют автоматами) и УЗО — это одно и то же.

Здесь важно понимать, в чем разница, что и что защищает каждое из этих устройств?

Выключатели защищают напряжение питания. Например, каждая комната в вашем доме питается от отдельной машины. Если в какой-либо электрической ветви происходит короткое замыкание или перегрузка, выключатель выключается и тем самым отрезает поврежденный участок, сохраняя общую сеть.

В квартире устанавливается УЗО для защиты людей. О нем говорится в той же расшифровке: «защитное отключение», то есть элемент защищает человека от случайного поражения электрическим током.

Как это сделать?

Смирнов Константин Юрьевич

Мастер участка электросетей, ООО “Петроэнергоспецмонтаж”

Задать вопрос

Наши дома сейчас забиты огромным количеством бытовой техники, в том числе очень мощной. При этом электропроводка имеет определенный срок службы, и со временем существует вероятность нарушения изоляции, что приведет к заземлению электропроводки. В результате ток не начнет двигаться по заданному пути, но произойдет утечка на землю, проводником для этого может стать человек. Рассмотрим это тоже на примере.

Предположим, что в каком-то бытовом приборе (чайник, посудомоечная или стиральная машина, пылесос) произошел разрыв изоляции.

В результате у корпуса электроприбора появится определенный потенциал. Если прикоснуться к корпусу, можно получить удар электрическим током. Как видите, чтобы заработать электротравму, необязательно лезть на рукоятку, все гораздо чаще, поэтому так важно обезопасить себя от таких случайных прикосновений.

Конечно, если в помещении есть контур заземления и установлены заземляющие коммутационные аппараты (розетки), они избавят вас от поражения электрическим током. Но иногда электрик в наших квартирах не полностью соответствует нормам и правилам. Согласитесь, не во всех и не во всех комнатах есть розетки с заземляющим контактом, и мы не уверены в качестве и надежности контура заземления.

Понятно про УЗО на видео:

Это означает, что вы должны обезопасить себя, установив УЗО в распределительные щиты. Как только появляется ток утечки, он гаснет, спасая тем самым человеческую жизнь.

Не менее важным назначением устройства считается защита домов от возможности возгорания и пожара, возникающих при нарушении изоляции проводки.

Тактико-технические характеристики

Если вы никогда не сталкивались с УЗО и пытаетесь мысленно представить себе картинку, что это такое, просто вспомните обычную машину.

Точно так же с этим коммутационным устройством современные устройства защиты электрических сетей не могут обойтись без УЗО. Он служит устройством для переключения цепей (то есть контролирует ток, протекающий по цепи, и при обнаружении утечки отключает ее).

Если вы посмотрите на корпус, то найдете на нем множество букв и цифр, характеризующих устройство. Как они расшифровываются?

• В верхней части указывается завод или производитель устройства.
• Далее следует название модели.

Здесь не всегда присутствует аббревиатура — УЗО, иногда пишут VDT (устройство дифференциального тока) или UDT (устройство дифференциального тока). Все это можно считать синонимами: в принципе, это одно и то же устройство.

• Затем записывается цифровое значение рабочего тока (это максимальное значение тока, которое может переключить данное устройство).
• Стандартные параметры бытовой электросети: напряжение 220-230 В, частота — 50 Гц.
• Затем идет ток утечки (это значение, при котором срабатывает УЗО).
• Затем указывается тип устройства (его можно написать буквами или нарисовать иконками, о чем мы поговорим ниже).

• Диапазон рабочих температур. Как правило, для УЗО минимальный предел -25 градусов, максимальный + 40.
• Следующее значение тока соответствует условному номинальному току короткого замыкания. Эта цифра показывает, какой максимальный ток короткого замыкания выдерживает УЗО без отключения, если в то же время оно защищено подходящей машиной.
• Схема однолинейного УЗО.

Белухин Сергей Геннадьевич

Электромеханик 4 разряда ООО “Петроэнергоспецмонтаж”

Задать вопрос

Разные производители могут менять данные на корпусе (одни добавляют дополнительные функции, другие, наоборот, убирают какие-то параметры). Но всегда указывается основная информация, особенно важная информация, такая как величина токов (утечка и работа).

Как правильно выбрать УЗО — в следующем видео:

Как видите, устройство имеет множество особенностей, в зависимости от них выпускаются УЗО различных типов. Чем и чем они отличаются друг от друга, мы поговорим ниже.

Разнообразие

Все устройства классифицируются по разным параметрам:

• в виде тока утечки;
• по способу действия;
• из-за задержки во времени;
• по дизайну.

Кратко рассмотрим, какие бывают характеристики и зачем нужно то или иное УЗО.

От формы текущей потери

Все устройства в зависимости от тока утечки делятся на три типа:

• «НРАВИТЬСЯ». Наиболее распространенные и доступные УЗО. Он работает при отключении, если есть синусоидальная утечка переменного тока в цепях (постепенно увеличивающаяся или мгновенная). На корпусе такого УЗО имеется обозначение буквы «АС» или значка:

• «А». Он отключается, если токи утечки переменной синусоидальной формы или постоянной пульсации появляются в цепях мгновенно или постепенно увеличиваются. Такие УЗО используются повсеместно. Правда, поскольку они контролируют не только переменный ток, но и постоянный ток, который возникает в блоке питания, цена у них намного выше.

В паспортных документах на некоторые бытовые приборы иногда даются конкретные рекомендации, которые необходимо подключить через УЗО типа «А».

На таких УЗО вы найдете букву «А» или значок, похожий на этот:

• «V». Это УЗО работает с тремя типами утечки тока: пульсирующим постоянным, выпрямленным и синусоидальным переменным. Такие устройства чаще всего используются для промышленных предприятий, покупать их для гаража, дома или дачи не стоит.

Точно так же определите обозначение таких устройств: буквой «Б» или значком, нарисованным на корпусе:

Время отключения для вышеуказанных типов УЗО («AC», «A», «B») составляет от 0,02 до 0,03 с.

За принцип действия

По принципу действия УЗО делятся на электронные и электромеханические.

С последним все намного проще, электромеханические устройства не зависят от электросети. Для их работы достаточно наличия утечки тока в поврежденной электрической ветви.

Петров Василий Александрович

Электромонтер 6 разряда, ООО “Петроэнергоспецмонтаж”, 18 лет стажа

Задать вопрос

Для электронных УЗО тока утечки не хватает, им еще нужна электросеть. Чтобы такое устройство отключило поврежденный участок, должно быть питание от внешнего источника для электронного усилителя, встроенного в электрическую схему. По этой причине электронные УЗО не считаются столь же надежными, как электромеханические устройства, соответственно, не так широко распространены.

Чтобы было понятнее, рассмотрим эту теорию на примере. Предположим, что линия розетки, от которой запитана микроволновая печь, защищена УЗО электронного типа. По совпадению, одновременно произошли две аварии:

• поврежден нулевой сердечник в коммутаторе доступа;
• произошло повреждение электропроводки внутри СВЧ, в результате чего произошло замыкание фазы на корпус.

В этом случае корпус микроволновой печи имел опасный потенциал. Если случайно прикоснуться к духовке, УЗО электронного типа не сработает, так как его интегральная схема осталась отключенной из-за нулевого повреждения экрана. Вероятность такого случая минимальна, но это может случиться.

Выход из подобных ситуаций придумали зарубежные производители электронных устройств. Корпуса УЗО решили дополнить электромагнитными реле, отключающими защищаемую цепь, как только пропадает питание от внешнего источника.

Рекомендуем все же установить УЗО электромеханического типа, хотя и дороже электронного.

Для временного воздействия

По этой особенности все устройства делятся на два типа: «S» и «G».

УЗО типа «S» обладает селективностью, т. Е. Срабатывает через определенное время (от 0,15 до 0,5 с). Устройства этого типа, как правило, используются, когда их много установлено в цепочку.

Рассмотрим небольшой пример. Допустим, в домашнем распределительном щите есть две группы розеток. Каждый из них защищен УЗО без задержки по времени (тип «A» или «AC»), а сам вход оборудован устройством защиты типа «S».

Если в одной из групп розеток произошло отключение питания и УЗО, защищающее эти розетки, по какой-то причине не сработало (электрики называют подобную ситуацию пропуском защит), то через определенное время устройство на входе отключится.

Примечание! Избирательность УЗО не всегда достигается с задержкой, иногда это достигается за счет настроек дифференциального тока (этот метод сейчас более распространен).

Такая же селективность у прибора типа «G», разница в нижних пределах таймингов (0,06–0,08 с).

