Все об электричестве от а до я

Все об электрике своими руками от А до Я

Сегодня нет той сферы деятельности человека, где бы не применялось электричество. Оно просто окружает человечество в повседневной жизни. Без него уже нельзя представить цивилизованную жизнь.

Чтобы отлично разбираться и понимать, как работает электричество от а до я – необходимо пройти курс обучения по дисциплине «Электротехника», при этом, потратив уйму времени. Но для того, чтобы знать о базовых принципах электричества необходимы общие понятия о законах электротехники и советы электрика. И тогда, электрика своими руками станет такой же доступной, как сделать полку или повесить картину.

Общие понятия

Электричество – это физический процесс движения свободных электронов. Используется только «прирученное» человеком электричество, при котором движение электронов по проводам происходит только в нужном направлении, и оно бывает двух видов:

• постоянного тока;
• переменного тока.

Этот упорядоченный физический процесс и дает – свет, тепло, вращение моторов, работу наших смартфонов и многое другое.

Постоянный ток

Использует во всех бытовых приборах с электроникой от телевизора и компьютера до вашего сотового телефона. Наиболее распространенными источниками постоянного тока служат:

• батарейки;
• аккумуляторы;
• блоки питания от сети переменного тока 220 В.

К сведению. Постоянный электрический ток, применяемый в быту не опасен для человека.

Переменный ток

Вырабатывается промышленным способом на электростанциях и поступает через систему распределения в квартиры. От него работают холодильники, электрические плиты, блоки питания бытовых приборов, лампы освещения и многое другое.

Промышленно вырабатывается трехфазный ток, а в квартиры поступает его производная – однофазный ток с номинальным напряжением 220 В. Однофазный ток передается по двум проводам – один из которых фаза, обозначаемая, как «L», второй – ноль «N».

Будьте осторожны! Напряжение, которое приходит в дома по проводам имеет потенциал 220 В, и оно опасно для жизни! Любое прикосновение человека к оголенным проводам или металлическим частям оборудования, которые могут находиться под этим напряжением, может закончиться тяжелым ожогом или смертельной травмой!

Приборы безопасности

Стоит четко знать, что электрический ток и напряжение невозможно увидеть или услышать. Вот тут в помощь советы электрика.

Совет: Прежде чем начинать ремонтировать действующую электропроводку, необходимо воспользоваться специальными приборами для определения наличия напряжения. И вот основные:

• индикаторная отвертка;
• однополюсные или двухполюсные указатели напряжения;
• электрические щупы;
• электронные сигнализаторы напряжения.

Важно! Принцип работы индикаторов и указателей заключается в том, что при касании фазы зажигается неоновая контрольная лампочка, указывающая на наличие высокого напряжения. Щупы и сигнализаторы имеют электронную начинку, но уже издают световой и звуковой сигнал.

Если нет под рукой такого прибора, то можно воспользоваться хитростью электрика и изготовить пробник из двух проводов, патрона и лампочки накаливания. Замкнув один провод на металлический корпус щита – вторым проводом можно искать фазу.

Электропроводка

Все электричество работает по принципу передачи энергии от источника (электростанция) по проводам к потребителю (лампочка, холодильник и т. д.). Для того, чтобы подключить лампочку или розетку необходим двухжильный провод – фаза и ноль.

Важно! В современных электропроводках применяются три провода – третий защитный и называется он землей «РЕ».

Провода представляют собой металлическую жилу, изготовленную из меди или алюминия, покрытую по всей длине защитной пластиковой изоляцией. Провода с двумя, тремя и более жилами покрывают поясной изоляцией и уже называют электрическим кабелем. Провода выпускаются определенных сечений, имеют стандартизированный ряд: 1,5; 2,5; 4; 8; 10 и т. д. Размер сечения жил указывается в квадратных миллиметрах.

Важно! Действующие «Правила устройства электроустановок» (ПУЭ) строго предписывают: для электрических разводок внутри помещений, должны применяться провода и кабели, только с медными жилами. Устройство наружных электросетей допускается кабелями с алюминиевыми жилами начиная с сечения в 16 мм2.

Цветовая маркировка проводов

Для облегчения электромонтажных работ, а также в целях безопасности были унифицированы требования ПУЭ и евростандарта. Так каждая жила имеет свой цвет согласно функциональной принадлежности. Регламент маркировки определяет:

• PE — нулевой защитный проводник – желтого цвета с зеленой полосой или как чередование желтых и зеленых полос;
• N — нулевой рабочий проводник (нейтраль) — голубого цвета;
• L — фазный провод — красного, коричневого, серого или белого цвета.

