Электричество. Основные понятия.
Возможно, информация местами будет подаваться сумбурно, а может и не очень. Сейчас посмотрим.
Начнем с фундаментального определения электрического тока. Электрический ток - это упорядоченное движение заряженных частиц под действием электрического поля. В качестве частиц могут выступать свободные электроны металла, если ток течет по металлическому проводу, или ионы, если ток течет в газе или жидкости.
Отсюда происходит понятие электрического проводника. Вещество называются проводником или полупроводником, если в нём есть частицы, способные переносить электрический заряд. Если таких частиц нет, то такое вещество называется диэлектриком, оно не проводит электричество. Существуют определенные условия при которых обычно являющееся диэлектриком вещество может стать проводником. Чаще всего условия эти специфические, поэтому сейчас мы не будем на этом останавливаться.
Заряженные частицы несут на себе электрический заряд, который измеряется обозначается q и измеряется в кулонах (Кл).
А единицей измерения электрического тока называется Ампер (А), и обозначается на формулах и схемах латинской буквой I. По определению ток величиной в 1 Ампер образуется при прохождении через точку электрической цепи заряда величиной 1 Кулон за 1 секунду. Т.е. по сути А=Кл/с, а значит сила тока - это количество электричества (читай, заряженных частиц), протекающего за единицу времени через поперечное сечение проводника.
Электрическое напряжение - это разность потенциалов, та самая сила, заставляющая заряженные частицы двигаться от одного полюса к другому. Вольт (В, англ. V) - единица измерения напряжения, обозначается V или U. Чтобы получить напряжение величиной 1 Вольт нужно передать между полюсами заряд в 1 Кл, совершив при этом работу в 1 Дж.
Электрическое сопротивление - величина, противодействующая течению электрического тока. Измеряется в омах (Ом) и обозначается латинской буквой R. Чем сопротивление меньше, тем ток больше, и наоборот.
Закон Ома. Да, мы уже о нем говорили, но повторюсь. Зависимость между уже рассмотренными величинами определяет закон Ома и выражается формулой:
I=V/R
На словах она читается так: сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.
Сопротивление можно измерить, но оно также поддается расчету. К примеру, у нас есть проводник, у которого мы знаем длину (L) и площадь поперечного сечения (S). Для проводника квадратного сечения S=a^2, где а - сторона квадрата. Для круглого S=(
*d^2)/4.
Итоговая формула будет такой:
R=(p*L)/S, где p - удельное сопротивление вещества.
Закон Джоуля-Ленца. Закон, описывающий тепловое воздействие электрического тока.
Q=I^2*R*t
Отсюда можно вывести формулу мощности (P, Вт)
P=I^2*R
Рядышком в статье про Закон Ома есть замечательная табличка, описывающая взаимосвязь между силой тока (I), напряжением (V), сопротивлением (R) и мощностью (P).
Нагрев проводника под действием электрического тока стоит учитывать при планировании и прокладке электропроводки. Если вы возьмете при подведении к розетке слишком тонки провод и подключите к этой розетке большое количество потребителей, то провод нагреется вплоть до повреждения изоляции и возгорания.
И раз уж заговорили о проводке, вот важные условные обозначения:
При последовательном соединении сила тока одинакова на всех потребителях, напряжение разделилось на части, а общее сопротивление потребителей представляет собой сумму всех сопротивлений.
При параллельном соединении напряжение на всех потребителях одинаково, сила тока разделилась, а общее сопротивление вычисляется вот по такой формуле - 1/R=1/R1+1/R2+1/R3...
Максимальная сила тока. Все источники питания имеют максимальный отдаваемый ток, и если этот ток превысить, то источник (блок питания, аккумулятор, etc.) может выйти из строя, загореться и т.д. В данном случае очень хорошо, когда источник имеет защиту от перегрузки по току, тогда он просто отключится. Мы знаем, что чем меньше сопротивление, тем выше ток. В таком случае, если замкнуть источник питания сам на себя, то сила тока в цепи взлетит до огромных значений, это называется короткое замыкание. Но ток короткого замыкания будет ограничен величиной внутреннего сопротивления источника. Как гласит закон Ома для полной цепи:
I=V/(R+r), где V - напряжение источника, а r - его внутреннее сопротивление, не дающее ему поделиться на ноль при нулевом сопротивлении в цепи.
Важное замечание. Силу тока в цепи определяет нагрузка (потребитель). Если на источнике (например, каком-то блоке питания) написано 12V 5A, это означает, что он может выдать максимальный ток в 5А и при этом не сгореть. Потребитель берет столько, сколько ему нужно. И если какому-то устройству нужны 500мА, он их "возьмет" и всё.
Схема подключения вольтметра и амперметра в цепь.
Начнем с фундаментального определения электрического тока. Электрический ток - это упорядоченное движение заряженных частиц под действием электрического поля. В качестве частиц могут выступать свободные электроны металла, если ток течет по металлическому проводу, или ионы, если ток течет в газе или жидкости.