Об основных особенностях УЗО на видео:

По дизайну

Конструктивно УЗО различаются в зависимости от количества полюсов:

• в сетях однофазного напряжения используются двухполюсные модели;
• в сетях трехфазного напряжения монтируется четырехполюсное УЗО.

С другими параметрами

Есть много других параметров, по которым классифицируются УЗО:

• Для установки (стационарной и переносной).
• Монтаж (с использованием фиксированной проводки или гибких кабелей с удлинителями).
• Оборудован защитой. Есть устройства без защиты, а есть устройства со встроенными устройствами — от перегрузки и тока короткого замыкания.

• По возможности регулирование дифференциального тока (нерегулируемое, регулируемое постепенно или дискретно).

Мы предоставили вам информацию о том, что такое УЗО в электротехнике. Надеемся, что из статьи понятно, что современная система автоматики и защиты не может обойтись без этого элемента. Если вам дорого имущество, а тем более жизнь человека, не пренебрегайте установкой устройств защитного отключения.

Что такое электричество? – Learn.sparkfun.com

Авторы: Джимблом

Избранное Любимый 79

Приступая к работе

Электричество окружает нас повсюду, питая такие технологии, как мобильные телефоны, компьютеры, фонари, паяльники и кондиционеры. Избежать этого в нашем современном мире очень сложно. Даже когда вы пытаетесь убежать от электричества, оно все равно работает в природе, от молнии во время грозы до синапсов внутри нашего тела. А что именно это электричество? Это очень сложный вопрос, и по мере того, как вы копаете глубже и задаете новые вопросы, на самом деле нет окончательного ответа, а есть только абстрактные представления о том, как электричество взаимодействует с нашим окружением.

Электричество — это природное явление, которое встречается повсюду в природе и принимает множество различных форм. В этом уроке мы сосредоточимся на текущем электричестве: материале, который питает наши электронные гаджеты. Наша цель — понять, как электричество течет от источника питания по проводам, зажигая светодиоды, вращая двигатели и приводя в действие наши устройства связи.

Электричество кратко определяется как поток электрического заряда, , но за этим простым утверждением скрывается так много всего. Откуда берутся обвинения? Как мы их перемещаем? Куда они переезжают? Как электрический заряд вызывает механическое движение или зажигает свет? Так много вопросов! Чтобы начать объяснять, что такое электричество, нам нужно перейти от материи и молекул к атомам, из которых состоит все, с чем мы взаимодействуем в жизни.

Этот учебник основан на некотором базовом понимании физики, силы, энергии, атомов и [полей] (http://en.wikipedia.org/wiki/Field_(physics)) в частности. Мы коснемся основ каждой из этих физических концепций, но также может оказаться полезным обратиться к другим источникам.

Становимся атомными

Чтобы понять основы электричества, нам нужно начать с изучения атомов, одного из основных строительных блоков жизни и материи. Атомы существуют в более чем сотне различных форм в виде химических элементов, таких как водород, углерод, кислород и медь. Атомы многих типов могут объединяться, образуя молекулы, которые создают материю, которую мы можем физически увидеть и потрогать.

Атомы крошечные , растягивающиеся максимум до 300 пикометров в длину (это 3×10 ^-10 или 0,0000000003 метра). Медный пенни (если он на самом деле сделан из 100% меди) содержал бы внутри 3,2×10 ²² атомов (32 000 000 000 000 000 000 000 атомов) меди.

Даже атом недостаточно мал, чтобы объяснить действие электричества. Нам нужно нырнуть еще на один уровень вниз и посмотреть на строительные блоки атомов: протоны, нейтроны и электроны.

Строительные блоки атомов

Атом состоит из комбинации трех отдельных частиц: электронов, протонов и нейтронов. Каждый атом имеет центральное ядро, в котором плотно упакованы протоны и нейтроны. Вокруг ядра находится группа вращающихся электронов.

Очень простая модель атома. Это не в масштабе, но полезно для понимания того, как построен атом. Ядро ядра протонов и нейтронов окружено вращающимися электронами.

В каждом атоме должен быть хотя бы один протон. Количество протонов в атоме важно, потому что оно определяет, какой химический элемент представляет собой атом. Например, атом с одним протоном — это водород, атом с 29 протонами — это медь, а атом с 94 протонами — это плутоний. Это число протонов называется числом 9 атомов.0015 атомный номер .

Партнер ядра протона, нейтрон, служит важной цели; они удерживают протоны в ядре и определяют изотоп атома. Они не имеют решающего значения для нашего понимания электричества, поэтому давайте не будем о них беспокоиться в этом уроке.

Электроны имеют решающее значение для работы электричества (обратите внимание на общую тему в их названиях?) В наиболее стабильном, сбалансированном состоянии атом будет иметь такое же количество электронов, как и протоны. Как и в приведенной ниже модели атома Бора, ядро ​​с 29протонов (что делает его атомом меди) окружено равным количеством электронов.

По мере того, как развивалось наше понимание атомов, развивался и наш метод их моделирования. Модель Бора — очень полезная модель атома, когда мы изучаем электричество.

Электроны атома не навсегда связаны с атомом. Электроны на внешней орбите атома называются валентными электронами. При достаточной внешней силе валентный электрон может уйти с орбиты атома и стать свободным. Свободные электроны позволяют нам перемещать заряды, а это и есть электричество. Говоря о заряде…

Текущие заряды

Как мы упоминали в начале этого урока, электричество определяется как поток электрического заряда. Заряд — это свойство материи, такое же, как масса, объем или плотность. Это измеримо. Точно так же, как вы можете количественно определить массу чего-либо, вы можете измерить и его заряд. Ключевой концепцией заряда является то, что он может быть двух типов: положительный (+) или отрицательный (-) .

Для перемещения заряда нам нужно носителей заряда , и здесь нам пригодятся наши знания об атомных частицах, особенно об электронах и протонах. Электроны всегда несут отрицательный заряд, а протоны всегда положительно заряжены. Нейтроны (в соответствии со своим названием) нейтральны, у них нет заряда. И электроны, и протоны несут один и тот же заряд , только разного типа.

Модель атома лития (3 протона) с помеченными зарядами.

Заряд электронов и протонов важен, потому что он дает нам возможность воздействовать на них силой. Электростатическая сила!

Электростатическая сила

Электростатическая сила (также называемая законом Кулона) — это сила, действующая между зарядами. Он гласит, что заряды одного типа отталкиваются друг от друга, а заряды противоположного типа притягиваются друг к другу. Противоположности притягиваются, а подобное отталкивается .

Величина силы, действующей на два заряда, зависит от того, насколько они удалены друг от друга. Чем ближе два заряда, тем больше становится сила (либо сталкивающая, либо отталкивающая).

Благодаря электростатической силе электроны будут отталкивать другие электроны и притягиваться к протонам. Эта сила является частью «клея», который удерживает атомы вместе, но это также и инструмент, который нам нужен, чтобы заставить электроны (и заряды) течь!

Обеспечение потока платежей

Теперь у нас есть все инструменты для обеспечения потока платежей. Электроны в атомах могут действовать как наши носители заряда , потому что каждый электрон несет отрицательный заряд. Если мы сможем освободить электрон от атома и заставить его двигаться, мы сможем создать электричество.

Рассмотрим атомную модель атома меди, одного из предпочтительных источников элементов для потока заряда. В сбалансированном состоянии медь имеет 29 протонов в ядре и такое же количество электронов, вращающихся вокруг него. Электроны вращаются на разных расстояниях от ядра атома. Электроны ближе к ядру испытывают гораздо более сильное притяжение к центру, чем те, которые находятся на дальних орбитах. Самые внешние электроны атома называются валентными электронами , они требуют наименьшего количества силы, чтобы освободиться от атома.

Это схема атома меди: 29 протонов в ядре, окруженные полосами вращающихся электронов. Электроны, находящиеся ближе к ядру, трудно удалить, в то время как валентному (внешнему кольцу) электрону требуется относительно небольшая энергия для выброса из атома.

Применяя достаточную электростатическую силу к валентному электрону — либо отталкивая его другим отрицательным зарядом, либо притягивая его положительным зарядом, — мы можем сбросить электрон с орбиты вокруг атома, создав свободный электрон.

Теперь рассмотрим медную проволоку: вещество, наполненное бесчисленными атомами меди. Поскольку наш свободный электрон плавает в пространстве между атомами, его притягивают и толкают окружающие заряды в этом пространстве. В этом хаосе свободный электрон в конце концов находит новый атом, за который можно зацепиться; при этом отрицательный заряд этого электрона выбрасывает из атома другой валентный электрон. Теперь новый электрон дрейфует в свободном пространстве, пытаясь сделать то же самое. Этот цепной эффект может продолжаться и дальше, создавая поток электронов, называемый электрический ток .