Здесь же, пригодятся советы электрика, которые вы найдете только в технической литературе:

1. Имейте в виду, что ранее в СССР существовала другая цветовая маркировка, где черным цветом обозначалась глухо заземлённая нейтраль, белым цветом – рабочий ноль, фазы А-В-С соответственно имели цвета желтый, зеленый и красный.
2. Электрические кабели, купленные в магазине или найденные при ремонте в существующей проводке, могут не иметь «правильную» цветовую маркировку, а иногда провода и вовсе будут белыми. Используйте секреты электрика: купите цветные кембрики или разных цветов изоленту для правильного обозначения жил.

Выбор сечения провода

При передаче электрической энергии через провода происходит неизбежная потеря ее незначительной части, которая проявляется в выделении тепла. Чем больше используемая мощность, подводимая по проводам к потребителю, тем больше понадобиться сечение провода. Любой токопроводящий материал имеет удельное сопротивление, так, например, у медных проводов оно почти в 1,5 раза меньше, у алюминиевых. Чтобы не утруждаться вычислениями и не искать таблицы – нужны простые советы электрика и тогда, запомнив несколько несложных значений можно с легкостью подобрать необходимое сечение провода для дома или гаража.

Так как, суммарная мощность всех электроприборов в квартире, частном доме или на даче не превышает 3 кВт, то можно руководствоваться, что в 1 фазной сети на 1 кВт мощности приходиться сила тока примерно 5,0 А. А для 3 фазной сети на 1 кВт надо сила тока примерно 2,0 А.

В частности, для электроводонагревателя мощностью в 1,5 кВт понадобиться провод с медным проводником в 1,5 мм2.

Помните! Если надо произвести ремонт старой электропроводки или проложить новую сеть, но уверенности в своих знаниях и возможностях нет, то в этом случае советы электрика помогут не только делом, но и сэкономить время и деньги.

Все об электричестве от а до я

Большой светодиодный фонарь: яркость и энергоэффективность

Заземление и электробезопасность: всё, что важно знать

Трансформатор тока ТТИ

Как перемотать асинхронный электродвигатель
Показать еще.
Подпишитесь на рассылку

Наша рассылка выходит 2 раза в месяц. В ней нет никакой рекламы, только полезная информация о том-то и том.

Еще какая-то может информация про описание расссылки и того, что ждет подписавшихся

Подписаться на рассылку

© 2017–2024 – Энциклопедия об электричестве от А до Я. Все права защищены

Перепечатка материалов разрешена только с указанием первоисточника

Строительная организация
Строительно-проектировочная комания «Стройка 93»
Краснодарский Край, г.Краснодар ,
350086, ул. Л.Чайкиной, 16.
Телефон: +7(909)447-57-13

Мы работаем ежедневно с 10:00 до 19:00

Основы электричества

Древние греки наблюдали электрические явления задолго до начала изучения электричества. Достаточно потереть шерстью или мехом полудрагоценный камень янтарь, как он начинает притягивать кусочки сухой соломы, бумаги или пух и перья.

В современных школьных опытах используются стеклянные и эбонитовые стержни натертые шелком или шерстью. При этом считается, что на стеклянном стержне сохраняется положительный заряд, а на эбонитовом отрицательный. Эти стержни также могут притягивать к себе мелкие кусочки бумаги и т.п. мелкие предметы. Именно это притяжение и есть воздействие электрического поля, которое изучал Шарль Кулон.

По-гречески янтарь называется электрон, поэтому для описания такой силы притяжения Уильям Гильберт (1540 – 1603 гг.) предложил термин «электрический» .

В 1891 году английский ученый Стоней Джордж Джонстон выдвинул гипотезу о существовании в веществах электрических частиц, которые и назвал электронами. Такое утверждение существенно облегчило понимание электрических процессов в проводниках .

Электроны в металлах достаточно свободны и легко отрываются от своих атомов, а под действием электрического поля, точнее разности потенциалов перемещаются между атомами металла, создавая электрический ток. Таким образом, электрический ток в медном проводе представляет собой поток электронов, протекающий вдоль провода, от одного конца к другому.

Электрический ток способны проводить не только металлы. При определенных условиях электропроводны жидкости, газы и полупроводники. В этих средах носителями зарядов являются ионы, электроны и дырки. Но пока речь только о металлах, ведь даже и в них все не так просто.

Пока что речь идет о постоянном токе, направление и величина которого не меняется. Поэтому на электрических схемах возможно стрелками указать, куда же течет ток. Считается, что ток течет от положительного полюса к отрицательному, к такому выводу пришли на ранней стадии изучения электричества.

Позднее выяснилось, что на самом деле электроны движутся как раз в обратном направлении – от минуса к плюсу. Но, тем не менее, от «ошибочного» направления не отказались, более того именно оно называется техническим направлением тока. Какая разница, если лампочка все равно горит. Направление движения электронов получило название истинного и применяется чаще всего в научных исследованиях.

Сказанное иллюстрирует рисунок 1.

