Содержание, карта.

Из чего состоит электрическая цепь


Электрическая цепь и ее элементы

Электрическая цепь это совокупность устройств, соединенных определенным образом, которые обеспечивают путь для протекания электрического тока.

Элементами электрической цепи являются: источник тока, нагрузка и проводники. Простейшая электрическая цепь показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Простейшая электрическая цепь.

В состав электрической цепи могут входить и другие элементы, таки как устройства коммутации, устройства защиты.

Как известно, для возникновения тока необходимо соединить две точки, одна из которых имеет избыток электронов в сравнении с другой. Другими словами необходимо создать разность потенциалов между этими двумя точками. Как раз для создания разности потенциалов в цепи применяется источник тока. Источником тока в электрической цепи могут быть такие устройства, как генераторы, батареи, химические элементы и т.д.

Нагрузкой в электрической цепи считается любой потребитель электрической энергии. Нагрузка оказывает сопротивление электрическому току и от величины сопротивления нагрузки зависит величина тока. Ток от источника тока к нагрузке течет по проводникам. В качестве проводников стараются использовать материалы с наименьшим сопротивлением (медь, серебро, золото).

Важно, что для протекания тока в цепи, цепь должна быть замкнута!

Типы электрических цепей

В электротехники по типу соединения элементов электрической цепи существуют следующие электрические цепи:

  • последовательная электрическая цепь;
  • параллельная электрическая цепь;
  • последовательно-параллельная электрическая цепь.

Последовательная электрическая цепь.

В последовательной электрической цепи (рисунок 2.) все элементы цепи последовательно друг с другом, то есть конец первого с началом второго, конец второго с началом первого и т.д.

Рисунок 2. Последовательная электрическая цепь.

При таком соединении элементов цепи ток имеет только один путь протекания от источника тока к нагрузке.При этом общий ток цепи Iобщ будет равен току через каждый элемент цепи:

Iобщ=I1=I2 =I3

Падение напряжения вдоль всей цепи, то есть на участке А-Б (Uа-б), будет равно приложенному к этому участку напряжению E и равно сумме падений напряжений на всех участках цепи (резисторах):

E=Uа-б=U1+U2+U3

Параллельная электрическая цепь.

В параллельной электрической цепи (рисунок 3.) все элементы соединены таким образом, что их начало соединены в одну общую точку, а концы в другую.

Рисунок 3. Параллельная электрическая цепь.

В этом случае у тока имеется несколько путей протекания от источника к нагрузкам, а общий ток цепи Iобщ будет равен сумме токов параллельных ветвей:

Iобщ=I1+I2+I3

Падение напряжения на всех резисторах будет равно приложенному напряжению к участку с параллельным соединением резисторов:

E=U1=U2=U3

Последовательно-параллельная электрическая цепь.

Последовательно-параллельная электрическая цепь является комбинацией последовательной и параллельной цепи, то есть ее элементы включаются и последовательно и параллельно (рисунок 4).

Рисунок 4. Последовательно-параллельная электрическая цепь.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

Электрическая цепь состоит из источника питания, потребителя энергии и соединительных проводов.

При соединении источника питания, нагрузки и проводников образуется электрическая цепь. Так какие же процессы происходят в электрической цепи?
Свободные электроны в металлическом проводнике или ионы в электролите, как указывалось, находятся в состоянии беспоря­дочного движения. Количество электричества (заряд), которое переносится при этом через любое поперечное сечение проводни­ка, в среднем равно нулю.

Однако если на свободные заряженные частицы действуют в определенном направлении силы (например, силы электрическо­го поля), то к скоростям их беспорядочного движения прибавляется слагающая скорости в направлении действующей силы. В этом случае через любое поперечное сечение проводника про­ходит определенный заряд, т. е. в проводнике возникает элек­трический ток.

Для того чтобы получить электрический ток, нужно создать электрическую цепь.

Электрическая цепь образуется из источников электрической энергии или, как их называют, источников питания, потребителей электрической энергии или приемников и проводников электрического тока.

В источниках питания возбуждается электродви­жущая сила (сокращенно э. д. с.), под действием которой заряды получают дополнительную слагающую скорости, т. е. до­полнительную кинетическую энергию.

Когда протекает ток в электрической цепи в источниках питания происходит преобразование различных видов энергии в электрическую, в по­требителях, наоборот, электрическая энергия преобразуется в другие виды энергии. Источники питания и потребители соединя­ются обычно медными проводами. Источники питания, потребите­ли и соединительные провода называют элементами цепи.

При движении заряженных частиц в электрической цепи кине­тическая энергия направленного движения частиц благодаря столкновению их с ионами и молекулами вещества частично пре­образуется в энергию беспорядочного движения частиц, т. е. вы­деляется и рассеивается в виде тепла в источниках питания, потребителях и соединительных проводах. В связи с этим явлением принято говорить, что источники питания , потребители и соединительные провода обладают сопротивлением.

В современной электротехнике в качестве источников питания применяют главным образом электрические генераторы, в которых механическая энергия преобразуется в электрическую, и первичные элементы и аккумуляторы, в которых происходит преобразование химической энергии в электрическую.

Потребители электрической энергии весьма разнообразны. К ним, например, относятся электродвигатели, в которых элект­рическая энергия преобразуется в механическую; электрические печи, лампы накаливания и различные нагревательные приборы, в которых электрическая энергия преобразуется в тепловую; электролитические ванны, в в которых происходит преобразование электрической энергии в химическую.

В качестве вспомогательного оборудования в электрическую цепь входят аппараты для включения и выключения (например, рубильники), приборы для измерения электрических величин (например, амперметры и вольтметры), аппараты защиты (на­пример, предохранители).

Источники питания, потребители элек­трической энергии и вспомогательная аппа­ратура на электрических схемах имеют ус­ловные обозначения. Элементы электрической цепи приведенные в таблице.

На рисунке показана простейшая схема электрической цепи.

Источник питания счи­тают внутренним участком элек­трической цепи, потребитель энергии (П) и соединительные провода составляют внешний участок элек­трической цепи. Сопротивление источника питания называют внутренним сопротивлением.

Можно так же посмотреть видео, где автор по своему рассказывает, что такое электрическая цепь.

Электрическая цепь и ее составные части

Обобщающий урок по физике на тему  «Электрическая цепь и ее составные части».

Цель урока:

·         Образовательная – введение понятия электрической цепи, собирать простейшую и изображать на схеме электрическую цепь.

·         Развивающая – создать условия для развития умений учащихся применять знания в новой ситуации, объяснять окружающие явления, развитие практических умений и навыков.

·         Воспитательная – формировать навыки коллективной работы в сочетании с самостоятельностью учащихся, аккуратности при работе с приборами.

·         Тип урока: изучение нового материала.

·         Формы работы: фронтальная, индивидуальная, групповая.

 

 

Оборудование: оборудование для сборки электрической цепи, выключатели, компьютер,  проектор

 

Ход урока

                  1. Организационный момент (повторение).

Парная работа с партнером по плечу в течение 2 мин.  Обучающая структура ТАЙМД-ПЭА ШЭА.

1.Что такое электрический ток? (упорядоченное движение заряженных частиц)

2.Условие существования электрического тока? (наличие электрического поля и свободно заряженных частиц)

3 .Какие вы знаете источники тока? (электрофорная машина, термоэлемент, фотоэлемент, гальванический элемент, аккумулятор, генератор)

                    2.Актуализация знаний.

Индивидуальная работа. Обучающая структура ЭЙ АР ГАЙД. Поработайте над этим заданием самостоятельно. В столбике «до» поставьте «+» если вы согласны, «-»  если вы не согласны с утверждением.

ДО

УТВЕРЖДЕНИЯ

ПОСЛЕ

 

Чтобы в  электрической цепи существовал электрический ток, она должна быть замкнута

 

 

За направление тока принято движение отрицательно заряженных частиц

 

 

Скорость движения электронов проводнике 0,1 мм/с

 

 

Ток в цепи распространяется со скоростью света 300000 км/с

 

             3.Формирование новых знаний.

а) Фронтальная работа с классом.

На столах находятся основные составные элементы,  входящие в цепь электрического тока. Назовите их

1.Лампочка. Устройства, которые используют электрическую энергию, называются потребителями.

 Какие потребители тока вы знаете? (плитки, электродвигатели, всевозможные электробытовые приборы)

2.Провода, предназначенные для передачи электроэнергии от источника тока к потребителям.

3.Источник тока. Для создания длительного электрического поля.(включается в цепь последним.)

4.Ключ(замыкающее устройство). Замыкать и размыкать электричество. В Париже в 1881 году на электротехнической выставке все были в восторге от этого изобретение. Это – выключатель. Обратите внимание: цепь собирают при разомкнутом выключателе; выключатель выполнен из проводников электричества, а прикасаться надо к изолирующей ручке.

 

б) Групповая работа. Соберите электрическую цепь из этих составных частей. Каждый стол демонстрирует правильно собранную  электрическую цепь, при замыкании ключа лампочка загорается.

в) Давайте теперь попробуем сказать, что же такое электрическая цепь?

Совокупность устройств, по которым течет электрический ток, называется электрической цепью. Обучающая структура СИНГЛ-РАУНД-РОБИН. Каждый учащийся по кругу проговаривает определение электрической цепи.

г) Групповая работа. Электрическими цепями занимается электротехника. Цепи бывают простые (как при демонстрации) и сложные (электропроводка), но во всех можно выделить составные части. Из каких составных частей она состоит? (учащиеся сортируют карточки и находят 4 основных элемента электрической цепи).

Подведем первые итоги, что собой представляет электрическая цепь,  из каких составных частей состоит электрическая цепь? Запишите в тетрадь:

  • потребитель
  • источник тока
  • соединительные провода
  • замыкающее устройство

д) Работа с учебником. Электрические цепи могут быть сложными. Вышел из строя телевизор, и вам нужна информация, из чего состоит электрическая цепь. Поэтому придумали элементы цепи изображать с помощью условных обозначений. Чтобы не было путаницы, пользуются стандартным набором символов.

Электрические цепи собирают по схемам, в которых элементы цепи имеют свои обозначения. Электрическая схема - это графическое изображение электрической цепи с помощью условных знаков. Некоторые из них представлены в таблице 48 на стр.78 вашего учебника.

Эти обозначения нужно хорошо знать, чтобы составлять электрические схемы. Электрические схемы – это чертежи, на которых изображены способы соединения элементов электрической цепи.

 

е) Фронтальная работа с классом. Давайте  нарисуем схему электрической цепи, состоящую из источника тока, лампочки, ключа и соединительных проводов, которую вы собрали. Схема должна быть аккуратной и точной. Направление тока указываем стрелочкой. За направление тока принято движение «+» заряженных частиц. Ток направлен от «+» к «-». Скорость движения самих электронов в проводнике под  действием электрического поля невелика – несколько миллиметров в секунду, а иногда и еще меньше. Но как только в проводнике возникает электрическое поле, оно со скоростью света в вакууме (300000км/с), распространяется по всей длине проводника. Поэтому вы должны соблюдать технику безопасности при работе с электрическим током. Памятка по технике безопасности при работе с электрическим током лежит на столах.

 

ж) Игровая разминка «Электрическая цепь»: учащиеся делятся на две команды,  взявшись за руки, получают от ведущего сигнал пожатием руки,  передают друг другу по цепочке. В результате, чей «электрический ток» быстрей дойдет до конца, та команда и выиграла.

 А вы знаете, что первая электрическая цепь была опробована на людях.700 парижских монахов,  взявшись за руки, провели эксперимент. В тот момент,  когда первый монах прикоснулся к головке банки, все 700 монахов вскрикнули с ужасом, потом 180 королевских мушкетеров тоже провели такой опыт перед королем в Версале.

