Физика электричество для чайников: Основы электротехники и электромеханики: начальный курс для чайников - Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение социального обслуживания населения

Содержание

Основы электротехники и электромеханики: начальный курс для чайников

Понятно желание людей любого возраста постичь такую науку, как электротехника. Помогут в этом основы электротехники для всех начинающих. В интернете и печати публикуется масса материалов, часто под заглавием «Электротехника для чайников». Начинать нужно с усвоения положений и законов электричества.

Учебное пособие по электротехнике

Понятия и свойства электрического тока

Начальные курсы электрика в первых главах дают определения понятию и свойствам электрического тока, объясняют природу и свойства электроэнергии, законы электричества и их основные формулы. Основываясь на великих открытиях, зарождалась и получила грандиозное развитие такая научная дисциплина, как электротехника. Сущность электричества заключена в направленном перемещении электронов (заряженных частиц). Они переносят электрический заряд в теле металлических проводов.

Важно! Для транзита электрической энергии используют провода, жилы которых сделаны из алюминия или меди. Это самые экономичные проводные металлы. Делать жилы проводов из других материалов дорого, поэтому невыгодно.

Ток бывает постоянного и переменного направления. Постоянное движение энергии всегда осуществляется в одном направлении. Переменный энергетический поток ритмично меняет свою полярность. Скорость, с которой меняется направление движения электронов, называют частотой. Её измеряют в герцах.
Что изучает электротехника
Основа электрики формировалась в XIX веке. Те времена называют эпохой грандиозных открытий основополагающих законов, дающих все представления об электричестве. Электротехника (ЭТ) как наука начинала делать свои первые шаги. Теория стала подкрепляться практикой. Появились первые электротехнические устройства, совершенствовались коммуникационные системы доставки электроэнергии от источника потребителю.

Базой развития электротехники стали достижения в области физики, химии и математики. Новая наука изучала свойства электрического тока, природу электромагнитных излучений и другие процессы. По мере накопления знаний ЭТ становилась наукой прикладного характера.
Современная научная дисциплина изучает устройства, в которых используется электрический ток. На основании исследований создаются новые более совершенные электротехнические установки, приборы и устройства. ЭТ – одна из передовых наук, являющаяся одним из основных двигателей прогресса человеческой цивилизации.

С чего начать изучение основ электротехники
Электротехника для начинающих доступна на многих информационных носителях. Современные средства массовой информации не испытывают дефицита в учебных пособиях по основам электричества. Самоучители по электрике приобретают в сети интернет или книжных магазинах. Уроки электрика новичок может получить в виде бесплатного видеокурса об основах электричества через интернет. Онлайн видео лекции в доступной форме обучают всех желающих основам электричества.
Обратите внимание! Книга, несмотря на доступные видеоресурсы в сети, до сих пор считается самым удобным источником информации. Пользуясь самоучителем по электрике с нуля, не нужно всё время включать ПК. Учебник всегда будет под рукой.

Самоучители служат незаменимыми помощниками для того, чтобы отремонтировать электропроводку, починить выключатель, розетку, установить датчик движения и заменить предохранители в бытовых электроприборах.
Основные характеристики тока
К основным характеристикам относятся сила тока, напряжение, сопротивление и мощность. Параметры электрического тока, протекающего по проводу, характеризуются именно этими величинами.
Сила тока
Параметр означает количество заряда, проходящего по проводу, за определённое время. Силу тока измеряют в амперах.
Напряжение
Это есть не что иное, как разница потенциалов между двумя точками проводника. Величина измеряется в вольтах. Один вольт – эта разность потенциалов, при которой для переноса заряда в 1 кулон потребуется произвести работу, равную одному джоулю.

Сопротивление
Этот параметр измеряется в омах. Его величина определяет сопротивление энергопотоку. Чем больше масса и площадь поперечного сечения проводника, тем больше сопротивление. Оно также зависит от материала и длины провода. При разнице потенциалов на концах проводника в 1 Вольт и силе тока 1 Ампер сопротивление проводника равно 1 Ому.
Мощность
Физическая величина выражает скорость протекания электроэнергии в проводнике. Мощность тока определяется произведением силы тока и напряжения. Единица мощности – ватт.

Закон Ома
Постижение основ электротехники нужно начинать с закона Ома. Именно он является фундаментом всей науки об электричестве. Выдающийся немецкий физик Георг Симон Ом в 1826 году сформулировал закон, в котором определяет взаимозависимость трёх основных параметров электрического тока: силы, напряжения и сопротивления.
Закон Ома
Энергия и мощность в электротехнике
Электрика для начинающих даёт разъяснения терминов энергии и мощности. Эти характеристики напрямую связаны с законом Ома. Энергия может перетекать из одной в другую форму. То есть она может быть ядерной, механической, тепловой и электрической.
В динамиках звуковых устройств потенциал электрического тока преобразовывается в энергию звуковых волн. В электродвигателях токовый энергопоток превращается в механическую энергию, которая заставляет вращаться ротор мотора.

Любые электрические устройства потребляют нужное количество электроэнергии в течение определённого временного промежутка. Количество потреблённой энергии в единицу времени является мощностью потребителя электричества. Более подробное толкование мощности можно найти в главах учебного пособия, посвящённых электромеханике для начинающих.
Мощность определяют по формуле:
N = I x U.
Измеряется этот параметр в ваттах. Единица измерения мощности Ватт означает, что ток силой в один Ампер перемещается под напряжением 1 Вольт.
При этом сопротивление проводника равно 1-му Ому. Такая трактовка характеристики тока наиболее понятна для начинающих постигать основы электричества.
Электротехника и электромеханика
Электрическая механика – это раздел электротехники. Эта научная дисциплина изучает принципиальные схемы оборудования, двигателей и прочих приборов, использующих электрическую энергию.
Пройдя курс электромеханики для начинающих, новички могут самостоятельно научиться ремонтировать бытовые электрические устройства и приборы. Основные законы электромеханики дают возможность понять, как устроен электродвигатель, чем отличается трансформатор от стабилизатора, что такое генератор и многое другое.

Стенд для изучения основ электромеханики
Дополнительная информация. Несомненную пользу новичкам принесут учебные пособия и видео курсы по электротехнике и электромеханике. Если есть друзья или знакомые, разбирающиеся в этом деле, то это только поможет быстро освоить азы этих дисциплин.
Безопасность и практика
Основы электротехники для начинающих делают особое ударение на правилах техники безопасности. Их несоблюдение на практике порой может стать причиной получения электротравм и повреждения имущества. Для новичков в электротехнике надо следовать четырём основным требованиям ТБ.

Четыре правила техники безопасности для новичков:
Перед работой с каким-либо устройством или оборудованием следует ознакомиться с его документацией. Все руководства по эксплуатации имеют раздел безопасности. В нём описаны опасные действия, которые могут вызвать короткое замыкание или удар электрическим током.
Прежде, чем приступать к работе с электротехническими устройствами или электропроводкой, нужно отключить электричество. Затем произвести осмотр состояния изоляции проводников. Если обнаружено нарушение изоляционного покрытия, то оголённую часть проводников надо покрыть отрезком изоляционной ленты.
При работе с проводкой и оборудованием под напряжением бытовой электросети надо использовать диэлектрические перчатки, защитные очки и обувь на толстой резиновой подошве. В электрораспределительных шкафах, щитах и электроустановках новичкам вообще делать нечего. Ими занимаются квалифицированные электрики, которые имеют допуск к работе под напряжением.
Ни в коем случае нельзя касаться оголённых проводников руками. Для этого есть отвёртки-пробники, мультиметры и другие электроизмерительные приборы. Только убедившись в отсутствии напряжения, можно касаться проводов.
Электрика для чайников
Электроника окружает человека в виде различных устройств и приборов. Современная бытовая техника в большинстве своём управляется с помощью электронных схем. Курсы обучения основам электроники для начинающих нацелены на то, чтобы новичок мог отличать транзистор от резистора и понимать, как и для чего служит та или иная электронная схема.

Учебник по электронике для новичков
Учебные пособия и видеокурсы способствуют пониманию принципов построения электронных схем. Что такое печатная плата, как создать схему своими руками – на все эти вопросы отвечают основы электроники для новичков. Усвоив азы электроники, домашний «мастер» сможет определить вышедшую из строя радиодеталь в телевизоре, аудио устройстве и другой бытовой технике и заменить её. Кроме этого, новичок приобретёт опыт работы с паяльником.
Электронная схема усилителя звука
Видеокурсы, печатная продукция несут в себе массу информации по освоению основ электротехники, электромеханики и электроники. Приобрести знания в этих сферах можно, не выходя из дома. Просмотреть нужное видео, заказать учебники позволяет доступность сети интернета.
Видео
Что такое ноль и фаза в электричестве и зачем он нужен?
Очень немного людей понимают суть электричества. Такие понятия как “электрический ток”, “напряжение” “фаза” и “ноль” для большинства являются темным лесом, хотя с ними мы сталкиваемся каждый день. Давайте же получим крупицу полезных знаний и разберемся, что такое фаза и ноль в электричестве. Для обучения электричеству с “нуля” нам нужно разобраться с фундаментальными понятиями. В первую очередь нас интересуют электрический ток и электрический заряд.
Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.
Электрический ток и электрический заряд
Электрический заряд – это физическая скалярная величина, которая определяет способность тел быть источником электромагнитных полей. Носителем наименьшего или элементарного электрического заряда является электрон. Его заряд равен примерно -1,6 на 10 в минус девятнадцатой степени Кулон.
Заряд электрона – минимальный электрический заряд (квант, порция заряда), который встречается в природе у свободных долгоживущих частиц.
Заряды условно делятся на положительные и отрицательные. Например, если мы потрем эбонитовую палочку о шерсть, она приобретет отрицательный электрический заряд (избыток электронов, которые были захвачены атомами палочки при контакте с шерстью).
Такую же природу имеет статическое электричество на волосах, только в этом случае заряд является положительным (волосы теряют электроны).
Кстати, о том, что такое ток, напряжение и сопротивление можно дополнительно почитать в нашей отдельной статье, посвященной закону Ома.

Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц (носителей заряда) по проводнику. Само движение заряженных частиц возникает под действием электромагнитного поля – одного из фундаментальных физических полей.
Электрический ток может быть постоянным и переменным. При постоянном токе направление и величина тока не меняются. Переменный ток – это ток, изменяющийся во времени.
Источником постоянного тока является, например, батарейка. Но именно переменный ток используется в бытовых розетках, которые стоят в наших домах. Причина в том, что переменные токи гораздо проще получать и передавать на большие расстояния.
Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы
Основным видом переменного тока является синусоидальный ток. Это такой ток, который сначала нарастает в одном направлении, достигая максимума (амплитуды) начинает спадать, в какой-то момент становится равным нулю и снова нарастает, но уже в другом направлении.

Непосредственно о таинственных фазе и нуле
Все мы слышали про фазу, три фазы, ноль и заземление.
Простейший случай электрической цепи – однофазная цепь. В ней всего три провода. По одному из проводов ток течет к потребителю (пусть это будет утюг или фен), а по другому – возвращается обратно. Третий провод в однофазной сети – земля (или заземление).
Провод заземления не несет нагрузки, но служит как бы предохранителем. В случае, когда что-то выходит из-под контроля, заземление помогает предотвратить удар электрическим током. По этому проводу избыток электричества отводится или “стекает” в землю.
Провод, по которому ток идет к прибору, называется фазой, а провод, по которому ток возвращается – нулем.
Итак, зачем нужен ноль в электричестве? Да за тем же, что и фаза! По фазному проводу ток поступает к потребителю, а по нулевому – отводится в обратном направлении. Сеть, по которой распространяется переменный ток, является трехфазной. Она состоит из трех фазовых проводов и одного обратного.
Именно по такой сети ток идет до наших квартир. Подходя непосредственно к потребителю (квартирам), ток разделяется на фазы, и каждой из фаз дается по нулю. Частота изменения направления тока в странах СНГ – 50 Гц.
В разных странах действуют разные стандарты напряжений и частот в сети. Например, в обычной домашние розетки в США подается переменный ток напряжением 100-127 Вольт и частотой 60 Герц.
Провода фазы и нуля нельзя путать. Иначе можно устроить короткое замыкание в цепи. Чтобы этого не произошло и Вы ничего не перепутали, провода приобрели разную окраску.
Каким цветом фаза и ноль обозначены в электричестве? Ноль, как правило, синего или голубого цвета, а фаза – белого, черного или коричневого. Провод заземления также имеет свой окрас – желто-зеленый.

Итак, сегодня мы узнали, что же значат понятия «фаза» и «ноль» в электричестве. Будем просто счастливы, если для кого-то эта информация была новой и интересной. Теперь, когда вы услышите что-то про электричество, фазу, ноль и землю, вы уже будете знать, о чем идет речь. Напоследок напоминаем, если вам вдруг понадобится произвести расчет трехфазной цепи переменного тока, вы можете смело обращаться в студенческий сервис. С помощью наших специалистов даже самая дикая и сложная задача станет вам «по зубам».
“Физика для чайников” СГУ ТВ. Серия фильмов 36-40 “Электричество”
“Физика для чайников” СГУ ТВ. Серия фильмов 36-40 “Электричество”

Подробности
Категория: “Физика для чайников” от СГУ ТВ
Не так уж твёрд гранит науки. Физика для начинающих. Борис Бояршинов.

Первый образовательный канал. © Телекомпания СГУ ТВ.

Конденсаторы

Игры с конденсаторами
<noscript><img src='/800/600/https/sun1-19.userapi.com/IhJ4ZUpbD-R8HfdWZAn_AX9WEs8nmtUXpuflvA/o0PDtOCwM84.jpg' /></noscript> youtube.com/embed/QklRYoYmOJA?rel=0&fs=1&wmode=transparent” allow=”autoplay; fullscreen; encrypted-media” allowfullscreen=”true” frameborder=”0″ scrolling=”no” title=”JoomlaWorks AllVideos Player”/>

Пироэлектрики, сигнетоэлектрики и другие электрики

Закон Ома

Закон Джоуля – Ленца и правила Кирхгофа

Физика для чайников. Что происходит у нас на кухне с точки зрения науки | ОБЩЕСТВО
С какими физическими и химическими явлениями мы сталкиваемся практически каждый день, в специальной подборке «АиФ-НН».
Нагревание чайника
Явление: конвекция и теплопередача.
В основе нагревания воды в чайнике лежит физическое явление – конвекция. Теплота передаётся чайнику снизу, а вода – плохой проводник тепла. Именно благодаря конвекции энергия переносится струями жидкости, и вода нагревается по всему объёму.
Закрываем чайник при кипении мы тоже не случайно. При открытой крышке часть молекул, имеющих большую кинетическую энергию, будет улетать, унося энергию, поэтому вода быстрее закипит, если крышку закрыть.
Присутствует в чайной церемонии и такое физическое явление, как теплопередача. Не зря ручки у самоваров всегда были деревянными – дерево не самый лучший проводник тепла. Как, впрочем, и пластмасса, из которой сегодня делают электрические чайники.
Хорошая хозяйка также знает, что, если положить в стакан металлическую ложку, та примет часть тепла, и температура воды станет ниже. Тепловое расширение внутренних стенок будет меньше, и деформация не окажется разрушительной для стакана. Хорошо охладит чай и металлический подстаканник, поскольку он сам быстро нагревается и забирает тепло.
Заваривание чая
Явление: диффузия.
А если бросить в кипяток крупинки чая или заварной пакетик, не размешивая, можно увидеть, как распространяется чайный настой в чистой воде. Происходит диффузия жидкостей. Конечно, все мы знаем, что чай надо заваривать кипятком. Оказывается, при высокой температуре диффузия в жидкостях происходит быстрее. Примером диффузии в твёрдом теле может быть консервация. Кристаллы соли в воде распадаются на ионы, которые, хаотически двигаясь, проникают между молекулами веществ в составе тех же овощей или грибов.
На кухне можно наблюдать и физическое явление диффузии газов. Благодаря ему, сидя в другой комнате, можно понять, что готовится. Диффузия в газах может быть крайне опасной, из-за этого явления можно отравиться угарным и другими ядовитыми газами.
Гашение соды уксусом
Явление: реакция нейтрализации.
Без этого явления не было бы у хозяек вкусной выпечки. Когда мы гасим соду в ложке уксуса, происходит химическая реакция нейтрализации. Её результат – углекислый газ. Он стремится покинуть тесто и изменяет его структуру, делая пористым и рыхлым.
Правда, любой химик вам скажет: гасить соду вовсе не обязательно. При температуре от 60 градусов (а лучше 200) происходит разложение соды на карбонат натрия, воду и всё тот же углекислый газ. Однако реакция будет проходить несколько хуже, чем при гашении соды, а значит, хуже может оказаться и вкус готовых изделий из теста.
Варка курицы и пельменей
Явление: гидростатика – закон Архимеда.
Приготовившись сварить курицу, мы наполняем кастрюлю водой примерно наполовину или на три четверти – в зависимости от размера курицы. Погружённая в кастрюлю курица заметно уменьшается в весе, а вода поднимается к краям кастрюли. Это явление объясняется выталкивающей силой, или законом Архимеда. В этом случае на тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости в объёме погружённой части тела. Тот же принцип действует и при варке пельменей. Они вытеснят часть воды наверх ровно в том объёме, который занимают сами.
Собственно, свой закон Архимед придумал, занимаясь будничным делом – принимая ванну. Легенда гласит, что нагой Архимед бежал по улице и кричал «Эврика!» («Нашёл!»).
Проверка агрегатного состояния яиц
Явление: сохранение момента импульса.
Если раскрутить покрытое скорлупой варёное и сырое яйцо, то первое начнёт вращаться, а второе останется неподвижным. Всё потому, что внутри сырого яйца есть жидкость. Постоянно смещающийся внутри центр тяжести быстро замедляет вращение. У варёного же яйца центр тяжести остаётся в одной точке.
Добавляя при варке яиц соль, можно запустить химический процесс. Оказывается, именно в солёной воде белок «свёртывается» быстрее. Такая мгновенная реакция предотвращает яйца от растрескивания в кипятке.
Опускать яйца вариться именно в холодную воду тоже надо из научных соображений. Вещества, содержащиеся в яйце, при охлаждении сжимаются по-разному: белок уменьшается в объёме гораздо существеннее, чём скорлупа. Тогда мембрана, окружающая белок, отрывается от внутренней поверхности скорлупы и легко отходит.
Работа микроволновой печи
Явление: электромагнитное излучение.
Обычная микроволновая или СВЧ-печь с точки зрения физики носит устрашающее название – магнетрон. Это основной элемент каждой микроволновки, по сути, вакуумная лампа, которая создаёт СВЧ-излучение частотой 2,45 ГГц. Такое излучение необычно воздействует на обычную воду, которая содержится в любой пище, а также на молекулы жиров и сахара.
При облучении электромагнитными волнами эти молекулы начинают колебаться. Из-за этого между ними возникает трение, за счёт него выделяется тепло. Оно-то и разогревает пищу изнутри.
Расширим картину мира
Научный сотрудник Института прикладной физики РАН, популяризатор науки Артём Коржиманов, кандидат физико-математических наук:
«Конечно, окружающие нас бытовые приборы инженеры делают так, чтобы мы не разбирались особо, как это всё действует. Мы приходим в магазин, покупаем вещь, в случае поломки несем её в мастерскую. Но знание, как всё это устроено, в некотором смысле расширяет наши потребительские возможности – например, по управлению автомобилем, выбору марки машины. Если вы понимаете, как это работает, вы сможете более обоснованно и аргументированно сделать покупку. Это экономит время и деньги.
Знание, как вселенная устроена с точки зрения физических и химических явлений, расширяет картину мира, делает её более полной. Такая информация позволяет нам быть более мобильными в восприятии всего нового. Потом, просто понимая, что гроза – это электричество, можно обезопасить себя от неё».
Интересный факт
В быту мы часто сталкиваемся со статическим электричеством. Именно из-за него во все стороны торчат волосы после соприкосновения с пластиковой расчёской, «трещат» и липнут к телу синтетические вещи.
Если рассматривать эффект с физической точки зрения, то это самопроизвольно образующийся электрический заряд, возникающий из-за трения поверхностей друг о друга. Причиной тому – соприкосновение двух различных веществ самого диэлектрика. Атомы одного вещества отрывают электроны другого. После их разъединения каждое из тел сохраняет свой разряд, но при этом разность потенциалов растёт.
Электростатический разряд происходит при очень высоком напряжении и чрезвычайно низких токах. Они не дают статическому заряду нанести человеку вред после мгновенного разряда.
Статическое электричество отлично снимает обычная вода. Вода – хороший проводник и при небольшом начальном напряжении «принимает» весь заряд на себя.
Электрическое сопротивление — урок. Физика, 8 класс.
Электрическое сопротивление характеризует способность электрического проводника препятствовать прохождению электрического тока.
Электрическое сопротивление обозначается буквой R. Единицей сопротивления является ом (Ом).
Закон Ома
Сила тока \(I\) прямо пропорциональна напряжению \(U\). Это означает следующее: во сколько раз изменяется напряжение, во столько раз изменяется и сила тока.
Сила тока \(I\) обратно пропорциональна электрическому сопротивлению \(R\). Поэтому чем больше сопротивление, тем меньше сила тока, протекающего в проводнике.

I=UR

Удельное сопротивление

Причиной электрического сопротивления является тепловое движение образующих материал атомов или молекул. Частицы колеблются около своих мест и мешают перемещению электронов. Это можно сравнить с длинным коридором, в котором одновременно перемещается много людей. И насколько быстро можно двигаться вперед, зависит от различных причин.
Электрическое сопротивление характерно для всех веществ и зависит от:

Материала проводника тока ρ Длины проводника \(l\) Площади поперечного сечения проводника \(S\)
Для каждого метериала характерно его удельное сопротивление, которое обозначают буквой ρ и которое можно найти в таблице удельных сопротивлений.
Чем длиннее проводник электричества, тем больше его электрическое сопротивление. Чем меньше площадь поперечного сечения проводника электричества, тем больше электрическое сопротивление.
Пример с коридором:
движение вперёд зависит от того, сколько людей в нём находится, как каждый из них двигается, насколько они полные или худые. Пример с коридором:
чем длиннее коридор, тем дольше и труднее путь.
Пример с коридором:
чем уже коридор, тем труднее пробираться сквозь толпу людей.
Обрати внимание!
R=ρ⋅lS

Удельное сопротивление металлов небольшое, а изоляторов — очень большое. В цепях, в которых электрический ток должен производить большую теплоту (например, в обогревателях), используют проводники с большим удельным сопротивлением, например, нихром. Току труднее течь, увеличивается тепловое движение частиц, в результате проводник нагревается. У алюминия низкое удельное сопротивление, поэтому его можно использовать для передачи электроэнергии.

