Какой ток в обычной розетке: постоянный или переменный. Напряжение постоянное и переменное

Что такое постоянное напряжение и переменное. Какой ток в розетке – постоянный или переменный

На форумах встречаются разные вопросы, даже самые необычные и порой даже глупые. Но они требуют своего ответа. К примеру, вопрос, какой ток в розетке: переменный или постоянный? Странность вопроса заключается в том, что всем известно – в подающих сетях линий электропередач проходит переменный ток. А это значит, что и в розетке он будет переменным.

На этом можно было бы и остановиться, но давайте разберем, чем отличается ток переменный от постоянного, и почему именно первый используется в быту и на производстве.

Что такое электрический ток

Со школьной программы физики известно всем, что ток – это направленное движение электронов. Во всех электростанциях принцип образования электроэнергии одинаковый. Для этого необходимо, чтобы вращался вал роторной установки. По сути, это пучок меди, который расположен между двумя магнитами. Вращать вал можно при помощи воды, ветра, горячего воздуха (пара) и так далее. Вот почему электростанции делятся на виды: гидро-, ветро-, тепловые и так далее.

Для чего необходимы магниты? С их помощью электроны внутри меди начинают двигаться за счет образованного магнитного поля, образуя направленное движение, то есть, токовый поток. Чтобы выделять электроны, к меди подключают провод, который и отводит ток от установки.

Но почему ток, выработанный электростанцией, называется переменным? Все дело в изменении направления движения электронов. Существуют такие показатели, как частота тока и его напряжение. Так вот в отечественных электрических сетях токовая частота равна 50 Гц, а напряжение 220 вольт. Частота говорит о том, что за одну секунду ток меняет свое направление 50 раз, а соответственно заряды частиц с положительного на отрицательный. Что касается напряжения, то, по сути, это давление или напор электронов в сети.

Итак, переменный ток – это смена зарядов. Поэтому напряжение в течение одной секунды меняется от максимума до минимума и наоборот 50 раз, в сумме получается 100 раз. То оно становится максимальным (100%), то минимальным (0%). И этот цикл все время повторяется. Если напряжение в сети было всегда постоянным, да к тому же максимальным, то для его проводки потребовался бы электрический кабель огромного сечения. С переменным этого не нужно. Небольшого диаметра провод может передавать миллионы вольт.

Так что, отвечая на вопрос, какой ток в розетке, нужно знать, почему он переменный, а не постоянный. И все же, почему постоянный ток так называется. Во-первых, он никогда не меняет своего направления, не скачет и не имеет частоты. Во-вторых, он присутствует только в батарейках и аккумуляторах, а также в генераторных установках.

Розетки

Итак, движемся дальше по теме, какой ток в розетке используется: постоянный или переменный. Переходим к розеткам, потому что в вопросе они встречаются. Так вот, есть ли розетки на напряжение постоянное, и на переменное? Сразу скажем, есть. Чем же они отличаются друг от друга?

Начнем с того, что розетки, в которых присутствует переменное напряжение, обозначаются символом (~) или буквами латинского алфавита (AC), то есть Alternating Current, что с английского языка так и переводится – переменный ток.

Розетки для постоянного напряжения обозначаются символом (–) или буквами DC (Direct Current – постоянный ток). На схемах такие розетки обозначаются плюсом и минусом со стрелкой. Сразу же оговоримся, что в розетку, где есть постоянное напряжение включать обычные бытовые приборы бесполезно. Работать все равно не будут. Обратите внимание на рисунок ниже, где указаны пиктограммы.

Так вот, многие производители их наносят на розетки для удобства распознания, то есть, для какого напряжения они предназначены. Как видите, даже чисто визуально можно определить, какое напряжение находится в розетке: постоянное или переменное. Конечно, все это нюансы, ведь отечественные сети поставляют только переменный ток, так что нет необходимости даже смотреть, какая маркировка у розетки, есть ли специальные символы или нет.