4.Этап закрепления. 

а) Обучающая структура ЭЙ АР ГАЙД. Мы возвращаемся к листу контроля. Заново прочитав утверждения,  в столбике «после» поставьте «+» если вы согласны,  «-»  если вы не согласны с утверждением.

б) Обучающая структура ФИНК-РАЙТ-РОБИН. Подумайте, запишите, обсудите в команде. Перед вами схемы электрических цепей. Назовите, из каких приборов они состоят, и найдите «дефект» в каждой из схем.

в) Индивидуальные задания: расставьте условные обозначения по «местам», соединив стрелкой условные обозначение с названием прибора.

                       5. Итоги урока. Ребята,  вспомните цель нашего урока. Поднимите зеленые кружки, если цель оправдалась и красные треугольники  - если нет.

Из каких составных частей состоит электрическая  цепь?

Выставляются оценки учащимся.

 

                        6. Домашнее задание.

а) Проанализируйте рассказ и подчеркните в тексте не менее пяти нарушений техники безопасности.

 

Электрик Вася пришёл по вызову отремонтировать люстру. Войдя в квартиру, разулся, надел вязаные рукавицы, чтобы руки не скользили. Залез Василий на металлическую стремянку. Прохладные ступеньки приятно холодили ноги электрика.  И тут он  увидел, что люстра в пыли. Попросил Вася у хозяйки влажную тряпку и тщательно протёр плафоны и патрон. Взяв отвёртку, горе – электрик начал зачищать контакты. Работа в рукавицах показалась ему не удобной. Сбросив рукавицы, Василий пальцами начал скручивать провода. Очнулся электрик на полу…

       б) Параграф 33, упр. 13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лист контроля_________________________________________________________

 

1.

ДО

УТВЕРЖДЕНИЯ

ПОСЛЕ

 

Чтобы в  электрической цепи существовал электрический ток, она должна быть замкнута

 

 

За направление тока принято движение отрицательно заряженных частиц

 

 

Скорость движения электронов проводнике 0,1 мм/с

 

 

Ток в цепи распространяется со скоростью света 300000 км/с

 

 

 

2) Перед вами схемы ЭЦ. Назовите, из каких приборов они состоят, и найдите «дефект» в каждой из схем.

   

 

 

 

3.Индивидуальные задания: расставьте условные обозначения по «местам», соединив стрелкой условные обозначение с названием прибора.

 

Памятка по технике безопасности при работе с электрическим током.

  1. Не используйте при сборке электрических цепей провода с повреждённой  изоляцией, с видимыми повреждениями.
  2. Следите за исправностью всех креплений в приборах и приспособлениях.
  3. При сборке электрических цепей избегайте пересечения проводов.
  4. Источники тока подключайте в последнюю очередь.
  5. Все исправления в цепях проводите при отключенном источнике тока.
  6. Не прикасайтесь к вращающимся частям электрических машин.
  7. Не определяйте наличие тока в цепи на ощупь.
  8. Не прикасайтесь к проводам, свисающим со столбов, стен, торчащим из земли – они могут находиться под током.

 

 

 

 

 


Основы электротехники 2 - Электрическая цепь

Этим постом мы продолжаем серию публикаций, посвященных основам электротехники. В нём мы поговорим о понятии электрической цепи. Сначала, что это такое. Электрические цепи бывают разными, не очень понятно в какой же момент совокупность отдельных предметов становится электрической цепью. Строгое определение электрической цепи довольно парадоксальное, – это всё то, что можно описать через токи, напряжение и сопротивление, то есть опять приходим к закону Ома. 

Для удобства все элементы цепи разделяют на:

  • источники,
  • потребителей,
  • проводники,
  • ключи.

Источники – это значит в них какая-то энергия преобразуется в электрическую.

Потребители – в них наоборот электрическая энергия преобразуется во что-то ещё (опять же не важно, во что).

Проводники – передают энергию от первых ко вторым. 

Ключи – управляют этим процессом, открывая или закрывая путь потоку энергии.

На схемах проводники обозначают просто линиями, всё остальное имеет своё обозначение. Вот здесь кроется первая проблема перехода от реальности к схеме. Даже вот эту простейшую установку можно представить несколькими схемами. Например, учесть только основные эффекты и получить простую, но не до конца точную схему или учесть сопротивление проводов и источника, у которых оно тоже есть. Повысить тогда при этом точность на пару процентов, но зато запутать схему.

Выбор здесь только за проектировщиком, но какая-то степень детализации останется всегда. Например, чтобы все наши дальнейшие рассуждения не скатывались в бесконечные отговорки, мы примем, что параметры всех элементов схемы, во-первых, неизменны, во-вторых, сосредоточены. То есть все элементы мы считаем бесконечно маленькими. На практике эти допущения, как правило, даже незаметны, они вносят слишком малую погрешность, зато позволяют гораздо проще работать со схемами. Например, легко посчитать какая мощность выделится у нас на потребителя. 

Как мы говорили раньше, напряжение – это работа по переносу заряда, и равна эта работа произведению заряда на напряжение. Вспомним также ток – заряд в единицу времени. Несложные преобразования, и мы выразили работу через ток, напряжение и время. Мощность – это работа в единицу времени, значит мощность – это произведение тока на напряжение.

То, что у нас получилось, называется закон Джоуля-Ленца. Вместе с законом Ома он позволяет узнать о цепи постоянного тока практически всё. Главное, правильно подставить известные величины. При всей своей простоте это один из самых применяемых законов в электротехнике. 

Вот на самом деле простой пример. Вы сели позавтракать, поставили греться чайник, завтракаете толстом. С утра у свежо, вы включили обогреватель. Вопрос – выбьет у вас в квартире автомат или нет. Вспоминаем законы Ома и Джоуля-Ленца.

Путем нехитрых вычислений находим, что ток составит примерно 24 Ампера. Идём теперь к выходному щётку и видим максимальный ток автомата на 16 Ампер. А если у вас старый щиток и стоят в пробки, то и вообще 6 с небольшим. Увы, завтрак не удался. 

До сих пор мы говорили о потребителях, но тоже самое справедливо и для источников, с той лишь разницей, что у источника есть электродвижущая сила (ЭДС). Вспомним, как заряд движется по цепи. Он выходит из одного полюса источника и уходит в другой. Но, чтобы он там двигался, как мы помним из предыдущей публикации, нужна разность потенциалов. Вот эту самую разность и создает электродвижущая сила.

На схеме ЭДС обозначается стрелкой, она как бы подгоняет электроны в нужном направлении. Источники бывают разные, но с точки зрения электрической цепи их функция одна и та же – создать разность потенциалов, которая в свою очередь заставит электроны двигаться по цепи. Также насос поднимает воду, создавая разность давлений (вспоминаем гидродинамическую аналогию).  Измеряется ЭДС в Вольтах, поскольку характеризует способность источника приводить в движение заряд.

Однако, любой реальный источник состоит из вещества, а вещество имеет некоторое электрическое сопротивление. Поэтому, как только через источник потечет ток, то есть, когда мы подключим его к внешней цепи, то увидим, что у него есть некоторое своё сопротивление. Оно называется внутренним сопротивлением источника.

 

Из-за этого при протекании тока напряжение, измеренное на зажимах источника всегда будет меньше, чем ЭДС, согласно закону Ома, как раз на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении. Чем больше ток, тем больше будет эта разница.

Теперь легко ввести две очень важных с практической точки зрения характеристики источника.

  • напряжение холостого хода,
  • ток короткого замыкания.

Напряжение холостого хода  – это, по сути, есть ЭДС, то есть разность потенциалов, создаваемая источником.

Ток короткого замыкания – ток через внутреннее сопротивление при отсутствии внешнего.

Здесь можно заметить, что режим источника определяется величиной внешнего сопротивления. Если оно, это сопротивление, равно нулю, тогда получаем короткое замыкание. Если бесконечно, то холостой ход.

Интересно посмотреть, что происходит вблизи этих значений, то есть при очень маленьких, но ненулевых нагрузках и наоборот больших, но не бесконечных. Начнем с больших сопротивлений, то есть много больших внутреннего сопротивления источника. Напряжения на нагрузке выразим через ток, а ток через ЭДС и внутреннее сопротивление. Подставим одно в другое и получим выражение для напряжения на зажимах источника. Но, если внутреннее сопротивление у нас маленькое, то мы  можем им просто пренебречь и вообще не учитывать. Тогда получится, что напряжение на выходе источника не зависит от нагрузки и равно напряжению холостого хода. Такие источники называют источниками напряжения.

Если же сопротивление нагрузки у нас наоборот много меньше внутреннего, то стоит обратить внимание на выражение для тока. Пренебрежем очень маленьким по сравнению с очень большим и увидим, что в этом случае ток через источник от нагрузки не зависит и равен току короткого замыкания. Такие источники называют источниками тока.

Реальные источники находятся где-то в промежуточном положении между этими двумя крайностями в зависимости от нагрузки на них.

На этом мы завершаем рассказ об элементах цепи постоянного тока. В следующей публикации мы уже начнем решать практические задачи. Научимся рассчитывать режимы работы цепей разными способами.

 

Ссылка на предыдущий пост данной серии:

Основы электротехники, введение 

Простейшая электрическая цепь

Любого человека, если он, конечно, не отказался от благ цивилизации, окружает множество электротехнических устройств. Далеко за примерами ходить не нужно: телевизор, телефон, самая обыкновенная лампа накаливания и пр. Основой всех подобных устройств является электрическая цепь. Многие литературные источники дают похожие определения, правда, применительно к простейшей разновидности. Почему так, ведь современные электронные аппараты настолько сложны, что их обслуживание доверяют компьютеризированным системам? Действительно, странно, особенно если вспомнить центральные процессоры персональных компьютеров с их миллионами транзисторов – в них также присутствует электрическая цепь постоянного тока. Причина вышеуказанного упрощения определения состоит в том, что любая, даже сложнейшая, электрическая схема может быть представлена в виде большого количества простейших составляющих. Кстати, именно поэтому появляется возможность выполнять необходимые расчеты, используя известные формулы.

Итак, с простым и сложным определились. Теперь поясним, что же такое электрическая цепь. Для того чтобы было более понятно, рассмотрим простейший пример – электрический фонарик. Причем не тот, в котором используется управляющая микросхема (переключение режимов, мигание и пр.), а самый обычный – с батарейкой, лампочкой и тумблером включения. Он состоит из корпуса, в котором размещены сам источник света, выключатель, отсек для батарейки с двумя контактами. Вставив батарейку в корпус и щелкнув выключателем, можно добиться яркого направленного свечения лампы. Совершив эти действия, мы сформировали как раз то, что называется электрическая цепь (в профессиональном сленге - собрали схему). Ток источника электроэнергии (батарейки) устремился по пути: контакт положительного полюса – проводник, тумблер – лампа – отрицательный полюс. Это называется "простейшая электрическая цепь". В примере с фонариком элементов три: источник ЭДС, тумблер и лампа. Стоит отметить, что движение электронов (ток) возможно только по замкнутому контуру, поэтому если тумблер отключить и цепь разорвать, то оно исчезнет, хотя напряжение источника останется. Кстати, все процессы могут быть описаны и рассчитаны не только через ток, но также посредством напряжения, мощности, ЭДС.

Универсальный инструмент расчета – закон Ома. В данном случае он выглядит как:

I = E/(R+r),

где I – ток, Амперы; E – ЭДС, Вольты; R – сопротивление лампочки, Ом; r – сопротивление источника ЭДС, Ом. В используемом примере влияние сопротивлений проводника и тумблера не учитывается, так как оно ничтожно мало.