Электрическое сопротивление человеческого тела может изменяться от 20000 Ом до 1800 Ом.

Чтобы электрическая цепь обеспечивала необходимую силу тока, в неё включают резисторы.
Резистор — прибор с постоянным сопротивлением.
Резисторы имеются во всех телевизорах, компьютерах, радиоприёмниках и т.д.
Чтобы изменить силу тока в электрической цепи, используют реостаты.
Реостат — прибор с переменным сопротивлением.
В составе реостата имеется подвижный контакт, при помощи которого изменяется длина участка, включённого в цепь.

Реостат используется, например, в регуляторах громкости радиоприёмников.

Резисторы Реостаты

все об электротехнике и электронике Основы электротехники для начинающих
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.
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. 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. Именно по этой причине большинство приборов работает от сети, в которой ток переменный. Однако постоянный ток также 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.
Тот провод, по которому ток идет, называется фазовым, или просто фазой, а по которому возвращается – нулевым, или нолем. Трехфазная цепь состоит из трех фазовых проводов и одного обратного. Такое возможно потому, что фаза переменного тока в каждом из трех проводов сдвинута по отношению к соседнему на 120 °C. Более подробно на этот вопрос поможет ответить учебник по электромеханике. Передача переменного тока происходит именно при помощи трехфазных сетей. Это выгодно экономически – не нужны еще два нулевых провода.
Подходя к потребителю, ток разделяется на три фазы, и каждой из них дается по нолю. Так он попадает в квартиры и дома. Хотя иногда трехфазная сеть заводится прямо в дом. Как правило, речь идет о частном секторе, и такое положение дел имеет свои плюсы и минусы. Об этом будет рассказано позднее. Земля, или, правильнее сказать, заземление – третий провод в однофазной сети. В сущности, рабочей нагрузки он не несет, а служит своего рода предохранителем. Это можно объяснить на примере. В случае, когда электричество выходит из-под контроля (например, короткое замыкание), возникает угроза пожара или удара током. Чтобы этого не произошло (то есть значение тока не должно превышать безопасный для человека и приборов уровень), вводится заземление. По этому проводу избыток электричества в буквальном смысле слова уходит в землю.
Еще один пример. Допустим, в работе электродвигателя стиральной машины возникла небольшая поломка и часть электрического тока попадает на внешнюю металлическую оболочку прибора. Если заземления нет, этот заряд так и будет блуждать по стиральной машине. Когда человек прикоснется к ней, он моментально станет самым удобным выходом для данной энергии, то есть получит удар током. При наличии провода заземления в этой ситуации излишний заряд стечет по нему, не причинив никому вреда. В дополнение можно сказать, что но- левой проводник также может быть заземлением и, в принципе, им и является, но только на электростанции. Ситуация, когда в доме нет заземления, небезопасна. Как с ней справиться, не меняя всю проводку в доме, будет рассказано в дальнейшем.
Внимание!
Некоторые умельцы, полагаясь на начальные знания по электротехнике, устанавливают нулевой провод как заземляющий. Никогда так не делайте. При обрыве нулевого провода корпуса заземленных приборов окажутся под напряжением 220 В.
В повседневной жизни мы постоянно имеем дело с электричеством. Без движущихся заряженных частиц невозможно функционирование используемых нами приборов и устройств. И чтобы в полной мере наслаждаться этими достижениями цивилизации и обеспечивать их долговременную службу, надо знать и понимать принцип работы.

Электротехника – важная наука
На вопросы, связанные с получением и использованием энергии тока в практических целях, отвечает электротехника. Однако, описать доступным языком невидимый нам мир, где царствуют ток и напряжение, совсем непросто. Поэтому неизменным спросом пользуются пособия «Электричество для чайников» или «Электротехника для начинающих».
Что же изучает эта загадочная наука, какие знания и умения можно получить в результате её освоения?
Описание дисциплины «Теоретические основы электротехники»
В зачётках студентов, получающих технические специальности, можно увидеть загадочную аббревиатуру «ТОЭ». Это как раз и есть нужная нам наука.
Датой рождения электротехники можно считать период начала XIX века, когда был изобретён первый источник постоянного тока . Матерью «новорождённой» отрасли знаний стала физика. Последующие открытия в области электричества и магнетизма обогатили эту науку новыми фактами и понятиями, имевшими важное практическое значение.
Свой современный вид, как самостоятельная отрасль, она приняла в конце XIX века, и с тех пор входит в учебную программу технических ВУЗов и активно взаимодействует с другими дисциплинами. Так, для успешного изучения электротехники необходимо иметь теоретический багаж знаний из школьного курса физики, химии и математики. В свою очередь, на ТОЭ базируются такие важные дисциплины, как:
электроника и радиоэлектроника;
электромеханика;
энергетика, светотехника и др.
Центральным объектом внимания электротехники является, конечно, ток и его характеристики. Далее теория рассказывает об электромагнитных полях, их свойствах и практическом применении. В заключительной части дисциплины освещаются устройства, в которых трудятся энергичные электрончики. Осиливший эту науку многое поймёт в окружающем мире.
Каково значение электротехники в наше время? Без знания данной дисциплины нельзя обойтись электротехническим работникам:
электрику;
монтёру;
энергетику.
Вездесущность электричества делает его изучение необходимым и простому обывателю, чтобы быть грамотным человеком и уметь применять свои знания в повседневной жизни.
Сложно понять то, чего не можешь увидеть и «пощупать». Большинство учебников по электрике пестрят малопонятными терминами и громоздкими схемами. Поэтому благие намерения начинающих изучить эту науку часто так и остаются лишь планами.
На самом деле электротехника – очень интересная наука, а основные положения электричества можно изложить доступным языком для чайников. Если подойти к образовательному процессу творчески и с должным усердием, многое станет понятным и увлекательным. Вот несколько полезных рекомендаций по изучению электрики для «чайников».
Путешествие в мир электронов нужно начать с изучения теоретических основ – понятий и законов. Приобретите обучающее пособие, например, «Электротехника для чайников», которое будет написано понятным для вас языком либо несколько таких учебников. Наличие наглядных примеров и исторических фактов разнообразят процесс обучения и помогут лучше усвоить знания. Проверить успеваемость можно с помощью различных тестов, заданий и экзаменационных вопросов. Вернитесь ещё раз к тем параграфам, в которых допустили ошибки при проверке.
Если уверены, что полностью изучили физический раздел дисциплины, можно переходить к более сложному материалу – описанию электрических схем и устройств.
Чувствуете себе достаточно «подкованным» в теории? Пришла пора вырабатывать практические навыки. Материалы для создания простейших схем и механизмов можно легко найти в магазинах электрических и хозяйственных товаров. Однако, не спешите сразу приступать к моделированию – выучите сначала раздел «электробезопасность», чтобы не причинить вреда своему здоровью.
Чтобы получить практическую пользу от новообретенных знаний, попробуйте отремонтировать вышедшую из строя бытовую технику. Обязательно изучите требования по эксплуатации, следуйте положениям инструкции или пригласите к себе в напарники опытного электрика. Время экспериментов ещё не пришло, а с электричеством шутки плохи.
Старайтесь, не спешите, будьте пытливы и усидчивы, изучайте все доступные материалы и тогда из «тёмной лошадки» электрический ток превратится в доброго и верного друга для вас. И, может быть, вы даже сможете сделать важное открытие в области электрики и в одночасье стать богатым и знаменитым.
Сегодня передачу электрической энергии на расстояние всегда выполняют на повышенном напряжении, которое измеряется десятками и сотнями киловольт. По всему миру электростанции различного типа генерируют электричество гигаваттами. Это электричество распределяется по городам и селам при помощи проводов, которые мы можем видеть например вдоль трасс и железных дорог, где они неизменно закреплены на высоких опорах с длинными изоляторами. Но почему передача всегда осуществляется на высоком напряжении? Об этом расскажем далее…
Переменным током, в традиционном понимании, называется ток, получаемый благодаря переменному, гармонически изменяющемуся (синусоидальному) напряжению. Переменное напряжение генерируется на электростанции, и постоянно присутствует в любой настенной розетке. Для передачи электроэнергии на большие расстояния также используется именно переменный ток, поскольку переменное напряжение легко повышается при помощи трансформатора, и таким образом электрическую энергию можно передать на расстояние с минимальными потерями, а затем обратно понизить…
Металлы – прекрасные проводники электрического тока. Они проводят электрический ток, потому что в них есть свободные носители электрического заряда – свободные электроны. И если на концах, например медного провода, создать при помощи источника постоянной ЭДС разность потенциалов, то в таком проводнике возникнет электрический ток – электроны придут в поступательное движение от отрицательной клеммы источника ЭДС – к положительной его клемме. Диэлектрики – напротив, не являются проводниками электрического тока, поскольку внутри них нет свободных носителей…
Первое практическое применение магнит нашёл в виде кусочка намагниченной стали, плавающего на пробке в воде или масле. В этом случае одним концом магнит всегда указывает на север, а другим – на юг. Это был первый компас, применённый мореплавателями. Так же давно, за несколько веков до нашей эры, людям было известно, что смолистое вещество – янтарь, если его натереть шерстью, получает на некоторое время способность притягивать лёгкие предметы: обрывки бумаги, кусочки нитки, пушинки. Это явление было названо электрическим. Позднее было замечено, что наэлектризовываться трением. ..
Для ответа на вопрос «почему же диэлектрик не проводит электрический ток?», сначала давайте вспомним что такое электрический ток, а также назовем условия, соблюдение которых необходимо для возникновения и существования электрического тока. А после этого сравним, как ведут себя проводники и диэлектрики применительно к поиску ответа на данный вопрос. Электрическим током называется упорядоченное, то есть направленное, движение заряженных частиц под действием электрического поля. Таким образом, во-первых, для существования электрического тока необходимо наличие свободных заряженных частиц…
Понятие энергии применяется во всех науках. При этом известно, что обладающие энергией тела могут производить работу. Закон сохранения энергии гласит, что энергия не исчезает и не может быть создана из ничего, а выступает в различных своих формах (например, в форме тепловой, механической, световой, электрической энергии и т. д.). Одна форма энергии может переходить в другую, и при этом соблюдаются точные количественные соотношения различных видов энергии. Вообще говоря, переход одной формы энергии в другую никогда не происходит полностью…
Нет сегодня ни одной области техники, где в том или ином виде не использовалось бы электричество. Между тем, с требованиями к электрическим аппаратам связан род тока, питающего их. И хотя переменный ток распространен нынче по всему миру очень широко, есть тем не менее области, где просто не обойтись без постоянного тока. Первыми источниками годного к использованию постоянного тока были гальванические элементы, которые принципиально давали химическим путем именно постоянный ток , представляющий собой поток электронов …
Электричество в наши дни принято определять как “электрические заряды и связанные с ними электромагнитные поля”. Само существование электрических зарядов обнаруживается через их силовое воздействие на другие заряды. Пространство вокруг всякого заряда обладает особыми свойствами: в нем действуют электрические силы, проявляющиеся при внесении в это пространство других зарядов. Такое пространство является силовым электрическим полем. Пока заряды неподвижны, пространство между ними обладает свойствами электрического (электростатического) поля…
Нетривиально занятие, скажу я вам. 🙂 Дабы облегчить усвоение материала я вводил ряд упрощений. Совершенно бредовых и антинаучных, но более менее наглядно показывающих суть процесса. Методика «канализационной электрики» успешно показала себя в полевых испытаниях, а посему будет использована и тут. Хочу лишь обратить внимание, что это всего лишь наглядное упрощение, справедливое для общего случая и конкретного момента, чтобы понять суть и к реальной физике процесса не имеющая практически никакого отношения. Зачем оно тогда? А чтобы проще запомнить, что к чему и не путать напряжение и ток и понимать как на все это влияет сопротивление, а то я от студентов такого наслушался…
Ток, напряжение, сопротивление.
Если сравнить электроцепь с канализацией, то источник питания это сливной бачок, текущая вода – ток, давление воды-напряжение, а несущееся по трубам говнище – полезная нагрузка. Чем выше сливной бачок, тем больше потенциальная энергия воды, находящейся в нем, и тем сильней будет напор-ток проходящий по трубам, а значит больше дерьма-нагрузки он сможет смыть.
Кроме текущего дерьма, потоку препятствует трение о стенки труб, образуя потери. Чем толще трубы тем меньше потери (гы гы гы теперь ты помнимаешь почему аудиофилы для своей мощной акустики берут провода потолще;)).
Итак, подведем итог. Электроцепь содержит источник, создающий между своими полюсами разность потенциалов – напряжение. Под действием этого напряжения ток устремляется через нагрузку туда, где потенциал ниже. Движению тока препятствует сопротивление, образуемое из полезной нагрузки и потерь. В результате напряжение-давление ослабевает тем сильней, чем больше сопротивление. Ну, а теперь, положим нашу канализацию в математическое русло.
Закон Ома
Для примера просчитаем простейшую цепь, состоящую из трех сопротивлений и одного источника. Схему я буду рисовать не так как принято в учебниках по ТОЭ, а ближе к реальной принципиальной схеме, где принимают точку нулевого потенциала – корпус, обычно равный минусу питания, а плюс считают точкой с потенциалом равным напряжению питания. Для начала считаем, что напряжение и сопротивления у нас известны, а значит нам нужно найти ток. Сложим все сопротивления (о правилах сложения сопротивлений читай на врезке), дабы получить общую нагрузку и поделим напряжение на получившийся результат – ток найден! А теперь посмотрим как распределяется напряжение на каждом из сопротивлений. Выворачиваем закон Ома наизнанку и начинаем вычислять. U=I*R поскольку ток в цепи един для всех последовательных сопротивлений, то он будет постоянен, а вот сопротивления разные. Итогом стало то, что Uисточника = U1 +U2 +U3 . Исходя из этого принципа можно, например, соединить последовательно 50 лампочек рассчитанных на 4.5 вольта и спокойно запитать от розетки в 220 вольт – ни одна лампочка не перегорит. А что будет если в эту связку, в серединку, всандалить одно здоровенное сопротивление, скажем на КилоОм, а два других взять поменьше – на один Ом? А из расчетов станет ясно, что почти все напряжение выпадет на этом большом сопротивлении.
Закон Кирхгоффа.
Согласно этому закону сумма токов вошедших и вышедших из узела равна нулю, причем токи втекающие в узел принято обозначать с плюсом, а вытекающие с минусом. По аналогии с нашей канализацией – вода из одной мощной трубы разбегается по кучи мелких. Данное правило позволяет вычислять примерный потребляемый ток, что иногда бывает просто необходимо при расчете принципиальных схем.
Мощность и потери
Мощность которая расходуется в цепи выражается как произведение напряжения на ток.
Р = U * I
Потому чем больше ток или напряжение, тем больше мощность. Т.к. резистор (или провода) не выполняет какой либо полезной нагрузки, то мощность, выпадающая него это потери в чистом виде. В данном случае мощность можно через закон ома выразить так:
P= R * I 2
Как видишь, увеличение сопротивления вызывает увеличение мощности расходующееся на потери, а если возрастает ток, то потери увеличиваются в квадратичной зависимости. В резисторе вся моща уходит в нагрев. По этой же причине, кстати, аккумуляторы нагреваются при работе – у них тоже есть внутреннее сопротивление, на котором и происходит рассеяние части энергии.
Вот для чего аудиофилы для своих сверхмощных звуковых систем берут толстенные медные провода с минимальным сопротивлением, чтобы снизить потери мощности, так как токи там бывают немалые.
Есть закон полного тока в цепи, правда на практике мне он никогда не пригождался, но знать его не помешает, поэтому утяни из сети какой либо учебник по ТОЭ (теоретические основы электротехники) лучше для средних учебных заведений, там все гораздо проще и понятней описано – без ухода в высшую математику.
Видео версия статьи:
Начнем пожалуй с понятия электричества. 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.
Есть ещё ток в полупроводниках, но это отдельная тема для разговора. Как пример можно привести высоковольтный трансформатор из микроволновки – сначала электроны бегут по проводам, затем ионы движутся между проводами, соответственно сначала ток идет через металл, а потом через воздух. 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. Заряженные частицы несут на себе электрический заряд, который измеряется обозначается q в кулонах.
Единица измерения силы тока называется Ампер и обозначается буковой I, ток величиной в 1 Ампер образуется при прохождении через точку электрической цепи заряда величиной 1 Кулон за 1 секунду, то есть грубо говоря сила тока измеряется в кулонах секунду. И по сути сила тока это количество электричества, протекающего за единицу времени через поперечное сечение проводника. Чем больше заряженных частиц бежит по проводу, тем соответственно больше ток.
Чтобы заставить заряженные частицы перемещаться от одного полюса к другому необходимо создать между полюсами разность потенциалов или – Напряжение. Напряжение измеряется в вольтах и обозначается буквой V или U. Чтобы получить напряжение величиной 1 Вольт нужно передать между полюсами заряд в 1 Кл, совершив при этом работу в 1 Дж. Согласен, немного непонятно.
Для наглядности представим резервуар с водой расположенный на некоторой высоте. Из резервуара выходит труба. Вода под действием силы тяжести вытекает через трубу. Пусть вода – это электрический заряд, высота водяного столба – это напряжение, а скорость потока воды – это электрический ток. Точнее не скорость потока, а количество вытекающей за секунду воды. Вы понимаете, что чем выше уровень воды, тем больше будет давление внизу А чем выше давление внизу, тем больше воды вытечет через трубу, потому что скорость будет выше.. Аналогично чем выше напряжение, тем больший ток будет течь в цепи.
Зависимость между всеми тремя рассмотренными величинами в цепи постоянного тока определяет закон ома, который выражается вот такой формулой, и звучит как сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению, и обратно пропорциональна сопротивлению. Чем больше сопротивление, тем меньше ток, и наоборот.
Добавлю ещё пару слов про сопротивление. Его можно измерить, а можно посчитать. Допустим у нас есть проводник, имеющий известную длину и площадь поперечного сечения. Квадратный, круглый, неважно. Разные вещества имеют разное удельное сопротивление, и для нашего воображаемого проводника существует вот такая формула, определяющая зависимость между длиной, площадью поперечного сечения и удельным сопротивлением. Удельное сопротивление веществ можно найти в интернете в виде таблиц.
Можно опять же провести аналогию с водой: вода течёт по трубе, пусть труба имеет удельную шершавость. Логично предположить, что чем длиннее и уже труба, тем меньше воды будет по ней протекать за единицу времени. Видите, как всё просто? Формулу даже запоминать не нужно, достаточно представить себе трубу с водой.
Что касается измерения сопротивления, то нужен прибор, омметр. В наше время более популярны универсальные приборы – мультиметры, они измеряют и сопротивление, и ток, и напряжение, и ещё кучу всего. Давайте проведём эксперимент. Я возьму отрезок нихромовой проволоки известной длины и площади сечения, найду удельное сопротивление на сайте где я её купил и посчитаю сопротивление. Теперь этот же кусочек измерю при помощи прибора. Для такого маленького сопротивления мне придется вычесть сопротивление щупов моего прибора, которое равно 0.8 Ом. Вот так вот!
Шкала мультиметра разбита по размерам измеряемых величин, это сделано для более высокой точности измерения. Если я хочу измерить резистор с номиналом 100 кОм, я ставлю рукоятку на большее ближайшее сопротивление. В моём случае это 200 килоом. Если хочу измерить 1 килоом, то ставлю на 2 ком. Это справедливо для измерения остальных величин. То есть на шкале отложены пределы измерения, в который нужно попасть.
Давайте продолжим развлекаться с мультиметром и попробуем измерить остальные изученные величины. Возьму несколько разных источников постоянного тока. Пусть это будет блок питания на 12 вольт, юсб порт и трансформатор, который в своей молодости сделал мой дед.
Напряжение на этих источниках мы можем измерить прямо сейчас, подключив вольтметр параллельно, то есть непосредственно к плюсу и к минусу источников. С напряжением всё понятно, его можно взять и измерить. А вот чтобы измерить силу тока, нужно создать электрическую цепь, по которой будет протекать ток. В электрической цепи обязательно должен быть потребитель, или нагрузка. Давайте подключим потребитель к каждому источнику. Кусочек светодиодной ленты, моторчик и резистор на (160 ом).
Давайте измерим ток, протекающий в цепях. Для этого переключаю мультиметр в режим измерения силы тока и переключаю щуп во вход для тока. Амперметр подключается в цепь последовательно измеряемому объекту. Вот схема, её тоже следует помнить и не путать с подключением вольтметра. Кстати существует такая штуковина как токовые клещи. Они позволяют измерять силу тока в цепи без подключения непосредственно к цепи. То есть не нужно отсоединять провода, просто накидываешь их на провод и они измеряют. Ну ладно, вернёмся к нашему обычному амперметру.
Итак, я измерил все токи. Теперь мы знаем, какой ток потребляется в каждой цепи. Здесь у нас светятся светодиоды, здесь крутится моторчик а здесь…. Так стоять, а че делает резистор? Он не поёт нам песни, не освещает комнату и не вращает никакой механизм. Так на что он тратит целых 90 миллиампер? Так не пойдёт, давайте разбираться. Слышь ты! Ау, он горячий! Так вот куда расходуется энергия! А можно ли как-то посчитать, что здесь за энергия? Оказывается – можно. Закон, описывающий тепловое действие электрического тока был открыт в 19 веке двумя учеными, джеймсом джоулем и эмилием ленцем.
Закон назвали закон джоуля ленца. Он выражается вот такой формулой, и численно показывает, сколько джоулей энергии выделяется в проводнике, в котором течёт ток, за единицу времени. Из этого закона можно найти мощность, которая выделяется на этом проводнике, мощность обозначается английской буквой Р и измеряется в ваттах. Я нашёл вот такую очень крутую табличку, которая связывает все изученные нами на этот момент величины.
Таким образом у меня на столе электрическая мощность идёт на освещение, на совершение механической работы и на нагрев окружающего воздуха. Кстати именно на этом принципе работают различные нагреватели, электрочайники, фены, паяльники и прочее. Там везде стоит тоненькая спираль, которая нагревается под действием тока.
Этот момент стоит учитывать при подведении проводов к нагрузке, то есть прокладка проводки к розеткам по квартире тоже входит в это понятие. Если вы возьмете для подведения к розетке слишком тонкий провод и подключите в эту розетку компьютер, чайник и микроволновку, то провод может нагреться вплоть до возникновения пожара. Поэтому есть вот такая табличка, которая связывает площадь поперечного сечения проводов с максимальной мощностью, которая по этим проводам будет идти. Если вздумаете тянуть провода – не забудьте об этом.
Также в рамках этого выпуска хотелось бы напомнить 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.
Из этого вытекает один очень интересный момент, который можно использовать для измерения силы тока. Допустим нужно измерить силу тока в цепи около 2 ампер. Амперметр с этой задачей не справляется, поэтому можно использовать закон ома в чистом виде. Знаем, что сила тока одинакова при последовательном соединении. Возьмём резистор с очень маленьким сопротивлением и вставим его последовательно нагрузке. Измерим на нём напряжение. Теперь, пользуясь законом ома, найдём силу тока. Как видите, она совпадает с расчётом ленты. Здесь главное помнить, что этот добавочный резистор должен быть как можно меньшего сопротивления, чтобы оказывать минимальное влияние на измерения.
Есть ещё один очень важный момент, о котором нужно знать. Все источники имеют максимальный отдаваемый ток, если этот ток превысить – источник может нагреться, выйти из строя, а в худшем случае ещё и загореться. Самый благоприятный исход это когда источник имеет защиту от перегрузки по току, в таком случае он просто отключит ток. Как мы помним из закона ома, чем меньше сопротивление, тем выше ток. То есть если взять в качестве нагрузки кусок провода, то есть замкнуть источник самого на себя, то сила тока в цепи подскочит до огромных значений, это называется короткое замыкание. Если вы помните начало выпуска, то можете провести аналогию с водой. Если подставить нулевое сопротивление в закон ома то мы получим бесконечно большой ток. На практике такое конечно не происходит, потому что источник имеет внутреннее сопротивление, которое подключено последовательно. Этот закон называется закон ома для полной цепи. Таким образом ток короткого замыкания зависит от величины внутреннего сопротивления источника.
Сейчас давайте вернёмся к максимальному току, который может выдать источник. Как я уже говорил, силу тока в цепи определяет нагрузка. Многие писали мне вк и задавали примерно вот такой вопрос, я его слегка утрирую: саня, у меня есть блок питания на 12 вольт и 50 ампер. Если я подключу к нему маленький кусочек светодиодной ленты, она не сгорит? Нет, конечно же она не сгорит. 50 ампер – это максимальный ток, который способен выдать источник. Если ты подключишь к нему кусочек ленты, она возьмёт свои ну допустим 100 миллиампер, и все. Ток в цепи будет равен 100 миллиампер, и никто никуда не будет гореть. Другое дело, если возьмёшь километр светодиодной ленты и подключишь его к этому блоку питания, то ток там будет выше допустимого, и блок питания скорее всего перегреется и выйдет из строя. Запомните, именно потребитель определяет величину тока в цепи. Этот блок может выдать максимум 2 ампера, и когда я закорачиваю его на болтик, с болтиком ничего не происходит. А вот блоку питания это не нравится, он работает в экстремальных условиях. А вот если взять источник, способный выдать десятки ампер, такая ситуация не понравится уже болтику.
Давайте для примера произведём расчёт блока питания, который потребуется для питания известного отрезка светодиодной ленты. Итак, закупили мы у китайцев катушку светодиодной ленты и хотим запитать три метра этой самой ленты. Для начала идём на страницу товара и пытаемся найти, сколько ватт потребляет один метр ленты. Эту информацию я найти не смог, поэтому есть вот такая табличка. Смотрим, что у нас за лента. Диоды 5050, 60 штук на метр. И видим, что мощность составляет 14 ватт на метр. Я хочу 3 метра, значит мощность будет 42 ватта. Блок питания желательно брать с запасом на 30% по мощности, чтобы он не работал в критическом режиме. В итоге получаем 55 ватт. Ближайший подходящий блок питания будет на 60 ватт. Из формулы мощности выражаем силу тока и находим её, зная, что светодиоды работают при напряжении 12 вольт. Выходит, нам нужен блок с током 5 ампер. Заходим, например, на али, находим, покупаем.
Очень важно знать потребляемый ток при изготовлении всяких USB самоделок. Максимальный ток, который можно взять от USB, составляет 500 миллиампер, и его лучше не превышать.
И напоследок коротенько о технике безопасности. Здесь вы можете видеть, до каких значений электричество считается неопасным для жизни человека.
Физика для чайников. Урок 23. Электромагнетизм | Александр Шуравин.
Изображение взято из открытых источников
Предыдущий урок: Физика для чайников. Урок 22. Закон Ома.
На уроке Физика для чайников. Урок 18. Электрическое поле мы узнали, что такое электрическое поле. Но электрическое взаимодействие – это частный случай электромагнитного взаимодействия. Вообще, магнитное поле является порождением электрического тока. В 1820 году Х. Эрстед провел опыт, доказывающий, что электрический ток создает магнитное поле. Его опыт заключался в помещении над магнитной стрелкой прямолинейного металлического проводника, направленного параллельно стрелке. При пропускании через проводник электрического тока стрелка поворачивалась почти перпендикулярно проводнику. При изменении направления тока стрелка разворачивалась на 180 градусов. Аналогичный разворот наблюдался, если провод переносился на другую сторону, располагаясь не над, а под стрелкой:
Изображение взято из открытых источников
Вокруг неподвижного заряда создается исключительно электрическое поле. Но если этот заряд движется, то он порождает еще и магнитное поле. Если магнит лежит на столе, вокруг него есть только магнитное поле. Но если двигаться относительно магнита, то такой вот движущийся наблюдатель зафиксирует и электрическое поле. Таким образом утверждение о существовании электрического или магнитного полей в заданной точке имеет смысл только при указании системы отсчёта, относительно которой они рассматриваются. Оба поля являются проявлением единого электромагнитного поля.
Итак, движущиеся заряды создают магнитное поле. С другой стороны, если заряд поместить в магнитное поле, то он будет двигаться. Таким образом, магнитное поле, может создавать электрический ток. Это явление используется для генерации электричества, которое имеет у все у нас в розетках. Генератор представляет собой вращающийся магнит и катушку с намотанным на нем проводником. Магнит вращается, например, за счет падающей на лопасти огромного колеса воды (гидроэлектростанция).
Направление силовых линий магнитного поля и движения зарядов определяются так называемым правилом буравчика:
Изображение взято из открытых источников
Формулируется оно «Если направление поступательного движения буравчика (винта) совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции поля, создаваемого этим током».
Если говорить по русский, то представьте себе вкручиваемый куда-либо винт. Направление вкручивания – это электрический ток. Направление вращения – это магнитное поле.
Физика для чайников. Выпуск 24. Почему в грозу сверкают молнии.
Понимание основ электричества, представляя его как воду
«Мы считаем, что электричество существует, потому что электрическая компания постоянно присылает нам счета за него. Но мы не можем понять, как он перемещается по проводам ». – Дэйв Барри
Фундаментальные законы электричества математически сложны. Но использование воды в качестве аналогии предлагает простой способ получить базовое понимание.
Электричество 101 – напряжение, ток и сопротивление
Три основных компонента электричества – это напряжение, ток и сопротивление.
НАПРЯЖЕНИЕ похоже на давление, которое проталкивает воду по шлангу. Он измеряется в вольтах (В).
ТОК как диаметр шланга. Чем он шире, тем больше воды будет проходить через него. Он измеряется в амперах (I или A).
СОПРОТИВЛЕНИЕ – это как песок в шланге, который замедляет поток воды. Он измеряется в омах (R или Ω).
Напряжение, ток и сопротивление взаимосвязаны. Если вы измените один из них в цепи, другие тоже изменятся.В частности, напряжение равно току, умноженному на сопротивление (V = I x R). Думая о воде, если вы добавите песок в шланг и сохраните давление прежним, это будет похоже на уменьшение диаметра шланга … меньше воды будет течь.
Электричество 201 – постоянный ток, переменный ток, батареи и трансформаторы
Как электричество работает в электронике и электросети?
ПРЯМОЙ ТОК или постоянный ток аналогичен нормальному потоку воды в шланге – он течет в одном направлении, от источника до конца.Исторически сложилось так, что DC был первоначально защищен Томасом Эдисоном в знаменитых Текущих войнах конца 1800-х годов. DC проиграл войну за энергосистему, но нашел еще более захватывающую роль в современной электронике, такой как компьютеры, телефоны и телевизоры.
ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК или переменный ток похож на воду, текущую назад и вперед внутри шланга много раз в секунду. Аналогия с водой здесь немного нарушается, но переменный ток легко создается электрическими генераторами (также называемыми генераторами переменного тока). Никола Тесла и Джордж Вестингауз отстаивали AC над DC, и в конце концов они победили.В настоящее время кондиционер является мировым стандартом для подачи электричества в дома и здания через сеть.
БАТАРЕИ можно рассматривать как водяные насосы, которые перекачивают воду через шланг, который возвращается по замкнутому контуру обратно к батарее. Существует множество показателей емкости батарей, и не все сразу логичны. Они включают ампер-часы и киловатт-часы. Батареи могут генерировать только постоянный ток.
ТРАНСФОРМАТОРЫ – это все равно что держать большой палец над концом шланга, чтобы вода распылялась дальше.Объем воды (мощность) остается прежним, но давление (напряжение) увеличивается с уменьшением диаметра (силы тока). Именно это делают трансформаторы для воздушных линий электропередачи. Электричество может перемещаться дальше с меньшими потерями, потому что сопротивление (песок) не препятствует подаче электричества (воды), когда сила тока ниже (шланг меньшего диаметра). Трансформаторы работают только с переменным током. Способность передавать электричество на большие расстояния – основная причина, по которой переменный ток превзошел постоянный ток столетие назад.
Электричество 301 – Мощность и энергия
А теперь давайте продолжим использовать аналогию со шлангом, чтобы погрузиться в мутные воды цепей (каламбур, извините).
МОЩНОСТЬ похожа на объем воды, который – это , вытекающая из шланга, при заданном давлении и диаметре. Электрическая мощность измеряется в ваттах (Вт). А более крупные системы измеряются в киловаттах (1 кВт = 1000 Вт) или мегаваттах (1 МВт = 1 000 000 Вт).
ENERGY – это как измерение объема воды, которую протекает через через шланг за период времени , как наполнение 5-галлонного ведра за минуту. Электрическую энергию часто путают с электроэнергией, но это две разные вещи: мощность измерения мощности и доставка меры энергии.Электроэнергия измеряется в ватт-часах (Втч), но большинство людей более знакомы с измерением в своих счетах за электричество, киловатт-часами (1 кВтч = 1000 ватт-часов). Электроэнергетические компании работают в более крупном масштабе и обычно используют мегаватт-часы (1 МВт-ч = 1000 кВт-ч).
Надеюсь, это полезное введение в основы электричества. Мы будем рады услышать ваши отзывы и предложения, поэтому оставляйте предложения и комментарии ниже.
Нравится:
Нравится Загрузка…
Связанные
Напряжение, ток, сопротивление и закон Ома
Добавлено в избранное Любимый 114
Основы электроэнергетики
Приступая к изучению мира электричества и электроники, важно начать с понимания основ напряжения, тока и сопротивления. Это три основных строительных блока, необходимых для управления электричеством и его использования.Сначала эти концепции могут быть трудными для понимания, потому что мы не можем их «видеть». Невооруженным глазом нельзя увидеть энергию, текущую по проводу, или напряжение батареи, стоящей на столе. Даже молния в небе, хотя и видимая, на самом деле не является обменом энергии между облаками и землей, а является реакцией в воздухе на энергию, проходящую через него. Чтобы обнаружить эту передачу энергии, мы должны использовать измерительные инструменты, такие как мультиметры, анализаторы спектра и осциллографы, чтобы визуализировать, что происходит с зарядом в системе.Однако не бойтесь, это руководство даст вам общее представление о напряжении, токе и сопротивлении, а также о том, как они соотносятся друг с другом.
Георг Ом
Рассмотрено в этом учебном пособии
Как электрический заряд соотносится с напряжением, током и сопротивлением.
Что такое напряжение, сила тока и сопротивление.
Что такое закон Ома и как его использовать для понимания электричества.
Простой эксперимент для демонстрации этих концепций.
Рекомендуемая литература
и nbsp
и nbsp
Электрический заряд
Электричество – это движение электронов. Электроны создают заряд, который мы можем использовать для работы. Ваша лампочка, стереосистема, телефон и т. Д. – все используют движение электронов для выполнения работы. Все они работают, используя один и тот же основной источник энергии: движение электронов.
Три основных принципа этого руководства можно объяснить с помощью электронов или, более конкретно, заряда, который они создают:
Напряжение – это разница в заряде между двумя точками.
Текущий – это скорость прохождения заряда.
Сопротивление – это способность материала сопротивляться прохождению заряда (тока).
Итак, когда мы говорим об этих значениях, мы на самом деле описываем движение заряда и, следовательно, поведение электронов. Цепь – это замкнутый контур, который позволяет заряду перемещаться из одного места в другое. Компоненты схемы позволяют нам контролировать этот заряд и использовать его для работы.
Георг Ом был баварским ученым, изучавшим электричество.Ом начинается с описания единицы сопротивления, которая определяется током и напряжением. Итак, начнем с напряжения и продолжим.
Напряжение

