Что такое электрическое напряжение. Что такое электрического напряжение

Суть напряжения. Что такое электрическое напряжение. Основы электричества.

Тема: в чём заключается суть электрического напряжения, что же это такое.

Вряд ли найдётся в цивилизованном обществе такой взрослый человек, который бы не знал о существовании электричества и основной его характеристики такой как электрическое напряжение. Слово то знакомое и вроде бы подразумевает наличие какой-то электрической силы на тех или иных электрических проводниках и устройствах. Но что именно означает это электрическое понятие? Какова суть электрического напряжения? В этом мы и постараемся разобраться в этой статье.

Напомню для тех, кто забыл, и поведаю для тех, кто не знал. Суть самого электричества, как природного явления заключается в существовании и взаимодействии так называемых электрических заряженных частиц. Это электроны и протоны. Они являются неотъемлемой частью структуры любого атома вещества.

Атом, это элементарная частица, имеющая следующее устройство - в центре находится ядро, состоящее из скопления протонов и нейтронов. Это как бы сгусток, основа, скопление более мелких частиц, имеющих положительный электрический заряд, что проявляется в виде электрического поля со знаком +. Вокруг ядра атома с очень большой скоростью вращаются более мелкие частицы, это электроны. Для наглядности это можно сравнить с устройством нашей солнечной системы, где в роли ядра выступает солнце, а планеты, вращающиеся вокруг него, это электроны. Электроны имеют отрицательный электрический заряд, со знаком -.

Суть напряжения в сфере электрических явлений заключается во взаимодействии так называемых электрических полей, что присутствуют вокруг электрических заряженных частиц. То есть, непосредственное взаимодействие между электрическими зарядами происходит именно посредствам этих самых электрических полей. Сами же частицы никогда не бывают в абсолютной близости, полном контакте, прикосновении друг к другу. Между ними всегда есть некоторое расстояние, что обуславливается силой взаимодействия электрических полей.

К вышесказанному, по теме сути электрического напряжения, также стоит добавить, что одноименные электрические заряды всегда отталкиваются друг от друга, а разноименные, соответственно, притягиваются. Тут то и можно обнаружить суть напряжения в электричестве, а именно, сила, с которой будет происходить это притягивание или отталкивание электрически заряженных частиц и будет соответствовать общему смыслу напряжения. Другими словами говоря, сила стремления притянуться либо же оттолкнуться друг от друга протонов и электронов выражается в электрическом напряжении.

В научных формулировках электрическое напряжение выражается как разность электрических потенциалов между двумя точками. То есть, имеется место, где находиться один или много зарядов с одним и тем же знаком, либо минус, либо плюс. Эта точка будет одним потенциалом, дающая определенную силу напряженности электрического поля, что образуется вокруг. В другом же месте, допустим, скопились заряды с противоположным знаком, и они также образовывают свой электрический потенциал, который относительно первого будет являться вторым. Так вот если измерить силу напряженности между этими двумя точками с противоположными потенциалами, мы обнаружим определенное электрическое напряжение.

Проще говоря, имеются заряженные частицы, вокруг них, как мы выяснили, всегда существует электрическое поля, способные непосредственно действовать друг на друга либо пытаясь подтянуться, либо же стремясь оттолкнуться. Сила этого стремления зависит от количества электрического заряда (величины потенциала). Так как один электрический заряд имеет строго определённую величину своего заряда, то уже общая сила будет зависеть от количества заряженных частиц. Чем больше зарядов находятся вместе, тем больше их суммарная сила. Расстояние также имеет значение. Чем дальше друг от друга заряды, тем слабее будет напряжение, и наоборот.

Думаю в общих чертах Вам стало понятнее суть напряжения, что касается области электричества. Да, стоит добавить, что электрическое напряжение измеряется в вольтах, В (в честь учёного, открывшее это явление и официально его обнародовав). Оно соответствует произведению электрического сопротивления на силу электрического тока. Ну об этих понятиях мы поговорим в следующих темах, а пока на этом пожалуй всё. Тема - суть электрического напряжения окончена.

P.S. Электрическое напряжение можно ещё сравнить с давлением воды (если брать аналогию физических процессов с обычным водопроводом). Когда водопроводный краник закрыт, вода не течёт, хотя в этот самое время она находиться под определенным давлением. В этот момент давление, так же как и напряжение в электрической цепи будет максимально возможным. Но как только краник мы приоткроем, начнет течь вода, и давление немного снижается, так же как и при замыкании электроцепи произойдет некоторое падение напряжения. Суть напряжения очень похожа в природе, будь то область электричества или гидродинамика и т.д.

electrohobby.ru

Что такое электрическая сеть?

Электрическая сеть — совокупность подстанций, распределительных устройств и соединяющих их электрических линий, размещённых на территории района, населённого пункта, потребителя электрической энергии.