Итак, электрическая цепь и ее элементы могут включать в себя источник питания, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, полупроводниковые компоненты и пр. Причем все это должно быть соединено воедино проводниками, формирующими непрерывный путь для прохождения тока.

Простые цепи подразделяются на неразветвленные и разветвленные. В первом случае по всем составляющим элементам проходит один и тот же ток (правило для последовательного соединения потребителей). Во втором же случае дополнительно прибавляется одна или несколько ветвей, соединенных с рассматриваемым простейшим контуром посредством узлов. При этом формируется смешанное соединение элементов цепи, поэтому значение тока, протекающего в каждой ветви, различно. Здесь ветвь – это участок электрической цепи, по всем элементам которого течет один и тот же ток, а противоположные концы которого подключены в двух узлах. Соответственно, узел – это точка электрической цепи, в которой сходятся три или более ветвей. На принципиальных схемах узлы часто как раз и обозначают точками, что упрощает восприятие (чтение).

Что такое электрическая цепь? - Электрическая теория

Что такое электрическая цепь и как она работает? Как выглядит электрическая схема? Что такое приемник и источник энергии? В каком направлении течет ток в цепи?


Теория и практика

Теория говорит нам, что проводник, заполненный свободными зарядами, и электрическое напряжение необходимы для производства электрического тока. Я сам подробно объяснял это явление в одной из предыдущих статей:

Что такое электричество на самом деле? - Электрическая теория.номер

Приведенное выше определение, хотя и верно, но, к сожалению, бесполезно для электрика. Ведь, открывая пекарню, недостаточно знать, из чего сделан хлеб. Вы также должны знать , как сделать . В электричестве аналогично. Знать, что такое электрический ток, безусловно, полезно, но не менее важно, как его генерировать, управлять им и как поддерживать его течение на практике. К счастью, есть много областей электротехники, отвечающих на эти вопросы, и все они черпают свои основы из одного общего источника — теории цепей.

Схема подключения

Теория электрических цепей — очень большой раздел так называемого «электричества» и один из моих любимых предметов в колледже. Почему? Хотя по названию это «теория», в ней представлено множество практических вопросов, которые реально можно потрогать, увидеть и даже ощутить в случае невнимательности (и достаточно сильного напряжения). Чтобы хорошо понять любой вопрос, нужно начать с его общих основ, и мы сделаем это сейчас.Пожалуйста, ознакомьтесь с электрической цепью :

Принципиальная схема простой электрической цепи

Иногда вместо того, чтобы что-то описывать, лучше это нарисовать. схема . Цель схемы - наглядно и понятно любому электрику показать все элементы схемы (в виде условных обозначений) и способы их соединения. Но почему электрическая схема выглядит именно так, а не иначе? Что из этого узнает электрик?

Электрические цепи создаются для передачи электрической энергии выбранному устройству (или приемнику ).Для чего это делается? В первую очередь для питания такого устройства, но можно и таким образом передавать информацию. Схема, показанная на нашей схеме, предназначена для питания лампочки (обозначена буквой R). Рядом с маркировкой вы найдете ее символ, известный каждому электрику (перечеркнутый кружок с двумя черточками).

Чтобы передать энергию устройству, ее сначала нужно откуда-то получить. Для этого схема должна быть оснащена источником электропитания .В нашем случае это батарея, обозначенная буквой B. Наконец, лампочка и батарея должны быть соединены линиями, представляющими электрических проводов . И тут самое главное - для работы электрической цепи провода, соединяющие приемник с источником энергии, должны образовывать замкнутый контур . В противном случае энергия не будет передаваться и лампочка не будет светиться. Почему?

Почему цепь должна быть замкнута?

Причина этого требования кроется в самом источнике энергии.Батарея — это устройство, которое «производит» электроны посредством химических реакций. Хитрость в том, что только половина батареи накапливает электроны, а другая половина их не имеет. Этот дисбаланс приводит к возникновению электрического напряжения , которое не нравится зарядам, таким как электроны. Они попытаются любой ценой сбежать на другую сторону батареи, чтобы восстановить баланс нагрузки. К сожалению, внутренняя часть батареи достаточно защищена от такого побега, поэтому единственный выход — найти выход наружу.

Символ батареи очень хорошо показывает ее работу

Соединив оба полюса батареи куском металлической проволоки, мы создадим путь, который позволит массовому выходу электронов. Кстати, энергии будет высвобождаться огромное количество, так почему бы не использовать ее немного и не включить попутно лампочку? В этом вся суть электрической цепи — создание замкнутого пути для потока зарядов и использование их энергии в своих целях.

Замкнутая цепь обеспечивает протекание заряда

Если этого общего объяснения недостаточно для вас, рекомендую ознакомиться с другими, более подробными статьями.Они объясняют, что такое электрический заряд, как работает батарея, как она устроена внутри и что такое на самом деле электрический ток. Ссылки ниже:

Что такое электрический заряд?

Как… работает аккумулятор?

Что такое электричество?

Где в цепи течет ток?

В то время как батарея производит движение электронов в одном фиксированном направлении, это не обязательно должно быть так для других устройств.Некоторые источники электричества могут изменять направление движения электронов (говорим тогда, что ток переменный). Бывает и так, что носителями тока являются вовсе не электроны, а разного рода положительные заряды (речь идет тогда об ионном или дырочном токе). Как видите, с этим направлением много путаницы, поэтому пришлось немного упростить.

Схема подключения должна быть простой, ясной и понятной любому электрику, даже если она не на 100% соответствует физике.Поэтому везде, где источник энергии постоянен (имеет определенный плюс и минус), предполагается одно общее направление тока :

Условное направление электрического тока

Направлением постоянного тока считается движение зарядов от высокого потенциала к низкому (от плюса к минусу). Он отмечен стрелкой с заглавной буквой I , что также видно на анимации выше.

Существует множество устройств (диоды, транзисторы, усилители), которые манипулируют электрическими зарядами различными, иногда сложными способами.Благодаря общему направлению тока электрику не приходится задаваться вопросом, какие заряды текут в устройстве и в каком направлении. Для него важны только две вещи: где плюс, а где минус. Пока он знает полярность источника питания, нет ошибки и повреждения устройства.

Идея условного направления тока — тема, которая тянулась более 200 лет и по сей день не все считают это удачным ходом. Если вы хотите узнать историю, стоящую за этим, следующая ссылка приведет вас к соответствующей статье:

Куда течет ток? - Электрическая теория.номер

Что нас ждет дальше?

Хоуп Сегодняшняя статья хоть и короткая, но достаточно хорошо изложила идею электрических цепей. Как вы, наверное, догадались, наши возможности не заканчиваются подключением одной лампочки. В следующих статьях их наверняка будет больше, и кстати, мы научимся подключать ресивер, чтобы не спалить его сразу. Мы также рассмотрим Закон Ома и Законы Кирхгофа, которые защитят нас от таких событий, и научимся накапливать и передавать энергию в цепях.Ниже вы можете поставить лайк моей странице в Facebook или подписаться на рассылку новостей, если не хотите пропустить новый контент.

Спасибо за уделенное время и до встречи!


Библиография

  1. Теория электрических цепей - С. Болковский, Научно-техническое изд-во,
  2. Основы электротехники, избранные вопросы - С. Краковяк, Варшава,
  3. Основы электротехники - Р.Курдзиэль, Научно-техническое издательство,
  4. Электроника проще, чем вы думаете - Д. Нурманн, Издательство "Связь и связь",

Тебе понравилось это? Взгляни на

и поддержите мою дальнейшую работу!

Или, может быть, вы хотели бы прочитать интересную книгу?

Уведомлять вас о новых статьях?

Я рекомендую подписаться на рассылку новостей или посетить Facebook.Таким образом, вы не пропустите ни одного нового текста!
Я отправил вам электронное письмо!

Пожалуйста, проверьте свой почтовый ящик и подтвердите, что хотите подписаться на информационный бюллетень.


.

Электрическая цепь и ее элементы

- система источников элементов, создающих замкнутый для электрического тока путь. Электрическая цепь состоит из: источников тока и напряжения, электрических проводов, выключателей и приемника. Графическим представлением схемы является схема.

Основное деление электрических цепей включает следующие два типа

  • линейные цепи где все элементы подчиняются закону Ома,
  • нелинейные цепи где для некоторых элементов связь между током и напряжением является нелинейной функция (динамическое сопротивление может принимать отрицательные значения).

В связи с зависимостью силы тока от времени цепи делятся на:

  • Цепи постоянного тока ,
  • Цепи переменного тока.

Ток, протекающий в электрической цепи, может передавать информацию, тогда в деление входят зависимости времени от напряжения:

  • цифровые цепи значения напряжения в таких цепях могут принимать только определенные уровни, квантуются,
  • аналоговые цепи , где значения тока и напряжения могут принимать непрерывный спектр значений.

Элементы цепи

В элементах цепи происходят три вида энергетических процессов [2]:

  • производство энергии (преобразование определенной энергии (например, механической) в электрическую)
  • накопление энергии

    9

    0 диссипация энергии

В идеальном элементе происходит только один из вышеперечисленных процессов (например, в идеальном резисторе - только диссипация энергии). С другой стороны, в реальном элементе одновременно протекают два или даже три энергетических процесса.Однако один процесс всегда доминирует над другими.

Элементы, способные накапливать и рассеивать энергию, называются пассивными элементами, а остальные - активными элементами (источники тока и напряжения и, например, транзистор и туннельный диод).

Конденсатор - это электрический (электронный) элемент, выполненный из двух проводников (оболочек), разделенных диэлектриком. При подаче напряжения на пластины конденсатора на них накапливается электрический заряд.После отключения от источника напряжения заряды остаются на крышках за счет электростатического притяжения. Если конденсатор в целом не электризуется, то весь заряд, накопленный на обеих обкладках, одинаков по величине, но противоположного знака. Конденсатор имеет емкость, определяющую способность конденсатора накапливать заряд.

Катушка - пассивный электронный компонент.

Катушка состоит из нескольких витков проводника, напримерна поверхности цилиндра (цилиндрическая катушка), на поверхности кольца (тороидальная катушка) или на плоскости (спиральная или плоская катушка). Внутри или снаружи витков может быть сердечник из магнитного, диамагнитного или ферромагнитного материала.

Резистор, резистор (от лат. Resistanceer, ставить сопротивление) — простейший, пассивный элемент электрической цепи, служит для ограничения протекающего в ней тока. Это линейный элемент: падение напряжения на нем прямо пропорционально току, протекающему через резистор.Когда электричество течет, оно преобразует электричество в тепло.

Параллельное соединение

При параллельном соединении обратным значением эквивалентного сопротивления является сумма обратных значений отдельных значений:

.

1 Электрическая цепь должна состоять из: а) лампочки, провода...

Автор: matrix522 Добавлено: 4.12.2010 (13:06)

1. Электрическая цепь должна состоять из:
а) лампочки, соединительных кабелей, аккумулятора
б) кабелей, генератора, железа
2, Отношение электрического напряжения к электрическому току составляет:
а) работа электрического тока
б) мощность электричества электрическая
3. Проводник, который держат прямо в руке:
а) можно электрифицировать
б) нельзя электрифицировать
4.Мощность электростанции измеряется:
а) кВт, МВт
б) ГВт, Вт
5. Закон силы тока в узле:
а) закон Ома
б) I закон Кирхгофа
6 .Электростатическое поле равно:
а) площадь действия кулоновских сил
б) площадь действия электростатических сил
7.Единица электрического сопротивления:
а) Вт
б) В
8. Работа электрический ток может быть:
а) выражен в Дж
б) выражен в кВтч
9. Если расстояние между двумя наэлектризованными телами увеличить вдвое:
а) сила удвоится
б) сила уменьшится в два раза
10.Электрический ток:
а) упорядоченное движение электрических зарядов
б) упорядоченное движение электронов

Задача закрыта. Автор задачи уже выбрал лучшее решение или оно просрочено.