Мы определяем напряжение как количество потенциальной энергии между двумя точками цепи. Одна точка заряжена больше, чем другая. Эта разница в заряде между двумя точками называется напряжением. Он измеряется в вольтах, что технически представляет собой разность потенциальной энергии между двумя точками, которая будет передавать один джоуль энергии на один кулон заряда, который проходит через нее (не паникуйте, если это не имеет смысла, все будет объяснено).Единица «вольт» названа в честь итальянского физика Алессандро Вольта, который изобрел то, что считается первой химической батареей. Напряжение представлено в уравнениях и схемах буквой «V».
При описании напряжения, тока и сопротивления часто используется аналогия с резервуаром для воды. По этой аналогии заряд представлен количеством воды , напряжение представлено давлением воды , а ток представлен потоком воды . Итак, для этой аналогии запомните:
Вода = Заряд
Давление = Напряжение
Расход = Текущий
Рассмотрим резервуар для воды на определенной высоте над землей.Внизу этого бака есть шланг.
Давление на конце шланга может представлять напряжение. Вода в баке представляет собой заряд. Чем больше воды в баке, тем выше заряд, тем больше давление измеряется на конце шланга.
Мы можем рассматривать этот резервуар как батарею, место, где мы накапливаем определенное количество энергии, а затем высвобождаем ее. Если мы сливаем из нашего бака определенное количество жидкости, давление, создаваемое на конце шланга, падает. Мы можем думать об этом как об уменьшении напряжения, например, когда фонарик тускнеет из-за разряда батарей.Также уменьшается количество воды, протекающей через шланг. Меньшее давление означает, что течет меньше воды, что приводит нас к течению.
Текущий

Мы можем думать о количестве воды, протекающей по шлангу из бака, как о токе. Чем выше давление, тем выше расход, и наоборот. С водой мы бы измерили объем воды, протекающей через шланг за определенный период времени.18 электронов (1 кулон) в секунду проходят через точку в цепи. Ампер в уравнениях обозначается буквой «I».
Предположим теперь, что у нас есть два резервуара, каждый со шлангом, идущим снизу. В каждом резервуаре одинаковое количество воды, но шланг одного резервуара уже, чем шланг другого.
Мы измеряем одинаковое давление на конце любого шланга, но когда вода начинает течь, расход воды в баке с более узким шлангом будет меньше, чем расход воды в баке с более узким шлангом. более широкий шланг.С точки зрения электричества, ток через более узкий шланг меньше, чем ток через более широкий шланг. Если мы хотим, чтобы поток через оба шланга был одинаковым, мы должны увеличить количество воды (заряд) в резервуаре с помощью более узкого шланга.
Это увеличивает давление (напряжение) на конце более узкого шланга, проталкивая больше воды через резервуар. Это аналогично увеличению напряжения, которое вызывает увеличение тока.
Теперь мы начинаем видеть взаимосвязь между напряжением и током.Но здесь следует учитывать третий фактор: ширину шланга. В этой аналогии ширина шланга – это сопротивление. Это означает, что нам нужно добавить еще один термин в нашу модель:
Вода = заряд (измеряется в кулонах)
Давление = напряжение (измеряется в вольтах)
Расход = ток (измеряется в амперах, или, для краткости, «амперах»)
Ширина шланга = сопротивление
Сопротивление
Рассмотрим еще раз наши два резервуара для воды, один с узкой трубкой, а другой с широкой трубой.
Само собой разумеется, что мы не можем пропустить через узкую трубу такой же объем, как более широкая, при том же давлении. Это сопротивление. Узкая труба «сопротивляется» потоку воды через нее, даже если вода находится под тем же давлением, что и резервуар с более широкой трубой.
С точки зрения электричества это представлено двумя цепями с одинаковым напряжением и разным сопротивлением. Цепь с более высоким сопротивлением позволит протекать меньшему количеству заряда, то есть в цепи с более высоким сопротивлением будет меньше тока, протекающего через нее.18 электронов. Это значение обычно обозначается на схемах греческой буквой «& ohm;», которая называется омега и произносится как «ом».
Закон Ома

Объединив элементы напряжения, тока и сопротивления, Ом разработал формулу:
Где
В = Напряжение в вольтах
I = ток в амперах
R = Сопротивление в Ом
Это называется законом Ома.Скажем, например, что у нас есть цепь с потенциалом 1 вольт, током 1 ампер и сопротивлением 1 Ом. Используя закон Ома, мы можем сказать:
Допустим, это наш резервуар с широким шлангом. Количество воды в баке определяется как 1 В, а «узость» (сопротивление потоку) шланга определяется как 1 Ом. Используя закон Ома, это дает нам ток (ток) в 1 ампер.
Используя эту аналогию, давайте теперь посмотрим на резервуар с узким шлангом. Поскольку шланг более узкий, его сопротивление потоку выше.Определим это сопротивление как 2 Ом. Количество воды в резервуаре такое же, как и в другом резервуаре, поэтому, используя закон Ома, наше уравнение для резервуара с узким шлангом составляет
.
а какой ток? Поскольку сопротивление больше, а напряжение такое же, это дает нам значение тока 0,5 А:
Значит, в баке с большим сопротивлением ток меньше. Теперь мы видим, что, зная два значения закона Ома, мы можем решить третье.Продемонстрируем это на эксперименте.
Эксперимент по закону Ома
Для этого эксперимента мы хотим использовать батарею на 9 В для питания светодиода. Светодиоды хрупкие и могут пропускать только определенное количество тока, прежде чем они перегорят. В документации к светодиоду всегда будет «текущий рейтинг». Это максимальное количество тока, которое может пройти через конкретный светодиод, прежде чем он перегорит.
Необходимые материалы
Для проведения экспериментов, перечисленных в конце руководства, вам потребуется:
ПРИМЕЧАНИЕ. Светодиоды известны как «неомические» устройства.Это означает, что уравнение для тока, протекающего через сам светодиод, не так просто, как V = IR. Светодиод вызывает в цепи то, что называется «падением напряжения», тем самым изменяя величину протекающего через нее тока. Однако в этом эксперименте мы просто пытаемся защитить светодиод от перегрузки по току, поэтому мы пренебрегаем токовыми характеристиками светодиода и выбираем номинал резистора, используя закон Ома, чтобы быть уверенным, что ток через светодиод безопасно ниже 20 мА.
В этом примере у нас есть батарея на 9 В и красный светодиод с номинальным током 20 мА, или 0.020 ампер. В целях безопасности мы предпочли бы не управлять максимальным током светодиода, а его рекомендуемым током, который указан в его техническом описании как 18 мА или 0,018 ампер. Если просто подключить светодиод напрямую к батарее, значения закона Ома будут выглядеть так:
следовательно:
, а поскольку сопротивления еще нет:
Деление на ноль дает бесконечный ток! Что ж, на практике не бесконечно, но столько тока, сколько может доставить аккумулятор. Поскольку мы НЕ хотим, чтобы через светодиод проходил такой большой ток, нам понадобится резистор.Наша схема должна выглядеть так:
Мы можем использовать закон Ома точно так же, чтобы определить значение резистора, которое даст нам желаемое значение тока:
следовательно:
вставляем наши значения:
решение для сопротивления:
Итак, нам нужно сопротивление резистора около 500 Ом, чтобы ток через светодиод не превышал максимально допустимый.
500 Ом не является обычным значением для стандартных резисторов, поэтому в этом устройстве вместо него используется резистор 560 Ом.Вот как выглядит наше устройство вместе.
Успех! Мы выбрали номинал резистора, который достаточно высок, чтобы ток через светодиод не превышал его максимального номинала, но достаточно низкий, чтобы ток был достаточным, чтобы светодиод оставался красивым и ярким.
Этот пример светодиодного / токоограничивающего резистора является обычным явлением в хобби-электронике. Вам часто придется использовать закон Ома, чтобы изменить величину тока, протекающего по цепи. Другой пример такой реализации – светодиодные платы LilyPad.
При такой настройке вместо того, чтобы выбирать резистор для светодиода, резистор уже встроен в светодиод, поэтому ограничение тока выполняется без необходимости добавлять резистор вручную.
Ограничение тока до или после светодиода?
Чтобы немного усложнить задачу, вы можете разместить токоограничивающий резистор по обе стороны от светодиода, и он будет работать точно так же!
Многие люди, впервые изучающие электронику, борются с идеей, что резистор, ограничивающий ток, может находиться по обе стороны от светодиода, и схема по-прежнему будет работать как обычно.
Представьте себе реку в непрерывной петле, бесконечную, круглую, текущую реку. Если бы мы построили в нем плотину, вся река перестала бы течь, а не только с одной стороны. Теперь представьте, что мы помещаем водяное колесо в реку, которое замедляет течение реки. Неважно, где в круге находится водяное колесо, оно все равно замедлит поток на всей реке .
Это чрезмерное упрощение, поскольку токоограничивающий резистор нельзя разместить где-либо в цепи ; он может быть размещен на с любой стороны светодиода для выполнения своей функции.
Чтобы получить более научный ответ, мы обратимся к закону напряжения Кирхгофа. Именно из-за этого закона резистор, ограничивающий ток, может располагаться по обе стороны светодиода и при этом иметь тот же эффект. Для получения дополнительной информации и некоторых практических задач с использованием KVL посетите этот веб-сайт.
Ресурсы и дальнейшее развитие
Теперь вы должны понять концепции напряжения, тока, сопротивления и их взаимосвязь. Поздравляю! Большинство уравнений и законов для анализа цепей можно вывести непосредственно из закона Ома.Зная этот простой закон, вы понимаете концепцию, лежащую в основе анализа любой электрической цепи!
Эти концепции – лишь верхушка айсберга. Если вы хотите продолжить изучение более сложных приложений закона Ома и проектирования электрических цепей, обязательно ознакомьтесь со следующими руководствами.
Серия
и параллельные схемы – learn.sparkfun.com
Добавлено в избранное Любимый 53 Серия
и параллельные схемы
Простые схемы (состоящие всего из нескольких компонентов) обычно довольно просты для понимания новичками.Но, когда на вечеринку приходят другие компоненты, все может запутаться. Куда идет ток? Что делает напряжение? Можно ли это упростить для облегчения понимания? Не бойся, бесстрашный читатель. Ценная информация приводится ниже.
В этом руководстве мы сначала обсудим разницу между последовательными и параллельными схемами, используя схемы, содержащие самые основные компоненты – резисторы и батареи, – чтобы показать разницу между двумя конфигурациями. Затем мы рассмотрим, что происходит в последовательных и параллельных цепях, когда вы комбинируете компоненты разных типов, такие как конденсаторы и катушки индуктивности.
Рассмотрено в этом учебном пособии
Как выглядят конфигурации последовательной и параллельной цепей
Как пассивные компоненты действуют в этих конфигурациях
Как источник напряжения будет воздействовать на пассивные компоненты в этих конфигурациях
Рекомендуемая литература
Вы можете посетить эти руководства по основным компонентам, прежде чем погрузиться в построение схем в этом руководстве.
Видео