Очень упрощенная модель зарядов, протекающих через атомы для создания тока.

Проводимость

Некоторые типы атомов лучше других выделяют свои электроны. Чтобы получить наилучший возможный поток электронов, мы хотим использовать атомы, которые не очень сильно удерживают свои валентные электроны. Электропроводность элемента измеряет, насколько прочно электрон связан с атомом.

Элементы с высокой проводимостью, которые имеют очень подвижные электроны, называются проводники . Это типы материалов, которые мы хотим использовать для изготовления проводов и других компонентов, способствующих электронному потоку. Такие металлы, как медь, серебро и золото, обычно являются лучшими проводниками.

Элементы с низкой проводимостью называются изоляторами . Изоляторы служат очень важной цели: они предотвращают поток электронов. Популярные изоляторы включают стекло, резину, пластик и воздух.

Прежде чем мы двинемся дальше, давайте обсудим две формы электричества: статическое или электрическое. При работе с электроникой токовое электричество будет гораздо более распространенным, но также важно понимать статическое электричество.

Статическое электричество

Статическое электричество возникает при накоплении противоположных зарядов на объектах, разделенных изолятором. Статическое (как в «покое») электричество существует до тех пор, пока две группы противоположных зарядов не найдут путь друг к другу, чтобы сбалансировать систему.

Когда заряды находят способ выравнивания, происходит статический разряд . Притяжение зарядов становится настолько сильным, что они могут течь даже через самые лучшие изоляторы (воздух, стекло, пластмассу, резину и т. д.). Статические разряды могут быть вредными в зависимости от того, через какую среду проходят заряды и на какие поверхности они переносятся. Выравнивание зарядов через воздушный зазор может привести к видимому удару, поскольку движущиеся электроны сталкиваются с электронами в воздухе, которые возбуждаются и выделяют энергию в виде света.

Воспламенители с искровым разрядником используются для создания контролируемого статического разряда. Противоположные заряды накапливаются на каждом из проводников, пока их притяжение не становится настолько большим, что заряды могут течь по воздуху.

Одним из наиболее ярких примеров статического разряда является молния . Когда облачная система набирает достаточно заряда по сравнению с другой группой облаков или земной поверхностью, заряды будут пытаться выровняться. Когда облако разряжается, огромное количество положительных (а иногда и отрицательных) зарядов распространяется по воздуху от земли к облаку, вызывая видимый эффект, с которым мы все знакомы.

Статическое электричество также знакомо нам, когда мы трём о голову шарики, чтобы волосы встали дыбом, или когда мы шаркаем по полу пушистыми тапочками и бьём током домашнего кота (случайно, конечно). В каждом случае трение от трения различных типов материалов передает электроны. Объект, теряющий электроны, становится положительно заряженным, а объект, приобретающий электроны, становится отрицательно заряженным. Два объекта притягиваются друг к другу, пока не найдут способ уравнять.

Работая с электроникой, нам обычно не приходится иметь дело со статическим электричеством. Когда мы это делаем, мы обычно пытаемся защитить наши чувствительные электронные компоненты от статического разряда. Профилактические меры против статического электричества включают ношение браслетов ESD (электростатического разряда) или добавление специальных компонентов в цепи для защиты от очень высоких скачков заряда.

Текущее электричество

Текущее электричество — это форма электричества, которая делает возможными все наши электронные штуковины. Эта форма электричества существует, когда заряды способны постоянно течет . В отличие от статического электричества, где заряды собираются и остаются в покое, текущее электричество динамично, заряды всегда в движении. Мы сосредоточимся на этой форме электричества в оставшейся части урока.

Цепи

Для того, чтобы течь электричеству, требуется цепь: замкнутая, бесконечная петля из проводящего материала. Цепь может быть такой же простой, как токопроводящий провод, соединенный встык, но полезные цепи обычно содержат смесь проводов и других компонентов, которые контролируют поток электричества. Единственное правило, когда дело доходит до создания цепей, это не может иметь изолирующих промежутков .

Если у вас есть провод, полный атомов меди, и вы хотите индуцировать поток электронов через него, все свободных электронов должны куда-то течь в одном и том же общем направлении. Медь — отличный проводник, идеально подходящий для протекания зарядов. Если цепь медного провода разорвана, заряды не могут течь по воздуху, что также предотвратит перемещение любых зарядов к середине.

С другой стороны, если бы провод был соединен встык, все электроны имели бы соседний атом и все могли бы течь в одном и том же общем направлении.

---

Теперь мы понимаем, как могут течь электронов, но как нам заставить их течь в первую очередь? Затем, когда электроны текут, как они производят энергию, необходимую для освещения лампочек или вращающихся двигателей? Для этого нам нужно понять электрические поля.

Электрические поля

У нас есть представление о том, как электроны проходят через материю, создавая электричество. Вот и все, что касается электричества. Ну, почти все. Теперь нам нужен источник, чтобы индуцировать поток электронов. Чаще всего этот источник электронного потока исходит от электрического поля.

Что такое поле?

Поле — это инструмент, который мы используем для моделирования физических взаимодействий, не связанных с наблюдаемым контактом . Поля нельзя увидеть, так как они не имеют физической формы, но эффект, который они производят, вполне реален.

Мы все подсознательно знакомы с одним конкретным полем: гравитационное поле Земли, эффект притяжения массивного тела к другим телам. Гравитационное поле Земли можно смоделировать набором векторов, указывающих на центр планеты; независимо от того, где вы находитесь на поверхности, вы почувствуете силу, толкающую вас к ней.

Сила или интенсивность полей неодинакова во всех точках поля. Чем дальше вы находитесь от источника поля, тем меньше его влияние. Величина гравитационного поля Земли уменьшается по мере удаления от центра планеты.

Продолжая изучать электрические поля, вспомните, в частности, как работает гравитационное поле Земли. Оба поля имеют много общего. Гравитационные поля воздействуют на объекты с массой, а электрические поля воздействуют на объекты с зарядом.

Электрические поля

Электрические поля (е-поля) являются важным инструментом для понимания того, как возникает и продолжает течь электричество. Электрические поля описывают тянущую или толкающую силу в пространстве между зарядами . По сравнению с гравитационным полем Земли электрические поля имеют одно существенное отличие: в то время как поле Земли обычно притягивает только другие объекты массы (поскольку все значит значительно менее массивные), электрические поля отталкивают заряды так же часто, как и притягивают их.

Направление электрических полей всегда определяется как направление, в котором положительный пробный заряд сместится , если его уронить в поле. Пробный заряд должен быть бесконечно мал, чтобы его заряд не влиял на поле.

Мы можем начать с построения электрических полей для одиночных положительных и отрицательных зарядов. Если вы поместите положительный тестовый заряд рядом с отрицательным зарядом, тестовый заряд притянется к отрицательному заряду . Итак, для одного отрицательного заряда мы нарисуем наши стрелки электрического поля направлен внутрь во всех направлениях. Тот же пробный заряд, брошенный рядом с другим положительным зарядом , приведет к отталкиванию наружу, что означает, что мы рисуем стрелок, выходящих из положительного заряда.

Электрические поля одиночных зарядов. Отрицательный заряд имеет внутреннее электрическое поле, потому что он притягивает положительные заряды. Положительный заряд имеет внешнее электрическое поле, отталкивающее заряды.

Группы электрических зарядов можно комбинировать для создания более полных электрических полей.

Однородное электрическое поле вверху направлено от положительных зарядов к отрицательным. Представьте крошечный положительный тестовый заряд, упавший в электронное поле; он должен следовать направлению стрелок. Как мы видели, электричество обычно связано с потоком электронов — отрицательных зарядов — которые текут против электрических полей.

Электрические поля обеспечивают нас толкающей силой, необходимой для индукции электрического тока. Электрическое поле в цепи похоже на электронный насос: большой источник отрицательных зарядов, который может двигать электроны, которые будут течь по цепи к положительному заряду.

Электрический потенциал (энергия)

Когда мы используем электричество для питания наших цепей, устройств и устройств, мы действительно преобразуем энергию. Электронные схемы должны иметь возможность накапливать энергию и передавать ее в другие формы, такие как тепло, свет или движение. Запасенная энергия цепи называется электрической потенциальной энергией.

Энергия? Потенциальная энергия?

Чтобы понять потенциальную энергию, нам нужно понять энергию в целом. Энергия определяется как способность объекта делать работать с другим объектом, что означает перемещение этого объекта на некоторое расстояние. Энергия приходит в многих формах , некоторые мы можем видеть (например, механические), а другие мы не можем (например, химические или электрические). Независимо от того, в какой форме она находится, энергия существует в одном из двух состояний : кинетическом или потенциальном.