Аналогичные материалы

Электрический заряд - это свойство, определенное свойство тел, обусловливающее их взаимное взаимодействие на расстоянии. В природе также существуют отрицательные и положительные заряды.Заряды одинаковых значений отталкиваются, а заряды с изменяющимися значениями притягиваются.

Электродвигатель — электрическая машина, преобразующая механическую энергию. Принцип действия электродвигателя основан на использовании механического воздействия магнитного поля на проводник, по которому течет ток. Чтобы преобразовать электрическую энергию в механическую энергию вращательного движения, токопроводящая цепь должна вращаться с током, ...

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, машина для обработки электроэнергии в механическую энергию, обычно в виде энергии вращения.Крутящий момент создается в электродвигателе под действием магнитного поля. и электричество (электродинамическая сила). Электродвигатель состоит из статора (с закладной парой или несколькими парами обмоток электромагнита) и ротора с обмоткой...

Электрический ток – это упорядоченное движение электрических зарядов. Ток может протекать в твердых телах (металлах и полупроводниках), жидкостях и ионизированных газах (электролитах). Свободные электроны являются переносчиками электричества в металлах.Носителями тока в полупроводниках являются электроны и дырки: электроны - отрицательные заряды, а дырки - положительные заряды (пустые...

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПОТОК. ПО МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ НАПРАВЛЯЮЩЕЙ 1) Конструкция металлического проводника: Металлы представляют собой тела с кристаллической структурой, в узлах кристаллической решетки находятся положительные ионы металлов и эти ионы находятся в состоянии колебательного движения. Отколовшиеся (свободные) электроны находятся внутри кристаллической решетки и движутся хаотично.Свободные электроны, ...

.

Как работает реле? Конструкция электромагнитного реле

Статья из серии: Курс по основам автоматики

Реле, несомненно, одно из самых популярных устройств, которое можно встретить после поворота ключа в шкафу управления, поэтому стоит знать, что оно собой представляет на самом деле. Интересно, как реле работает? Если вы только начали заниматься проектированием или обслуживанием систем управления, а может просто хотите освежить свои знания, которые могли где-то упустить, то сердечно приглашаю вас посмотреть фильм, который мы подготовили совместно с компанией Relpol .После такой проверки в мире реле не будет для вас секретов! 😉

Что такое реле?

Реле — это устройство, которое размыкает и замыкает электрическую цепь. Благодаря этому позволяет влиять на работу других устройств в системе управления. Проще говоря - может выполнять функцию включения-выключения.

Реле повсюду. Поверьте мне, действительно трудно найти машину или систему управления без реле.Эти устройства в основном используются в промышленности, но вы также найдете их в строительстве, сантехнике и даже в умных домах.

Конструкция и работа реле

А пока давайте сосредоточимся на самом популярном промышленном реле, электромагнитном реле . В целом такое реле состоит из двух основных частей: катушки и контактов .

Чтобы контакты такого реле размыкались или замыкались, нужно сначала привести в действие катушку электромагнита . Это значит, что нужно установить напряжение на .Ток, протекающий в витках катушки, вызывает магнитное поле , благодаря которому притягивается стальной якорь, который замыкает или размыкает соответствующий контакт или группу контактов.

Если входное напряжение катушки исчезнет, ​​то возвратная пружина оттолкнет контакты друг от друга, в результате чего контакты разомкнутся, тем самым отключив цепь .

Типы контактов

По стандарту PN-EN 61810-1 различают следующие типы контактов:

  1. НО контакты, маркированные буквой Z,
  2. НЗ контакты, с буквой R,
  3. переключающие контакты, обозначены буквой P.
]]>

Важно помнить, что нормально разомкнутый контакт не проводит ток до подачи напряжения на катушку, и замыкается после срабатывания катушки. нормально замкнутый контакт по умолчанию проводит ток. Для разрыва цепи необходимо подать питание на катушку.

На самом деле на практике, однако чаще всего вы будете сталкиваться с перекидным контактом . Это контакт, который выполняет функции как нормально замкнутого, так и нормально разомкнутого контакта. После срабатывания катушки этот контакт переключается между двумя состояниями.

Диапазон рабочего напряжения катушки

Важнейшим параметром катушки реле является ее напряжение питания , значение которого обычно указывается производителем на корпусе устройства. Всегда ищите его на символе катушки. Это могут быть самые разные значения, от 12 В постоянного тока до самых популярных 24 В постоянного тока или 230 В переменного тока (вы также часто встретите 250 В переменного тока). Существуют и менее типичные катушки, например, на 110 В постоянного тока.

Основные функции реле в системе управления

Первый - гальваническая развязка .Это абсолютно основная и самая важная функция реле в системе управления, которую вам необходимо хорошо знать. Он заключается в том, что назначение реле - создать гальваническую развязку между маломощной цепью управления и мощной исполнительной цепью, защищая таким образом входы/выходы контроллера от случайных коротких замыканий, ошибок подключения и перенапряжений, которые на стороне цепи может возникнуть нагрузка. Эти перенапряжения могут возникать, например, в сети, питающей цепь нагрузки.Другой причиной может быть возникновение пиков высокого напряжения из-за отключения высокоиндуктивных цепей.

Второй - переключение нагрузок большой мощности с использованием малой мощности . Управляя катушкой от источника питания 24 В постоянного тока, номинальной мощностью 0,4 Вт и потребляющего ток 16,6 мА, достаточно запустить цепь с напряжением 230 В переменного тока, для чего требуется ток в несколько или даже несколько ампер. ! Следует различать цепь катушки и цепь контакта, поскольку они представляют собой две отдельные, разделенные цепи, и напряжения, которые могут быть приложены к ним, могут быть разными.

В-третьих - возможность введения в систему приемников с питанием от источников с разным напряжением, хотя в этой системе присутствует только один уровень напряжения . Благодаря этому, имея в нашем распоряжении только выходы 24 В постоянного тока, мы можем легко управлять устройствами, которым требуется более высокое напряжение - 230 В переменного тока или более низкое напряжение - например, 12 В постоянного тока.

Реле с несколькими контактами - один/два/четыре контакта

Электромагнитные реле можно разделить на множество категорий, но давайте теперь рассмотрим разбивку по количеству контактов.Есть реле:

1. Одноконтактный , имеющий один переключающий контакт,

2. Двухполюсный , с двумя переключающими контактами,

3. Четырехконтактный - с четырьмя независимыми токопроводами.

90 130

В этом типе реле срабатывание катушки вызовет одновременное переключение всех контактов . Конечно, следует помнить, что каждый из этих контактов является независимым ! У нас есть возможность подключить различных уровня напряжения , например.в одном поле мы включим обогреватель 230 В переменного тока, а в другом поле включим подсветку светодиодной лампой 24 В постоянного тока, которая будет предупреждать нас о том, что нагреватель может быть горячим.

Маркировка контактных зажимов и выводов катушки

Чтобы правильно подключить реле, вы должны понимать маркировку контактов, к которым вы будете присоединять провода. Выводы контактов и катушки описываются по правилам, строго определенным в стандарте PN-EN 50005

.

Обозначение контактных зажимов

Одним из основных правил обозначения является то, что контактные клеммы всегда описываются с использованием двузначных чисел , где цифра единиц - номер функции , а цифра десятков - порядковый номер .

Здесь видно, что клемма 11 всегда будет общей точкой для первой дорожки. Клемма № 12 всегда будет нормально замкнутым контактом, а клемма № 14 будет нормально разомкнутой. Изменив цифру десятков на 2, вы легко получите маркировку для второй дорожки. Тогда общий вывод будет иметь номер 21, а номер 22 будет соответствовать выводу нормально замкнутого контакта. Номер 24 пойдет на нормально открытый терминал.

Однако может случиться так, что вы встретите другую маркировку, поэтому перед подключением реле стоит свериться с описанием его выводов на корпусе! Тогда вы точно избежите ошибки.

Маркировка выводов катушки

В этом случае самое главное помнить, что клеммы катушки имеют маркировку буквенно-цифровая .

Обозначения A1 и A2 используются для катушек постоянного напряжения. Как правило, полярность здесь произвольная, что на практике означает, что напряжение можно давать как мы хотим - 24 В постоянного тока на А1, а 0 В постоянного тока на А2 или наоборот. Оба способа подключения обеспечивают правильную работу реле.

Однако есть некоторые исключения! Если в гнезде реле установлены дополнительные модули защиты от перенапряжения и сигнализации, или если внутри реле установлены диоды защиты от перенапряжения, то полярность важна! Тогда нужно обратить внимание на маркировку на модулях или поискать информацию по этому поводу в техпаспорте.

В случае с катушкой на 230 В переменного тока ситуация очень проста – достаточно подключить источник питания 230 В переменного тока между клеммами А1 и А2, потому что, как вы, наверное, хорошо знаете, в случае переменного напряжения эта последовательность не выполняется. иметь значение.

Как видите, это довольно просто. Полное описание клемм для 4-х контактного реле будет выглядеть как на картинке выше.

Цепи безопасности

При отключении питания на катушку всплеск напряжения . Это связано с тем, что срабатывающая катушка имеет высокую индуктивность . Такое перенапряжение катушки реле может привести к повреждению электронных компонентов системы, т.е.транзистор или неблагоприятно повлиять на работу других электронных схем поблизости.

Для предотвращения повреждения от перенапряжения используются схемы защиты для подавления перенапряжения, создаваемого катушкой .

Самый популярный предохранительный элемент, который можно встретить, это например выпрямительный диод , подключенный параллельно катушке в обратном направлении. Это решение используется в случае катушки , питаемой постоянным напряжением .Для катушек AC используется другая защита. Обычно это два типа защит - варисторная , с функцией защиты от перенапряжения или двухполюсная RC - имеющая функцию защиты от помех.

Использование элементов защиты от перенапряжения дает пользователю уверенность в том, что цепь управления катушкой, а также другие электронные или электрические цепи будут защищены от перенапряжения .

Твердотельные реле

Второй по распространенности группой реле являются твердотельные реле , также известные как SSR — от Solid State Relay. В отличие от электромагнитных реле ТТР являются полностью электронными устройствами и не имеют в своей конструкции подвижных частей, а переключающие элементы представляют собой тиристоры , симисторы или транзисторы .

Как работает это реле? Входной ток протекает через оптоэлектронную систему, которая дополнительно обеспечивает разделение входной/выходной цепи и управляет силовой цепью.Конечный эффект такой же, как и в случае с электромагнитным реле - после подачи напряжения на вход контакты переключаются. Отличие только в том, что в случае твердотельного реле нагрузка переключается электронным элементом .

В реле данного типа для разделения входной цепи от выходной цепи используется оптопара , которая преобразует электрические сигналы в оптические. Затем он передает полученный оптический сигнал через расстояние гальванической развязки между входной и выходной секциями .

Характеристики полупроводниковых и электромагнитных реле

Если у вас уже есть небольшая путаница в голове, и вы задаетесь вопросом, что выбрать для вашего приложения электромагнитное или полупроводниковое реле, вам понадобятся некоторые знания об их характеристиках. Итак, давайте проведем сравнение.