Цепи серии
Узлы и текущий поток
Прежде чем мы углубимся в это, мы должны упомянуть, что такое узел .Ничего особенного, просто представление электрического соединения между двумя или более компонентами. Когда схема моделируется на схеме, эти узлы представляют собой провода между компонентами.
Пример схемы с четырьмя узлами уникального цвета.
Это полдела на пути к пониманию разницы между последовательным и параллельным. Нам также нужно понять , как ток течет по цепи. Ток течет от высокого напряжения к более низкому напряжению в цепи.Некоторое количество тока будет проходить по каждому пути, который может пройти, чтобы добраться до точки с наименьшим напряжением (обычно называемой землей). Используя приведенную выше схему в качестве примера, вот как будет течь ток, когда он проходит от положительной клеммы аккумулятора к отрицательной:
Ток (обозначенный синей, оранжевой и розовой линиями), протекающий по той же схеме, что и выше. Разные токи обозначены разными цветами.
Обратите внимание, что в некоторых узлах (например, между R ₁ и R ₂) ток на входе такой же, как на выходе.В других узлах (в частности, трехходовой переход между R ₂, R ₃ и R ₄) основной (синий) ток разделяется на два разных. Это ключевое различие между последовательным и параллельным подключением!
Определение схем серии
Два компонента соединены последовательно, если они имеют общий узел и если через них течет один и тот же ток . Вот пример схемы с тремя последовательными резисторами:
В вышеуказанной цепи есть только один способ протекания тока.Начиная с положительной клеммы аккумулятора, ток сначала встречает R ₁. Оттуда ток будет течь прямо к R ₂, затем к R ₃ и, наконец, обратно к отрицательной клемме аккумулятора. Обратите внимание, что у текущего есть только один путь. Эти компоненты включены последовательно.
Параллельные схемы
Определение параллельных цепей
Если компоненты совместно используют два общих узла , они работают параллельно.Вот пример схемы трех резисторов, подключенных параллельно к батарее:
От положительной клеммы аккумуляторной батареи ток течет к R ₁ … и R ₂, и R ₃. Узел, который подключает аккумулятор к R ₁, также подключен к другим резисторам. Другие концы этих резисторов аналогично связываются вместе, а затем снова подключаются к отрицательной клемме батареи. Существует три различных пути, по которым ток может пройти перед возвращением в батарею, и соответствующие резисторы считаются параллельными.
Если все последовательные компоненты имеют одинаковые токи, протекающие через них, все параллельные компоненты имеют одинаковое падение напряжения на них – series: current :: parallel: Voltage.
Совместная работа параллельных цепей и серии
Оттуда мы можем смешивать и сочетать. На следующем снимке мы снова видим три резистора и батарею. С положительной клеммы аккумуляторной батареи ток сначала достигает R ₁. Но на другой стороне R ₁ узел разделяется, и ток может идти как на R ₂, так и на R ₃.Затем пути тока через R ₂ и R ₃ снова связываются вместе, и ток возвращается к отрицательной клемме батареи.
В этом примере R ₂ и R ₃ параллельны друг другу, а R ₁ последовательно с параллельной комбинацией R ₂ и R ₃.
Расчет эквивалентных сопротивлений в последовательных цепях
Вот информация, которая может оказаться для вас более полезной.Когда мы соединяем резисторы таким образом, последовательно и параллельно, мы меняем способ протекания тока через них. Например, если у нас есть питание 10 В через 10 кОм; резистора, закон Ома гласит, что у нас протекает ток 1 мА.
Если потом поставить еще 10к & ом; резистор, включенный последовательно с первым и оставив питание без изменений, мы сократили ток вдвое, потому что сопротивление увеличилось вдвое.
Другими словами, по-прежнему существует только один путь для прохождения тока, и мы только усложнили прохождение тока.Насколько сложнее? 10к & Ом; + 10к & Ом; = 20 кОм ;. Вот как мы рассчитываем последовательно включенные резисторы – просто складываем их значения .
Если выразить это уравнение в более общем виде: полное сопротивление Н, – произвольное количество резисторов – это их общая сумма.
Расчет эквивалентных сопротивлений в параллельных цепях
А как насчет параллельных резисторов? Это немного сложнее, но ненамного.Рассмотрим последний пример, в котором мы начали с источника питания 10 В и 10 кОм; резистор, но на этот раз мы добавляем еще 10кОм; параллельно, а не последовательно. Теперь у тока есть два пути. Поскольку напряжение питания не изменилось, закон Ома гласит, что первый резистор по-прежнему будет потреблять 1 мА. Но то же самое и со вторым резистором, и теперь у нас есть в общей сложности 2 мА, поступающие от источника питания, что вдвое превышает первоначальный 1 мА. Это означает, что мы уменьшили общее сопротивление вдвое.
Пока можно сказать, что 10к & ом; || 10к & Ом; = 5 кОм; («||» примерно переводится как «параллельно»), у нас не всегда будет 2 одинаковых резистора.Что тогда?
Уравнение для добавления произвольного количества резисторов параллельно:
Если обратные значения вам не подходят, мы также можем использовать метод, называемый «произведение на сумму», когда у нас есть два резистора, подключенных параллельно:
Однако этот метод подходит только для двух резисторов в одном расчете. Мы можем объединить более 2 резисторов этим методом, взяв результат R1 || R2 и вычисление этого значения параллельно с третьим резистором (снова как произведение на сумму), но обратный метод может быть меньше работы.
Время эксперимента – Часть 1
Что вам понадобится:
Давайте проведем простой эксперимент, чтобы доказать, что все работает именно так, как мы говорим.
Во-первых, мы собираемся подключить 10 кОм; последовательно подключите резисторы и наблюдайте, как они складываются самым необычным образом. Используя макетную плату, поместите один 10 кОм; резистор, как показано на рисунке, и измерьте его мультиметром. Да, мы уже знаем, что на нем будет указано 10 кОм, но это то, что мы в бизнесе называем «проверкой работоспособности».Убедившись, что мир существенно не изменился с тех пор, как мы в последний раз смотрели на него, поместите еще один аналогично, но с выводами каждого резистора, электрически подключенными через макетную плату, и снова произведите измерения. Теперь измеритель должен показывать что-то близкое к 20 кОм.
Вы можете заметить, что сопротивление, которое вы измеряете, может быть не совсем таким, каким должно быть резистор. Резисторы имеют определенный допуск , что означает, что они могут быть отключены на определенный процент в любом направлении.Таким образом, вы можете прочитать 9.99k & ohm; или 10.01кОм. Пока оно близко к правильному значению, все должно работать нормально.
Читателю следует продолжать это упражнение до тех пор, пока он не убедится в том, что он знает, каков будет результат, прежде чем делать это снова, или у него закончатся резисторы, которые можно вставить в макет, в зависимости от того, что наступит раньше.
Время эксперимента – Часть 2
Теперь давайте попробуем это с резисторами в конфигурации параллельно .Поместите один 10 кОм; резистор в макетной плате, как и раньше (мы полагаем, что читатель уже верит, что один резистор 10 кОм будет измерять на мультиметре что-то близкое к 10 кОм). Теперь поместите второй 10k & ohm; резистор рядом с первым, следя за тем, чтобы выводы каждого резистора находились в электрически соединенных рядах. Но перед тем, как измерить комбинацию, вычислите, используя метод “произведение над суммой” или “обратный”, каким должно быть новое значение (подсказка: оно будет 5 кОм;).Затем измерьте. Это что-то близкое к 5к & ом ;? Если это не так, дважды проверьте отверстия, в которые вставлены резисторы.
Повторите упражнение с резисторами 3, 4 и 5. Расчетные / измеренные значения должны быть 3,33 кОм, 2,5 кОм; и 2кОм соответственно. Все ли получилось по плану? Если нет, вернитесь и проверьте свои соединения. Если это так, EXCELSIOR! Прежде чем продолжить, выпейте молочный коктейль. Ты заслужил это.
Практические правила для последовательных и параллельных резисторов
Есть несколько ситуаций, которые могут потребовать творческих комбинаций резисторов.Например, если мы пытаемся создать очень специфический источник опорного напряжения вы почти всегда необходимо очень специфическое соотношение резисторов, значения которых вряд ли будут «стандартные» значения. И хотя мы можем получить очень высокую степень точности значений резисторов, мы, возможно, не захотим ждать X дней, необходимых для доставки чего-либо, или платить цену за нестандартные значения, отсутствующие на складе. Так что в крайнем случае мы всегда можем создать собственные номиналы резисторов.
Совет № 1: Равнопараллельные резисторы
Добавление N резисторов с одинаковым номиналом R , включенных параллельно, дает нам R / N Ом.Допустим, нам нужен 2,5 кОм; резистор, но все, что у нас есть, это ящик, полный 10 кОм. Объединение четырех из них параллельно дает нам 10 кОм / 4 = 2,5 кОм.
Совет № 2: Допуск
Знайте, какую терпимость вы можете терпеть. Например, если вам нужен 3.2k & ohm; резистор, можно было поставить 3 10кОм; резисторы параллельно. Это даст вам 3,3 кОм, что составляет около 4% отклонения от необходимого значения. Но если схема, которую вы строите, должна иметь допуск ближе, чем 4%, мы можем измерить наш запас в 10 кОм, чтобы увидеть, какие из них являются самыми низкими значениями, потому что они также имеют допуск.По идее, если заначка 10к & ом; резисторы имеют допуск 1%, мы можем получить только 3,3 кОм. Но производители запчастей, как известно, допускают именно такого рода ошибки, поэтому стоит немного покопаться.
Совет № 3: Номинальная мощность при последовательном / параллельном подключении
Такая последовательная и параллельная комбинация резисторов подходит и для номинальных мощностей. Допустим, нам нужен 100 & Ом; резистор рассчитан на 2 Вт (Вт), но все, что у нас есть, это связка 1 кОм; резисторы на четверть ватта (Вт) (а сейчас 3 часа ночи, вся Mountain Dew исчезла, а кофе остыл).Вы можете объединить 10 Ом 1 кОм, чтобы получить 100 Ом; (1 кОм / 10 = 100 Ом), а номинальная мощность будет 10×0,25 Вт или 2,5 Вт. Не очень красиво, но это поможет нам завершить финальный проект и может даже принести нам дополнительные баллы за способность думать на ногах.
Нам нужно быть немного более осторожными, когда мы объединяем резисторы разных номиналов параллельно, когда речь идет об общем эквивалентном сопротивлении и номинальной мощности. Для читателя это должно быть совершенно очевидно, но …
Совет № 4: Разные резисторы параллельно
Суммарное сопротивление двух резисторов разного номинала всегда меньше, чем резистор наименьшего номинала.Читатель будет удивлен тем, сколько раз кто-то объединяет значения в своей голове и приходит к значению, которое находится посередине между двумя резисторами (1 кОм || 10 кОм; НЕ равняется чему-либо около 5 кОм ;!). Общее параллельное сопротивление всегда будет приближаться к резистору с наименьшим значением. Сделайте себе одолжение и прочитайте совет №4 10 раз.
Совет № 5: Параллельное рассеивание мощности
Мощность, рассеиваемая при параллельной комбинации резисторов разного номинала, не распределяется между резисторами равномерно, поскольку токи не равны.Используя предыдущий пример (1k & ohm; || 10k & ohm;), мы видим, что 1k & ohm; будет потреблять в 10 раз больше тока 10 кОм. Поскольку закон Ома гласит, что мощность = напряжение x ток, отсюда следует, что 1 кОм; резистор рассеивает в 10 раз мощность, превышающую 10 кОм.
В конечном счете, уроки советов 4 и 5 заключаются в том, что мы должны уделять больше внимания тому, что мы делаем при параллельном соединении резисторов разного номинала. Но советы 1 и 3 предлагают несколько удобных ярлыков, когда значения совпадают.
Конденсаторы серии
и параллельные
Объединение конденсаторов аналогично объединению резисторов … только наоборот. Как бы странно это ни звучало, это абсолютная правда. Почему это могло быть?
Конденсатор – это две пластины, расположенные очень близко друг к другу, и его основная функция – удерживать целую группу электронов. Чем больше значение емкости, тем больше электронов она может удерживать. Если размер пластин увеличивается, емкость увеличивается, потому что физически больше места для электронов.А если пластины раздвинуть дальше друг от друга, емкость падает, потому что напряженность электрического поля между ними уменьшается с увеличением расстояния.
Теперь предположим, что у нас есть два конденсатора по 10 мкФ, соединенные последовательно, и предположим, что они оба заряжены и готовы к разрядке в друга, сидящего рядом с вами.
Помните, что в последовательной цепи есть только один путь для прохождения тока. Отсюда следует, что количество электронов, выходящих из колпачка внизу, будет таким же, как и количество электронов, выходящих из колпачка наверху.Значит, емкость не увеличилась?
На самом деле все еще хуже. Разместив конденсаторы последовательно, мы эффективно раздвинули пластины дальше друг от друга, потому что расстояние между пластинами двух конденсаторов складывается. Так что у нас нет 20 мкФ или даже 10 мкФ. У нас 5 мкФ. Результатом этого является то, что мы добавляем значения последовательного конденсатора так же, как мы добавляем значения параллельного резистора. И метод «произведение над суммой», и метод взаимности действительны для последовательного добавления конденсаторов.
Может показаться, что нет смысла добавлять конденсаторы последовательно. Но следует отметить, что мы получили вдвое большее напряжение (или номинальное напряжение). Как и в случае с батареями, когда мы соединяем конденсаторы последовательно, напряжения складываются.
Добавление конденсаторов параллельно похоже на добавление резисторов последовательно: значения просто складываются, никаких уловок. Почему это? Их параллельное расположение эффективно увеличивает размер пластин без увеличения расстояния между ними.Чем больше площадь, тем больше емкость. Простой.
Время эксперимента – Часть 3
Что вам понадобится:
Давайте посмотрим, как работают конденсаторы, соединенные последовательно и параллельно. Это будет немного сложнее, чем примеры резисторов, потому что измерить емкость напрямую мультиметром труднее.
Давайте сначала поговорим о том, что происходит, когда конденсатор заряжается с нуля вольт. Когда ток начинает идти в один из выводов, равное количество тока выходит из другого.А если последовательно с конденсатором нет сопротивления, может быть довольно большой ток. В любом случае ток течет до тех пор, пока конденсатор не начнет заряжаться до значения приложенного напряжения, и медленнее будет стекать до тех пор, пока напряжения не станут равными, когда ток полностью прекратится.
Как указано выше, потребляемый ток может быть довольно большим, если нет сопротивления последовательно с конденсатором, а время зарядки может быть очень коротким (например, миллисекунды или меньше). Для этого эксперимента мы хотим иметь возможность наблюдать за зарядом конденсатора, поэтому мы собираемся использовать 10 кОм; резистор, включенный последовательно, чтобы замедлить действие до точки, где мы его легко увидим.Но сначала нам нужно поговорить о том, что такое постоянная времени RC.
В приведенном выше уравнении говорится, что одна постоянная времени в секундах (называемая тау) равна сопротивлению в омах, умноженному на емкость в фарадах. Простой? Нет? Продемонстрируем на следующей странице.
Время эксперимента – часть 3, продолжение …
В первой части этого эксперимента мы собираемся использовать один резистор 10 кОм и один резистор 100 мкФ (что равно 0,0001 фарад). Эти две части создают постоянную времени в 1 секунду:
При зарядке нашего конденсатора 100 мкФ через 10 кОм; резистора, мы можем ожидать, что напряжение на цоколе вырастет примерно до 63% от напряжения питания за 1 постоянную времени, которая составляет 1 секунду.После 5 постоянных времени (в данном случае 5 секунд) конденсатор заряжается примерно на 99% до напряжения питания, и он будет следовать кривой заряда, похожей на график ниже.
Теперь, когда мы это знаем, мы собираемся подключить схему, показанную на схеме (убедитесь, что полярность на этом конденсаторе правильная!).
С помощью нашего мультиметра, установленного для измерения вольт, проверьте выходное напряжение батареи при включенном переключателе. Это наше напряжение питания, и оно должно быть около 4.5В (будет немного больше, если батарейки новые). Теперь подключите схему, убедившись, что переключатель на батарейном блоке находится в положении «ВЫКЛ», прежде чем вставлять его в макетную плату. Также позаботьтесь о том, чтобы красный и черный провода были в нужных местах. Если это более удобно, вы можете использовать зажимы из крокодиловой кожи, чтобы прикрепить измерительные щупы к ножкам конденсатора для измерения (вы также можете немного раздвинуть эти ножки, чтобы упростить задачу).
Когда мы убедимся, что схема выглядит правильно, а наш счетчик включен и настроен на считывание вольт, переведите переключатель на батарейном блоке в положение «ВКЛ».Примерно через 5 секунд показания счетчика должны быть довольно близкими к напряжению аккумуляторной батареи, что демонстрирует, что уравнение верное, и мы знаем, что делаем. Теперь выключите выключатель. Он все еще довольно хорошо держит это напряжение, не так ли? Это потому, что ток не может разрядить конденсатор; у нас разомкнутая цепь. Для разряда конденсатора можно использовать еще один резистор на 10 кОм параллельно. Примерно через 5 секунд он вернется к почти нулевому значению.
Experiment Time – Часть 3, и даже больше…
Теперь мы переходим к интересным моментам, начиная с последовательного соединения двух конденсаторов. Помните, что мы сказали, что результат будет аналогичен параллельному соединению двух резисторов. Если это правда, мы можем ожидать (используя произведение над суммой)
Что это будет делать с нашей постоянной времени?
Имея это в виду, подключите другой конденсатор последовательно с первым, убедитесь, что измеритель показывает ноль вольт (или около того), и переведите переключатель в положение «ON».Зарядка до напряжения аккумуляторной батареи занимала примерно половину времени? Это потому, что емкость вдвое меньше. Электронный бензобак стал меньше, поэтому на его зарядку уходит меньше времени. Для этого эксперимента предлагается третий конденсатор, просто чтобы доказать это, но мы держим пари, что читатель сможет увидеть надпись на стене.
Теперь мы попробуем подключить конденсаторы параллельно, помня, что мы говорили ранее, что это будет похоже на последовательное добавление резисторов. Если это правда, то мы можем ожидать 200 мкФ, верно? Тогда наша постоянная времени станет
Это означает, что теперь потребуется около 10 секунд, чтобы увидеть, как параллельные конденсаторы заряжаются до напряжения питания 4.5В.
Для доказательства начнем с нашей исходной схемы на 10 кОм; последовательно подключены резистор и один конденсатор емкостью 100 мкФ, как показано на первой схеме этого эксперимента. Мы уже знаем, что конденсатор заряжается примерно за 5 секунд. Теперь подключите второй конденсатор параллельно. Убедитесь, что показания измерителя близки к нулю (разрядите через резистор, если он не показывает нулевое значение), и переведите переключатель на батарейном блоке в положение «ON». Нужно много времени, не правда ли? Разумеется, мы увеличили размер электронного бензобака, и теперь на его заполнение уходит больше времени.Чтобы убедиться в этом, попробуйте добавить третий конденсатор емкостью 100 мкФ и понаблюдайте, как он заряжается в течение долгого времени.
Катушки индуктивности серии
и параллельные
Дроссели серии
и параллельные индукторы
Случаи, когда индукторы необходимо добавлять последовательно или параллельно, довольно редки, но не редкость. В любом случае, давайте рассмотрим их для полноты картины.
Вкратце, они складываются так же, как и резисторы, то есть они складываются со знаком плюс, когда соединены последовательно, и с превышением произведения при параллельном соединении.Сложность возникает, когда они размещаются близко друг к другу, чтобы иметь взаимодействующие магнитные поля, намеренно или нет. По этой причине предпочтительнее иметь один компонент, чем два или более, хотя большинство индукторов экранированы для предотвращения взаимодействия магнитных полей.
В любом случае достаточно сказать, что они добавляют, как резисторы. Дополнительная информация о катушках индуктивности выходит далеко за рамки этого руководства.
Ресурсы и дальнейшее развитие
Теперь, когда вы знакомы с основами последовательных и параллельных схем, почему бы не ознакомиться с некоторыми из этих руководств?
Делители напряжения – Одна из самых простых и повторяющихся схем – это делитель напряжения.Это схема, которая действительно основана на концепциях, рассмотренных в этом руководстве.
Что такое Ардуино? – Теперь, когда у вас есть основы схемотехники, вы можете перейти непосредственно к изучению микроконтроллеров с одной из самых популярных платформ: Arduino.
Основы работы с переключателем
– В этом руководстве мы говорили о некоторых основных элементах схемы, но это не был один из них. Переключатели являются важным компонентом практически в каждом электронном проекте.Узнайте все о переключателях в этом руководстве
Шитье проводящей нитью – схемы не обязательно должны состоять из макетов и проводов. Электронный текстиль использует токопроводящую нить для вшивания светильников и другой электроники в одежду или другую ткань.
Electric Power – learn.sparkfun.com
Добавлено в избранное Любимый 47
С большой силой …
Почему нам важна власть? Мощность – это измерение передачи энергии во времени, а энергия стоит денег.Батареи не бесплатны, и они тоже не выходят из электрической розетки. Итак, мощность измеряет, насколько быстро из вашего кошелька уходят гроши!
Кроме того, энергия … энергия. Он бывает во многих потенциально вредных формах – тепловом, радиационном, звуковом, ядерном и т. Д. – и чем больше мощность, тем больше энергии. Итак, важно иметь представление о том, с какой мощностью вы работаете, играя с электроникой. К счастью, когда вы играете с Arduinos, зажигаете светодиоды и вращаете маленькие моторы, потеря информации о том, сколько энергии вы потребляете, означает лишь выжигание резистора или плавление микросхемы.Тем не менее совет дяди Бена применим не только к супергероям.
Рассмотрено в этом учебном пособии
Определение мощности
Примеры передачи электроэнергии
Вт, единица мощности СИ
Расчет мощности с использованием напряжения, тока и сопротивления
Максимальная номинальная мощность
Рекомендуемая литература
Power – одно из наиболее фундаментальных понятий в электронике. Но перед тем, как узнать о мощности, возможно, вам стоит сначала прочитать несколько других руководств.Если вы не знакомы с некоторыми из этих тем, сначала подумайте о том, чтобы проверить эти учебники:
Что такое электроэнергия?