Объект имеет кинетической энергии , когда он находится в движении. Количество кинетической энергии объекта зависит от его массы и скорости. Потенциальная энергия , с другой стороны, равна накопленная энергия , когда объект находится в состоянии покоя. Он описывает, какую работу может выполнить объект, если его привести в движение. Это энергия, которую мы обычно можем контролировать. Когда объект приводится в движение, его потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию.

Вернемся к примеру с гравитацией. Шар для боулинга, неподвижно сидящий на вершине башни Халифа, имеет много потенциальной (запасенной) энергии. После падения мяч, притягиваемый гравитационным полем, с ускорением устремляется к земле. По мере ускорения мяча потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию (энергию движения). В конце концов вся энергия мяча преобразуется из потенциальной в кинетическую, а затем передается тому, во что он попадает. Когда мяч находится на земле, его потенциальная энергия очень мала.

Электрическая потенциальная энергия

Подобно тому, как масса в гравитационном поле обладает гравитационной потенциальной энергией, заряды в электрическом поле обладают электрической потенциальной энергией . Электрическая потенциальная энергия заряда описывает, сколько накопленной энергии он имеет, когда он приводится в движение электростатической силой, эта энергия может стать кинетической, и заряд может совершать работу.

Подобно шару для боулинга, находящемуся на вершине башни, положительный заряд в непосредственной близости от другого положительного заряда обладает высокой потенциальной энергией; оставленный свободным двигаться, заряд будет отталкиваться от такого же заряда. Положительный тестовый заряд, помещенный рядом с отрицательным зарядом, будет иметь низкую потенциальную энергию, аналогичную шару для боулинга на земле.

Чтобы наделить что-либо потенциальной энергией, мы должны выполнить работу , переместив это на расстояние. В случае с шаром для боулинга работа заключается в том, чтобы поднять его на 163 этажа против поля гравитации. Точно так же необходимо совершить работу, чтобы оттолкнуть положительный заряд от стрелок электрического поля (либо к другому положительному заряду, либо от отрицательного заряда). Чем дальше вверх по полю уходит заряд, тем больше работы вам предстоит сделать. Точно так же, если вы попытаетесь вытащить отрицательный заряд вдали от положительного заряда — против электрического поля — вы должны совершить работу.

Для любого заряда, находящегося в электрическом поле, его электрическая потенциальная энергия зависит от типа (положительный или отрицательный), количества заряда и его положения в поле. Электрическая потенциальная энергия измеряется в джоулях ( Дж ).

Электрический потенциал

Электрический потенциал основан на электрическом потенциале энергии , чтобы помочь определить, сколько энергии хранится в электрических полях . Это еще одна концепция, которая помогает нам моделировать поведение электрических полей. Электрический потенциал равен , а не , то же самое, что электрическая потенциальная энергия!

В любой точке электрического поля электрический потенциал равен количеству потенциальной электрической энергии, деленному на количество заряда в этой точке. Это убирает количество заряда из уравнения и оставляет нам представление о том, сколько потенциальной энергии могут обеспечить определенные области электрического поля. Электрический потенциал измеряется в джоулях на кулон ( J/C ), который мы определяем как вольт (В).

В любом электрическом поле есть две точки электрического потенциала, представляющие для нас значительный интерес. Есть точка с высоким потенциалом, где положительный заряд будет иметь максимально возможную потенциальную энергию, и есть точка с низким потенциалом, где заряд будет иметь наименьшую возможную потенциальную энергию.

Одним из наиболее распространенных терминов, которые мы обсуждаем при оценке электричества, является напряжение . Напряжение – это разность потенциалов между двумя точками в электрическом поле. Напряжение дает нам представление о том, какой толкающей силой обладает электрическое поле.

---

Имея за плечами потенциал и потенциальную энергию, у нас есть все ингредиенты, необходимые для производства электроэнергии. Давай сделаем это!

Электричество в действии!

Изучив физику элементарных частиц, теорию поля и потенциальную энергию, мы теперь знаем достаточно, чтобы заставить течь электричество. Сделаем цепь!

Сначала мы рассмотрим ингредиенты, необходимые для производства электричества:

• Определение электричества – это поток заряда . Обычно наши заряды переносятся свободно текущими электронами.
• Отрицательно заряженные электронов слабо связаны с атомами проводящих материалов. С небольшим толчком мы можем освободить электроны от атомов и заставить их течь в основном в одном направлении.
• Замкнутая цепь из проводящего материала обеспечивает путь для непрерывного потока электронов.
• Заряды приводятся в движение электрическим полем . Нам нужен источник электрического потенциала (напряжения), который толкает электроны из точки с низкой потенциальной энергией в точку с более высокой потенциальной энергией.

Короткое замыкание

Батареи являются распространенными источниками энергии, которые преобразуют химическую энергию в электрическую. У них есть две клеммы, которые подключаются к остальной части цепи. На одном выводе избыток отрицательных зарядов, а на другом сливаются все положительные заряды. Это разность электрических потенциалов, которая только и ждет, чтобы подействовать!

Если мы подключим наш провод, полный проводящих атомов меди, к батарее, это электрическое поле будет влиять на отрицательно заряженные свободные электроны в атомах меди. Одновременно отталкиваемые отрицательной клеммой и притягиваемые положительной клеммой, электроны в меди будут перемещаться от атома к атому, создавая поток заряда, который мы знаем как электричество.

После секунды прохождения тока электроны фактически сдвинулись очень мало — доли сантиметра. Однако энергия, производимая текущим потоком, составляет огромных , тем более что в этой цепи нет ничего, что замедляло бы течение или потребляло энергию. Подключать чистый проводник напрямую к источнику энергии — плохая идея . Энергия очень быстро перемещается по системе и превращается в тепло в проводе, которое может быстро превратиться в плавление провода или огонь.

Зажигание лампочки

Вместо того, чтобы тратить всю эту энергию впустую, не говоря уже о разрушении батареи и проводов, давайте создадим схему, которая сделает что-нибудь полезное! Обычно электрическая цепь преобразует электрическую энергию в какую-либо другую форму — свет, тепло, движение и т. д. Если мы подключим лампочку к батарее проводами между ними, мы получим простую функциональную цепь.

Схема: Батарея (слева) подключается к лампочке (справа), цепь замыкается, когда выключатель (вверху) замыкается. Когда цепь замкнута, электроны могут течь от отрицательной клеммы батареи через лампочку к положительной клемме.

В то время как электроны движутся со скоростью улитки, электрическое поле почти мгновенно воздействует на всю цепь (мы говорим о скорости света). Электроны по всей цепи, будь то с самым низким потенциалом, с самым высоким потенциалом или прямо рядом с лампочкой, находятся под влиянием электрического поля. Когда переключатель замыкается и электроны подвергаются воздействию электрического поля, все электроны в цепи начинают течь, казалось бы, в одно и то же время. Ближайшие к лампочке заряды сделают один шаг по цепи и начнут преобразовывать электрическую энергию в световую (или тепловую).

Ресурсы и дальнейшие действия

В этом уроке мы раскрыли лишь малую часть верхушки пресловутого айсберга. Там еще тонна концепций осталась нераскрытой. Отсюда мы рекомендуем вам сразу перейти к нашему руководству по напряжению, току, сопротивлению и закону Ома. Теперь, когда вы знаете все об электрических полях (напряжении) и движущихся электронах (токе), вы уже на пути к пониманию закона, управляющего их взаимодействием.

Хотите узнать больше об основных темах?

Полный список основных тем, связанных с электротехникой, см. на нашей странице Engineering Essentials .

Отведи меня туда!

Для получения дополнительной информации и иллюстраций, объясняющих электричество, посетите этот сайт.

Вот еще несколько учебных пособий для начинающих, которые мы рекомендуем прочитать:

• Что такое схема?
• Электроэнергия
• Последовательные и параллельные цепи

Или, может быть, вы хотели бы узнать что-то практическое? В этом случае ознакомьтесь с некоторыми из этих руководств по навыкам базового уровня:

• Как пользоваться мультиметром
• Работа с проволокой
• Шитье проводящей нитью

Что такое электротехника? | Живая наука

Электротехника включает в себя работу над электронными схемами. (Изображение предоставлено: milosljubicic | Shutterstock )

Электротехника — одна из новейших отраслей машиностроения, возникшая в конце 19 века. Это отрасль техники, которая занимается технологией электричества. Инженеры-электрики работают над широким спектром компонентов, устройств и систем, от крошечных микросхем до огромных генераторов электростанций.