Наличие движущихся частей

Благодаря тому, что реле SSR не имеют в своей конструкции движущихся частей, они работают бесшумно , поэтому прекрасно подходят для офисов и жилых помещений.К тому же они очень устойчивы даже к большие вибрации и не страшны так как пыль , из-за которой часто слипаются контакты электромагнитных реле . Более того, твердотельные реле более долговечны и надежны, чем их электромагнитные аналоги. Долговечность электромагнитных реле зависит от их конструкции (механическая прочность очень хорошая), а также от электрической нагрузки (электрическая прочность немного хуже).Более того, в случае полупроводниковых реле отсутствует явление контактной вибрации, которое можно найти в электромагнитных реле.

Возникновение электрической дуги на контактах

Большим преимуществом твердотельных реле является отсутствие электрической дуги на контактах . В результате излучение радиочастотных помех значительно снижается , что может быть важно в некоторых приложениях. Если у нас помехи, как вы, наверное, помните, использование электромагнитного реле связано с наличием в катушке электродвижущей силы. Эта сила может мешать работе датчиков/преобразователей, таких как, например, термопара или микрофон. Эта проблема не возникнет, если мы используем твердотельное реле. Отсутствие электрической дуги на контактах также является преимуществом в среде, где используются летучие горючие вещества.

Потребляемая энергия

Можно оценить, что SSR составляет прибл.Потребляемая мощность на входе в 10 раз ниже, чем у электромагнитных реле. Это значения порядка 0,5 мВт - это столько же, сколько у светодиода, , выполняющего задачу в полупроводниковом реле, за которое в электромагнитном реле отвечает катушка. Однако существенным недостатком твердотельного реле является высокое сопротивление при включении, а это значит, что мы вынуждены использовать радиаторы или вентиляторы , что часто увеличивает затраты всего приложения.

Гальваническая развязка со стороны нагрузки

Вернемся к гальванической развязке . Я не знаю, знаете ли вы, но существует значительная разница между гальванической развязкой между секцией управления и нагрузки и гальванической развязкой на стороне нагрузки. В некоторых приложениях, особенно связанных с безопасностью, очень важно обеспечить разрыв между контактами при размыкании цепи, т.е. разделение на стороне нагрузки. В этом случае электромагнитные реле имеют преимущество, поскольку только они могут обеспечить такой тип разделения.

Коммутационная способность

Если вам важна очень высокая коммутационная способность, порядка 100 пс (одна пикосекунда это одна триллионная секунды), то такую ​​головокружительную скорость срабатывания обеспечат полупроводниковые реле. Электромагнитные реле работают примерно в 100 раз медленнее, а их коммутационная способность составляет 5-15 миллисекунд, что все еще достаточно для большинства приложений.

Коммутационная способность реле

Одним из важнейших параметров реле является его коммутационная способность . Но что это? Другими словами, это максимальное значение тока и напряжения для данной категории нагрузки, которое можно ввести на контакты реле . Максимальное значение тока и напряжения, которое вы найдете на корпусе реле, обычно соответствует коммутационной способности для резистивных нагрузок, поэтому всегда стоит обращать внимание на то, указал ли производитель также коммутационную способность для других типов нагрузок, напримериндуктивная или емкостная. Ищите такую ​​информацию в карточках каталога.

Вы всегда найдете максимальное значение тока и напряжения на корпусе рядом с символом контакта.

Необходимо помнить, что полупроводниковое реле необходимо подбирать под тип нагрузки (категория нагрузки) и вид напряжения (постоянное или переменное), а электромагнитное реле может коммутировать разные нагрузки контактами (для разные категории) и нужно только знать какое максимальное значение тока и напряжения может коммутировать в данной категории.

Контактор или реле?

Думаю контактор вы видели не раз. Можно сказать, что контактор является старшим братом реле . Верно, что оба эти устройства действуют как выключатель , который может включать или выключать электрическую цепь , но разница в том, что контактор предназначен для включения основных цепей, сильноточных. , а реле с по включают вспомогательные цепи .

Контакторы

используются для коммутации таких устройств, как двигатели , нагреватели или трансформаторы . Реле же передает слаботочные сигналы устройствам, которые контролируют работу сильноточных систем.

Вы также можете встретить другие типы реле, например, реле времени или реле контроля. Однако это электронные устройства, в которых исполнительным механизмом является электромеханическое реле.Об этом мы обязательно поговорим подробнее в другом материале, но в целом реле времени выполняют различные функции времени, а реле контроля контролируют такие параметры, как изменение напряжения, тока или температуры.

Однако на практике все не так однозначно, и вы также можете встретить «релейные контакторы», которые используются для переключения сигналов. На рынке также есть «контактные реле», которые позволяют переключать токи с высокими значениями. 😉

Резюме

Прежде чем приступить к подключению реле, не забудьте в первую очередь проверить на его корпусе напряжение катушки и значение нагрузки , которую можно поставить на его контакты.Зная важные различия между электромагнитными и полупроводниковыми реле, вы теперь сможете выбрать подходящее устройство для конкретного применения. Я думаю, что после такой порции знаний вы будете прекрасно знать, как пользоваться реле и не спутаете его с контактором. 😉 Все представленные приборы и материалы мы получили от компании Relpol , за что им огромное спасибо. Если вы хотите узнать больше о реле Relpol , сердечно приглашаю вас на сайт производителя .


.

Основы электроники, или Несколько слов об основных понятиях электричества

Приглашаю на первый выпуск курса электроники и программирования микроконтроллеров AVR на языке Си

Я хотел бы, чтобы каждый нашел что-то для себя, независимо от своего опыта, поэтому мы начнем с обзора основ электричества, необходимых для понимания вопросов, возникающих позже в курсе. Более опытным людям также рекомендую прочитать статью, чтобы освежить имеющиеся знания.

Если у вас есть какие-либо предложения, вопросы или замечания при чтении курса, пишите в разделе комментариев под статьей.

Электроника для всего курса программирования микроконтроллеров предоставлена ​​компанией Farnell element14.

Farnell element14 — всемирно известный дистрибьютор электронных, электрических и промышленных деталей, а также товаров для технического обслуживания, ремонта и проверки. Компания предлагает быстрый и легкий доступ почти к 90 012 900 тысячам.продукты , БЕСПЛАТНАЯ техническая поддержка для всех клиентов 24 часа с понедельника по пятницу и БЕСПЛАТНАЯ доставка для онлайн-заказов свыше 199 злотых. Для получения дополнительной информации посетите: http://pl.farnell.com/

Электрический ток

Согласно определению книги, ток — это упорядоченное движение электронов в проводнике. Итак, вернемся к тем временам, когда строение атома обсуждалось в школе. Согласно теории Нильса Бора о строении атома, атом — это наименьшая часть элемента, которая может существовать сама по себе.Атом неделим, не меняя своих характеристик.

Атом состоит из положительно заряженного атомного ядра и отрицательно заряженных электронов, вращающихся вокруг него.

Боровская модель строения атома.

В ядре есть протоны и нейтроны. Протоны имеют положительный (+) электрический заряд, а нейтроны электрически нейтральны.

Электроны имеют отрицательный электрический заряд (-).

Электроны и протоны имеют одинаковый электрический заряд.Количество протонов и электронов в атоме одинаково, поэтому атомы электрически нейтральны.

У Атома

есть оболочки. Именно на них электроны крутятся вокруг своей оси и вокруг ядра атома. Каждая оболочка имеет разное расстояние от ядра, и каждая оболочка имеет ограниченное количество мест для электронов. Последняя орбита называется валентной оболочкой. Это наиболее удаленная от ядра оболочка, поэтому электроны на ней наиболее слабо связаны с атомным ядром, благодаря чему электроны (валентные электроны) на этой оболочке могут участвовать в образовании химических связей.

Если мы доставляем к атому один или несколько электронов, атом заряжается отрицательно, а если атом лишается одного или нескольких электронов, атом становится положительно заряженным.

Валентные электроны металлов слабо связаны с ядром. Они обладают способностью перемещаться между атомами. Такие электроны называются свободными электронами, они упоминаются в определении тока, которое я привел в самом начале. Таким образом, чтобы сказать, что в проводнике течет электрический ток, надо упорядочить движение свободных электронов в данном проводнике.Для этого задайте внешнее электрическое поле - электрическое напряжение . Ток в проводнике течет от более низкого потенциала к более высокому потенциалу, т. е. электроны перемещаются, скажем, от (-) к (+) напряжению. На практике, однако, ток выстреливается от более высокого потенциала к более низкому, то есть от (+) к (-). Это связано с тем, что до того, как было известно строение атома по Нильсу Бору, м-р Джеймс Клерк Максвелл для целей своих собственных законов принял направление тока от более высокого потенциала к более низкому. Однако во избежание путаницы произвольные стрелки от (+) до (-) считались правильными.Однако стоит знать, что на самом деле все иначе:

Договорное и фактическое направление течения. Слева условное направление (от плюса к минусу), справа реальное направление (от минуса к плюсу).

Я также хотел бы упомянуть, что для протекания тока должны быть выполнены два условия: (1) должно быть приложено напряжение и (2) цепь, по которой должен протекать ток, должна быть замкнута - должна поддерживаться гальваническая непрерывность.

Итак, как мы можем описать электрический ток? Здесь мы используем электрический ток . Он описывает поток электрического тока как отношение электрического заряда, протекающего через обозначенную поверхность, ко времени прохождения этого заряда. Другими словами: какой заряд Q пройдет через поперечное сечение, например, медного провода t за одну секунду.

Единицей электрического тока в системе СИ является «ампер», отмеченный заглавной буквой А.

К сожалению, мы не можем видеть электричество. Однако у нас есть возможность наблюдать эффекты тока, протекающего через различные материалы.Например, когда течет ток, предмет, через который он течет, нагревается. Дадим кабель для него. Он имеет определенное сопротивление, то есть , электрическое сопротивление . Сопротивление, как следует из названия, ограничено протекающим током. Благодаря принципу сохранения энергии электричество никуда не исчезает. Оно преобразуется в тепло, которое выделяется в трубопроводе.

Амперметры

Мы не можем увидеть электрический ток своими глазами, но можем измерить величину тока, протекающего в данной ветви.Для этого используем амперметр. Амперметр имеет две клеммы. Клемма, с которой течет ток, и клемма, с которой течет ток. Амперметр включен в цепь последовательно — значит, амперметр является частью ветви, по которой протекает ток. Повреждение амперметра часто означает разрыв цепи, поэтому ток в этой ветви течь не будет.

Электрическая цепь с источником постоянного напряжения и последовательно соединенными сопротивлением R и амперметром А. Резистор нагнетает ток, который обозначен на схеме как I.

На принципиальных схемах амперметр обозначен буквой А в окантовке (как показано на рисунке выше). Для чисто теоретических соображений без расчетов сопротивление амперметра не учитывается. Им можно пренебречь, и ток, протекающий через амперметр, такой же, как и протекающий ток. На самом деле это не так. Амперметр, как и все остальное, имеет определенное сопротивление. Правда, оно незначительно и при измерениях часто не учитывают влияние амперметра, но стоит знать, что амперметр вносит минимальную погрешность в измерения.

Амперметры можно разделить по тому, какой ток будет измеряться: будет ли это переменный или постоянный ток. Мы также можем различать два типа амперметров: цифровые амперметры и аналоговые амперметры. Вы также должны знать, что амперметры показывают эффективное напряжение, а не максимальное напряжение. Далее в этой статье вы узнаете, что такое эффективное и максимальное напряжение.

Возвращаясь к маркировке на амперметрах. На аналоговом амперметре, используемом для измерения постоянного тока, мы чаще всего видим выводы с маркировкой «+» и «-» или диапазоны амперметра и один «-».

Если же мы хотим проверить переменный ток, то чаще всего сталкиваемся с отсутствием маркировки на клеммах.

Аналоговый амперметр.