Есть много типов силы – физическая, социальная, супер, блокировка запаха, любовь – но в этом уроке мы сосредоточимся на электроэнергии. Так что же такое электроэнергия?
В общих физических терминах мощность определяется как скорость , с которой энергия передается (или преобразуется) .
Итак, во-первых, что такое энергия и как она передается? Сложно сказать просто, но энергия – это, по сути, способность чего-то с по перемещать что-то еще. Есть много форм энергии: механическая, электрическая, химическая, электромагнитная, тепловая и многие другие.
Энергия никогда не может быть создана или уничтожена, ее можно только передать в другую форму. Многое из того, что мы делаем в электронике, – это преобразование различных форм энергии в электрическую энергию и из нее.Освещение светодиодами превращает электрическую энергию в электромагнитную. Прядильные двигатели превращают электрическую энергию в механическую. Жужжание зуммеров создает звуковую энергию. Питание цепи от щелочной батареи 9 В превращает химическую энергию в электрическую. Все это формы передачи энергии .
Преобразованный тип энергии Преобразованный
Механический Электродвигатель
Электромагнитный Светодиод
Тепловой Тепловой Ветровой резистор
Химический ветер Батарея
Мельница
Пример электрических компонентов, передающих электрическую энергию в другую форму.
В частности, электрическая энергия начинается как электрическая потенциальная энергия – то, что мы с любовью называем напряжением. Когда электроны проходят через эту потенциальную энергию, она превращается в электрическую. В большинстве полезных цепей эта электрическая энергия преобразуется в другую форму энергии. Электрическая мощность измеряется путем объединения того, сколько электроэнергии передается, и того, как быстро эта передача происходит.
Производители и потребители
Каждый компонент в цепи либо потребляет , либо производит электроэнергии.Потребитель преобразует электрическую энергию в другую форму. Например, когда загорается светодиод, электрическая энергия преобразуется в электромагнитную. В этом случае лампочка потребляет энергии. Электроэнергия – это произведенная , когда энергия передается на электрическую из какой-либо другой формы. Батарея, подающая питание на схему, является примером источника питания .
Мощность
Энергия измеряется в джоулях (Дж).Поскольку мощность – это мера энергии за установленный промежуток времени, мы можем измерить ее в джоулей в секунду . Единица СИ для джоулей в секунду – Вт , сокращенно Вт .
Очень часто перед словом “ватт” стоит один из стандартных префиксов SI: микроватты (мкВт), миливатты (мВт), киловатты (кВт), мегаватты (МВт) и гигаватты (ГВт) являются обычными в зависимости от ситуация.
Имя префикса Сокращенное обозначение префикса Вес
Nanowatt nW 10 ^-9
Microwatt 6 9027 -6 9027 9027
9027 9027 Мельница
10 ^-3
Ватт Вт 10 ⁰
Киловатт кВт 10 ³
907 907 907 907 907 906 Meg620
ГВт ГВт 10 ⁹
Микроконтроллеры
, такие как Arduino, обычно работают в диапазоне мкВт или мВт.Портативные и настольные компьютеры работают в стандартном диапазоне мощности. Энергопотребление дома обычно составляет киловатт. Большие стадионы могут работать в мегаваттном масштабе. И гигаватты вступают в игру для крупных электростанций и машин времени.
Расчетная мощность
Электроэнергия – это скорость передачи энергии. Он измеряется в джоулях в секунду (Дж / с) – ватт (Вт). Учитывая несколько известных нам основных терминов, связанных с электричеством, как мы можем рассчитать мощность в цепи? Что ж, у нас есть очень стандартное измерение, включающее потенциальную энергию – вольты (В), которые определяются в джоулях на единицу заряда (кулон) (Дж / Кл).Ток, еще один из наших любимых терминов, связанных с электричеством, измеряет поток заряда во времени в амперах (А) – кулонах в секунду (Кл / с). Соедините их вместе и что мы получим ?! Власть!
Чтобы рассчитать мощность любого конкретного компонента в цепи, умножьте падение напряжения на нем на ток, протекающий через него.
Например,
Ниже представлена простая (хотя и не полностью функциональная) схема: батарея на 9 В, подключенная через 10 Ом; резистор.
Как рассчитать мощность на резисторе? Сначала мы должны найти ток, проходящий через него. Достаточно просто … Закон Ома!
Хорошо, 900 мА (0,9 А) проходит через резистор и 9 В. Какая же тогда мощность подается на резистор?
Резистор преобразует электрическую энергию в тепло. Таким образом, эта схема каждую секунду преобразует 8,1 джоулей электрической энергии в тепло.
Расчет мощности в резистивных цепях
Когда дело доходит до расчета мощности в чисто резистивной цепи, знать два из трех значений (напряжение, ток и / или сопротивление) – это все, что вам действительно нужно.
Подставляя закон Ома (V = IR или I = V / R) в наше традиционное уравнение мощности, мы можем создать два новых уравнения. Первый, чисто по напряжению и сопротивлению:
Итак, в нашем предыдущем примере 9V ²/10 & ohm; (V ² / R) составляет 8,1 Вт, и нам никогда не нужно рассчитывать ток, протекающий через резистор.
Второе уравнение мощности можно составить исключительно с точки зрения тока и сопротивления:
Зачем нам нужна мощность, упавшая на резистор? Или любой другой компонент в этом отношении.Помните, что мощность – это передача энергии от одного типа к другому. Когда эта электрическая энергия, идущая от источника питания, попадает на резистор, энергия превращается в тепло. Возможно, больше тепла, чем может выдержать резистор. Это приводит нас к … номинальной мощности.
Номинальная мощность
Все электронные компоненты передают энергию от одного типа к другому. Требуется некоторая передача энергии: светодиоды излучают свет, моторы вращаются, аккумуляторы заряжаются.Другая передача энергии нежелательна, но также неизбежна. Эти нежелательные передачи энергии представляют собой потерь мощности , которые обычно проявляются в виде тепла. Слишком большие потери мощности – слишком большой нагрев компонента – могут стать очень нежелательными для .
Даже если передача энергии является основной целью компонента, все равно будут потери в другие формы энергии. Например, светодиоды и двигатели по-прежнему будут выделять тепло как побочный продукт при передаче другой энергии.
Большинство компонентов рассчитаны на максимальную мощность, которую они могут рассеять, и важно, чтобы они работали ниже этого значения.Это поможет вам избежать того, что мы с любовью называем «выпустить волшебный дым».
Номинальная мощность резистора
Резисторы
– одни из наиболее известных виновников потери мощности. Когда вы понижаете напряжение на резисторе, вы также индуцируете ток через него. Чем больше напряжение, тем больше ток, тем больше мощность.
Вспомните наш первый пример расчета мощности, где мы обнаружили, что если 9В упадет на 10 & Ом; резистор, этот резистор рассеивает 8.1Вт. 8.1 – это лот Вт для большинства резисторов. Большинство резисторов рассчитаны на любую мощность от & frac18; Вт (0,125 Вт) до ½ Вт (0,5 Вт). Если вы уроните 8 Вт на стандартный резистор ½ Вт, приготовьте огнетушитель.
Если вы видели резисторы раньше, вы наверняка видели их. Сверху – резистор ½ Вт, ниже – Вт. Они не предназначены для рассеивания большого количества энергии.
Существуют резисторы, способные выдерживать большие перепады мощности. Они специально называются силовыми резисторами .
Эти большие резисторы предназначены для рассеивания большого количества энергии. Слева направо: два 3 Вт 22 кОм; резисторы, два 5W 0.1 & Ом; резисторы, и 25Вт 3 & Ом; и 2 & Ом; резисторы.
Если вы когда-нибудь столкнетесь с выбором номинала резистора. Также помните о номинальной мощности. И, если ваша цель – что-то нагреть (нагревательные элементы – это, по сути, действительно мощные резисторы), постарайтесь свести к минимуму потери мощности в резисторе.
Например
Номинальная мощность резистора
может иметь значение, когда вы пытаетесь выбрать номинал для токоограничивающего резистора светодиода.Скажем, например, вы хотите зажечь 10-миллиметровый сверхяркий красный светодиод на максимальной яркости, используя батарею 9 В.
Этот светодиод имеет максимальный прямой ток 80 мА и прямое напряжение около 2,2 В. Таким образом, чтобы подать на светодиод 80 мА, вам понадобится 85 Ом; резистор сделать так.
На резисторе упало 6,8 В, и прохождение 80 мА через него означает потерю мощности 0,544 Вт (6,8 В * 0,08 А). Полуваттный резистор это не очень понравится! Он, наверное, не растает, но станет горячим .Не рискуйте и выберите резистор 1 Вт (или сэкономьте энергию и используйте специальный драйвер светодиода).
Резисторы
, безусловно, не единственные компоненты, для которых необходимо учитывать максимальную номинальную мощность. Любой компонент, обладающий резистивным свойством, будет производить тепловые потери. Работа с компонентами, которые обычно подвергаются воздействию высокой мощности – например, регуляторами напряжения, диодами, усилителями и драйверами двигателей – требует особого внимания к потерям мощности и тепловым нагрузкам.
Ресурсы и дальнейшее развитие
Теперь, когда вы знакомы с концепцией электроэнергии, ознакомьтесь с некоторыми из этих руководств по теме!
Как усилить ваш проект – Вы знаете, что такое «мощность». Но как сделать это в своем проекте?
Light – Свет – полезный инструмент для инженера-электрика. Понимание того, как свет соотносится с электроникой, является фундаментальным навыком для многих проектов.
Что такое Arduino – Мы много говорили об этой Arduino в этом уроке. Если вы все еще не понимаете, что это такое, ознакомьтесь с этим руководством!
Диоды – преобразуют ли они переменный ток в постоянный или просто зажигают светодиодный индикатор питания, диоды – особенно удобный компонент для питания проектов.
Резисторы
– самые основные электронные компоненты, резисторы необходимы практически в каждой цепи.
MP3 Player Shield Music Box – Поговорим о передаче энергии! Этот проект сочетает в себе электричество, движение и звук, чтобы создать музыкальную шкатулку на тему «Доктор Кто» .
Как пользоваться мультиметром
Добавлено в избранное Любимый 56
Введение
Итак … как пользоваться мультиметром? Из этого туториала Вы узнаете, как использовать цифровой мультиметр (DMM), незаменимый инструмент, который можно использовать для диагностики цепей, изучения электронных устройств других людей и даже тестирования батареи. Отсюда и название «мульти» – «метр» (множественное измерение).
Основные параметры, которые мы измеряем, – это напряжение и ток. Мультиметр также отлично подходит для некоторых базовых проверок работоспособности и устранения неполадок. Ваша схема не работает? Переключатель работает? Поставь на него счетчик! Мультиметр – ваша первая защита при поиске и устранении неисправностей в системе. В этом руководстве мы рассмотрим измерение напряжения, тока, сопротивления и целостности цепи.
Рекомендуемая литература
Эти концепции могут быть полезны в этом руководстве:
Мы будем использовать SparkFun VC830L на протяжении всего руководства, но эти методы должны применяться к большинству мультиметров.
Цифровой мультиметр – базовый
В наличии TOL-12966
Цифровой мультиметр (DMM) – незаменимый инструмент в арсенале каждого энтузиаста электроники. Цифровой мультиметр SparkFun, h…
21 год
Видео