Ранние эксперименты с электричеством включали примитивные батареи и статические заряды. Однако фактическое проектирование, строительство и производство полезных устройств и систем началось с реализации закона индукции Майкла Фарадея, который, по сути, гласит, что напряжение в цепи пропорционально скорости изменения магнитного поля в цепи. Этот закон распространяется на основные принципы работы электрогенератора, электродвигателя и трансформатора. Наступление современной эпохи отмечено введением электричества в дома, предприятия и промышленность, и все это стало возможным благодаря инженерам-электрикам.

Одними из самых выдающихся пионеров электротехники являются Томас Эдисон (электрическая лампочка), Джордж Вестингауз (переменный ток), Никола Тесла (асинхронный двигатель), Гульельмо Маркони (радио) и Фило Т. Фарнсворт (телевидение). Эти новаторы превратили идеи и концепции электричества в практические устройства и системы, которые открыли современную эпоху.

С самого начала область электротехники выросла и разветвилась на ряд специализированных категорий, включая системы производства и передачи электроэнергии, двигатели, батареи и системы управления. Электротехника также включает электронику, которая сама разветвляется на еще большее количество подкатегорий, таких как радиочастотные (РЧ) системы, телекоммуникации, дистанционное зондирование, обработка сигналов, цифровые схемы, контрольно-измерительные приборы, аудио-, видео- и оптоэлектроника.

Область электроники родилась с изобретением вакуумной лампы с термоэмиссионным вентилем и диодом в 1904 году Джоном Амброузом Флемингом. Вакуумная лампа в основном действует как усилитель тока, выдавая кратный входному току. Он был основой всей электроники, включая радиоприемники, телевидение и радары, до середины 20-го века. Он был в значительной степени вытеснен транзистором, который был разработан в 1947 году в Bell Laboratories компании AT&T Уильямом Шокли, Джоном Бардином и Уолтером Браттейном, за что они получили 1956 Нобелевская премия по физике.

Чем занимается инженер-электрик?

«Инженеры-электрики проектируют, разрабатывают, тестируют и контролируют производство электрического оборудования, такого как электродвигатели, радары и навигационные системы, системы связи и оборудование для производства электроэнергии, — говорится в Бюро статистики труда США. «Инженеры-электронщики проектируют и разрабатывают электронные оборудования, такого как системы вещания и связи — от портативных музыкальных плееров до систем глобального позиционирования (GPS)».

Если это практическое устройство реального мира, которое производит, проводит или использует электричество, по всей вероятности, оно было разработано инженером-электриком. Кроме того, инженеры могут проводить или составлять спецификации для разрушающих или неразрушающих испытаний производительности, надежности и долговечности устройств и компонентов.

Современные инженеры-электрики проектируют электрические устройства и системы с использованием основных компонентов, таких как проводники, катушки, магниты, батареи, переключатели, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, диоды и транзисторы. Почти все электрические и электронные устройства, от генераторов на электростанции до микропроцессоров в вашем телефоне, используют эти несколько основных компонентов.

Важные навыки, необходимые в области электротехники, включают глубокое понимание теории электричества и электроники, математики и материалов. Эти знания позволяют инженерам проектировать схемы для выполнения определенных функций и удовлетворения требований безопасности, надежности и энергоэффективности, а также предсказывать, как они будут себя вести, до того, как будет реализован проект аппаратного обеспечения. Однако иногда схемы создаются на «макетах» или прототипах печатных плат, изготовленных на станках с числовым программным управлением (ЧПУ) для тестирования перед запуском в производство.

Инженеры-электрики все больше полагаются на системы автоматизированного проектирования (САПР) для создания схем и компоновки цепей. Они также используют компьютеры для моделирования работы электрических устройств и систем. Компьютерное моделирование можно использовать для моделирования национальной энергосистемы или микропроцессора; поэтому для инженеров-электриков необходимо знание компьютеров. В дополнение к ускорению процесса составления схем, макетов печатных плат (PCB) и чертежей электрических и электронных устройств, CAD-системы позволяют быстро и легко модифицировать проекты и быстро создавать прототипы с использованием станков с ЧПУ. Полный список необходимых навыков и умений для инженеров-электриков и электронщиков можно найти на MyMajors.com.

Вакансии и заработная плата в области электротехники

Инженеры-электрики и электронщики работают в основном в научно-исследовательских и опытно-конструкторских отраслях, фирмах, предоставляющих инженерные услуги, на производстве и в федеральном правительстве, согласно BLS. Как правило, они работают в помещении, в офисах, но им, возможно, придется посетить объекты, чтобы увидеть проблему или часть сложного оборудования, сообщает BLS.

Производственные отрасли, в которых работают инженеры-электрики, включают автомобильную, морскую, железнодорожную, аэрокосмическую, оборонную, бытовую электронику, коммерческое строительство, освещение, компьютеры и компоненты, телекоммуникации и управление дорожным движением. Государственные учреждения, в которых работают инженеры-электрики, включают транспортные департаменты, национальные лаборатории и вооруженные силы.

Для большинства вакансий в области электротехники требуется как минимум степень бакалавра инженерных наук. Многие работодатели, особенно те, которые предлагают инженерно-консультационные услуги, также требуют государственной сертификации профессионального инженера. Кроме того, многие работодатели требуют сертификации Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) или Института инженерии и технологий (IET). Для продвижения по службе часто требуется степень магистра, а постоянное образование и обучение необходимы, чтобы идти в ногу с достижениями в области технологий, испытательного оборудования, компьютерного оборудования и программного обеспечения, а также государственных постановлений.

По данным Salary.com, по состоянию на июль 2014 года диапазон заработной платы только что получившего диплом инженера-электрика со степенью бакалавра составляет от 55 570 до 73 908 долларов. Диапазон для инженера среднего звена со степенью магистра и опытом работы от 5 до 10 лет составляет от 74 007 до 108 640 долларов США, а диапазон для старшего инженера со степенью магистра или доктора наук и опытом работы более 15 лет составляет от 97 434 до 138 296 долларов США. Многие опытные инженеры с учеными степенями выдвигаются на руководящие должности или открывают собственный бизнес, где они могут зарабатывать еще больше.

Будущее электротехники

По прогнозам BLS, число инженеров-электриков и электронщиков вырастет на 4% до 2022 года благодаря «универсальности этих специалистов в разработке и применении новых технологий».

Применение этих новых технологий включает изучение красных электрических вспышек, называемых спрайтами, которые парят над некоторыми грозами. Виктор Пасько, инженер-электрик из Университета штата Пенсильвания, и его коллеги разработали модель того, как странная молния развивается и исчезает.

Другой инженер-электрик, Андреа Алу, из Техасского университета в Остине, изучает звуковые волны и разработала одностороннюю звуковую машину. «Я могу слушать вас, но вы не можете обнаружить меня в ответ, вы не можете услышать мое присутствие», — сказал Алу LiveScience в статье 2014 года.

А Мишель Махарбиз, инженер-электрик из Калифорнийского университета в Беркли, изучает способы беспроводной связи с мозгом.

BLS заявляет: «Быстрые темпы технологических инноваций и разработок, вероятно, вызовут спрос на инженеров-электриков и электронщиков, занимающихся исследованиями и разработками, в области, в которой потребуется инженерный опыт для разработки распределительных систем, связанных с новыми технологиями».

Дополнительные ресурсы

• IET: Стать инженером
• TopUniversities.com: Рейтинг инженеров
• Профессиональная организация женщин-инженеров

Джим Лукас — автор статей для Live Science. Он охватывает физику, астрономию и инженерное дело. Джим окончил Университет штата Миссури, где получил степень бакалавра наук в области физики, а также астрономию и техническое письмо. После окончания университета он работал в Лос-Аламосской национальной лаборатории системным администратором, техническим писателем-редактором и специалистом по ядерной безопасности. Помимо написания статей, он редактирует статьи в научных журналах по различным тематическим направлениям.

Что такое электроэнергия | Вт

Мощность является одним из ключевых понятий и единиц, связанных с наукой об электротехнике, измеряется в ваттах, мощность является важным параметром.

---

Электроэнергия Включает:
Что такое электроэнергия

---

Важным аспектом любой электрической или электронной схемы является связанная с ней мощность. Установлено, что при протекании тока через резистор электрическая энергия преобразуется в тепловую.

Этот факт используют электрические нагреватели, состоящие из резистора, через который протекает ток. Лампы накаливания используют тот же принцип, нагревая элемент так, что он раскаляется до белого каления и излучает свет.

В других случаях используются гораздо меньшие резисторы и очень меньшие токи. Здесь количество генерируемого тепла может быть очень небольшим. Однако, если течет некоторый ток, то выделяется некоторое количество тепла. В этом случае генерируемое тепло представляет собой количество рассеиваемой электроэнергии.