Когда речь идет о постоянном токе, как подсказывает нам наша интуиция, начало ветки подключаем к + или диапазону, а другой конец ветки подключаем к клемме «-». Порядок клемм не имеет значения для переменного тока. Важно соблюдать самое главное правило – амперметр включается в цепь последовательно.

Что произойдет, если мы перепутаем полярность в аналоговом амперметре постоянного тока? Указатель будет качаться в другую сторону.Как насчет амперметров, которые качаются только в одном направлении (например, от 0 вправо)? Их повреждение часто является результатом. Это свойство (указатель наклоняется в другую сторону при изменении полярности) используется при обозначении омонимичных клемм. Так работает начало катушки — элемент, который мы увидим далее в статье.

В цифровых амперметрах (например, мультиметрах) маркировка часто выражается одновременно цветами и буквами. Мультиметры используются для измерения не только силы тока, но и напряжения, сопротивления и других параметров цепи.В связи с этим следует обращать внимание не только на цвета, но и на надписи, расположенные на клеммах. Там написано, клещи ли это для измерения тока или для измерения напряжения. Это связано с внутренней структурой мультиметра и способом измерения этих двух величин.

а) аналоговый амперметр

В принципе, к этому типу амперметров можно отнестись как к диковинке, однако стоит знать, что такие измерители существуют. Я сам сталкивался с такими измерителями только в лабораториях.В настоящее время безраздельно господствуют цифровые счетчики благодаря их точности, размеру и использованию. В аналоговых амперметрах измерение довольно обременительно. Точность измерения зависит от многих факторов и требует навыка считывания значений со шкалы. Важным параметром также является класс точности данного амперметра, однако мы не будем здесь заострять внимание на расчете погрешности измерения – сосредоточимся на самом измерении.

Двойная шкала аналогового амперметра. Выбор градуировки зависит от выбранного диапазона.

За подсказкой находится шкала с определенным количеством делений. Использование таких измерительных приборов, как амперметр, связано с оценкой того, какая величина тока будет протекать в ответвлении, поэтому диапазон должен быть выбран соответствующим образом. У нас разные диапазоны почти у каждого амперметра. Выбор правильного диапазона позволит получить более точные измерения. В аналоговых амперметрах измерение становится более точным, если стрелка перемещается более чем на 50% диапазона.

Результат измерения считывается с использованием вышеупомянутой шкалы и диапазона.Записываем, сколько делений имеет шкала и записываем используемый диапазон. Делим диапазон на количество делений и таким образом получаем параметр, описывающий, сколько ампер приходится на 1 деление амперметра.

Например:

Выбираем диапазон Zp = 5 А. На шкале имеем d = 50 делений. Итак, на одно деление мы имеем 0,1 А. Теперь, когда мы включим питание, через амперметр потечет ток, который заставит стрелку амперметра отклониться на определенное количество делений.Записываем количество участков, на которые наклонился указатель и умножаем наш параметр. Предположим, стрелка находится ровно на 45 делениях. Итак, 45 участков × 0,1 А/участок = 4,5 А. И это наш результат. Мы также можем рассчитать погрешность измерения, но чтобы не утомлять вас, я приведу только формулу, с помощью которой мы можем вычислить диапазон, в котором находится наш результат. Это называется абсолютной погрешностью предела и выражается формулой:

где:
Zp - диапазон измерения; 90 118 к - класс точности аналогового счетчика - обычно находится за стеклом со шкалой и обычно определяется цифрой, напр.1 или десятичная дробь 0,5;
р - коэффициент измерительного мастерства. Другими словами, в какой степени вы можете разделить один земельный участок или иным образом. Если взять p = 0,1, то можно сделать максимальную ошибку в оценке положения указателя на 0,1 расстояния от начала графика до конца графика, то есть очень точно. Лучше всего взять коэффициент р = 0,25;
d - количество участков на шкале.

Например:

Измеряем ток в цепи как показано на рисунке под заданием.Для этого использовался аналоговый амперметр с делением шкалы d = 60 и классом точности k = 0,5. Мы выбрали диапазон 3 А. Будем считать, что точность нашего измерения равна p = 0,25, то есть мы можем ошибиться на четверть деления. Указатель достиг 35 дивизий. На каком пределе погрешности измерения находится наш результат?

Дело относительно простое. Для начала посчитаем, какой ток приходится на одно деление амперметра. Итак:

Умножим коэффициент на количество участков, на которые опирается указатель, и получим наш результат: I = 0,05 А/дел.Х 35 дел = 1,75 ампер

Это результат без учета погрешности измерения. Итак, посчитаем:

Так что же означает это значение? Это означает, что наш результат И = 1,75 А неверен. Текущее значение тока находится в диапазоне I - Δpm I R I + Δpm , где I

R R Другими словами, наш фактический результат колеблется от 1,7225 А до 1,7775 А.

Также стоит отметить, как мы пишем результат, а точнее единицу измерения результата. Единице, например в данном случае А - ампер, предшествует пробел (пробел). Это специально и так правильно записываются результаты - единица всегда отделяется пробелом.

Позвольте мне добавить еще один термин, который часто используется в таких вопросах, и это оскорбление. Ошибка есть не что иное, как ошибка измерения. Такая номенклатура часто встречается в научных исследованиях.

б)

цифровой амперметр

С цифровым амперметром все намного проще.Нам не нужно вычислять результат — он появится на дисплее. Погрешность измерения также легче рассчитать, поскольку формула для ее расчета указана производителем в примечании к каталогу прибора. Так на что стоит обратить внимание при использовании цифрового амперметра? Во-первых, и, возможно, самое главное, включен ли амперметр в цепь последовательно? Другими словами: не мешает ли амперметр измеряемому току? Если это так, когда мы отключим его, наш измеренный ток перестанет течь. Конечно, этот принцип относится и к аналоговому амперметру, но стоит еще раз напомнить о нем.

Клеммы цифрового мультиметра Tenma 72-9380A. При изменении измеряемой величины обратите внимание на описания.

Второй важной особенностью цифровых счетчиков является маркировка на счетчике . Редко используются цифровые амперметры. В качестве измерительного инструмента в основном используются цифровые мультиметры. Особенность мультиметров в том, что они измеряют различные величины - ток, напряжение, сопротивление, емкость, индуктивность, температуру и многие другие параметры в одном корпусе.Часто они также снабжены дополнительными выходами для проверки правильности работы биполярных транзисторов, о которых также пойдет речь в курсе, но возвращаясь к амперметрам. Часто бывает так, что меньшие диапазоны (в мультиметрах можно выбрать много диапазонов) можно измерять на выводе, который также отвечает за измерение напряжения, а для измерения больших токов следует менять диапазон и менять вывод кроме того. Впрочем, все это интуитивно описано на мультиметрах и ни у кого не должно вызвать затруднений.Однако помните, чтобы не допустить такой ошибки.

Следующее и действительно последнее, что нужно сделать, это убедиться, что вы случайно не измеряете ток в диапазоне измерения, например, сопротивление. Сопротивление измеряется с помощью внутреннего источника тока, который пропускает ток через измеряемый элемент (например, резистор) и определяет значение сопротивления через падение напряжения на этом элементе (см. закон Ома ниже). Так что же произойдет, если мы измерим ток в диапазоне сопротивлений? Вероятно, мы повредим омметр, а точнее его источник тока, и он не будет правильно показывать сопротивление или перестанет что-то показывать.

Что произойдет, если мы поменяем полярность амперметра (+ и GND)? Мы увидим минус перед результатом. Он только показывает, что ток течет к минусу амперметра, а не к плюсу. Серьёзных последствий не будет.

Что касается метода измерения, то это все, что вам нужно запомнить:

  1. Последовательное включение питания.
  2. Не забудьте подключить измерительный провод к соответствующей клемме в зависимости от выбранного диапазона.
  3. Выберите соответствующий диапазон и единицу измерения.

Вернемся к погрешности измерения. Все зависит от производителя счетчика и он несет ответственность за предоставление методики расчета погрешности измерения (отклонения) для своего счетчика. Однако самый распространенный шаблон:

.

ΔI = 0,2 % от измеренного значения ± 0,06 % от значения диапазона

Таким образом, фактическое значение, как и в случае аналогового амперметра, будет находиться в диапазоне: I - ΔI I R I + ΔI.

Пример

Цифровым мультиметром измеряем значение тока в диапазоне измерения Z p = 5 А. При измерении мультиметр показал значение I = 3,2 А. Рассчитаем диапазон, в котором фактически значение этого тока I R

Начнем с подстановки формулы для ΔI = 0,2% × I + 0,06% × Z p = 0,002 × 3,2 А + 0,006 × 5 А = 9,4 А.Таким образом, наше фактическое значение тока находится в диапазоне 3,1906 А ≤ I R ≤ 3,2094 А.

Ошибки измерения практически не учитываются. Такой необходимости нет, но хорошо знать, что она есть.

Электрическое напряжение

Что такое электрическое напряжение? Электрическое напряжение – это разность электрических потенциалов. Так что возникает другой вопрос, что такое потенциал? Потенциал можно сравнить с потенциальной энергией.Таким образом, тело, лежащее на земле, имеет потенциальную энергию Ep = 0. В контексте электричества мы бы сказали, что оно имеет массовый потенциал (GND) V = 0 В. Если мы поднимем тело на определенную высоту от земли, тело приобретает потенциальную энергию и она Ер > 0. Таким образом, оно обладает неким «потенциалом», т. е. имеет способность перемещать тело обратно к нулевому потенциалу или иному более низкому, чем он сам. Так что если мы переведем это, например:

Сравните электрический потенциал с потенциальной энергией.

Человека на площадке зовут Электрон, и пока он стоит на площадке, у него накапливается потенциальная энергия. С этим можно сравнить электрический потенциал, т.е. возможность перехода электрона к более низкому потенциалу - к более низкому значению потенциальной энергии. Электрон осторожен, несмотря на высоту, на которой он находится, он не думает о прыжках. Он также осторожен, чтобы не споткнуться и не упасть с приземления. Поэтому он не хочет растрачивать свою потенциальную энергию, так как знает, что только его упорядоченное движение даст ему возможность безопасно спуститься на землю.Другими словами, электрон будет иметь свою потенциальную энергию до тех пор, пока электрическая цепь не замкнется и потенциалы не соединятся. В случае с механикой этих условий, т.е. разности потенциальных энергий и скольжения каната, было бы достаточно, чтобы сдвинуть человека с места, но если речь идет об электротехнике, то для того, чтобы протекал ток, должна быть еще одна очень важная вещь. возникают, а именно резистентность. Именно она заставляет электрический ток течь от более высокого электрического потенциала к более низкому.Сопротивление можно сравнить с силой трения, препятствующей скольжению вниз по склону. Именно она снижает скорость спускающегося и отдает ее в жару. То же самое и с сопротивлением, это сопротивление, которое ограничивает протекание тока и преобразует заторможенную энергию в тепло. Зависимость тока и напряжения от сопротивления описывается законом Ома, о котором я расскажу чуть позже.

Вернемся к напряжению. Итак, напряжение — это разность потенциалов, то есть, образно говоря, разница между потенциальной энергией на определенной высоте и потенциальной энергией на более низкой высоте или на уровне земли.Напряжение существует не только тогда, когда течет ток. Это значение, которое мы можем измерить, когда цепь разомкнута. Хорошим примером является электрическая розетка в доме. Когда к нему не подключена вилка, это означает, что клеммы (отверстия, в которые входят штыри вилки) разомкнуты и ток не течет. Условие гальванической непрерывности не выполняется. На одном из выводов в розетке есть фазный провод (обычно в левом отверстии). Фазный провод подключается к источнику переменного напряжения U = 230 В переменного тока.Второй зажим называется N нейтральный проводник, который не подключен к фазе и, скажем, это наш так называемый потенциал земли.