Ищете мультиметр, который подходит именно вам?
Мы вас прикрыли!
Цифровой мультиметр – базовый
В наличии TOL-12966
Цифровой мультиметр (DMM) – незаменимый инструмент в арсенале каждого энтузиаста электроники.Цифровой мультиметр SparkFun, h…
21 год
Умный тестер SMD
Нет на складе TOL-10829
Этот умный тестер SMD представляет собой по сути пару мультиметрового пинцета. Это позволяет устранять неисправности в цепях с малым SMD p…
1
Детали мультиметра
Мультиметр состоит из трех частей:
Дисплей
Ручка выбора
Порты
Дисплей обычно имеет четыре цифры и может отображать отрицательный знак.Некоторые мультиметры имеют дисплеи с подсветкой для лучшего обзора в условиях низкой освещенности.
Ручка выбора позволяет пользователю настроить мультиметр на считывание различных значений, таких как ток в миллиамперах (мА), напряжение (В) и сопротивление (& Ом;).
Два датчика вставляются в два из портов на передней панели устройства. COM означает «общий» и почти всегда подключен к заземлению или «-» цепи. Зонд COM обычно черный, но между красным и черным зондом нет никакой разницы, кроме цвета. 10A – специальный порт, используемый для измерения больших токов (более 200 мА). мАВΩ – это порт, к которому обычно подключается красный зонд. Этот порт позволяет измерять ток (до 200 мА), напряжение (В) и сопротивление (& Ом;). Зонды имеют разъем бананового типа на конце, который подключается к мультиметру. С этим измерителем будет работать любой зонд с банановой пробкой. Это позволяет использовать различные типы датчиков.
Использование мультиметра для проверки напряжения LiPo батареи.
Типы датчиков
Для мультиметров доступно множество различных типов щупов. Вот несколько наших любимых:
Зажимы типа «банан» для «аллигатора»: это отличные кабели для подключения к большим проводам или контактам на макетной плате. Подходит для выполнения более длительных тестов, когда вам не нужно удерживать зонды на месте, пока вы манипулируете схемой.
Banana to IC Hook: крючки IC хорошо работают с меньшими ИС и ножками ИС.
Banana to Tweezers: Пинцет удобен, если вам нужно протестировать компоненты SMD.
Banana to Test Probes: если вы когда-нибудь сломаете датчик, их будет дешево заменить!
Кабели с крючками от банана до микросхемы
В наличии CAB-00506
Это различные кабели с выводами для подключения к мультиметрам, источникам питания, осциллографам, генераторам функций и т. Д.Кабели…
7
Кабель от банана к аллигатору
В наличии CAB-00509
Это различные кабели с выводами для подключения к мультиметрам, источникам питания, осциллографам, генераторам функций и т. Д.Кабели…
2
Измерение напряжения
Для начала измеряем напряжение на батарее AA: Подключите черный щуп к COM , а красный щуп к мАВΩ . Установите мультиметр на «2V» в диапазоне постоянного тока. Практически вся портативная электроника использует постоянный ток), а не переменный ток.Подключите черный щуп к заземлению аккумулятора или к «-», а красный щуп к питанию или к «+». Слегка прижмите щупы к положительной и отрицательной клеммам батареи AA. Если у вас новая батарея, вы должны увидеть на дисплее около 1,5 В (эта батарея совершенно новая, поэтому ее напряжение немного выше 1,5 В).
Если вы измеряете напряжение постоянного тока (например, аккумулятор или датчик, подключенный к Arduino), вы хотите установить ручку там, где V имеет прямую линию.Напряжение переменного тока (например, выходящее из стены) может быть опасным, поэтому нам редко нужно использовать настройку напряжения переменного тока (V с волнистой линией рядом с ним). Если вы возитесь с переменным током, мы рекомендуем вам приобрести бесконтактный тестер, а не использовать цифровой мультиметр.
Используйте V с прямой линией для измерения напряжения постоянного тока
Используйте V с волнистой линией для измерения напряжения переменного тока
Что произойдет, если поменять местами красный и черный щупы? Показания мультиметра просто отрицательные.Ничего страшного не происходит! Мультиметр измеряет напряжение относительно общего щупа. Какое напряжение на «+» батареи по сравнению с общим или отрицательным контактом? 1,5 В. Если мы переключаем датчики, мы определяем «+» как общую или нулевую точку. Какое напряжение на “-” батареи по сравнению с нашим новым нулем? -1,5 В!
Теперь давайте построим простую схему, чтобы продемонстрировать, как измерять напряжение в реальных условиях. Схема представляет собой просто 1 кОм; и синий сверхяркий светодиод с питанием от модуля питания SparkFun Breadboard.Для начала давайте удостоверимся, что схема, с которой вы работаете, правильно запитана. Если ваш проект должен быть на 5 В, но меньше 4,5 В или больше 5,5 В, это быстро даст вам указание на то, что что-то не так, и вам может потребоваться проверить ваши силовые соединения или проводку вашей цепи.
Измерение напряжения на стержне источника питания.
Установите ручку в положение «20V» в диапазоне постоянного тока (рядом с диапазоном напряжения постоянного тока отображается буква V с прямой линией).Мультиметры обычно не поддерживают автоматический выбор диапазона. Вы должны установить мультиметр на диапазон, который он может измерять. Например, 2V измеряет напряжения до 2 вольт , а 20V измеряет напряжения от до 20 вольт . Поэтому, если вы измеряете аккумулятор на 12 В, используйте настройку 20 В. Система 5В? Используйте настройку 20 В. Если вы установите его неправильно, вы, вероятно, увидите, что экран счетчика изменился, а затем прочитал «1».
С некоторой силой (представьте, что воткнули вилку в кусок жареного мяса) надавите зондами на два открытых куска металла.Один зонд должен контактировать с GND-соединением. Один зонд для подключения VCC или 5 В.
Мы также можем протестировать различные части схемы. Эта практика называется узловым анализом и является основным строительным блоком в анализе цепей. Измеряя напряжение в цепи, мы можем увидеть, сколько напряжения требуется каждому компоненту. Давайте сначала измерим всю схему. Измеряя, откуда напряжение поступает на резистор, а затем на землю светодиода, мы должны увидеть полное напряжение цепи, которое, как ожидается, будет около 5 В.
Затем мы можем увидеть, какое напряжение потребляет светодиод. Это то, что называется падением напряжения на светодиодах. Если сейчас это не имеет смысла, не бойтесь. Это позволит вам больше исследовать мир электроники. Важно отметить, что можно измерять различные части схемы для анализа схемы в целом.
Этот светодиод использует 2,66 В доступного источника питания 5 В. Это ниже, чем прямое напряжение, указанное в таблице данных, из-за того, что схема имеет только небольшое количество тока, проходящего через нее, но об этом чуть позже.
Перегрузка
Что произойдет, если вы выберете настройку напряжения, слишком низкую для напряжения, которое вы пытаетесь измерить? Ничего плохого. Счетчик просто отобразит 1. Это счетчик пытается сказать вам, что он перегружен или находится вне диапазона. Все, что вы пытаетесь прочитать, слишком много для этой конкретной обстановки. Попробуйте установить ручку мультиметра на более высокое значение.
Показание 5 В в этой цепи слишком много для настройки 2 В на мультиметре.
Ручка выбора
Почему ручка счетчика показывает 20 В, а не 10 В? Если вы хотите измерить напряжение менее 20 В, выберите настройку 20 В. Это позволит вам читать от 2,00 до 19,99 .
Первая цифра на многих мультиметрах может отображать только «1», поэтому диапазоны ограничены 1 9,99 вместо 9 9,99. Следовательно, максимальный диапазон 20 В вместо максимального диапазона 99 В.
Предупреждение! В общем, придерживайтесь цепей постоянного тока (настройки мультиметра с прямыми линиями, а не кривыми линиями).Большинство мультиметров могут измерять системы переменного тока (переменного тока), но цепи переменного тока могут быть опасными. Настенная розетка с переменным током или «сетевым напряжением» – это то, что может вас неплохо устроить. ОЧЕНЬ бережно относитесь к AC. Если вам нужно проверить, включена ли розетка, используйте тестер переменного тока. На самом деле нам нужно измерить переменный ток только тогда, когда у нас есть розетка, которая работает странно (действительно ли она на 110 В?), Или если мы пытаемся управлять нагревателем (например, горячей плитой). Не торопитесь и дважды проверьте все, прежде чем проверять цепь переменного тока.
Измерение сопротивления
Нормальные резисторы имеют цветовую маркировку. Если вы не знаете, что они означают, ничего страшного! Существует множество простых в использовании онлайн-калькуляторов. Однако, если вы когда-нибудь окажетесь без доступа в Интернет, мультиметр очень удобен для измерения сопротивления.
Выберите случайный резистор и установите на мультиметре значение 20 кОм. Затем прижмите щупы к ножкам резистора с таким же усилием, как при нажатии клавиши на клавиатуре.
Измеритель покажет одно из трех значений: 0,00 , 1 или фактическое значение резистора .
В этом случае измеритель показывает 0,97, что означает, что этот резистор имеет значение 970 Ом или около 1 кОм (помните, что вы находитесь в режиме 20 кОм или 20000 Ом, поэтому вам нужно переместить десятичную запятую на три разряда вправо или 970 Ом. ).
Если мультиметр показывает 1 или отображает OL , значит, он перегружен. Вам нужно будет попробовать более высокий режим, такой как режим 200 кОм, или режим 2 МОм, (мегаом).В этом нет ничего страшного, это просто означает, что необходимо отрегулировать ручку диапазона.
Если мультиметр показывает 0,00 или почти ноль, то вам необходимо понизить режим до 2 кОм или 200 Ом .
Помните, что многие резисторы имеют допуск 5%. Это означает, что цветовой код может указывать на 10 000 Ом (10 кОм), но из-за несоответствий в производственном процессе резистор 10 кОм может быть от 9,5 кОм или до 10.5кОм. Не волнуйтесь, он отлично подойдет как подтягивающий или общий резистор.
Давайте опустим измеритель до следующего минимального значения, 2 кОм. Что случается?
Не так много изменилось. Поскольку этот резистор (1 кОм) меньше 2 кОм, он все равно отображается на дисплее. Однако вы заметите, что после десятичной запятой есть еще одна цифра, что дает нам немного более высокое разрешение при чтении. А как насчет следующего минимального значения?
Теперь, так как 1k & ohm; больше 200 Ом, мы достигли максимального значения счетчика, и он сообщает вам, что он перегружен и вам нужно попробовать установить более высокое значение.
Как показывает практика, резистор менее 1 Ом можно встретить редко. Помните, что измерение сопротивления не идеально. Температура может сильно повлиять на показания. Кроме того, измерение сопротивления устройства, когда оно физически установлено в цепи, может быть очень сложной задачей. Окружающие компоненты на печатной плате могут сильно повлиять на показания.
Измерение тока
Ток считывания – одно из самых сложных и информативных показаний в мире встроенной электроники.Это сложно, потому что вам нужно последовательно измерять ток. Если напряжение измеряется путем подключения VCC и GND (параллельно), для измерения тока необходимо физически прервать прохождение тока и подключить счетчик к сети. Чтобы продемонстрировать это, мы будем использовать ту же схему, что и в секции измерения напряжения.
Первое, что нам понадобится, это лишний кусок провода. Как уже упоминалось, нам нужно физически прервать цепь, чтобы измерить ток. Другими словами, вытащите провод VCC, идущий к резистору, добавьте провод к тому месту, где этот провод был подключен, а затем проверьте от вывода питания на блоке питания до резистора.Это эффективно “обрывает” питание схемы. Затем мы вставляем мультиметр в линию, чтобы он мог измерять ток, когда он «течет» через мультиметр в макетную плату.
Для этих картинок мы обманули и использовали зажимы из крокодиловой кожи. При измерении тока часто полезно наблюдать за тем, что ваша система делает с течением времени, в течение нескольких секунд или минут. Возможно, вам захочется встать и поднести датчики к системе, но иногда легче освободить руки. Эти щупы с зажимом типа «крокодил» могут пригодиться.Обратите внимание, что почти все мультиметры имеют разъемы одинакового размера (они называются «банановыми вилками»), поэтому, если вы в затруднительном положении, вы можете использовать щупы вашего друга.
Теперь, когда мультиметр подключен, мы можем установить шкалу в правильное положение и измерить ток. Измерение тока работает так же, как напряжение и сопротивление – вы должны получить правильный диапазон. Установите мультиметр на 200 мА и работайте оттуда. Потребление тока для многих макетных проектов обычно составляет менее 200 мА. Убедитесь, что красный зонд вставлен в порт с предохранителем на 200 мА.На нашем любимом мультиметре отверстие 200 мА – это тот же порт / отверстие, что и показания напряжения и сопротивления (порт обозначен как мАВΩ ). Это означает, что вы можете держать красный зонд в том же порту для измерения тока, напряжения или сопротивления. Однако, если вы подозреваете, что ваша схема будет использовать около 200 мА или более, переключите зонд на сторону 10 А. на всякий случай. Перегрузка по току может привести к сгоранию предохранителя, а не просто к отображению перегрузки. Подробнее об этом чуть позже.
Эта цепь потребляла только 1.8 мА во время измерения, небольшой ток. Среднее значение было ближе к 2,1 мА.
Поймите, что мультиметр действует как кусок провода – теперь вы замкнули цепь, и она включится. Это важно, потому что с течением времени светодиод, микроконтроллер, датчик или любое другое измеряемое устройство может изменить свое энергопотребление (например, включение светодиода может привести к увеличению на 20 мА на секунду, а затем к снижению на секунду при включении. выключенный).На дисплее мультиметра вы должны увидеть мгновенное значение тока. Все мультиметры снимают показания с течением времени, а затем выдают среднее значение , поэтому ожидайте, что показания будут колебаться. В целом, более дешевые счетчики будут в среднем более жестко и медленнее реагировать, поэтому относитесь к каждому показанию с долей скептицизма. Мысленно возьмите средний диапазон, например, от 7 до 8 мА при нормальных условиях 5 В (а не 7,48 мА).
Как и при других измерениях, при измерении тока цвет щупов не имеет значения.Что произойдет, если мы поменяем зонды? Ничего страшного не происходит! Это просто приводит к тому, что текущее показание становится отрицательным:
Ток все еще протекает через систему, вы только что изменили свою точку зрения, и теперь счетчик показывает отрицательное значение.
Помните! Когда вы закончите использовать измеритель, всегда возвращайте измеритель для считывания напряжения (верните щупы в порт напряжения, настройте измеритель на считывание диапазона постоянного напряжения, если необходимо). Обычно берут измеритель и начинают быстро измерять напряжение между двумя контактами.Если вы оставили свой счетчик в режиме «тока», вы не увидите напряжение на дисплее. Вместо этого вы увидите «0,000», указывающее на отсутствие тока между VCC и GND. В течение этой доли секунды вы подключите VCC к GND через ваш измеритель, и предохранитель 200 мА перегорит = плохо. Поэтому, прежде чем положить глюкометр на ночь, не забудьте оставить глюкометр в хорошем состоянии.
Первые несколько раз измерить ток может быть непросто. Не волнуйтесь, если вы перегорите предохранитель – мы делали это десятки раз! В следующем разделе мы покажем вам, как заменить предохранитель.
Непрерывность
Тестирование непрерывности – это проверка сопротивления между двумя точками. Если сопротивление очень низкое (менее нескольких Ом), две точки соединяются электрически, и издается звуковой сигнал. Если сопротивление превышает несколько Ом, значит, цепь разомкнута и звуковой сигнал не издается. Этот тест помогает убедиться, что соединения выполнены правильно между двумя точками. Этот тест также помогает нам определить, подключены ли две точки, которых не должно быть.
Непрерывность – возможно, самая важная функция для гуру встраиваемого оборудования. Эта функция позволяет нам проверять проводимость материалов и отслеживать, где были выполнены или не выполнены электрические соединения.
Установите мультиметр в режим «Непрерывность». Он может отличаться в зависимости от цифрового мультиметра, но ищите символ диода с распространяющимися волнами вокруг него (например, звук, исходящий из динамика).
Мультиметр установлен в режим проверки целостности цепи.
Теперь соедините щупы вместе.Мультиметр должен издать звуковой сигнал (Примечание: не все мультиметры имеют настройку непрерывности, но большинство должно). Это показывает, что очень небольшое количество тока может протекать без сопротивления (или, по крайней мере, с очень маленьким сопротивлением) между датчиками.
Внимание! В общем, выключите систему перед проверкой целостности цепи.
На макетной плате без питания используйте щупы, чтобы проткнуть два отдельных контакта заземления. Вы должны услышать тональный сигнал, указывающий, что они подключены.Подключите пробники от контакта VCC на микроконтроллере к VCC на источнике питания. Он должен издать звуковой сигнал, указывающий, что питание свободно течет от вывода VCC к микроконтроллеру. Если он не издает тонального сигнала, вы можете начать следовать по маршруту, по которому проходит медный провод, и определять, есть ли обрывы в линии, проводе, макете или печатной плате.
Continuity – отличный способ проверить, соприкасаются ли два контакта SMD. Если ваши глаза не видят этого, мультиметр обычно является отличным вторым ресурсом для тестирования.
Когда система не работает, непрерывность – еще одна вещь, которая помогает устранить неполадки в системе.Вот шаги, которые необходимо предпринять:
Если система включена, внимательно проверьте VCC и GND с настройкой напряжения, чтобы убедиться, что напряжение соответствует уровню. Если система 5 В работает при 4,2 В, внимательно проверьте свой регулятор, он может быть очень горячим, что указывает на то, что система потребляет слишком большой ток.
Выключите систему и проверьте целостность цепи между VCC и GND. Если есть непрерывность (если вы слышите звуковой сигнал), значит, у вас где-то короткое замыкание.
Выключите систему.Убедитесь, что VCC и GND правильно подключены к контактам микроконтроллера и других устройств. Система может быть включена, но отдельные микросхемы могут быть подключены неправильно.
Предположим, вы можете запустить микроконтроллер, отложить мультиметр в сторону и перейти к последовательной отладке или использовать логический анализатор для проверки цифровых сигналов.
Обрыв цепи и большие конденсаторы: При обычном поиске неисправностей. вы будете проверять целостность цепи между землей и шиной VCC.Это хорошая проверка работоспособности перед включением прототипа, чтобы убедиться, что в системе питания нет короткого замыкания. Но не удивляйтесь, если вы услышите короткий звуковой сигнал! при зондировании. Это связано с тем, что в системе питания часто присутствует значительная емкость. Мультиметр ищет очень низкое сопротивление, чтобы увидеть, подключены ли две точки. Конденсаторы будут действовать как короткое замыкание в течение доли секунды, пока не заполнятся энергией, а затем будут действовать как открытое соединение. Поэтому вы услышите короткий звуковой сигнал, а затем ничего.Ничего страшного, просто шапки заряжаются.
Замена предохранителя
Одна из наиболее распространенных ошибок нового мультиметра – это измерение тока на макетной плате путем измерения от VCC к GND (плохо!). Это немедленно приведет к короткому замыканию питания на землю через мультиметр, что приведет к потере питания макетной платы. Когда ток проходит через мультиметр, внутренний предохранитель нагревается, а затем перегорает, когда через него протекает ток 200 мА. Это произойдет за доли секунды и без каких-либо реальных звуковых или физических признаков того, что что-то не так.
Вау, это было здорово. Что теперь? Во-первых, помните, что измерение тока выполняется последовательно (прервите линию VCC на макетную плату или микроконтроллер, чтобы измерить ток). Если вы попытаетесь измерить ток с помощью перегоревшего предохранителя, вы, вероятно, заметите, что измеритель показывает «0,00» и что система не включается, как должна, когда вы присоединяете мультиметр. Это связано с тем, что внутренний предохранитель сломан и действует как обрыв провода или разрыв. Не волнуйтесь, это происходит постоянно, и его устранение стоит около 1 доллара.
Чтобы заменить предохранитель, возьмите удобную мини-отвертку и начните выкручивать винты. Цифровой мультиметр SparkFun довольно легко разобрать. Начните со снятия пластины аккумулятора и аккумулятора.
Затем удалите два винта, которые прячутся за пластиной аккумулятора.
Слегка приподнимите переднюю часть мультиметра.
Теперь обратите внимание на крючки на нижнем крае лица. Вам нужно будет сдвинуть лицо в сторону с небольшим усилием, чтобы освободить эти крючки.
После того, как лицевая часть отцеплена, она должна легко выйти. Теперь вы можете заглянуть внутрь мультиметра!
Осторожно поднимите предохранитель, и он выскочит.
Убедитесь, что заменил правильный предохранитель на правильный тип . Другими словами, замените предохранитель на 200 мА на предохранитель на 200 мА.
Внимание! ЗАПРЕЩАЕТСЯ класть предохранитель на 10 А туда, где должен находиться предохранитель на 200 мА. Размещение предохранителей может не совпадать с размещением портов зонда.Прочтите металлический колпачок на обоих концах предохранителя, чтобы дважды проверить, какой именно.
Компоненты и дорожки на печатной плате внутри мультиметра рассчитаны на разные величины тока. Вы повредите и, возможно, испортите свой мультиметр, если случайно пропустите 5 А через порт 200 мА.
Бывают случаи, когда вам нужно измерить сильноточные устройства, такие как двигатель или нагревательный элемент. Вы видите два места для размещения красного щупа на передней панели мультиметра? 10A слева и мАВΩ справа? Если вы попытаетесь измерить ток более 200 мА на порте мАВΩ , вы рискуете перегореть предохранитель.Но если вы используете порт 10A для измерения тока, вы значительно снизите риск перегорания предохранителя. Компромисс – чувствительность. Как мы уже говорили выше, используя порт 10A и настройку ручки, вы сможете читать только до 0,01A или 10 мА. Большинство моих систем используют более 10 мА, поэтому настройка и порт 10 А работают достаточно хорошо. Если вы пытаетесь измерить очень низкую мощность (микро- или наноампер), порт 200 мА с 2 мА, 200 мкА или 20 мкА может быть тем, что вам нужно.
Помните: Если ваша система может использовать более 100 мА, вам следует начать с красного зонда, подключенного к порту 10A , и установки ручки 10A .
С цифровыми мультиметрами стоимостью менее 50 долларов измерения, которые вы, вероятно, будете проводить, являются просто результатами поиска неисправностей, а не результатами научных экспериментов. Если вам действительно нужно увидеть, как ИС использует ток или напряжение с течением времени, используйте стенд Agilent или другой высококачественный стенд. Эти устройства имеют более высокую точность и предлагают широкий спектр необычных функций (некоторые из них включают Тетрис!). Банни Хуанг, разработчик оборудования Chumby, использует высокоточные показания тока для устранения неисправностей плат во время заключительных процедур тестирования Chumby.Посмотрев на потребление тока разными платами, которые вышли из строя (например, данная неисправная плата потребляет 210 мА больше обычного), он мог определить, что не так с платой (когда ОЗУ выходит из строя, она обычно использует 210 мА больше обычного). Выявление возможных неисправностей значительно упрощает переделку и ремонт плат.
Что делает хороший мультиметр?
У каждого свои предпочтения, но в целом предпочтительны мультиметры с непрерывностью измерения.Все остальные функции – это просто вишенка на торте.
Существуют причудливые мультиметры, которые автоматически выбирают диапазон , что означает, что они автоматически изменяют свой внутренний диапазон, чтобы попытаться найти правильное напряжение, сопротивление или ток предмета, в который вы ткнете. Автоматический выбор диапазона может быть очень полезным, если вы знаете, как его использовать. Вообще говоря, мультиметры с автоподстройкой диапазона более качественные и, как правило, имеют больше функций. Так что если вам дадут мультиметр с автодиапазоном, используйте его! Просто знайте, как перевести его в ручной режим.Напряжение или ток в цепи могут колебаться довольно быстро. В некоторых системах ток или напряжение настолько непостоянны, что автоматический выбор диапазона не может сравняться с этим.
ЖК-дисплей с задней подсветкой – это необычно, но когда вы в последний раз измеряли свою схему в темноте? Обычно мы избегаем страшных лесов и ситуаций, которые требуют от нас тестирования вещей посреди ночи, но некоторым людям может понадобиться или даже понадобится мультиметр для темноты.
хороший щелчок на селекторе диапазона на самом деле является большим плюсом в нашей книге.Мягкая ручка обычно указывает на некачественный счетчик.
Хорошие щупы – это плюс. Со временем провода будут ломаться в точке изгиба. Мы видели, как провода полностью выходят из зондов – и это всегда в тот момент, когда зонды должны работать! Если вы сломаете зонд, его будет достаточно дешево заменить.
Автоотключение – отличная функция, которая редко встречается на более дешевых мультиметрах. Это функция, которая может принести пользу как новичкам, так и опытным пользователям, так как легко забыть выключить глюкометр в 2 часа ночи.Цифровой мультиметр SparkFun не имеет этой функции, но, к счастью, он очень маломощный. Мы оставили мультиметр на два дня, прежде чем батарея на 9 В начала разряжаться. Тем не менее, не забудьте выключить глюкометр!
Теперь вы готовы использовать цифровой мультиметр для измерения окружающего мира. Не стесняйтесь использовать его, чтобы ответить на многие вопросы. Я считаю, что мой светодиод выдает 20 мА, правда? Какое напряжение у лимона? Стакан из воды токопроводящий? Можно ли заменить эти провода алюминиевой фольгой? Цифровой мультиметр ответит на эти и многие другие вопросы об электронике.
Покупка мультиметра
Цифровой мультиметр – незаменимый инструмент в арсенале каждого энтузиаста электроники. Вот несколько мультиметров и наборов с мультиметрами, которые подойдут как для начинающих, так и для опытных любителей.
Наши рекомендации:
Цифровой мультиметр – базовый
В наличии TOL-12966
Цифровой мультиметр (DMM) – незаменимый инструмент в арсенале каждого энтузиаста электроники.Цифровой мультиметр SparkFun, h…
21 год
Мушиметр
Ушедший на пенсию ТОЛ-13843
Mooshimeter – это мультиметр для тестирования многоканальных цепей, который использует ваш смартфон или планшет через Bluetooth 4.0, как…
14 На пенсии Нажмите, чтобы просмотреть дополнительные параметры мультиметра
Ресурсы и дальнейшее развитие
Теперь, когда вы знаете основы использования цифрового мультиметра, ознакомьтесь с этими руководствами, чтобы использовать свой новый навык:
Или ознакомьтесь с некоторыми из этих связанных сообщений в блогах.
Основы электричества объясняются просто.
Мы обсудим следующие аспекты. Прокрутите вниз и начните читать.
Зачем разбираться в электричестве
Ток и амперы
Разность потенциалов и вольт
Связь между разностью потенциалов и током
Источники разности потенциалов
Понятие сопротивления
Закон Ома
Постоянный и переменный ток
Зачем нужно знать об электричестве?
Электричество везде.Вокруг вас текут миллиарды электронов: в освещении операционной, мониторах анестезии, диатермии, элементах управления вентилятором, шприцевых насосах, экране компьютера, который вы сейчас читаете, и так далее, и так далее …
На этом удивительном снимке ниже показан снимок Земли, сделанный ночью из космоса. Уличные и домашние фонари освещают страны и дают представление о том, насколько широко используется электричество во всем мире. На изображении ниже, насколько освещена ваша страна?
Немного узнать об электричестве полезно, потому что:
Он предоставит основы для понимания электробезопасности.
Это поможет вам лучше понять принципы работы электрического медицинского оборудования, такого как электрохирургические устройства, дефибрилляторы, измерение температуры и т. Д.
Электрический ток и ампер
Часто можно услышать слова «ток», «напряжение» и «сопротивление». Очень важно хорошо понимать эти три концепции. Начнем с объяснения, что такое электрический ток. Представим, что через светло-коричневый провод внизу проходит электрический ток.
Когда мы говорим, что электрический «ток» течет, что он на самом деле течет? Ток – это поток электронов. Электроны можно рассматривать как отрицательно заряженные «частицы». Движение этих электронов называется током.
Ток измеряется в единицах, называемых «амперами». Число ампер в проводе связано с тем, сколько электронов проходит через поперечное сечение провода в секунду.
Ток в один ампер относится к определенному количеству электронов, проходящих через поперечное сечение провода за одну секунду.Это огромное число, и, пожалуйста, не запоминайте его. По проводу ниже проходит ток в один ампер.
Чем выше ток (больше ампер), тем выше количество электронов, которые проходят через поперечное сечение провода за секунду.
На самом деле очень сложно сосчитать миллионы электронов.
Поскольку так сложно подсчитать такое количество электронов, официальное определение («Международная система единиц») ампера опирается на более «практически измеримое определение».Для вас и для меня (не физика) даже это определение все равно кажется очень непрактичным, но, по крайней мере, вам не нужно считать отдельные электроны. «Практическое» определение дано ниже, но, пожалуйста, не запоминайте его (если у вас нет неограниченного объема памяти).
Итак, ампер относится к количеству электронов, протекающих по проводу в секунду.
Разность потенциалов и вольт
Как известно, вода и электричество плохо сочетаются друг с другом!
Однако, что интересно, вода и электричество ведут себя «примерно одинаково».Поскольку, в отличие от электричества, воду можно увидеть, часто бывает полезно сначала понять поведение воды, а затем использовать ее для понимания электричества.
Итак, давайте представим, что вы хотите установить красивый водопад в своем саду (также представьте, что вы достаточно богаты, чтобы иметь большой сад).
Чтобы сэкономить деньги, вы решаете сами построить то, что вы считаете водопадом. Это выглядит так.
К сожалению, вода не течет совсем.Вы не можете понять почему.
Причина отсутствия потока воды в том, что в плоском пруду нет разницы в энергии. Чтобы вода текла, должна быть разница в энергии между одной областью и другой. Тогда вода потечет из области с высокой энергией в область с низкой энергией. В случае водопада эту энергию можно получить, подняв одну часть воды. Поднятая вода имеет больше энергии (из-за силы тяжести), чем вода у основания, заставляя воду течь.
Давайте рассмотрим это с точки зрения энергии. В случае с водопадом энергия определяет силу тяжести. Чем выше вода, тем выше ее потенциальная энергия. В нашем водопаде более высокий резервуар имеет более высокую потенциальную энергию, чем нижний резервуар, который имеет более низкую потенциальную энергию, и эта разница в энергии заставляет воду течь. Когда вода стекает по водопаду, она теряет потенциальную энергию. Когда он достигает нижнего резервуара, его потенциальная энергия ниже, чем у верхнего резервуара.
Когда верхний бак опустеет, вода, конечно, не будет течь обратно вверх сама по себе. Это связано с тем, что вода не течет из области с низким потенциалом энергии в область с высоким потенциалом.
По той же причине, если вы просто соединили трубу от нижнего бака к верхнему, вода не вернется в верхний бак.
Если мы хотим, чтобы водопад в саду продолжал работать, нам нужно вернуть воду в верхний резервуар.Для этого нам нужно обеспечить систему энергией. Это возможно с водяным насосом. Вода в верхнем резервуаре имеет высокую энергию и, как объяснялось ранее, стекает вниз, теряя при этом энергию. Затем насос «обеспечивает энергию для привода системы», забирая воду с более низкой потенциальной энергией и перекачивая ее в верхний резервуар. Вода, которая достигла верхнего резервуара, теперь имеет высокую потенциальную энергию и может снова стекать вниз, повторяя цикл снова и снова. Теперь у нас наконец-то есть красиво работающий садовый водопад, который продолжает течь.
А теперь перейдем к чему-нибудь электрическому. Давайте представим, что вместо водопада мы хотим зажечь лампочку. Лампочка – это то, что загорается, когда через нее проходит ток.
Давайте подключим несколько проводов к лампочке, чтобы она загорелась. Но, к сожалению, мы обнаруживаем, что лампочка не загорается. Мы видим, что в проводе есть электроны, но лампочка не загорается. Почему это ?
Причина того, что лампочка не загорается, в том, что нет «потока» электронов.Электроны должны двигаться в одном направлении, чтобы лампочка загорелась. Если они просто «болтаются», не двигаясь в одном направлении, ничего не произойдет.
Давайте посмотрим на провод поближе, чтобы понять, почему лампочка не горит
Вы увидите, что электроны в проводе беспорядочно перемещаются во всех направлениях. Однако важно отметить, что они НЕ движутся в одном конкретном направлении, а просто «торчат». Вы помните, что ток – это поток электронов в определенном направлении.Итак, в нашем примере до сих пор, поскольку все электроны в проводе не текут в определенном направлении, ток не проходит через лампочку, и, следовательно, лампочка не загорается.
Это похоже на ситуацию, когда водопад не работал без насоса. В системе водопада есть вода, но вода не движется в определенном направлении из-за нехватки энергии.
В водопаде, как вы помните, был необходим насос для обеспечения разницы в энергии, необходимой для протекания воды.
Как и вода в водопаде, электрические цепи нуждаются в разности потенциалов, чтобы электроны текли.
На изображении ниже показаны два провода. Верхний провод не имеет разности потенциалов. Электроны беспорядочно движутся во всех направлениях без потока в одном конкретном направлении. Следовательно, по этому проводу нет тока. Нижний провод имеет разность потенциалов между A и B. Это заставляет электроны течь в определенном направлении, и поэтому этот провод проводит ток.
Существует множество источников, которые могут создавать разность потенциалов, которая может вызвать протекание тока в электрической цепи. Вы можете думать об «источнике разности потенциалов» как о насосе в водопаде, который мы обсуждали. Насос заставляет воду течь по системе. В электрической цепи источник разности потенциалов заставляет электроны (то есть ток) течь по цепи.
Источники разности потенциалов имеют «отрицательный полюс» и «положительный полюс».Ток покидает отрицательный полюс и возвращается к положительному полюсу.
Как упоминалось ранее, существует много типов источников разности потенциалов, и многие из них будут рассмотрены позже. А пока давайте обсудим общий источник разности потенциалов, который вы, возможно, использовали дома и в больнице. Этим источником является обычная одноразовая батарея. Вы могли поставить их на часы у себя дома. В большинстве ларингоскопов эти батареи используются для питания лампочки.
Давайте теперь подключим эту батарею к лампочке, которую мы пытались зажечь раньше. Разница потенциалов, генерируемая в батарее, заставляет электроны двигаться. Ток идет от отрицательного полюса по проводам к лампочке, проходит через лампочку и заставляет ее загораться и возвращается по проводам к положительному полюсу.
Единицей измерения разности потенциалов является «вольт». Чем больше разность потенциалов на полюсах, тем больше вольт.
Обычная домашняя аккумуляторная батарея имеет 1 аккумулятор.5 В или сокращенно «1,5 В»
С другой стороны, разность потенциалов, выходящая из настенных розеток, может быть довольно высокой (например, 120 или 230 вольт).
Теперь я должен признаться, что рисовать все это может быть довольно утомительно. К счастью, говоря об электричестве, не нужно постоянно рисовать «настоящую» вещь. Вместо этого можно использовать символы. Например, символ батареи:
.
Более короткая вертикальная линия представляет отрицательный полюс.
Способ запомнить, какая вертикальная линия отрицательная, а какая положительная, – это помнить, что «n» короче, чем «p».
Точно так же лампочка может быть представлена символом.
Вы увидите, что электрические схемы гораздо проще рисовать с помощью символов, чем с использованием реалистичных диаграмм. Например, эта схема….
… можно легко нарисовать как….
На практике схемы реального медицинского оборудования могут быть очень сложными, и использование символов становится очень удобным.Ниже представлена очень простая (для инженеров!) Электрическая схема, нарисованная с использованием символов.
Взаимосвязь между разностью потенциалов и током.
Теперь вернемся к разности потенциалов и току. Напомним, что ток – это поток электронов. Потенциальная разница – это то, что заставляет электроны и, следовательно, течь ток. В нашем примере с водопадом мы сказали, что разность потенциалов подобна разнице в высоте верхнего и нижнего резервуара, а разница составляет поток воды.
Посмотрите на два водопада внизу. У водопада A большая разница в высоте, тогда как у водопада B небольшая разница в высоте. Водопад A имеет большую разницу в энергии, чем водопад B, и поэтому скорость потока в водопаде A намного выше, чем у водопада B. Другими словами, расход воды пропорционален разнице в энергии.
То же самое и в электрических цепях. Если вы увеличите разность потенциалов, будет течь больше электронов.Возьмите пример ниже. В верхней цепи разность потенциалов составляет 1,5 В, и это приводит к определенному протеканию тока. В нижней цепи разность потенциалов увеличена вдвое до 3 вольт. Это удваивает ток, заставляя лампочку загораться ярче.
Существует известный электрический закон под названием «Закон Ома». Хотя закон Ома будет объяснен более подробно позже, то, что мы уже обсуждали, составляет «ЧАСТЬ» этого закона.
Т.е. Часть Закона Ома гласит, что «для данного провода (проводника) ток прямо пропорционален разности потенциалов на нем.«
Источники разности потенциалов
Есть много источников разности потенциалов.
Одноразовые батареи:
До сих пор в наших обсуждениях мы использовали батареи как источник разности потенциалов. Сначала мы обсудим батареи, а затем другие источники разности потенциалов.
Батарейки частоты используются дома для питания небольших предметов, например, часов. В больнице лампы ларингоскопа обычно питаются от батареек.Батареи бывают самых разных форм и размеров.
В батареях химическая реакция создает разность потенциалов. После того, как химическая реакция «закончилась», аккумулятор больше не генерирует полезную разность потенциалов, и аккумулятор выбрасывается.
Аккумуляторы:
Эти батареи имеют «обратимые» химические реакции. Если вы приложите разность потенциалов и ток к перезаряжаемой батарее, химические реакции в батарее «сохранят» эту энергию.Когда требуется энергия, дальнейшие химические реакции могут высвободить ранее накопленную энергию. Эти батареи можно перезаряжать много раз, что экономически выгодно в долгосрочной перспективе. Перезаряжаемые батареи очень часто используются в бытовых товарах, таких как мобильные телефоны и ноутбуки. Они также очень часто используются во многих больничных устройствах, таких как шприцевые насосы, портативные мониторы, дефибрилляторы, моторизованные операционные столы и т. Д. Чрезвычайно важно поддерживать устройства, в которых используются аккумуляторные батареи, «заряженными».Если вы не держите вещи правильно заряженными (например, забываете подключить устройство к сетевой розетке), батареи могут разрядиться раньше и неожиданно вывести из строя критически важное оборудование, такое как шприцевой насос, во время транспортировки пациента.
Электрогенератор:
Электроэнергия в наши дома и больницы поступает от огромных электрических генераторов. Это устройства, преобразующие вращательное движение в электричество.
Есть много разных способов обеспечить вращательное движение генератору.Например, воду в плотине можно использовать для включения генератора (гидроэлектростанции).
Многие электростанции используют пар для вращения генератора. Пар производится путем нагрева воды, что может происходить из источников энергии, таких как нефть, газ, уголь или ядерная энергия.
Многие электростанции соединены друг с другом сетью проводов, которая называется «электрическая сеть». Сеть позволяет системе совместно использовать ресурсы и обеспечивать резервное питание в случае отказа одной электростанции.Сеть распределяет электроэнергию по больницам, домам и другим потребителям.
Сеть тщательно контролируется для удовлетворения потребностей потребителей в электроэнергии. Например, сетевые инженеры внимательно изучают телевизионные программы, потому что они знают, что, когда популярные телевизионные программы заканчиваются (например, после важного спортивного события), миллионы людей встают и нагревают воду в электрических чайниках для приготовления кофе или чая. Сетевые инженеры планируют это и быстро активируют специальные электростанции, которые могут быстро увеличить подачу электроэнергии в сеть, чтобы удовлетворить этот спрос.Например, во время Королевской свадьбы в Соединенном Королевстве спрос на электроэнергию увеличился на 2 400 000 ватт, что эквивалентно одновременному включению почти одного миллиона чайников.
Аварийный генератор:
Как и все остальные, больницы также получают электроэнергию от электросети. Если сеть не обеспечивает подачу электроэнергии, важнейшее вспомогательное оборудование пациента, такое как мониторы, вентиляторы, наркозные аппараты и т. Д., Может перестать работать.По этой причине в больницах есть собственные источники аварийного питания. На короткие периоды перебоев в электроснабжении огромные аккумуляторные батареи могут обеспечить необходимую мощность. На более длительный период в больнице будет генератор, который обычно приводится в действие дизельным двигателем. Этот генератор включается автоматически при обнаружении сбоя питания.
Концепция сопротивления
В мире электричества есть три друга, которые всегда находятся вместе и влияют друг на друга.Мы уже обсуждали два из них: ток (в амперах) и разность потенциалов (в вольтах). Теперь давайте обсудим третьего друга, называемого сопротивлением,
.
В цепи электрическое сопротивление – это то, что «сопротивляется» потоку электронов (то есть сопротивляется потоку тока). Вернемся к нашему примеру с водопадом. Однако теперь мы заменим водопад трубой, соединяющей два резервуара. Вода течет по трубе из верхнего бака в нижний из-за разницы в потенциальной энергии.
Давайте теперь рассмотрим два таких устройства. В обоих случаях высота резервуара для воды одинакова. Т.е. обе системы имеют одинаковую потенциальную энергию. Однако в схеме «А» имеется узкая труба, а в схеме «В» – широкая труба.
Скорость потока воды в трубе A ниже, чем скорость потока воды в трубе B. Это связано с тем, что более узкая труба A имеет большее сопротивление потоку воды, чем более широкая труба B.
Итак, в приведенном выше примере скорость потока и сопротивление имеют «противоположную» взаимосвязь.Когда один увеличивается, другой уменьшается. Говоря техническим языком, можно сказать, что скорость потока обратно пропорциональна сопротивлению.
Электричество аналогично. Возьмем провод и лампочку, подключенные к разности потенциалов 1,5 вольта. Эта разность потенциалов заставляет ток течь по проводам и лампочке.
Предположим, теперь мы делаем две похожие электрические цепи с батареями, проводами и лампочками. В обеих схемах мы сохраняем разность потенциалов одинаковой.(1,5 вольта). Однако в одной цепи мы используем тонкие провода с высоким сопротивлением, а в другой – толстые провода с низким сопротивлением. Видно, что в толстых проводах с низким сопротивлением протекает больше тока (более яркая лампочка), чем в тонких проводах с высоким сопротивлением.
Таким образом, высокое сопротивление приводит к слабому току, и, наоборот, низкое сопротивление приводит к сильному току. Мы можем выразить это в уравнении, в котором ток обратно пропорционален сопротивлению провода, по которому он проходит.
Закон Ома
Некоторое время назад мы видели часть Закона Ома, который гласил, что ток, протекающий по проводу, прямо пропорционален разности потенциалов на этом проводе.
А недавно мы узнали, что ток обратно пропорционален сопротивлению.
Теперь вы готовы к «полному» закону Ома! Давайте объединим эти два отношения, которые вы только что узнали.
Закон об Омах гласит, что:
Ток, протекающий через проводник (провод) между двумя точками, прямо пропорционален разности потенциалов между двумя точками и обратно пропорционален сопротивлению между ними. Закон Ома можно показать уравнением в желтом квадрате.
Итак, вы можете видеть, что три друга, вольт (разность потенциалов), сопротивление и ток – лучшие друзья. И точно так же, как друзья, если вы соберетесь вдвоем, они будут говорить о третьем друге.
Точно так же, переставив уравнение закона Ома, если вы знаете два значения, вы можете узнать, что такое третье.
Пора использовать в уравнениях международные сокращения. Обратите внимание, что международное сокращение Current – это не «C». Вместо этого это «я» (капитолий 1). Эта причудливая аббревиатура имеет отношение к истории, где современное раньше было представлено на французском языке.
Теперь вот уравнения, которые мы видели раньше, с использованием сокращений.
Вам не нужно запоминать все три приведенных выше уравнения. Просто запомните одно, а остальное вы сможете отработать при необходимости.
Закон Ома – очень важный закон в мире электричества. Это было обнаружено мистером Ом.
Единица сопротивления названа его именем. Единица измерения сопротивления называется «Ом», и ее символ показан ниже.
Приведем пример Закона Ома в клинической практике.
Представим, что вы прикрепили к пациенту отведения электрокардиограммы (ЭКГ).Затем вы вставляете вилку отведения ЭКГ в соответствующее гнездо на мониторе.
К сожалению, при этом в вилку попадает кусок грязи. Из-за этого желтый провод плохо контактирует со своей ответной частью, что увеличивает его сопротивление.
В соответствии с законом Ома высокое сопротивление влияет на напряжение и ток в проводе, нарушая запись ЭКГ.
Вытащили вилку из розетки и удалили грязь. Теперь контакт хороший, а сопротивление низкое.
Низкое сопротивление облегчает прохождение тока и позволяет лучше отслеживать ЭКГ.
Постоянный и переменный ток
Как вы помните, ток – это поток электронов.
Электроны (т.е. ток) текут от «отрицательного» полюса к «положительному» полюсу. Следовательно, у тока есть «направление» потока.
Направление тока изменится, если поменять местами отрицательный и положительный полюса источника.
Существует два основных типа протекания тока: «Постоянный ток (DC)» и «Переменный ток (AC)».
В основном, при постоянном токе «направление» тока остается постоянным с течением времени, тогда как при переменном токе направление протекания тока продолжает меняться от одного направления к другому. Позвольте мне попытаться прояснить вам ситуацию.
Чтобы диаграммы были менее загруженными, я их немного упростил. Источник разности потенциалов обозначен знаком минус и плюс.Зеленая стрелка покажет направление тока. Помните, ток всегда течет от отрицательного к положительному.
Теперь я опишу вам разницу между постоянным и переменным током. Начнем с DC. Ниже приведена серия изображений, показывающих схему с источником питания постоянного тока. Повторяющиеся изображения показывают, что происходит в течение определенного периода времени. Вы заметите, что со временем ток НЕ изменил направление (зеленая стрелка остается в том же направлении). Это фундаментальное свойство постоянного тока: ток не меняет направления.
AC выглядит довольно странно по сравнению с постоянным током. В переменном токе отрицательный полюс и положительный полюс источника постоянно меняются местами.
Поскольку ток перемещается с отрицательного на положительный, это означает, что ток также неоднократно меняет направление.
На приведенных ниже изображениях показано изменение переменного тока во времени. Положительный полюс и отрицательный полюс продолжают чередоваться. В ответ на это направление тока также постоянно меняется.
Это повторяющееся изменение направления тока происходит довольно быстро. Во многих странах это происходит 50 или 60 раз в секунду (то есть с частотой 50 или 60 Гц). Например, в США это происходит 60 раз в секунду (60 Гц), а в Великобритании, Индии и Шри-Ланке это происходит с частотой 50 Гц. Анимация ниже может помочь вам оценить, насколько это быстро. Отрицательный и положительный полюса чередуются 50 раз в секунду. Если вы страдаете светочувствительной эпилепсией, пропустите эту анимацию.
Вы можете задаться вопросом, почему кто-то производит странный ток в форме переменного тока. Есть хорошие инженерные причины, по которым у нас есть кондиционер, и об этом мы поговорим позже. А пока мы продолжим обсуждение того, как ведет себя AC.
Прежде чем продолжить, позвольте мне познакомить вас с научным прибором, называемым «осциллографом». Осциллограф имеет экран, на котором отображаются изменения напряжения во времени. Вертикальная ось представляет напряжение, а горизонтальная ось представляет время.Это помогает нам визуализировать, как ток ведет себя с течением времени, и будет очень полезно, когда мы продолжим обсуждение переменного и постоянного тока.
Если «осциллограф» звучит сложно, не волнуйтесь, потому что я уверен, что вы использовали его каждый день в своей профессиональной жизни. Монитор ЭКГ (ЭКГ) – это разновидность осциллографа. Он измеряет разность потенциалов сердца с течением времени. Выглядит знакомо ?
Ниже представлен упрощенный осциллограф. Прямо сейчас к щупам осциллографа ничего не подключено (черный и красный щупы), поэтому кривая (синяя линия) остается на базовой линии.
Подключим осциллограф к источнику постоянного тока. Осциллограф показывает прямую линию (синяя линия) над базовой линией (пунктирная линия).
Осциллографы
показывают изменение направления тока по кривой, пересекающей базовую линию. Поменяем местами положительный и отрицательный полюса источника (т.е. поменяем полярность). Вы увидите, что кривая пересекает базовую линию сверху вниз.
Давайте снова изменим полярность, чтобы она вернулась к прежней.Вы снова увидите, что осциллограф показывает это изменение, заставляя кривую пересекать базовую линию, в данном случае снизу вверх.
Теперь давайте исследуем постоянный и переменный ток с помощью осциллографа.
Сначала мы подключаем его к источнику постоянного тока, например, к аккумулятору. Вы получите устойчивый график выше базовой линии. Поскольку с постоянным током направление тока не меняется, трассировка не пересекает базовую линию.
Теперь рассмотрим переменный ток с помощью осциллографа.Вы знаете, что, в отличие от постоянного тока, полярность переменного тока постоянно меняется, поэтому вы ожидаете увидеть что-то подобное.
Однако прямоугольная форма волны выше НЕ то, что вы видите. Вместо этого вы увидите сигнал с гораздо более изящными кривыми, как показано на осциллографе справа внизу.
Причина, по которой вы видите изящные кривые вместо внезапных прямоугольных изменений, заключается в том, что полярность переменного тока НЕ изменяется внезапно, как показано ниже.
Вместо этого изменение AC происходит «мягко».Потенциал сначала начинает уменьшаться и со временем становится нулевым. Затем полярность меняется, и разность потенциалов начинает расти, пока не достигнет максимума. Таким же образом продолжаются изменения полярности.
Этим плавным изменением полярности (как показано в «танце полярности») ниже объясняются красивые кривые осциллограммы переменного тока.
Теперь вы готовы увидеть, как формируется осциллографическая кривая переменного тока. (Это форма волны, которую вы часто видите в учебниках)
Сейчас я покажу вам, как «плавный» переход, показанный ниже, превращается в кривую форму волны, наблюдаемую при переменном токе.
Вышеупомянутый переход будет показан поэтапно. При отображении каждого шага вы будете видеть форму волны переменного тока на осциллографе.
Обратите внимание, что у переменного тока есть периоды, когда ток отсутствует.
При изменении полярности трассировка пересекает базовую линию.
И цикл повторяется.
Вы бы заметили, что переменный ток имеет периоды, когда разность потенциалов равна нулю. В это время ток равен нулю.
Обычно эти нулевые периоды не замечаются, потому что они происходят очень быстро. Однако иногда вы можете видеть эти периоды выключения в люминесцентных лампах (ламповых лампах). В периоды выключения свет может мерцать (быстрее, чем показано ниже, компьютерная анимация недостаточно быстрая).
В физике изогнутую форму волны переменного тока можно описать как «синусоидальную волну».Математика такой волны описывается функцией «греха» в сложном уравнении, показанном ниже, которое, я надеюсь, вы не запомните.
Напомним, что на изображении ниже показаны формы сигнала постоянного и переменного тока вместе для сравнения.
Ниже приведены обычно используемые символы для обозначения источников питания переменного и постоянного тока.
Если вы посмотрите вокруг, вы обнаружите, что ваш мир полон символов. Когда вам скучно, посмотрите вокруг своей операционной и вы найдете множество скрытых символов.Обычно их можно найти на электрическом оборудовании. Посмотрите, где соединяются провода мониторинга и провода питания.
Почему наши дома и больницы снабжены переменным током, а не постоянным током?
Электрический ток, который выходит из настенных розеток в домах и больницах, в основном является переменным током. Переменный ток выглядит сложнее, чем постоянный, так почему же они используют переменный ток для питания наших больниц и домов?
Чтобы объяснить, почему в вашу больницу и дом подается переменный, а не постоянный ток, вам необходимо понять, как работает устройство, называемое «трансформатором».Трансформатор «преобразует» напряжение в более высокое или более низкое напряжение. Если он преобразует входное напряжение в более высокое выходное напряжение, он называется «повышающим» трансформатором.
Если он преобразует входное напряжение в более низкое выходное напряжение, он называется «понижающим» трансформатором.
Давайте посмотрим, как работает трансформатор. Трансформатор использует два очень важных свойства в мире электричества.
Первое явление, используемое в трансформаторах, заключается в том, что когда по проводу проходит электрический ток, он создает магнитное поле.
В приведенном ниже примере провод (катушка) пропускает постоянный ток (DC). Магнитное поле показано синей дугой.
Ниже мы демонстрируем катушку с проводом переменного тока. Важно отметить, что, поскольку ток меняет направление, он создает «изменяющееся» магнитное поле (показано синей дугой со стрелками). Т.е. В DC поле не меняется, в то время как в AC поле постоянно меняется.
Теперь давайте обсудим второе электрическое явление, которое заставляет трансформаторы работать.Это называется «электромагнитная индукция», и давайте рассмотрим катушку с проволокой, чтобы продемонстрировать это.
Электромагнитная индукция – это явление, при котором, если на провод (или катушку провода, как в нашем примере) воздействовать ИЗМЕНЯЮЩИЕСЯ магнитным полем, в проводе будет индуцироваться ток. В приведенном ниже примере изменяющееся (то есть многократно увеличивающееся и уменьшающееся) магнитное поле представлено синей дугой со стрелками.
Важно, что магнитное поле меняется.Неизменяющееся магнитное поле (как показано ниже) НЕ будет индуцировать ток в катушке.
Теперь мы можем объяснить, как работает трансформатор. Входной переменный ток идет в первичную катушку (розовый). Это создает изменяющееся магнитное поле (синяя дуга со стрелками). Изменяющееся магнитное поле индуцирует ток во вторичной катушке (зеленый цвет), и, таким образом, электрическая энергия передается от первичной катушки к вторичной катушке.
На этом этапе вы можете видеть, что трансформатор работает только с переменным током, потому что ему требуется изменяющееся магнитное поле для передачи энергии через него.Если бы вы использовали постоянный ток, трансформатор не работал бы. Магнитное поле не будет изменяться и, следовательно, не будет передавать энергию вторичной катушке.
Будет ли трансформатор работать как повышающий или понижающий трансформатор, зависит от соотношения петель в первичной и вторичной обмотках. В повышающем трансформаторе вторичная обмотка имеет больше витков, чем первичная обмотка. Точно так же в понижающем трансформаторе вторичная обмотка имеет меньше витков, чем первичная обмотка.
Теперь мы понимаем, что трансформаторы могут повышать или понижать напряжение. Мы также понимаем, что нам нужен переменный ток, чтобы трансформаторы работали. Теперь вопрос в том, почему трансформаторы так важны?
Это связано с передачей электроэнергии. Ранее мы обсуждали, как вырабатывается электроэнергия на электростанции.
Эта электростанция может находиться на расстоянии многих сотен миль / километров от вашего дома или больницы, а это означает, что электричество должно пройти очень далеко, прежде чем достигнет вас.Одна большая головная боль для энергетической компании заключается в том, что, когда электричество передается по проводам, оно теряет энергию. Если это произойдет на огромных расстояниях, когда до вас дойдет проволока, ничего не останется.
Согласно физическому принципу, провода с низким напряжением имеют более высокие потери, чем провода с высоким напряжением. (Объяснение этого выходит за рамки данного веб-сайта.)
Следовательно, чтобы минимизировать потери, энергокомпания передает электроэнергию под высоким напряжением.
Эти высоковольтные линии электропередач часто можно увидеть пересекающими ландшафт. В следующий раз, когда вы выйдете на улицу, поищите их.
Вот где вступают в игру трансформаторы. Генераторы вырабатывают относительно низкое напряжение. Это низкое напряжение повышается повышающим трансформатором до высокого напряжения, которое используется для передачи электричества на большие расстояния. Когда провода доходят до вас, высокое напряжение снижается с помощью серии понижающих трансформаторов. Единственный практический способ создания высокого напряжения и последующего снижения, необходимого для экономичной передачи энергии, – это использование трансформаторов.И именно поэтому переменный ток используется для передачи электроэнергии, вплоть до розетки в вашей больнице и дома.
Сводка:
Важно, чтобы вы знали об электричестве. Это поможет вам лучше понять электробезопасность.
Ток связан с потоком электронов и измеряется в амперах.
Разница потенциалов – это то, что заставляет электроны течь (ток), и измеряется в «Вольтах». Существует множество источников разности потенциалов, таких как батареи, электрические розетки дома и в больнице и т. Д.Ток напрямую связан с разностью потенциалов, и это является частью закона Ома.
Сопротивление – это то, что препятствует прохождению тока и измеряется в Ом. Ток обратно пропорционален сопротивлению. Эта взаимосвязь является частью Закона Ома.
Закон Ома определяет соотношение между напряжением, током и сопротивлением. Если вы знаете два из трех компонентов закона Ома, вы можете узнать о третьем.
Ток может быть постоянным или переменным. В постоянном токе электроны текут в одном направлении, в то время как в переменном токе электроны меняют направление.
Вы знаете (благодаря осциллографу), как постоянный и переменный ток ведут себя с течением времени. Вы знаете, как формируется сигнал переменного тока.
Трансформаторы
необходимы для создания высокого напряжения, необходимого для экономичной передачи тока на большие расстояния. Трансформаторы работают только с переменным током, поэтому энергокомпания снабжает ваш дом и больницу переменным током.
Теперь, когда у вас есть базовые представления об электричестве, вы можете безопасно прочитать «Электробезопасность», щелкнув меню в верхней части этой страницы.
Базовое электричество
Базовое электричество
Базовое электричество:
Электричество – это поток электронов из одного места в другое. Электроны могут проходить через любой материал, но в одних это происходит легче, чем в других. Насколько легко он течет, называется сопротивлением. Сопротивление материала измеряется в Ом.
Материю можно разбить на:
Проводники: легко течет электронов. Низкое сопротивление.
Полупроводники: электрон может течь при определенных обстоятельствах. Переменное сопротивление в зависимости от состава и условий цепи.
Изолятор: электронов течет с большим трудом. Высокая стойкость.
Поскольку электроны очень маленькие, на практике их обычно измеряют в очень больших количествах. Кулон равен 6,24 x 10 ¹⁸ электронов. Однако больше всего электриков интересуют движущиеся электроны.Поток электронов называется током и измеряется в AMPS. Один ампер равен потоку в один кулон в секунду через провод.
Чтобы электроны протекали через сопротивление, требуется сила притяжения, которая их притягивает. Эта сила, называемая электродвижущей силой или ЭДС, измеряется в вольт . Вольт – это сила, необходимая для проталкивания 1 А через 1 Ом сопротивления.
Когда электроны проходят через сопротивление, он выполняет определенную работу. Он может быть в форме тепла, магнитного поля или движения, но он что-то делает.Эта работа называется мощностью и измеряется в ваттах. Один ватт равен работе, выполняемой 1 ампером, проталкиваемым через сопротивление 1 вольт.
ПРИМЕЧАНИЕ:
AMPS – количество электроэнергии.
ВОЛЬТ – это толчок, а не сумма.
OHMS замедляет поток.
WATTS – это сколько сделано.