Электрические сети принято классифицировать по назначению (области применения), масштабным признакам, и по роду тока.

Назначение, область применения

Сети общего назначения: электроснабжение бытовых, промышленных, сельскохозяйственных и транспортных потребителей.

Сети автономного электроснабжения: электроснабжение мобильных и автономных объектов (транспортные средства, суда, самолёты, космические аппараты, автономные станции, роботы и т. п.)

Сети технологических объектов: электроснабжение производственных объектов и других инженерных сетей.

Контактная сеть: специальная сеть, служащая для передачи электроэнергии на движущиеся вдоль неё транспортные средства (локомотив, трамвай, троллейбус, метро).

Масштабные признаки, размеры сети

Магистральные сети: сети, связывающие отдельные регионы, страны и их крупнейшие источники и центры потребления. Характерны сверхвысоким и высоким уровнем напряжения и большими потоками мощности (гигаватты).

Региональные сети: сети масштаба региона (области, края). Имеют питание от магистральных сетей и собственных региональных источников питания, обслуживают крупных потребителей (город, район, предприятие, месторождение, транспортный терминал). Характерны высоким и средним уровнем напряжения и большими потоками мощности (сотни мегаватт, гигаватты).

Районные сети, распределительные сети. Имеют питание от региональных сетей. Обычно не имеют собственных источников питания, обслуживают средних и мелких потребителей (внутриквартальные и поселковые сети, предприятия, небольшие месторождения, транспортные узлы). Характерны средним и низким уровнем напряжения и небольшими потоками мощности (мегаватты).

Внутренние сети: распределяют электроэнергию на небольшом пространстве — в рамках района города, села, квартала, завода. Зачастую имеют всего 1 или 2 точки питания от внешней сети. При этом иногда имеют собственный резервный источник питания. Характерны низким уровнем напряжения и небольшими потоками мощности (сотни киловатт, мегаватты).

Электропроводка: сети самого нижнего уровня — отдельного здания, цеха, помещения. Зачастую рассматриваются совместно с внутренними сетями. Характерны низким и бытовым уровнем напряжения и маленькими потоками мощности (десятки и сотни киловатт).

Род тока

Переменный трёхфазный ток: большинство сетей высших, средних и низких классов напряжений, магистральные, региональные и распределительные сети. Переменный электрический ток передаётся по трём проводам таким образом, что фаза переменного тока в каждом из них смещена относительно других на 120°. Каждый провод и переменный ток в нём называются «фазой». Каждая «фаза» имеет определённое напряжение относительно земли, которая выступает в роли четвёртого проводника.

Переменный однофазный ток: большинство сетей бытовой электропроводки, оконечных сетей потребителей. Переменный ток передаётся к потребителю от распределительного щита или подстанции по двум проводам (т. н. «фаза» и «ноль»). Потенциал «нуля» совпадает с потенциалом земли, однако конструктивно «ноль» отличается от провода заземления.

Постоянный ток: большинство контактных сетей, некоторые сети автономного электроснабжения, а также ряд специальных сетей сверхвысокого и ультравысокого напряжения, имеющих пока ограниченное распространение.

Принципы работы электрической сети

Электрические сети осуществляют передачу, распределение и преобразование электроэнергии в соответствии с возможностями источников и требованиями потребителей.

Переменный ток

Большинство крупных источников электроэнергии — электростанции — построено с использованием генераторов переменного тока. Кроме того, амплитудное напряжение переменного тока может быть легко изменено при помощи трансформаторов, что позволяет повышать и понижать напряжение в широких пределах. Основные потребители электроэнергии также ориентированы на непосредственное использование переменного тока. Мировым стандартом генерации, передачи и преобразования электроэнергии является использование переменного трёхфазного тока. В России и европейских странах промышленная частота тока равна 50 герц, в США, Японии и ряде других стран — 60 герц.

Переменный однофазный ток используется многими бытовыми потребителями и получается из переменного трёхфазного тока путём объединения потребителей в группы по фазам. При этом каждой группе потребителей выделяется одна из трёх фаз, а второй провод («ноль»), используемый при передаче однофазного тока, является общим для всех групп и в своей начальной точке заземляется.

Классы напряжения

При передаче большой электрической мощности при низком напряжении возникают большие омические потери из-за больших значений протекающего тока. Формула δS = I²R описывает потерю мощности в зависимости от сопротивления линии и протекающего тока. Для снижения потерь уменьшают протекающий ток: при снижении тока в 2 раза омические потери снижаются в 4 раза. Согласно формуле S = IU для передачи такой же мощности при пониженном токе необходимо во столько же раз повысить напряжение. Таким образом, большие мощности целесообразно передавать при высоком напряжении. Однако строительство высоковольтных сетей сопряжено с рядом технических трудностей; кроме того, непосредственно потреблять электроэнергию с высоким напряжением крайне проблематично для конечных потребителей.