Если переключатель на некоторое время «перебросить» в сторону батарейки, то зарядится электролитический конденсатор C, на нем накопится некоторый заряд. После того, как конденсатор зарядился, переключатель повернули в сторону лампочки. Лампа вспыхнула и погасла – конденсатор разрядился. Совершенно очевидно, что длительность вспышки зависит от величины электрического заряда, запасенного в конденсаторе.

Гальваническая батарея тоже хранит электрический заряд, но намного больший, нежели конденсатор. Поэтому время вспышки достаточно велико, — лампочка может гореть до нескольких часов.

Электрический заряд, ток, сопротивление и напряжение

Изучением электрических зарядов занимался французский ученый Ш. Кулон, который в 1785 году открыл закон, названный его именем.

В формулах электрический заряд обозначается как Q или q. Физический смысл этой величины — способность заряженных тел вступать в электромагнитные взаимодействия: одноименные заряды отталкиваются, разноименные притягиваются. Сила взаимодействия между зарядами прямо пропорциональна величине зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Если в виде формулы, то это выглядит вот так:

Электрический заряд электрона очень мал, поэтому на практике пользуются величиной заряда под названием Кулон . Именно эта величина используется в международной системе СИ (Кл). В одном кулоне содержится ни много ни мало 6,24151*10 18 (десять в восемнадцатой степени) электронов. Если из этого заряда выпускать по 1 млн. электронов в секунду, то этот процесс продлится целых 200 тысяч лет!

За единицу измерения тока в системе СИ принят Ампер (А) , по имени французского ученого Андре Мари Ампера (1775 — 1836). При силе тока в 1А через поперечное сечение проводника за 1 секунду протекает заряд ровно в 1 Кл. Математическая формула в этом случае получается вот такая: I = Q/t.

В этой формуле ток в Амперах, заряд в Кулонах, время в секундах. Все единицы должны соответствовать системе СИ.

Другими словами получается один кулон в секунду. Очень напоминает скорость автомобиля в километрах в час. Поэтому сила электрического тока есть не что иное, как скорость протекания электрического заряда.

Чаще в быту используется внесистемная единица Ампер*час. Достаточно вспомнить автомобильные аккумуляторы, емкость которых указывается как раз в ампер часах. И это всем известно и понятно, хотя про какие-то кулоны в магазинах авто запчастей никто и не вспоминает. Но при этом все-таки существует соотношение: 1 Кл = 1*/3600 ампер*часа. Возможно, что такое количество можно было бы назвать ампер * секундой.

По-другому определению ток в 1 А протекает в проводнике сопротивлением 1 Ом при разности потенциалов (напряжении) на концах проводника 1 В. Соотношение между этими величинами определяется по закону Ома. Это, пожалуй, самый главный электрический закон, недаром народная мудрость гласит: «Не знаешь закон Ома – сиди дома!».

Проверка закона Ома

Этот закон сейчас известен всем: «Ток в цепи прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению». Казалось бы всего три буквы, — I = U/R, любой школьник скажет: «Ну и что?». А на самом деле путь к этой короткой формуле был достаточно тернист и долог.

Для проверки закона Ома можно собрать простейшую схему, показанную на рисунке 2.

Исследование достаточно простое, — увеличивая напряжение источника питания по точкам на бумаге построить график, показанный на рисунке 3.

Казалось бы, что график должен получиться идеально прямой линией, поскольку зависимость I = U/R можно представить в виде U = I*R, а в математике это прямая линия. На самом же деле в правой части линия загибается вниз. Может не очень сильно, но загибается и почему-то весьма разнообразно. При этом загиб будет зависеть от того, как будет нагреваться исследуемое сопротивление. Не зря оно сделано из длинной медной проволоки: можно намотать плотно виток к витку, можно закрыть слоем асбеста, может температура в помещении сегодня одна, а вчера была другая или в помещении гуляет сквозняк.

Это к тому, что температура влияет на сопротивление так же, как на линейные размеры физических тел при нагревании. Каждый металл имеет свой температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Вот только про расширение знают и помнят практически все, а про изменение электрических свойств (сопротивление, емкость, индуктивность) забывают. А ведь именно температура в этих опытах является самым стабильным источником нестабильности.

С литературной точки зрения получилась достаточно красивая тавтология, но именно она в данном случае очень точно выражает суть проблемы.

Многие ученые в середине девятнадцатого века пытались открыть эту зависимость, но мешала нестабильность опытов, вызывала сомнения в истинности полученных результатов. Удалось это сделать только Георгу Симону Ому (1787-1854), который сумел отбросить все побочные эффекты или, как говорится, увидеть за деревьями лес. Единица измерения сопротивления 1Ом до сих пор носит имя этого гениального ученого.

Из закона Ома можно выразить любую составляющую: I=U/R, U=I*R, R=U/I.