Чтобы проверить, какова разность потенциалов в розетке, воспользуемся другим контрольно-измерительным прибором, а именно вольтметром. Вольтметр используется для измерения разности потенциалов на его входах, т.е. на входе «+» и на входе GND. В двух словах можно сказать, что вольтметр производит вычитание той же физической величины — вычитает значения электрических потенциалов.Например, если к входу «+» мультиметра подключить потенциал ранее упомянутого фазного проводника L от розетки, а потенциал нулевого проводника N подать на вход GND, то вольтметр покажет значение U = 230 В, так как с клеммы «+» мультиметра, равной 230 В, вычитал значение потенциала, равное 0 В, на нулевом проводе N, что дало значение 230 В.

То же самое, если мы хотим измерить разницу между двумя сбалансированными источниками напряжения. Симметричные напряжения — это напряжения, имеющие одинаковое значение, но разные знаки.Проще говоря, оба источника имеют значение, например, 5 В, но один из них имеет значение -5 В. Следовательно, если мы подадим на клемму «+» вольтметра потенциал 5В, а на клемму GND подключим потенциал -5В, на экране будет отображаться значение 10В, потому что 5В - (-5В) = 10В.

Вольтметры также можно разделить на аналоговые и цифровые вольтметры. Они отличаются по применению тем, что вольтметр подключается к системе параллельно (!) а не последовательно, как это было с амперметром. Ток, который мы хотели измерить, должен был протекать через амперметр, и мы не принимали во внимание сопротивление амперметра, поскольку для наших приложений им можно пренебречь.Когда дело доходит до сопротивления вольтметра, все наоборот. Мы стремимся к тому, чтобы вольтметр имел максимально возможное сопротивление. Если он имеет бесконечно большое сопротивление, через него будет протекать бесконечно малый ток, поэтому использование вольтметра не повлияет на проверяемую цепь.

Первый закон Кирхгофа

Первый закон Кирхгофа гласит: «Для каждого узла электрической цепи сумма токов равна нулю». Начнем с того, что такое узел .Узел – это не менее трех гальванически связанных, например, электрических проводов. Узел на схемах подключения отмечен точкой. Если два провода проходят друг через друга и узел не отмечен, то провода между собой электрически не связаны.

Как мы видим на втором рисунке с узлом. Сумма токов, втекающих в узел, равна сумме токов, вытекающих из узла.

Этот закон используется в методе узлового потенциала.

Второй закон Кирхгофа

Второй закон Кирхгофа гласит: «Сумма падений напряжения в сетке равна нулю».Что понимать под глазком? Ушко лучше всего показать на примере, который мы будем рассматривать.

Кольцо для электрической цепи.

Другими словами, в каждой ячейке электрической цепи, отмеченной на рисунке римскими цифрами от I до III, можно вывести уравнение, которое после сложения всех падений напряжения и источников напряжения дает нам 0,

Этот закон используется в методе контурного тока.

Закон Ома

Визуализация закона Ома.ВОЛЬТ - электрическое напряжение, AMP - сила электрического тока, ОМ - электрическое сопротивление.

Так и хочется сказать - ни больше, ни меньше. На этой картинке показана суть закона Ома. Ток, «толкаемый» напряжением, встречает сопротивление в виде, например, резистора. Это уравнение, несмотря на возможность преобразований, не описывает, как изменяется значение сопротивления R. Оно описывает поведение тока и напряжения при наличии сопротивления. Сопротивление зависит от того, из какого материала изготовлен резистор, его длины и площади поперечного сечения.Все это определяет номинал этого резистора. С помощью закона Ома мы можем предсказать, какой ток будет течь через резистор, если мы приложим к нему определенное напряжение. Мы также можем вывести, каким будет падение напряжения, если мы пропустим известный нам ток через резистор с известным значением сопротивления.

Преобразовав формулу, мы также можем указать значение сопротивления, зная только значение тока и напряжения. Это так называемый технический замер сопротивления тока .

До сих пор мы узнали о двух основных понятиях, тесно связанных с электрикой. Это понятие электрического тока и электрического напряжения. Для понимания закона Ома нам необходимо знать еще одно понятие - сопротивление, или , электрическое сопротивление . Подробнее об основных электрических элементах и ​​их параметрах, то есть сопротивлении, вы узнаете в следующей части статьи.

Сопротивление — это физическая величина, которая присутствует практически на каждом этапе работы электроники.Каждое тело имеет сопротивление. Например, медный провод. На принципиальных схемах мы отмечаем трубопровод правильной линией, которая соединяется с элементами и образует систему. Ради простоты мы пренебрегаем значением его сопротивления и возможными эффектами падения напряжения, возникающими из-за этого.

До сих пор мы знали напряжение как значение разности потенциалов. Именно благодаря приложенному напряжению мы обеспечиваем движение электронов, например, в проводнике. Напряжение — это сила, которая «толкает» электрон, как показано на рисунке выше.Так что же такое падение напряжения?

Падение напряжения вызвано протеканием электрического тока. А вот что говорит закон Ома - о падении напряжения на сопротивлении.

Здесь стоит отметить, что сопротивление не изменяется под действием напряжения или тока, за исключением предназначенных для этого элементов, например, варисторов, которые меняют значение своего сопротивления в зависимости от приложенного к ним напряжения, но не более того в другой части статьи.

Закон Ома гласит, что если через сопротивление протекает ток величиной, то протекающий ток вызывает падение напряжения, величина которого может быть выражена формулой:

U R = I R × R

R — сопротивление, значение которого выражается в Омах [Ом]. I R значение тока, протекающего через этот элемент, выраженное в амперах [А] и U R как падение напряжения на сопротивлении, вызванное протекающим током I R - это падение также выражается как разность потенциалов в начале сопротивления В А и в конце сопротивления В В 3 . Напомним, что потенциал также выражается в вольтах [В], поэтому падение напряжения как их разность также выражается в вольтах.Эта ситуация описана на картинке:

Электрическая цепь с источником постоянного напряжения, сопротивлением R, соединенным последовательно, и заметным падением напряжения Uab = Va - Vb. В идеальной цепи напряжение источника Uźr = Va - Vb равно падению напряжения на сопротивлении R Uab = Va - Vb.

Как видите, падение напряжения на элементе маркируется обратно пропорционально протекающему току, потому что, как следует из названия, падение напряжения определяет некоторую разницу значений напряжения в начале и конце данного сопротивления.Таким образом, кончик вектора напряжения показывает нам более высокий потенциал. Здесь также стоит упомянуть о номенклатуре. Не случайно над вектором появился порядок обозначений U AB . Это означает не что иное, как указание на то, какой потенциал имеет более высокое значение. Поэтому эта буква указана первой.

Что произойдет, если мы преобразуем формулу в соответствии с математическими правилами? Таким образом, мы получим уравнение, описывающее величину тока, протекающего через сопротивление в ситуации, когда нам известно значение напряжения на выводах этого элемента, а также значение сопротивления этого элемента.Формула задается следующим уравнением:

И Р = У Р / Р

Итак, если мы преобразуем эту формулу по-другому, мы получим уравнение, которое описывает сопротивление для нас - по крайней мере, так может показаться.

Р = У Р / И Р

Формулу следует интерпретировать в том смысле, что сопротивление представляет собой постоянное отношение электрического тока, протекающего через нее, к напряжению, приложенному к ее клеммам.Другими словами, сопротивление не меняется в зависимости от приложенного напряжения и протекающего тока. Сопротивление, как мы узнаем далее в этой статье, зависит лишь от нескольких параметров, тесно связанных с его структурой и свойствами. Итак, вкратце, добавлю, чтобы помнить, что сопротивление зависит в основном от таких факторов, как материал, из которого изготовлено сопротивление, сечение, через которое протекает ток, и длина сопротивления. Есть, конечно, и исключения из этого правила, однако стоит помнить, что формула, вытекающая из закона Ома, не описывает изменение сопротивления под действием приложенного тока и напряжения.

Так что же описывает буква R в этом уравнении? Он описывает взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением, или, точнее, говорит о том, что отношение напряжения к току является значением сопротивления этого элемента. Если бы сопротивление увеличилось в 4 раза, напряжение должно было бы увеличиться в 4 раза или ток должен был бы уменьшиться в 4 раза. Другими словами, падение напряжения прямо пропорционально сопротивлению, а ток обратно пропорционален сопротивлению, через которое он протекает.

Итак, для чего мы будем использовать эту формулу, и просто для расчета сопротивления.Например, предположим, что у нас есть такая схема:

.

Определение сопротивления техническим методом с точным измерением тока.

Благодаря такому тесту мы можем обойтись без использования омметра - прибора для измерения величины сопротивления. Это измерение технически называется измерением технического сопротивления и не является прямым результатом исследования. Его следует рассчитывать по приведенной выше формуле R = U R / I R .

Установка амперметра и вольтметра также важна.Конфигурация, показанная на фото выше, называется техническим методом измерения сопротивления с точным измерением тока. Почему? Так как амперметр измеряет ток в резисторной ветви, без учета тока, втекающего в вольтметр.

Технический метод измерения сопротивления с точным измерением напряжения

Как мы видим, амперметр измеряет ток, протекающий как через резистор, так и через вольтметр. Как мы знаем из предыдущих пунктов, вольтметр имеет очень большое внутреннее сопротивление, поэтому через него протекает очень небольшой ток.В быту мы не учитываем влияние сопротивления измерительных приборов (амперметра, ваттметра, омметра), так как нам не нужна столь высокая точность результатов, а погрешность, вносимая этими приборами, ничтожно мала. Так в чем же разница между точным измерением тока и точным измерением напряжения в техническом методе измерения сопротивления? Отличие заключается в диапазоне измеряемых сопротивлений. Измерение сопротивления в методе с точным измерением тока будет иметь меньшую погрешность, чем больше проверяемое сопротивление по отношению к внутреннему сопротивлению амперметра.Другими словами - мы используем точное измерение тока для измерения высоких сопротивлений. Для измерения малых сопротивлений используем метод с точным измерением напряжения.

Возвращаясь к описанию закона Ома. Увеличивая напряжение источника, мы видим, что падение напряжения U R увеличивается и ток I R также увеличивается. Итак, мы можем посмотреть на это таким образом, что сопротивление из-за сил, действующих на него в этот момент, не изменит своих электрических свойств, поэтому оно будет иметь постоянное значение сопротивления.Поэтому, чтобы сопротивление не менялось, напряжение и ток должны постоянно составлять постоянную пропорцию друг с другом и таким образом, под действием изменяющегося напряжения питания мы имеем возможность видеть пропорциональное изменение величины падения напряжения U R и текущий I R .

Итак, для чего мы будем использовать закон Ома? Прежде всего, закон Ома в нашем курсе будет полезен в основном для подбора резистора, чтобы протекал ток такой, какой хотелось бы.

Пример

Процессор, который мы будем использовать в следующей части, - это Atmega32, который питается от напряжения U и = 5 В. Из примечания к каталогу процессора мы можем прочитать, что максимальный ток, потребляемый от контакта, составляет . и макс. = 20 мА. Этот ток не повредит процессор. Итак, зная эти два значения, мы можем подобрать резистор так, чтобы ток, который мы будем брать с выхода, составлял именно эти 20 мА.

Выход микроконтроллера uC соединен последовательно через резистор R с землей системы.