Определение мощности

Независимо от того, используется ли мощность в механической или электрической среде, определение мощности остается тем же. То, как это можно обсуждать, может быть несколько иным, но, тем не менее, определение и актуальность его точно такие же.

Электрическая мощность Определение:

Электрическая мощность – это скорость в единицу времени, с которой электрическая энергия передается по электрической цепи. Это скорость выполнения работы.

Применительно к электрической цепи электрическая мощность — это скорость в единицу времени, с которой электрическая энергия передается по электрической цепи.

Из определения видно, что:

W =V Qt

Но как:

Qt=Ток, I

Замена:

W=V I

Где:
    Вт = мощность в ваттах
     В = потенциал в вольтах
    I = ток в амперах
     Q = заряд в кулонах
    t = время в секундах

Что такое ватт: единица мощности

Единицей мощности является ватт, который обозначается символом W и назван в честь шотландского инженера Джеймса Уатта (1736–1819).

Определение ватта:

Ватт — это единица мощности в системе СИ, определяющая скорость преобразования энергии и эквивалентная одному джоулю в секунду.

Ватт может быть определен в соответствии с приложением:

• Электрическое определение ватта:   один ватт – это скорость, с которой совершается работа, когда ток в один ампер, I тока, протекает через сеть, имеющую разность электрических потенциалов в один вольт, В. W = V I
• Механическое определение ватта:   один ватт — это скорость, с которой совершается работа, когда скорость объекта поддерживается постоянной на уровне один метр в секунду при постоянной противодействующей силе в один ньютон.

Как и многие другие единицы СИ, существуют кратные и дольные единицы, поскольку диапазон уровней мощности может варьироваться от незначительных уровней излучения, принимаемого радиоантеннами от далеких звезд, до огромных уровней, генерируемых крупными электростанциями.

Кратные и дольные единицы ватт
Текущий	Имя	Аббревиатура
10 -15 Вт	фемтоватт	фВ
10 -12 Вт	пиковатт	пВт
10 -9 Вт	нановатт	нВт
10 -6 Вт	микроватт	мкВт
10 -3 Вт	милливатт	мВт
Вт	Вт	Вт
10 3 Вт	киловатт	кВт
10 6 Вт	Мегаватт	МВт

Часто полезно иметь представление о типичных уровнях мощности различных элементов, которые упоминаются в связи с электронными и электрическими системами.

Некоторые примеры типовых уровней мощности приведены в таблице ниже.

Типовые уровни мощности различных электрических и электронных устройств и систем
Устройство	Детали
Электрический камин	Обычно 1 кВт на бар
Настольный компьютер	обычно менее 100 Вт
Чайник	Типовая 2,5 кВт
42-дюймовый светодиодный телевизор с плоским экраном	~100 Вт
Бытовая лампа накаливания	До 150 Вт
Светодиодная лампа Domstic	До 20 Вт

Вычислительная мощность

Количество мощности, рассеиваемой в цепи, можно легко определить. Это просто произведение разности потенциалов или напряжения на конкретном элементе на ток, протекающий через него. Другими словами, электрический огонь, работающий от источника питания 250 вольт и потребляющий 4 ампера тока, рассеет 250 x 4 = 1000 ватт или 1 киловатт. Другими словами.

В некоторых случаях может быть известно фактическое сопротивление элемента цепи. Используя закон Ома (V = I x R), можно рассчитать мощность, если известно напряжение или ток. Например, известно, что напряжение сети составляет 250 вольт, а сопротивление элемента может быть известно как 62,5 Ом.

Выполняя несложные алгебраические вычисления, можно найти очень полезные формулы:

W=V2R

. . а также . .

Вт=I2 R

Используя эти формулы, легко вычислить мощность, рассеиваемую на резисторе 62,5 Ом, когда на него подается напряжение 250 вольт

Вт=V2R=250262,5=1000 Вт

Power является одним из ключевых элементов во многих электронных схемах. Его можно использовать для указания уровня тепла, рассеиваемого в блоке или даже отдельном компоненте, его можно использовать для определения потребляемой мощности, а также для определения количества энергии, генерируемой системой для передачи на следующий пункт. В этих и очень многих других областях мощность, измеряемая в ваттах, является ключевым параметром, имеющим большое значение.

Дополнительные основные понятия и руководства по электронике:
Напряжение Текущий Сила Сопротивление Емкость Индуктивность Трансформеры Децибел, дБ Законы Кирхгофа Q, добротность РЧ-шум Сигналы
    Вернуться в меню основных понятий электроники . . .

Что такое электрический ток? | Hioki

Что такое электрический ток? Разница между напряжением и током, разные виды тока и методы измерения тока

Обзор

Мы ежедневно пользуемся силой электричества, даже не задумываясь об этом. Возможно, вы обнаружите, что в электричестве есть много такого, чего вы не знали. Вы также можете стесняться задавать вопросы о том, что, по вашему мнению, уже должны были понять. Не бойся! На этой странице представлены базовые знания об электрическом токе, а также простое для понимания введение в такие темы, как разница между током и напряжением, различные типы тока и методы измерения тока.

После прочтения у вас должно быть общее представление об электрическом токе.

Что такое электрический ток?

Электрический ток означает поток электричества в электронной цепи и количество электричества, протекающего через цепь. Измеряется в амперах (А). Чем больше значение в амперах, тем больше электричества протекает в цепи.

Электричество легко представить себе, если представить его себе как течение воды в реке. Частицы, называемые электронами, собираются вместе, и количество электронов, протекающих каждую секунду, и есть ток.

Разница между напряжением и током

Напряжение — это еще один термин, который используется в отношении электронных схем так же часто, как и ток. Напряжение измеряется в вольтах (В). Как и ток, напряжение также связано с потоком электронов в цепи. Ток относится к потоку электронов, а напряжение относится к величине силы, толкающей поток электронов.

Чем выше напряжение, тем больше ток; более низкое напряжение означает более слабый ток.

Сопротивление — еще одно свойство, увеличивающее ток. Думайте о сопротивлении как о ширине, через которую проходят электроны. Чем больше сопротивление, тем уже ширина, через которую должны протекать электроны, и, следовательно, меньше ток. Напротив, более низкое сопротивление увеличивает ширину, через которую могут протекать электроны, позволяя одновременно протекать большему току.

Если вы хотите, чтобы при заданном значении сопротивления протекал больший ток, вы можете добиться этого, повысив напряжение. Мощность обычно рассчитывается путем умножения тока (А) на напряжение (В), что дает результат, выраженный в ваттах (Вт). Таким образом, ток и напряжение совершенно разные, но оба являются важными элементами в мире электричества.

Постоянный ток и переменный ток

Термины «ток» и «напряжение» охватывают различные типы явлений, и одно из основных различий, которое можно сделать, это различие между постоянным и переменным током. Постоянный ток (DC) относится к току и напряжению, направление которых не меняется.

Типичным примером является электроэнергия, вырабатываемая сухими элементами и литий-ионными батареями, используемыми в автомобилях. При постоянном токе напряжение всегда положительное (или всегда отрицательное), а ток всегда течет в одном направлении. В результате устройство может не работать, если его батарея установлена ​​с обратной полярностью.

В противоположность этому, переменный ток (AC) относится к току и напряжению, направление и величина которых регулярно изменяются во времени. Волны переменного тока отличаются разнообразием форм, включая синусоидальные волны, прямоугольные волны, пилообразные волны и треугольные волны.

Электричество переменного тока используется электросетью, например, в бытовых розетках. Однако большинство стандартных электронных устройств преобразуют его в постоянный ток с помощью своих внутренних схем. Почему же тогда в электросети используется переменный ток?

Причина связана с передачей. Сопротивление в линиях электропередач вызывает потери при передаче тока, но эти потери можно уменьшить, увеличив напряжение. Однако создать постоянный ток высокого напряжения сложно, поэтому электричество передается в виде переменного тока, а затем понижается до более низкого напряжения с помощью трансформаторов, прежде чем поступать на электрические устройства через энергосистему. Затем эти устройства в большинстве случаев преобразуют переменный ток в постоянный с помощью своей внутренней схемы, чтобы его можно было использовать.

Методы измерения электрического тока

Для измерения электрического тока вам потребуется такой инструмент, как цифровой мультиметр. Функциональность зависит от продукта, но цифровые мультиметры могут выполнять различные измерения, включая не только ток, но также напряжение и сопротивление.

При измерении электрического тока с помощью цифрового мультиметра перед выполнением измерений необходимо настроить прибор на функцию измерения тока. Прибор будет иметь несколько единиц отображения, например, мкА, мА и А, поэтому вам нужно будет выбрать диапазон измерения, который лучше всего подходит для измеряемого тока.