Отсюда происходит понятие электрического проводника. Вещество называются проводником или полупроводником, если в нём есть частицы, способные переносить электрический заряд. Если таких частиц нет, то такое вещество называется диэлектриком, оно не проводит электричество. Существуют определенные условия при которых обычно являющееся диэлектриком вещество может стать проводником. Чаще всего условия эти специфические, поэтому сейчас мы не будем на этом останавливаться.
Заряженные частицы несут на себе электрический заряд, который измеряется обозначается q и измеряется в кулонах (Кл).
А единицей измерения электрического тока называется Ампер (А), и обозначается на формулах и схемах латинской буквой I. По определению ток величиной в 1 Ампер образуется при прохождении через точку электрической цепи заряда величиной 1 Кулон за 1 секунду. Т.е. по сути А=Кл/с, а значит сила тока - это количество электричества (читай, заряженных частиц), протекающего за единицу времени через поперечное сечение проводника.
Электрическое напряжение - это разность потенциалов, та самая сила, заставляющая заряженные частицы двигаться от одного полюса к другому. Вольт (В, англ. V) - единица измерения напряжения, обозначается V или U. Чтобы получить напряжение величиной 1 Вольт нужно передать между полюсами заряд в 1 Кл, совершив при этом работу в 1 Дж.
Электрическое сопротивление - величина, противодействующая течению электрического тока. Измеряется в омах (Ом) и обозначается латинской буквой R. Чем сопротивление меньше, тем ток больше, и наоборот.
Закон Ома. Да, мы уже о нем говорили, но повторюсь. Зависимость между уже рассмотренными величинами определяет закон Ома и выражается формулой:
I=V/R
На словах она читается так: сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.
Сопротивление можно измерить, но оно также поддается расчету. К примеру, у нас есть проводник, у которого мы знаем длину (L) и площадь поперечного сечения (S). Для проводника квадратного сечения S=a^2, где а - сторона квадрата. Для круглого S=(
*d^2)/4.Итоговая формула будет такой:
R=(p*L)/S, где p - удельное сопротивление вещества.
Таблица удельных сопротивлений некоторых веществ.
Цитата: Замечание по поводу дешевых мультиметров.
Так как калибровка китайских и не очень китайских, но не менее дешевых мультиметров оставляет желать лучшего, то не надейтесь на точность измерений. Например, в случае с измерением сопротивления дешевый мультиметр покажет значения несколько большие, чем на самом деле, т.к. к измеряемой величине прибавится сопротивление щупов самого мультиметра! Измерьте его отдельно, чтобы знать данную величину и отнимать.
Закон Джоуля-Ленца. Закон, описывающий тепловое воздействие электрического тока.
Q=I^2*R*t
Отсюда можно вывести формулу мощности (P, Вт)
P=I^2*R
Рядышком в статье про Закон Ома есть замечательная табличка, описывающая взаимосвязь между силой тока (I), напряжением (V), сопротивлением (R) и мощностью (P).
Нагрев проводника под действием электрического тока стоит учитывать при планировании и прокладке электропроводки. Если вы возьмете при подведении к розетке слишком тонки провод и подключите к этой розетке большое количество потребителей, то провод нагреется вплоть до повреждения изоляции и возгорания.
Зависимость площади поперечного сечения и максимально допустимой мощности.
И раз уж заговорили о проводке, вот важные условные обозначения:
Буквенное обозначение и цветовая маркировка оболочек проводов силового кабеля в Европе и России.
Особенности параллельного и последовательного соединения потребителей тока.
При последовательном соединении сила тока одинакова на всех потребителях, напряжение разделилось на части, а общее сопротивление потребителей представляет собой сумму всех сопротивлений.
При параллельном соединении напряжение на всех потребителях одинаково, сила тока разделилась, а общее сопротивление вычисляется вот по такой формуле - 1/R=1/R1+1/R2+1/R3...
Максимальная сила тока. Все источники питания имеют максимальный отдаваемый ток, и если этот ток превысить, то источник (блок питания, аккумулятор, etc.) может выйти из строя, загореться и т.д. В данном случае очень хорошо, когда источник имеет защиту от перегрузки по току, тогда он просто отключится. Мы знаем, что чем меньше сопротивление, тем выше ток. В таком случае, если замкнуть источник питания сам на себя, то сила тока в цепи взлетит до огромных значений, это называется короткое замыкание. Но ток короткого замыкания будет ограничен величиной внутреннего сопротивления источника. Как гласит закон Ома для полной цепи:
I=V/(R+r), где V - напряжение источника, а r - его внутреннее сопротивление, не дающее ему поделиться на ноль при нулевом сопротивлении в цепи.
Важное замечание. Силу тока в цепи определяет нагрузка (потребитель). Если на источнике (например, каком-то блоке питания) написано 12V 5A, это означает, что он может выдать максимальный ток в 5А и при этом не сгореть. Потребитель берет столько, сколько ему нужно. И если какому-то устройству нужны 500мА, он их "возьмет" и всё.