В связи с этим сети разбивают на участки с разным классом напряжения (уровнем напряжения). Трёхфазные сети, передающие большие мощности, имеют следующие классы напряжения: от 1000 кВ и выше (1150 кВ, 1500 кВ) - Ультравысокий, 1000 кВ, 500 кВ, 330 кВ - сверхвысокий, 220 кВ, 110 кВ - ВН, высокое напряжение, 35 кВ - СН-1, среднее первое напряжение, 20 кВ, 10 кВ, 6 кВ, 1 кВ - СН-2, среднее второе напряжение, 0,4 кВ, 220 В, 110 В и ниже - НН, низкое напряжение.

Преобразование напряжения

Как правило, генераторы источника и потребители работают с низким номинальным напряжением. Потери энергии в линиях обратно пропорциональны квадрату напряжения, поэтому для снижения потерь электроэнергию выгодно передавать на высоких напряжениях. Для этого на выходе от генератора его повышают, а на входе потребителя его понижают при помощи трансформаторов.

Структура сети

Электрическая сеть может иметь очень сложную структуру, обусловленную территориальным расположением потребителей, источников, требованиями надёжности и другими соображениями. В сети выделяют линии электропередачи, которые соединяют подстанции. Линии могут быть одинарными и двойными (двухцепными), иметь ответвления (отпайки). К подстанциям, как правило, подходит несколько линий. Внутри подстанции происходит преобразование напряжения и распределение потоков электроэнергии между подходящими линиями. Для соединения линий и оборудования внутри подстанций используются электрические коммутаторы различных типов.

Для наглядного представления структуры сети используется специальное начертание схемы сети, однолинейная схема, представляющая три провода трёх фаз в виде одной линии. На схеме отображаются линии, секции и системы шин, коммутаторы, трансформаторы, устройства защиты.

Структура сети электроснабжения может динамически изменяться путём переключения коммутаторов. Это необходимо для отключения аварийных участков сети, для временного отключения участков при ремонте. Структура сети также может быть изменена для оптимизации электрического режима сети.

Основные компоненты сети

Сеть электроснабжения характерна тем, что связывает территориально удалённые пункты источников и потребителей . Это осуществляется при помощи линии электропередачи — специальных инженерных сооружений, состоящих из проводников электрического тока (провод — неизолированный проводник, или кабель — изолированный проводник), сооружений для размещения и прокладки (опоры, эстакады, каналы), средств изоляции (подвесные и опорные изоляторы) и защиты (грозозащитные тросы, разрядники, заземление).

Вернуться назад

kt.tatarstan.ru

Что такое электрическое напряжение

Электрическое напряжение представляет собой отношение работы, которую тратит система на перемещение заряда, к величине этого заряда. В городских электросетях используются трехфазные сети. Как себя вести, когда попал в поле оборванного провода, и к чему может привести неправильное поведение? Электрическое напряжение относится к энергетическим характеристикам электрического поля. Есть и другое определение термина: это – отношение работы к величине заряда, перемещаемого по проводнику на определенное расстояние. Единицей измерения электрического напряжения в системе СИ является вольт «В». Она названа так в честь Алессандро Вольта, который впервые в мире открыл гальванический элемент и получил ток. Иногда электрическое напряжение оценивают как разность потенциалов. Например, в одной точке потенциал равен 13 В, а в другой – 10 В. Тогда напряжение между точками будет равно 13 – 10 = 3 В.

Записи напряжения на практике

В зависимости от того, какое напряжение применяется в той или иной системе, используют то или иное обозначение. Если электрическое напряжение больше 1000 В, то используют кВ; если больше 1 млн. В – МВ и т.д. гигавольты, нановольты, микровольты. Электрическое напряжение измеряют вольтметрами, которые делятся на милливольтметры, вольтметры, киловольтметры и т.д.

Трехфазные сети

Вся энергосистема планеты строится на трехфазной сети. Она несет два вида напряжения: линейное и фазное. Линейное напряжение сети – это напряжение между двумя проводниками, а фазовое – между проводником и нейтральным проводом или нулем. Поэтому, когда мы подсоединяем нагрузку по треугольной схеме, линейное напряжение становится равным фазовому, а когда мы подсоединяем нагрузку по схеме «звезда», то линейное напряжение увеличивается в корень из трех раз. Отсюда такие обозначения трехфазной сети, как 220/380 В или 127/220 В. Первое число указывает на фазовое напряжение, а второе – на линейное. Для общего представления о величинах электрического напряжения на различных объектах, приведем их.