При измерении тока подключите отрицательную клемму к разъему COM, а положительную клемму к разъему A на приборе так, чтобы мультиметр был последовательно включен в цепь.

Соблюдайте осторожность, чтобы не подавать напряжение, когда выбрана функция тока. Это может привести к повреждению прибора из-за протекания через него сверхтока. На самом деле в приборах используются предохранители для защиты их цепей, но рекомендуется проявлять осторожность, поскольку перегрузка по току может повредить прибор. Некоторые цифровые мультиметры не имеют входной клеммы тока, чтобы избежать этой опасности.

Использование цифрового мультиметра для измерения тока

Ток относится к потоку электричества в электронной цепи, причем большие цифры указывают на большее количество электричества. Хотя ток отличается от напряжения, оба являются важными понятиями, и необходимо понимать каждое из них.

Ток можно измерить цифровым мультиметром. Почему бы не попробовать измерить ток на основе информации, представленной на этой странице?

Как использовать

Сопутствующие товары

• Цифровой мультиметровый DT4282
• Метр зажима переменного тока CM4141-50
• Утечка переменного тока CM4001
• MOLAMS MELER CM3286-50

. цифровой мультиметр. Обзор преимуществ и недостатков

Как измерить ток Зачем нужно измерять ток? Причины, методы и меры предосторожности

Как пользоваться токоизмерительными клещами Готовы учиться? Советы по использованию токоизмерительных клещей, соответствующие меры предосторожности и многое другое

Как пользоваться токоизмерительными пробниками Узнайте больше о том, как пользоваться токоизмерительными пробниками. Обзор основных методов и мер предосторожности

электричество | Определение, факты и типы

электрическая сила между двумя зарядами

Смотреть все СМИ

Ключевые люди:

Томас Эдисон Рукс Эвелин Белл Кромптон Эдвард Уэстон Чарльз Фрэнсис Браш Флиминг Дженкин

Похожие темы:

биоэлектричество термоэлектричество электрический потенциал электролиз электрофорез

Просмотреть весь связанный контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

электричество , явление, связанное с неподвижными или движущимися электрическими зарядами. Электрический заряд является фундаментальным свойством материи и переносится элементарными частицами. В электричестве задействованной частицей является электрон, несущий заряд, условно обозначаемый как отрицательный. Таким образом, различные проявления электричества являются результатом накопления или движения множества электронов.

Электростатика — это изучение электромагнитных явлений, происходящих при отсутствии движущихся зарядов, т. е. после установления статического равновесия. Заряды быстро достигают своего положения равновесия, потому что электрическая сила чрезвычайно велика. Математические методы электростатики позволяют рассчитывать распределения электрического поля и электрического потенциала по известной конфигурации зарядов, проводников и изоляторов. И наоборот, по набору проводников с известными потенциалами можно рассчитать электрические поля в областях между проводниками и определить распределение заряда на поверхности проводников. Электрическую энергию набора зарядов в состоянии покоя можно рассматривать с точки зрения работы, необходимой для сборки зарядов; в качестве альтернативы можно также считать, что энергия находится в электрическом поле, создаваемом этим набором зарядов. Наконец, энергию можно хранить в конденсаторе; энергия, необходимая для зарядки такого устройства, запасается в нем в виде электростатической энергии электрического поля.

Изучите, что происходит с электронами двух нейтральных объектов, потертых друг о друга в сухой среде

Просмотреть все видео к этой статье

Статическое электричество — это известное электрическое явление, при котором заряженные частицы переходят от одного тела к другому. Например, если два предмета потереть друг о друга, особенно если эти предметы являются изоляторами, а окружающий воздух сухой, предметы приобретают равные и противоположные заряды, и между ними возникает сила притяжения. Объект, потерявший электроны, становится положительно заряженным, а другой — отрицательно заряженным. Сила — это просто притяжение между зарядами противоположного знака. Свойства этой силы были описаны выше; они включены в математическое соотношение, известное как закон Кулона. Электрическая сила на заряде Q ₁ при этих условиях, за счет заряда Q ₂ на расстоянии r , дается законом Кулона,

Жирные буквы в уравнении указывают на векторный характер силы, а единичный вектор r̂ — это вектор размера 1, который указывает от заряда Q ₂ до заряда Q ₁ . Константа пропорциональности k равна 10 ⁻⁷ c ² , где c — скорость света в вакууме; k имеет числовое значение 8,99 × 10 ⁹ ньютонов-квадратный метр на кулон в квадрате (Nm ² /C ² ). На рисунке 1 показано усилие на Q ₁ из-за Q ₂ . Числовой пример поможет проиллюстрировать эту силу. Оба Q ₁ и Q ₂ выбраны произвольно как положительные заряды, каждый с величиной 10 ⁻⁶ кулонов. Заряд Q ₁ расположен по координатам x , y , z со значениями 0,03, 0, 0 соответственно, а Q ₂ имеет координаты все. координаты даны в метрах. Таким образом, расстояние между Q ₁ и Q ₂ составляет 0,05 метра.

Britannica Quiz

Science Quiz

Проверь свои научные способности под микроскопом и узнай, что ты знаешь о кровавых камнях, биомах, плавучести и многом другом!

Величина силы F на заряде Q ₁ , рассчитанная по уравнению (1), составляет 3,6 ньютона; его направление показано на рис. 1. Сила, действующая на Q ₂ со стороны Q ₁ , равна − F , которая также имеет величину 3,6 ньютона; однако его направление противоположно направлению F . Сила F может быть выражена через ее составляющие вдоль x и y осей, так как вектор силы лежит в плоскости x y . Это делается с помощью элементарной тригонометрии из геометрии рисунка 1, а результаты показаны на рисунке 2. Таким образом, в ньютонах. Закон Кулона математически описывает свойства электрического взаимодействия между покоящимися зарядами. Если бы заряды имели противоположные знаки, сила была бы притягивающей; притяжение будет указано в уравнении (1) отрицательным коэффициентом единичного вектора руб. Таким образом, электрическая сила на Q ₁ будет иметь направление, противоположное единичному вектору r̂ , и будет указывать от Q ₁ до Q

8. В декартовых координатах это привело бы к изменению знаков обеих составляющих силы x и y в уравнении (2).

Как можно понять эту электрическую силу на Q ₁ ? Принципиально сила обусловлена ​​наличием электрического поля в положении Q ₁ . Поле создается вторым зарядом Q ₂ и имеет величину, пропорциональную размеру Q ₂ . При взаимодействии с этим полем первый заряд, находящийся на некотором расстоянии, либо притягивается, либо отталкивается от второго заряда в зависимости от знака первого заряда.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Что такое электротехника?

Поиск школ

Выберите свою текущую степень в средней школе / некоторый диплом HS HS Некоторый диплом бакалавра колледжа Требуется текущая степень

Выберите специализациюБиомедицинская инженерияГражданское строительствоКомпьютерная инженерияИнформатикаИнформатикаКибербезопасностьОбработка и анализ данныхЭлектротехникаИнженерный менеджментИнженерные технологииИнженерная экологияПромышленная инженерияИнженерия машиностроенияПрограммная инженерияСистемотехникаСпециализация обязательна

Select Your State- Outside of U. S.AlabamaAlaskaArizonaArkansasCaliforniaColoradoConnecticutDelawareDistrict of ColumbiaFloridaGeorgiaHawaiiIdahoIllinoisIndianaIowaKansasKentuckyLouisianaMaineMarylandMassachusettsMichiganMinnesotaMississippiMissouriMontanaNebraskaNevadaNew HampshireNew JerseyNew MexicoNew YorkNorth CarolinaNorth DakotaOhioOklahomaOregonPennsylvaniaPuerto RicoRhode IslandSouth CarolinaSouth DakotaTennesseeTexasUtahVermontVirginiaWashingtonWest VirginiaWisconsinWyomingState is required

* спонсируется

Электротехника тесно влияет на нашу повседневную жизнь и отвечает за различные технологические инновации, которыми мы пользуемся сегодня. По своей сути электротехника включает в себя изучение и проектирование устройств и оборудования, использующих электричество, электромагнетизм и электронику.
Всякий раз, когда вы щелкаете выключателем в своем доме или даже проверяете время на своем смартфоне, для этого понадобилась группа инженеров-электриков. Повседневные вещи, которые мы считаем само собой разумеющимися, например, возможность включить свет в темноте, на самом деле являются результатом сотен лет работы преданных своему делу инженеров.

В общей схеме академического обучения электротехника — относительно новое явление. Но за свою короткую жизнь он стал абсолютно необходимым полем для обеспечения повседневных удобств, которыми мы наслаждаемся.
Продолжайте читать, чтобы узнать больше об истории электротехники и о том, почему для нашего общества так важно, чтобы преданные своему делу студенты продолжали учиться и преуспевать в этой сложной и разнообразной области.