Подведем итоги

Электричество – это та энергия, которая задействована повсюду. Это основной ист

sibay-rb.ru

какой опаснее, какой уровень напряжения является допустимым для человека

Отличие переменного тока от постоянного можно понять, исходя из определенийОчень давно, учеными был изобретен электрический ток. Первым изобретением был постоянный. Но в последующем, проводя в своей лаборатории опыты, Никола Тесла изобрел переменный ток. Между ними было и есть много различий, согласно которым один из них используется в слаботочной аппаратуре, а другой имеет возможность преодолевать различные расстояния с небольшими потерями. Но многое зависит от величин токов.

Ток переменный и постоянный: разница и особенности

Отличие переменного тока от постоянного, можно понять исходя из определений. Для того чтобы лучше разобраться в принципе работы и особенностях, необходимо знать следующие факторы.

Основные отличия:

Движение заряженных частиц;
Способ производства.

Переменным, называют такой ток, в котором заряженные частицы, способны изменять направление движения и величину в определенное время. К главным параметрам переменного тока относят его напряжение и частоту.

В настоящее время, общественные электрические сети и различные объекты, используют переменный ток, с определенным напряжением и частотой. Данные параметры определяются оборудованием и устройствами.

Обратите внимание! В бытовых электросетях, используется ток величиной 220 Вольт и тактовой частотой 50 Гц.

Направление движения и частота заряженных частиц в постоянном токе неизменны. Данный ток для питания используют различные бытовые устройства, такие как телевизоры и компьютеры.

Определение переменного и постоянного тока

В связи с тем, что переменный ток, проще и экономичнее по способу производства и передачи на различные расстояния, он стал основой электрификации объектов. Производят переменный ток на различных электростанциях, с которых посредством проводников, то поступает к потребителю.

Постоянный ток, получают при преобразовании переменного тока или путем химических реакций (например, щелочная батарейка). Для преобразования, используют трансформаторы тока.

Какой уровень напряжения является допустимым для человека: особенности

Для того чтобы знать, какие значения электрического тока являются допустимыми для человека, составлены соответствующие таблицы, в которых указаны величины переменного и постоянного тока и время.

Параметры воздействия электрического тока:

Сила;
Частота;
Время;
Относительная влажность.

Допустимое напряжение прикосновения и ток, которые протекают через человеческое тело в различных режимах электроустановок, не превышают следующих значений.

Переменный ток 50 Гц, должен быть не более 2,0 Вольт и силой тока 0,3 мА. Ток с частотой 400 Гц напряжением 3,0 Вольт и сила тока 0,4 мА. Постоянный ток напряжением 8 и силой тока 1 мА. Безопасное воздействие тока с такими показателями, до 10 минут.

Предельно допустимые уровни напряжения и тока

Обратите внимание! Если электромонтажные работы производятся при повышенных температурах и высокой относительной влажности, данные значения уменьшаются в три раза.

В электроустановках с напряжением до 100 Вольт, которые глухо заземлены, или изолирована нейтраль, безопасные токи прикосновения следующие.

Переменный ток 50 Гц с разбросом напряжения от 550 до 20 Вольт и силой тока от 650 до 6 мА, переменный ток 400Гц с напряжением от 650 до 36 Вольт, и постоянный ток от 650 до 40 Вольт, не должен воздействовать на тело человека в пределах от 0,01 до 1 секунды.

Опасный переменный ток для человека

Считается, что для жизни человека, переменный электрический ток наиболее опасен. Но это при условии, если не вдаваться в подробности. Многое зависит от различных величин и факторов.

Факторы, влияющие на опасное воздействие:

Продолжительность контакта;
Путь прохождения электрического тока;
Сила тока и напряжение;
Какое сопротивление тела.

Согласно правилам ПУЭ, самый опасный ток для человека, это переменный с частотой, которая варьируется в пределах от 50 до 500 Гц.

Стоит отметить, что при условии, сила тока не превышает 9 мА, то любой, может сам освободиться от токоведущей части электроустановки.

Если данное значение превышено, то для того чтобы освободиться от воздействия электрического тока, человеку нужно стронная помощь. Связано это с тем, что ток переменный, намного сильнее способен возбуждать нервные окончания, и вызывать непроизвольные судороги мышц.