Есть 2 стандартные формулы, описывающие эти отношения.
Закон Ома: Где
R = Сопротивление (Ом)
E = Электродвижущая сила (вольт)
I = сила тока (амперы)
R = E / I
Чтобы выразить выполненную работу: Формула мощности (закон PIE):
Где:
P = Мощность (Вт)
I = сила тока (амперы)
E = Электродвижущая сила (вольт)
P = IE
Этот закон часто переформулируется в единицах измерения, таких как Закон Западной Вирджинии:
Вт = ВА
для
Вт = Вольт x Ампер
Все это важно, потому что все электрическое оборудование имеет ограничение на то, сколько электроэнергии оно может безопасно обрабатывать, и вы должны отслеживать нагрузку и мощности, чтобы предотвратить сбой, повреждение или пожар.
Например, лампа рассчитана на 1000 Вт. @ 120 В. Это означает, что при 120 вольт он будет использовать:
1000 Вт. / 120 об. = 8,33 а.
Распространенным ярлыком является использование 100 v. Вместо 120. Это упрощает вычисления и создает некоторое свободное пространство. Итак:
1000 Вт / 100 Вт = прибл. 10 а.
Простая схема:
Самая простая схема имеет источник питания, такой как батарея или розетка, провод, идущий от «горячей» стороны к «нагрузке», затем провод от нагрузки обратно к источнику питания.Также обычно есть переключатель для «размыкания» или «замыкания» цепи. Нагрузка будет работать только тогда, когда цепь замкнута или замкнута.
В более сложных схемах, где подключено более одной нагрузки, они могут быть включены последовательно или параллельно. В последовательной цепи ток должен проходить через одно, чтобы перейти к следующему. Напряжение делится между ними. Если один погаснет, погаснут все.
В параллельной цепи каждая нагрузка электрически подключена к источнику в одной и той же точке, каждая получает полное напряжение одновременно.Если один погас, остальные горят.
Большинство схем представляют собой комбинации двух типов. Автоматические выключатели и предохранители включены последовательно с нагрузкой, но несколько нагрузок в цепи работают параллельно.
Автоматические выключатели и предохранители могут быть размещены в цепи питания перед вилкой, как в цепях освещения, или между вилкой и нагрузкой внутри, как в большинстве звукового оборудования, или в обоих.
Кабели, разъемы и схемы имеют номинальный ток в соответствии с размером.
Кабель
Существует много типов кабелей, но электрические нормы допускают использование только определенных типов. Сценическое использование требует очень тяжелого оборудования. По кабелю можно ходить, его можно наезжать на пейзаж или транспортные средства, тянуть и тащить, а также зажимать. Поэтому упор делается на гибкость и долговечность.
Для одиночной цепи разрешены ТОЛЬКО кабели типа S или SO. Тип S – это сверхпрочный кабель с резиновым покрытием. Тип SO – это сверхпрочный кабель с покрытием из неопрена (синтетический каучук, маслостойкий).Это должен быть трехжильный кабель с черными, белыми и зелеными проводниками. Тип SJ с более легким резиновым покрытием специально НЕ допускается. Сварочный кабель когда-то был обычным явлением для использования в одножильном фидерном кабеле, но это специально НЕ разрешено. Это должен быть кабель типа SC, SCE, PPE или аналогичный кабель для развлечений и сцены, который имеет сверхпрочную оболочку и очень гибкий провод внутри.
Калибр провода Пропускная способность
# 18 7 а.
# 16 10 а.
№ 14 15 а.
№ 12 20 а.
№ 10 25 а.
№ 6 55 а.
№ 2 80 а.
№ 1 100 а.
# 00 (2/0) 300 а.
# 0000 (4/0) 405 а.
Это приблизительные значения для кабелей, обычно используемых в кинотеатрах. Другие виды и методы могут оцениваться по-другому.
Разъемы
Разъемы
позволяют быстро и безопасно устанавливать и разрывать временные соединения. Штекерные разъемы имеют открытые контакты. Гнездовые соединители имеют внутренние контакты внутри изолирующей оболочки с отверстиями для их соединения. Подумайте о биологии.
Штепсельная вилка всегда находится на стороне нагрузки соединения, а охватывающая сторона – на стороне линии; “женщина имеет силу!”
Parallel Blade (Edison): стандартная бытовая вилка, она встречается на большинстве оборудования, но не достаточно прочна для сценического освещения.Стандартная конфигурация с двумя параллельными ножками и U-заземлением рассчитана на 15 А. Только. Обычно «горячий» вывод имеет медный цвет, «нейтральный» – серебристый, а «земля» – зеленый.
Штырь ступени (обозначение NEMA, 5T-20): имеет круглые штыри 1/4 дюйма и очень прочный. Наиболее распространенный специальный разъем для сцены. Номинальный ток 20 А. Центральный штифт – «земля», внешний штифт Ближайший к земле – «нейтральный», а другой – «горячий».
3-контактный поворотный замок (a.к.а. NEMA L5-20): имеет три изогнутых лезвия, которые фиксируются в гнезде путем поворота на 1/8 оборота после вставки. Номинальный ток 20 А. Одно лезвие имеет выступ, загнутый к центру; это земля. Немного большее лезвие с серебряным винтом – «нейтральное», а маленькое лезвие с медным винтом – «горячее».
Кулачковые замки: однопроводной соединитель для большого провода, 2/0 или 4/0. После вставки фиксируется поворотом на 1/2 оборота. Поставляется в цвете, чтобы обозначить, какая нога какая.Номинальный ток более 400 А. Самый распространенный размер на сцене. Также доступен миниатюрный размер для кабеля №1, рассчитанный на 100 А.
Кабельные аксессуары:
Two-fers: Y-образный шнур с одним штекером и двумя розетками, для подключения двух устройств к одной розетке.
Тройка: то же самое, 3 суки.
Адаптеры: вилка на одном конце и розетка другого типа на другом. Используется для подключения устройства к розетке другого типа.
Существует две основных формы производства электроэнергии: постоянный ток и переменный ток. Постоянный ток – это тип электричества, обеспечиваемый батареей. Один терминал заряжен положительно, другой – отрицательно, и электричество перетекает от одного к другому, всегда в одном и том же направлении. Однако, хотя его легко создать и контролировать, DC плохо переносит большие расстояния; он истощается сопротивлением в линиях передачи и исчезает, прежде чем доберется до того места, где это необходимо.
Переменный ток также имеет положительную и отрицательную клеммы, но полярность и направление потока меняются много раз в секунду.В Соединенных Штатах электричество меняет полярность 120 раз в секунду, или 60 полных циклов в секунду, то есть 60 Гц. Переменный ток хорошо переносится на большие расстояния, поэтому его лучше всего использовать для линий распределения электроэнергии.
Нет разницы между током или напряжением между переменным и постоянным током. Некоторые устройства могут работать ТОЛЬКО с одним типом системы или с другим, но в остальном вольт – это вольт.
Роуд-шоу и концертные туры обычно приносят с собой собственные осветительные и звуковые установки, что означает, что их диммерные стойки и звуковые распределительные коробки должны быть подключены к источнику питания, способному подавать большой ток.
Энергия обычно вырабатывается на расстоянии от места использования. Он подается в виде трехфазного источника питания при очень высоком напряжении, что позволяет пропускать много киловатт через относительно небольшие проводники, поскольку сила тока фактически мала. Есть 3 горячих точки, каждая на 120 градусов не в фазе со следующей, когда их синусоидальные волны нанесены друг на друга, отсюда и термин «3 фазы». Нет нейтралов. Эта конфигурация называется Дельта, и она того же типа (при гораздо более низком напряжении), что используется для работы 3-фазных двигателей.
Уровень мощности снижается через серию подстанций. На каждой ступени трансформаторы снижают напряжение и увеличивают силу тока, пока она не достигнет линейных трансформаторов за пределами здания. В этот момент служба Delta преобразуется в службу Wye и вводится в здание у «служебного входа».
Соединение звезды имеет те же три горячих плеча, а также электрическую нейтраль, созданную на трансформаторе. К этому времени в схеме звезды или треугольника линейное напряжение было понижено до уровня, при котором каждая горячая клемма на 120 вольт выше потенциала земли, называемого «землей», а в случае подключения звездой или треугольником каждая горячая клемма также составляет 120 В.также выше нейтрального. Однако из-за геометрии горячих фаз существует разница в 208 В (не 240 В) между любыми двумя горячими фазами в любом типе трехфазной системы.
Это отличается от однофазной системы, используемой в некоторых старых кинотеатрах и обычно в частных домах.
В этой услуге от каждого конца одной фазы треугольника (отсюда и одной фазы) отводятся две точки, а на трансформаторе создается нейтраль. Их вносят в здание у служебного входа.Между горячим и нейтральным током 120 В, как и в звездообразной системе. Однако между двумя горячими точками находится 240 В., а не 208 В. Однофазный режим редко встречается в промышленности, в том числе в театре, потому что он не так эффективен для подачи большого количества необходимой энергии.
На служебном входе нейтраль звездообразной (или однофазной) системы должна быть соединена с системой заземления, закопанной в землю снаружи. ОЧЕНЬ важно, чтобы земля и нейтраль НЕ были подключены в какой-либо другой точке, иначе может возникнуть небезопасная ситуация.
Связывание в силе
Когда дело доходит до постоянной коммерческой проводки, Электротехнический кодекс требует, чтобы работы выполняли только лицензированные электрики. Однако в Кодексе есть исключение для индустрии развлечений. «Квалифицированному персоналу» разрешается ВРЕМЕННО подключаться к электросети. Это означает, что квалифицированный рабочий сцены может привязать переносную диммерную стойку к распределительной коробке, но не может провести постоянные провода к этой коробке ИЛИ установить ПОСТОЯННУЮ диммерную стойку. Ключевая фраза – «Квалифицированный персонал».Только рабочие сцены, которые были обучены этому, имеют право на связь. Кодекс также предоставляет театру еще одно исключение, которого нет в других отраслях. В театре разрешается использовать одинарные жилы и соединители (то есть фидерный кабель с соединителями Camlock). Но поскольку ВАЖНО, чтобы соединения выполнялись в надлежащем порядке, только обученный и квалифицированный персонал может выполнять эти соединения.
Распределительная коробка, в которой временное оборудование подключается к электросети, называется коммутатором компании, распределительным устройством или «бычьим коммутатором».
Внутри дистрибутива имеются наконечники для подключения проводов. Есть три наконечника для подключения «горячих» проводов, каждый из которых подключается к предохранителю или автомату защиты. Обычно их называют ветвями A, B и C; или ноги X, Y и Z. Они могут быть черными или иметь любой цвет, ЗА ИСКЛЮЧЕНИЕМ белого, светло-серого или зеленого. Также имеется наконечник для нейтрали, у которого НЕ есть предохранитель или прерыватель, который ДОЛЖЕН быть отмечен белым или светло-серым цветом, и наконечник для провода заземления, который обычно прикручивается непосредственно к металлической распределительной коробке.(Согласно Кодексу, коробка и ее кабелепровод должны быть заземлены, но если это не так, к коробке должен быть проведен отдельный заземляющий провод, отмеченный зеленым). Также будет отверстие для доступа, через которое временный провода пропущены. В отверстии должна быть втулка, чтобы коробка не прорезала изоляцию провода.
При подключении кабелей НЕОБХОДИМО соблюдать надлежащую процедуру, иначе может возникнуть небезопасная ситуация. НЕ БУДЬТЕ ЯРКОСТИ!
Разложите хвосты фидера так, чтобы они были готовы к подключению.ПРИМЕЧАНИЕ: Код требует использования хвостовиков, которые можно отсоединить в пределах 10 футов от коробки дистрибутива). Хвосты пока НЕ должны подключаться к фидерным кабелям.
Выключите бычий переключатель, если он еще не выключен (коробка не открывается, если переключатель включен, если коробка не сломана). Откройте коробку и УБЕДИТЕСЬ, что «горячие» клеммы действительно «мертвые», используя измеритель или тестер.
Вставьте зеленый хвостовой провод и надежно закрепите на клемме заземления.
Вставьте белый провод и прикрепите к клемме нейтрали.
Вставьте «горячие» хвосты по одному и надежно прикрепите их к трем «горячим» клеммам, присоединенным к предохранителям или прерывателям. Эти провода обычно маркируются черным, красным и синим цветом. На этом этапе не имеет значения, какой провод подключен к какой горячей клемме, но условные обозначения обычно идут в следующем порядке: черный, красный, синий.
Закройте коробку и убедитесь, что разъемы на хвостах свободны. Включите переключатель Bull.
Проверьте каждый провод с помощью измерителя, осторожно вставив провода от измерителя в открытые разъемы фидера.Вы должны получить:
Между нейтралью и землей: 0 вольт.
Между каждым горячим проводом и нейтралью: 120 В.
Между каждым горячим проводом и землей: 120 В.
Между горячим и любым другим горячим: 208 против
Если вы получите ЛЮБЫЕ ДРУГИЕ ЧТЕНИЯ, проверьте проводку еще раз!
Если все в порядке, выключите выключатель Bull и сообщите об этом электрику.
Когда фидерные кабели подключены к диммерной стойке или звуковому дистрибутиву, и когда фидеры подключены к хвостовикам, ПОДКЛЮЧИТЕ ИХ В ТАКОМ ПОРЯДКЕ! , то есть: сначала зеленый, потом белый, потом три хота. Подключайте их при выключенном питании, но всегда обращайтесь с ними так, как будто питание все равно включено. Когда-нибудь это может быть!
Кроме того, НИКОГДА НЕ ПОДКЛЮЧАЙТЕ ГОРЯЧИЕ ПЕРВОЕ! Оборудование может попытаться замкнуть цепь через две точки и пропустить 208 В через цепь, предназначенную для 120 В, и разрушить оборудование, или, что еще хуже, убить кого-то электрическим током!
Многие такелажные двигатели представляют собой трехфазные двигатели, использующие три точки подключения и НЕ нейтраль. Иногда двигатель может вращаться в обратном направлении.В этом случае просто поменяйте местами любые две точки нагрева, и двигатель будет работать в обратном направлении.