Зачем миру электротехника? Зачем это изучать?

Английский врач, физик и философ Уильям Гилберт ввел термин «электричество». Хотя он не вызвал уже существовавшего научного интереса к электричеству, его можно было назвать первым инженером-электриком. По его стопам в 19 и начале 20 веков шли такие светила, как Майкл Фарадей, Никола Тесла и Томас Эдисон.

По мере развития технологий и распространения электричества — от электрического телеграфа до лампочки — рос и спрос на людей, которые учились и могли работать в этой новой области. Сначала инженеры-электрики учились на физическом факультете таких школ, как Корнелл и Массачусетский технологический институт, но вскоре у них появились собственные программы. Первый факультет электротехники в США был основан в Университете Миссури в 1886 г.

Инженерам-электрикам в США сегодня, вероятно, будет трудно найти работу, связанную с работой с телеграфом, но в современном мире существует множество других применений этих специализированных знаний. Инженеры-электрики позволяют нам пользоваться многими современными удобствами, которые есть в США, от смартфонов и планшетов до коммунальных услуг.

Причины изучать электротехнику

Востребованность . Будь то опытный специалист или только что закончивший вуз, найти работу на рынке электротехники относительно легко. Поскольку технологии быстро развиваются, спрос на инженеров-электриков растет очень быстрыми темпами.

Возможности доступны по всему миру – Почти в каждой части мира нужны инженеры-электрики. Есть ряд компаний за пределами страны, которые нуждаются и открыты для найма инженеров-электриков из других стран. Если вы хотите устроиться на работу инженером-электриком за границей, вы будете удивлены, обнаружив большое количество доступных возможностей.

В авангарде технологий будущего – Электротехника является отправной точкой для инноваций во многих отраслях, включая здравоохранение, транспорт, робототехнику и строительство. Эта область составляет основу технологических инноваций. Изучение электротехники поможет студентам повлиять на жизнь миллионов людей по всему миру.

Что изучают в программе по электротехнике?

Эта захватывающая область дает учащимся понимание сложных проектов и их создание с нуля. Чтобы преуспеть в этой карьере, студенты должны иметь прочные аналитические навыки и навыки решения проблем. Также они должны демонстрировать склонность к дизайну, умение смотреть на картину в целом, а также внимательность к деталям.

Электротехнические программы не везде одинаковы, но есть некоторые основные темы, которые охватывают все программы. Студенты бакалавриата по электротехнике будут изучать математику, физику и электронику, а также пересечение этих трех основных категорий. Курсы математики в программе электротехники, скорее всего, будут включать в себя исчисление, дифференциальные уравнения и линейную алгебру, в то время как курсы физики будут на более базовом уровне. Курсы по электронике охватывают схемотехнику, электромагнетизм и полупроводники.

Студенты, получившие степень бакалавра в области электротехники, безусловно, могут продолжить успешную и прибыльную карьеру. Тем не менее, многие предпочитают получить высшее образование со степенью магистра или доктора наук в области электротехники. Программы магистратуры охватывают те же основные области на более продвинутом уровне и могут уделять больше внимания вычислениям и компьютерной инженерии.

Учащиеся приобретут практические навыки, которые они смогут применять в различных дисциплинах. Кроме того, они развивают навыки решения проблем, а их навыки общения и межличностного общения также улучшаются. Они научатся лучше управлять своими ресурсами и временем, а также оценивать риски, связанные с проектами.

Чем занимаются инженеры-электрики?

Инженеры-электрики участвуют в проектировании, разработке, тестировании и надзоре за производством электрического оборудования, такого как радары и навигационные системы, электродвигатели, оборудование для производства электроэнергии или системы связи. Они также отвечают за проектирование систем самолетов и автомобилей.

Типичные обязанности инженеров-электриков включают:

• Разработка новых способов использования электроэнергии
• Выполнение расчетов для разработки строительных, монтажных и производственных спецификаций и стандартов
• Руководство производством, установкой и испытаниями электрооборудования для обеспечения соответствия продукции нормам и спецификациям
• Расследование жалоб от клиентов, оценка проблем и рекомендации решений
• Работа с менеджерами по улучшению производственной деятельности

Отрасли электротехники

Существует ряд дисциплин, связанных с электротехникой. Электротехника охватывает, но не ограничивается следующими областями:

• Энергетика : Эта подобласть конкретно касается электричества как утилиты, включая производство и использование электроэнергии, а также электрических машин, которые подключаются к этим системам.
• Техника управления : Эта специализация, также известная как разработка систем управления, занимается проектированием и внедрением контроллеров различных систем от коммерческих авиакомпаний до реактивных двигателей. Системы, предназначенные для работы без участия человека, называются автоматическими системами управления. Инженерия управления помогает проектировать эти системы.
• Электронная техника : Эта отрасль электротехники, также известная как электроника и коммуникационная техника, занимается проектированием схем и их компонентов, таких как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности. Эта отрасль ранее называлась «радиотехника».
• Микроэлектроника и фотоника : Достижения в области персональной электроники, компьютеров, электронных автомобильных систем, смартфонов и сотовых телефонов, а также лазеров стали возможными благодаря достижениям в области фотоники и микроэлектроники. Эта отрасль техники занимается проектированием и созданием небольших схем, часто требующих химического изготовления.
• Наноинженерия : Эта междисциплинарная область инженерии занимается инновационными технологиями в микроскопическом масштабе.
• Техника обработки сигналов : Это подполе посвящено анализу и синтезу сигналов, таких как изображения, биологические измерения и звук. Он занимается анализом и обработкой как аналоговых, так и цифровых сигналов. Например, одним из применений как цифровой, так и аналоговой обработки является фильтрация сигналов и удаление нежелательных шумов или разделение двух сигналов.
• Телекоммуникации : Эта ветвь занимается передачей данных по каналу, включая коаксиальные кабели, оптическое волокно или космос. Инженер, работающий в этой области, проектирует и контролирует установку оборудования и систем. Эти специалисты также предоставляют решения, связанные с беспроводными способами передачи информации и связи, такими как спутниковая и радиосвязь, широкополосные и интернет-технологии, а также услуги беспроводной телефонии.
• Приборостроение : Приборы относятся к инструментам, используемым для измерения. Эти инструменты используются для измерения, индикации и записи таких величин, как температура, расход, расстояние, уровень, давление и угол. Он касается разработки измерительных устройств, таких как те, которые используются в самолетах, с большим участием физики.
• Вычислительная техника : Объединяя несколько областей электронной техники и информатики, эта отрасль электротехники разрабатывает компьютерное оборудование и программное обеспечение. Компьютерные инженеры участвуют в программных и аппаратных аспектах вычислений, от проектирования отдельных микропроцессоров, микроконтроллеров, суперкомпьютеров и персональных компьютеров до проектирования схем.

Настоящее и будущее электротехники

Электротехника является такой же важной и захватывающей областью, какой она была, когда Никола Тесла все еще пытался понять истинную силу электричества.

Хотя легко посмотреть на новости и предположить, что компьютерное программирование, дизайн и мобильные приложения — единственные важные технологии, которыми нужно заниматься, ни одна из этих вещей не была бы возможна без помощи инженеров-электриков. Даже автомобильная компания, носящая имя Теслы, не смогла бы существовать без области электротехники и команды людей, которые понимали, как заставить работать электромобиль и как максимально увеличить срок службы его батареи (эта область все еще нуждается в дальнейшем развитии). инженерные инновации).

Будущее работы в области электротехники, скорее всего, будет большим и маленьким. Инженеры-электрики смогут выбирать, хотят ли они сосредоточиться на сложных схемах, составляющих персональные вычислительные устройства, или на огромных инструментах, управляющих космическими кораблями и даже целыми энергосетями.

Мэтт Зброг – писатель

Мэтт Зброг — писатель и фрилансер, живущий за границей с 2016 года. Его научно-популярную литературу публикуют Euromaidan Press, Cirrus Gallery и «Наш четверг». И его писательство, и его опыт за границей сформированы поиском альтернативного образа жизни и движений контркультуры.

Статьи по Теме

25 ведущих профессоров электротехники

Познакомьтесь с 25 ведущими профессорами электротехники и узнайте больше об их областях знаний, их достижениях и их вкладе как в инженерию, так и в соответствующие программы.

Специализации в области электротехники

Инженеры-электрики воплощают в жизнь целый ряд электронного оборудования. Благодаря исследованиям, проектированию, разработке, тестированию и надзору за производством инженеры-электрики являются людьми, стоящими за всеми системами и устройствами, которые производят, используют или проводят электричество.