Напряжение на некоторых объектах

Напряжение между электродами, когда снимают электрокардиограмму, - 1-2 мВ.Пальчиковая батарейка – 1,5 В.Телефонная линия – 60 В.Электрический угорь – 650 В.Высокочастотная телевизионная антенна – от 1 до 100 мВ.Контакты трамвайной линии – 550 В.Грозовое облако – 10 гигавольт.

Полезный совет: как себя вести в поле оборванного провода?

Когда оборванный провод касается земли, может возникнуть шаговое напряжение. До определенного момента оно не очень опасно. Смертельным оно становится лишь тогда, когда меняется путь движения электричества в человеческом теле. Шаговое напряжение – напряжение шага одного человека. Ноги представляют собой контакты, и ток движется по замкнутой цепи нога-нога. Это – опасное состояние, но не смертельное, так как через сердце проходит мизерная часть электричества. Если ток приведет к неконтролируемым сокращениям мышц и человек упадет, поменяется путь прохождения тока и увеличится шаговое напряжение. Это – смертельная ситуация. Ее ни в коем случае нельзя допустить. Для этого выходить из опасной зоны надо быстро, но очень маленькими шажками, так как шаговое напряжение прямо пропорционально расстоянию между точками контакта. Но лучше скакать на одной ноге из зоны поражения.

completerepair.ru

Что такое электрическое напряжение

С понятием «электрическое напряжение» всем нам приходится сталкиваться практически каждый день, ведь область его использования не ограничивается одними только электроприборами. Это и грозовые разряды во время дождя, и искры на пластмассовой расческе и одежде из синтетических тканей и пр.

Сухой академический язык дает следующее определение данному явлению: электрическое напряжение - это физическая величина, указывающая на величину совершаемой зарядом в 1 Кл (Кулон) работы. Кулон, в свою очередь, указывает на величину заряда, пропущенную по проводящему материалу за 1 секунду при силе тока в 1 А.

Также допустимо другое определение, согласно которому электрическое напряжение представляет собой отношение работы, выполняемой электрическим полем по перемещению тестового (пробного) заряда между двумя точками, к численному значению данного заряда. При этом принято считать, что перенос заряда не влияет на разность потенциалов (не изменяет напряжения), а траектория движения может быть проигнорирована. В виде формулы данное определение записывается следующим образом:

U=A/q,

где U – напряжение, A – работа, q – заряд.

Чтобы запомнить, в чем измеряется электрическое напряжение, нет необходимости в заучивании, ведь подсказка всегда под рукой, так как на всех источниках тока указывается значение напряжения и его размерность: достаточно взглянуть на любую батарейку. Единица измерения – Вольт (В, V).

Понятия «электрическое напряжение» для цепей постоянного и переменного тока различаются. В переменном токе, характеризующемся периодическим прохождением синусоиды через нулевую отметку, для расчетов используется не мгновенное, а действующее значение. Это возможно благодаря тому, что его работа при активной линейной нагрузке численно соответствует постоянному напряжению.

Тот, кому довелось сталкиваться с трехфазными электродвигателями, наверняка обратил внимание на странную запись в паспортных характеристиках. Там через знак дроби указывается два напряжения, например, 220/380 В. Никакой опечатки нет, действительно, оборудование способно работать на двух разных действующих значениях. Откуда же в сети 380 В может взяться 220? Оказывается, напряжение может быть как фазным, так и линейным, в зависимости от способа измерения. Фазное определяют, измеряя значение между каждой фазой и нулевым проводом, а линейное – между фазными проводниками. Соединив цепь нагрузки в треугольник, можно получить равенство линейного и фазного напряжений, а для схемы «звезда» фазное в 1,73 раза меньше линейного.

Для измерения напряжения используется специальный прибор – вольтметр. Главная его особенность – это необходимость подключения токоснимающих щупов параллельно нагрузке. Высокое внутреннее сопротивление не вносит шунтирующих искажений. Именно поэтому, например, в бытовом применении возможно прямое подключение к розетке (в отличие от амперметра, включающегося в разрыв цепи).

Но оставим трехэтажные формулы академикам и разберемся, что же такое «напряжение электрического тока», говоря простым человеческим языком. Итак, это разность зарядов (потенциалов) между двумя произвольными точками проводника или электрического поля. Источник, вызывающий движение электронов по проводнику (генератор, батарея), создает на одном его конце их избыток, а на другом – недостаток. Соответственно, значение зарядов также отличается. Достаточно соединить эти точки любой проводящей средой, и возникнет электрический ток – движение заряженных частиц, стремящееся нивелировать указанное различие. Другими словами, природа тока подразумевает стремление атомов к устойчивому состоянию, нарушенному магнитными полями генератора. Напряжение может существовать и без тока, если сопротивление между точками велико. Это объясняет тот факт, что привычные батарейки не «бьются током».

загрузка...

4responsible.ru

Каталог товаров