Вернуться к содержанию
Авторские права © 2002, 2008, 2013 Мик Алдерсон .

Материала проводника тока ρ	Длины проводника \(l\)	Площади поперечного сечения проводника \(S\)
Для каждого метериала характерно его удельное сопротивление, которое обозначают буквой ρ и которое можно найти в таблице удельных сопротивлений.	Чем длиннее проводник электричества, тем больше его электрическое сопротивление.	Чем меньше площадь поперечного сечения проводника электричества, тем больше электрическое сопротивление.
Пример с коридором: движение вперёд зависит от того, сколько людей в нём находится, как каждый из них двигается, насколько они полные или худые.	Пример с коридором: чем длиннее коридор, тем дольше и труднее путь.	Пример с коридором: чем уже коридор, тем труднее пробираться сквозь толпу людей.

Преобразованный тип энергии	Преобразованный
Механический	Электродвигатель
Электромагнитный	Светодиод
Тепловой	Тепловой	Ветровой резистор
	Химический ветер Батарея
	Мельница

Имя префикса	Сокращенное обозначение префикса	Вес
Nanowatt	nW	10 ^-9
Microwatt	6 9027 -6 9027 9027 9027 9027 Мельница	10 ^-3
Ватт	Вт	10 ⁰
Киловатт	кВт	10 ³
907 907 907 907 907 906 Meg620
ГВт	ГВт	10 ⁹

Калибр провода	Пропускная способность
# 18	7 а.
# 16	10 а.
№ 14	15 а.
№ 12	20 а.
№ 10	25 а.
№ 6	55 а.
№ 2	80 а.
№ 1	100 а.
# 00 (2/0)	300 а.
# 0000 (4/0)	405 а.