Для того, чтобы эти соотношения не забывать существует так называемый треугольник Ома , или что-то в этом роде, показанный на рисунке 4.

Рисунок 4. Треугольник Ома

Пользоваться им очень просто: достаточно закрыть пальцем искомую величину и две оставшиеся буквы покажут, что с ними надо делать.

Еще осталось вспомнить, какую роль играет во всех этих формулах напряжение, каков его физический смысл. Обычно под напряжением понимается разность потенциалов в двух точках электрического поля. Чтобы это было легче понять, пользуются аналогиями, как правило, с баком, водой и трубами.

В этой «водопроводной» схеме расход воды в трубе (литры/сек) это как раз есть ток (кулон/сек), а разность между верхним уровнем в баке и открытым краном разность потенциалов (напряжение). При этом если кран открыт, то давление на выходе равно атмосферному, которое можно принять за условный нулевой уровень.

В электрических схемах такая условность позволяет принять какую-то точку за общий провод («землю»), относительно которого производятся все измерения и настройки. Чаще всего за этот провод принимают минусовой вывод источника питания, хотя это и не всегда так.

Разность потенциалов измеряется в вольтах (В) по имени итальянского физика Алессандро Вольта (1745-1827). По современному определению при разности потенциалов в 1 В на перемещение заряда в 1 Кл расходуется энергия в 1 Дж. Пополнение израсходованной энергии производится от источника питания, по аналогии с «водопроводной» схемой это будет насос, поддерживающий уровень воды в баке.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Все об электричестве от а до я

Черничкин Михаил Юрьевич

«БОЛЬШАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ЭЛЕКТРИКА»

Ремонт от А до Я

Чтобы разобраться в бытовом применении электричества, необходимо знать достаточно простые правила, сформулированные на страницах этой книги. Именно для этого она и предназначена — помочь всем, кто, не имея диплома инженера, хочет самостоятельно решать проблемы, возникающие с электричеством, проводить электромонтажные работы, понимать суть функционирования и устройство электроприборов (рис. А).

Рис. А. Чтобы отремонтировать розетку, совсем не надо быть электриком!

Список необходимых инструментов, описание электрической арматуры и устройств, область их применения и условия монтажа — все это будет рассмотрено как можно подробнее, с пошаговым описанием всех необходимых действий, подкреплено теоретическими знаниями, наглядными фотографиями и рисунками.

Все, к чему прикасаются руки человека на работе или в быту, изготовлено при помощи электричества. На данный момент наука об электричестве — огромный объем информации, начиная от теоретических работ на передовом фронте науки и заканчивая сугубо практическими знаниями инженерно-технического плана.

Чтобы понять законы электричества и использовать их в собственных нуждах, совсем необязательно изучать все премудрости физических постулатов и понимать хитрые формулы. В этом заключается работа ученых и инженеров: привести сложную теорию в разряд доступной практики. Ведь никто не изучает теорию двигателей внутреннего сгорания, чтобы сесть за руль или починить мелкие неисправности.

1. БАЗОВЫЕ ПОНЯТИЯ

Прежде чем приступить к работам, связанным с электричеством, необходимо немного «подковаться» теоретически в этом вопросе.

Если говорить просто, то обычно под электричеством подразумевается это движение электронов под действием электромагнитного поля.

Главное — понять, что электричество — энергия мельчайших заряженных частиц, которые движутся внутри проводников в определенном направлении (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Движение электронов в проводнике

Постоянный ток практически не меняет своего направления и величины во времени. Допустим, в обычной батарейке постоянный ток. Тогда заряд будет перетекать от минуса к плюсу, не меняясь, пока не иссякнет.

Переменный ток — это ток, который с определенной периодичностью меняет направление движения и величину.

Представьте ток как поток воды, текущий по трубе. Через какой-то промежуток времени (например, 5 с) вода будет устремляться то в одну сторону, то в другую. С током это происходит намного быстрее — 50 раз в секунду (частота 50 Гц). В течение одного периода колебания величина тока повышается до максимума, затем проходит через ноль, а потом происходит обратный процесс, но уже с другим знаком. На вопрос, почему так происходит и зачем нужен такой ток, можно ответить, что получение и передача переменного тока намного проще, чем постоянного.

Получение и передача переменного тока тесно связаны с таким устройством, как трансформатор (рис. 1.2).

Рис 1.2. Трансформатор на подстанции понижает напряжение от высоковольтной линии для передачи в бытовую сеть

Генератор, который вырабатывает переменный ток, по устройству гораздо проще, чем генератор постоянного тока. Кроме того, для передачи энергии на дальнее расстояние переменный ток подходит лучше всего. С его помощью при этом теряется меньше энергии.

При помощи трансформатора (специального устройства в виде катушек) переменный ток преобразуется с низкого напряжения на высокое и наоборот, как это представлено на иллюстрации (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Передача на расстояние переменного тока

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

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

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