На рисунке выше мы можем видеть, что это за измерение, поэтому для расчета сопротивления этого резистора R подставляем его в формулу из закона Ома:

Как видно из расчетов, мы получили R = 250 Ом. Это тот случай, когда у нас есть только один резистор, подключенный последовательно к источнику питания. Как мы знаем из закона Кирхгофа II - "Сумма натяжений в сетке равна 0".

Представление предыдущей картинки в виде электрической схемы.Источник постоянного напряжения U обозначает выход микропроцессора uC.

Как видно на картинке выше. Падение напряжения на резисторе будет равно напряжению на источнике. Почему это так? Поскольку потенциал Va на входе резистора равен потенциалу на выходе источника напряжения, то же самое и на другом выводе резистора. Конечно, мы не учитываем сопротивление проводника, потому что в таком примере оно вносит пренебрежимо малую погрешность.

Другая ситуация была бы, если бы в схему были включены и другие элементы.Тогда не всегда достаточно знать формулу закона Ома. В следующем разделе я расскажу, как намотать резисторы, чтобы упростить расчет схемы. В следующих разделах мы также узнаем, как рассчитать рассматриваемую нами схему на компьютере. Знание такой программы моделирования сэкономит нам время и бесплатно для проверки концепции нашей схемы, поэтому не стесняйтесь следовать следующим статьям этого курса.

В дальнейшей части туториалов я постараюсь представить методы компьютерного моделирования схем, поэтому сейчас мы не будем углубляться в эти темы.Однако стоит знать законы, позволяющие рассчитывать эти схемы. Если среди читателей есть люди, которые хотели бы узнать больше о методах расчета электрических цепей, пишите в комментариях. Хочу добавить, что такие расчеты полезны на первом курсе обучения электротехнике.

На сегодняшней статье все. В следующей части мы узнаем об основных элементах электрической цепи, узнаем об источниках энергии, которые мы используем, и о том, какие сигналы присутствуют в электронике.Это и многое другое интересное также можно найти в видео, в котором кратко излагаются некоторые основы электроники. Также сегодня я приглашаю вас следить за этой серией статей. С Уважением.

.

Электрический тестер – типы и области применения

Электрический тестер – довольно незаметный инструмент, о котором мало говорят. По этой причине многие думают, что в магазинах можно найти только один тип этого устройства. На самом деле это совершенно другое. На рынке существует множество вариантов электрических тестеров, каждый из которых подходит для определенной работы. Если вам интересно, какие типы этих инструментов, мы приглашаем вас прочитать. Электрический тестер — это устройство, используемое в основном электриками, но его также стоит иметь дома.Он обеспечивает более высокий уровень безопасности при работе с электричеством. Однако перед использованием этого инструмента стоит узнать, как он работает. Если вы планируете приобрести электрический тестер, прочтите эту статью.

Электротестер является основным оборудованием каждого электрика, выполняющего различные электромонтажные работы. Благодаря такому устройству все действия выполняются с соблюдением всех норм безопасности. Электрический тестер используется в основном для проверки наличия электричества в том или ином элементе сети.

Электрический тестер и принцип действия

Электрический тестер напоминает обычную отвертку. Он состоит из четырех элементов: металлического индикатора, металлического колпачка на конце, высокоомного резистора в виде прозрачной ручки и внутренней неоновой трубки с электродами.

Что касается его работы, то, похоже, металлическую стрелку щупа нужно приложить к тому месту, где вы хотите проверить протекание электрического тока.Если компонент находится под напряжением на землю, устройство обнаружит это. Не забывайте касаться колпачка пальцем во время измерений, так как это замкнет электрическую цепь и загорится диод. Таким образом, тестер дает понять, что в месте прикосновения протекает ток.

Прикоснувшись к металлическому колпачку в электрическом тестере, вы замыкаете электрическую цепь, т. е. становитесь частью электрической сети с напряжением до 230 В. Поэтому могло показаться, что использование индикатора приведет к поражению электрическим током .Ничто не могло быть более неправильным. Индикатор оснащен высокоомным резистором, который ограничивает силу тока до значения, безопасного для человека. Обычно он составляет менее 30 мкА, поэтому нет возможности почувствовать, что через тело протекает ток.

Хотя все электрические тестеры предназначены для одной и той же цели, то есть для проверки напряжения в цепи, каждый из них может проверять его по-разному. С учетом этого деления можно выделить:

Классические пробники - внешне очень похожи на обычную отвертку, но дополнительно снабжены неоновой лампой, прозрачной ручкой и металлическим колпачком на конце.Если вы будете удерживать этот элемент пальцем, вы замкнете электрическую цепь и тем самым заземлите один из электродов в диоде. Таким образом, приложив металлический элемент индикатора к источнику тока (переменного или постоянного), неоновая лампа загорится.

Тестер напряжения 70-250В YATO YT-2864

Электронные тестеры - имеют достаточно высокое выходное сопротивление, что гарантирует высокий уровень безопасности при проведении измерений. Это очень подробные инструменты, но у них есть и свои минусы, т.е. индикация фантомного напряжения (наведенного другим проводником, находящимся под напряжением).

Электромагнитные тестеры - их работа основана на специализированной технологии, основанной на законах электромагнетизма. Это устройство состоит из соленоида и сердечника, перемещающегося под действием пружины, реагирующей на показания щупа. Однако этот тип инструмента имеет свои недостатки, которые проявляются в низком входном сопротивлении в верхнем диапазоне. Это вызывает перегрев, что требует ожидания перед дальнейшими измерениями.

Электрические тестеры и область применения

Что касается объема работ и места проведения измерений, существует целых четыре различных типа электрических тестеров.Вот они:

Универсальный электрический тестер - внешне похожи на обычную отвертку, но снабжены неоновой лампой, позволяющей определять напряжение во время большей части работ.

Многодиапазонный электрический тестер – это более совершенные приборы, имеющие несколько светодиодов или специальный электронный дисплей, информирующий о напряжении в различных диапазонах.

Автомобильный электрический тестер - благодаря им очень легко проверить состояние заряда аккумулятора и работу генератора.

Электрический тестер для разъемов USB - позволяет проверить напряжение электрического тока, присутствующего в разъеме USB.

Мультиметр / цифровой измеритель 5-в-1 YATO

Электрические тестеры и диапазоны измерений

Индикаторы напряжения, которые присутствуют в электрических тестерах, также могут создавать разделение, на этот раз по диапазону напряжения. В этом случае их можно разделить на две категории:

Электротестер с большим диапазоном - позволяют быстро и легко проверить стандартное напряжение, т.е. то, которое не превышает 230В.Если оно выше, устройство не сможет его обнаружить.

Электрический тестер с меньшим диапазоном - используются для измерения тока в диапазоне примерно от 220 до 250В. С помощью этой модели тестера можно проверить, соответствует ли напряжение цепи именно этому значению. Когда она ниже, щуп ее не обнаружит, а это может даже привести к поражению электрическим током. Поэтому рекомендуется всегда иметь второй датчик, который имеет более широкий охват и позволяет вам проверить, безопасно ли выполнять работу.

Электрический тестер как пользоваться?

Электрические пробоотборники играют неоценимую роль, особенно в домашних условиях. Они хорошо работают, среди прочего при установке электрических розеток. Ими могут пользоваться не только опытные электрики, но и те домочадцы, которые приступают к установке розеток самостоятельно. Прибор очень прост в использовании, ведь достаточно надеть их на оба отверстия и проверить, идет ли ток в контакте (одновременно положив большой палец на металлическую пластину).Делается это после установки вышеупомянутого сокета. При правильном выполнении сборочных операций напряжение появится только в одном из проверяемых отверстий. Инструкция по эксплуатации купленного тестера напряжения находится на упаковке после товара.

Какой электрический тестер купить?

Электрический пробоотборник кажется простым и незамысловатым инструментом, поэтому при совершении покупок люди часто тянутся к первому более качественному аксессуару. Это не лучшее решение, потому что каждый сэмплер имеет немного другое применение.Неправильно выбранный пробоотборник не даст вам правильных измерений. Так на что же стоит обратить внимание при покупке электрического тестера? Во-первых, своеобразный сэмплер. На рынке доступны три основных типа пробоотборников: классические пробоотборники, электромагнитные пробоотборники и электронные пробоотборники, каждый из которых используется для выполнения отдельной задачи. Кроме того, немаловажным вопросом является класс стойкости к перенапряжению. Лучшим выбором будут датчики с сопротивлением, равным CAT III 1000 В и CAT IV 600 В. Данные о классе сопротивления обычно находятся на ручке тестера.

Выбор правильного тестера напряжения не должен вызвать затруднений, хотя это будет наиболее проблематично для людей, которые никогда раньше не работали с этим типом электроприборов. Перед покупкой стоит проверить, среди прочего диапазон поддерживаемого напряжения (желательно как можно шире). Благодаря этому заинтересованные клиенты могут быть уверены, что их труд не пропадет даром. Такая информация должна быть доступна производителям пробоотборников.

Электротестер - что еще стоит о нем знать?

Напоследок стоит сказать несколько слов о том, как хорошо закрепить электроиндикатор, чтобы он служил как можно дольше.Такие инструменты обычно носят в кармане или бросают в ящик для инструментов, из-за чего быстро выходят из строя. Именно поэтому стоит купить к индикатору специальные чехлы для рабочей части, которые защитят его от механических повреждений.

Электрические тестеры, разработанные в настоящее время, имеют очень широкий спектр применения, но ключевой момент заключается в том, что ими должны управлять люди, которые имеют об этом хоть какое-то представление. При использовании таких устройств стоит соблюдать несколько важных правил:
- при проверке напряжения всегда закрывать большим пальцем металлическую пластину (ее легко найти, так как она выступает на торце корпуса),
- одним концом устройства следует приложить к металлической детали,
- правильное напряжение будет отмечено, когда нить накала внутри устройства загорится.

Как видите, с такой деятельностью справятся даже менее опытные люди, но если есть такая возможность, стоит поручить такую ​​работу профессионалам электротехнической отрасли. Среди прочего можно заказать электрические тестеры через Интернет, но сначала прочтите их подробное описание (например, с точки зрения диапазона напряжения).

В следующих статьях мы расскажем:

Инструменты для электрика - какие выбрать?

Электрическая точка - что это, цена, сколько?

.

Что такое контакторы SLA? - Портал ЗелёнаГора

Зелёна-Гура 9000 6

Контакторы SLA

являются одним из компонентов, составляющих электрическую цепь. Их наличие в системе необходимо для правильного функционирования различных устройств. Благодаря широкому применению контакторов и их долговечности они используются как в бытовых установках, так и на различных предприятиях .

Как работают контакторы SLA?

Работа контакторов SLA заключается в передаче сигнала тока или напряжения. Контакторы SLA используются для запуска сильноточных систем, например, электродвигателей. Благодаря им различные устройства защищены от выхода из строя из-за резкого изменения напряжения или возникновения другого опасного для системы фактора.

Использование контакторов SLA снижает риск выхода из строя электрической системы. Однако важно, чтобы тип элемента и его параметры соответствовали способу пользователя схемы.В противном случае контактор не будет работать должным образом.

Какие параметры важны при выборе контактора SLA?

При выборе контакторов SLA необходимо учитывать следующее: рабочее напряжение, мощность отключения, значение постоянного тока и напряжение катушки. Это параметры, определяющие способ работы элемента и его назначение для конкретных систем. В зависимости от выбранного типа контактора его можно установить в большом двигателе внутреннего сгорания или в цепи, которая подает электричество на производственные машины.В случае возникновения проблем с выбором подходящего контактора следует обратиться к консультантам в магазине электротехники. Вы также можете ознакомиться с рекомендациями производителя машины или двигателя относительно использования отдельных элементов электрической системы.

Создатель:

.

Смотрите также