Например, при касании токоведущей части устройства внутренней частью ладони, мышечная судорога будет сильнее сжимать кулак, с течением времени.

Почему еще переменный ток опаснее? При одинаковых значениях силы тока, переменный в несколько раз сильнее воздействует на организм.

Самый опасный ток для человека, это переменный с частотой, которая варьируется в пределах от 50 до 500 Гц

Так как, переменный ток воздействует на нервные окончания и мышцы, то стоит понимать, что этим, том влияет и на работу сердечной мышцы. Из чего следует, что при контакте с переменным током, возрастает риск летального исхода.

Важным показателем, является сопротивление тела человека. Но при ударе переменным током с высокими частотами, сопротивление тела значительно снижается.

Какой величины опасен для человека постоянный ток

Опасным для человека, может быть и постоянный ток. Конечно переменный, в десятки раз опаснее. Но если рассматривать токи в различных величинах, то постоянный может быть намного опаснее переменного.

Воздействие постоянного тока на человека разделяют:

1 порог;
2 порог;
3 порог.

При воздействии постоянного тока перового порога (ток ощутимый), начинают немного дрожать руки, и появляется легкое покалывание.

Второй порог (ток не отпускающий), в пределах от 5 до 7 мА, является наименьшим значением, при котором человек, не может освободиться от проводника самостоятельно.

Данный ток считается не опасным, так как сопротивление тела человека выше, чем его значения.

Третий порог (фибрилляционный), при значениях от 100 мА и выше, ток сильно воздействует на организм и на внутренние органы. При этом ток при данных значениях, способен вызвать хаотичное сокращение сердечной мышцы и привести к его остановке.

На силу воздействия, влияют и другие факторы. Например сухая кожа человека, обладает сопротивлением от 10 до 100 кОм. Но если касание произошло мокрой поверхностью кожи, то сопротивление значительно снижается.

Этот фактор относится и к повышенной влажности, которая влияет на особенности проведения электромонтажных работ.

Что такое постоянный и переменный ток: разница (видео)

Теперь, вы сможете понять, в чем разница между током постоянным и переменным. Конечно различий много, но становится понятно, что при наличии определенных факторов, опасность представляют оба вида.

Добавить комментарий

6watt.ru

Какой ток в розетке постоянный или переменный и чем это обусловлено

Представить жилище современного человека без электрических розеток невозможно. И поэтому многие хотят знать больше о силе, несущей цивилизации тепло и свет, заставляющей работать все наши электроприборы. И начинают с вопроса: какой ток в нашей розетке, постоянный или переменный? И какой из них лучше? Чтобы ответить на вопрос, какой ток в розетке и чем обусловлен этот выбор, выясним, чем они отличаются.

Источники постоянного напряжения

Все эксперименты, проводимые учеными с электрическим током, начинались именно с него. Первые, еще примитивные, источники электроэнергии, подобные современным батарейкам, способны были выдавать именно постоянный ток.

Первый гальванический элемент

Его основная особенность – неизменность величины тока в любой момент времени. Источниками, кроме гальванических элементов, являются специальные генераторы, аккумуляторы. Мощным источником постоянного напряжения является атмосферное электричество – разряды молний.

Источники переменного напряжения

В отличие от постоянного, величина переменного напряжения изменяется во времени по синусоидальному закону. Для него существует понятие периода – времени, за которое происходит одно полное колебание, и частоты – величины, обратной периоду.

Синусоида переменного тока

В электрических сетях России принята частота переменного тока, равная 50 Гц. Но в некоторых странах эта величина равна 60 Гц. Это нужно учитывать при приобретении бытовых электроприборов и промышленного оборудования, хотя большая его часть прекрасно работает в обоих случаях. Но лучше в этом убедиться, прочитав инструкцию по эксплуатации.

Преимущества переменного тока

В наших розетках протекает переменный ток. Но почему именно он, чем он лучше постоянного?

Дело в том, что только величину переменного напряжения можно изменять с помощью преобразовательных устройств – трансформаторов. А делать это приходится многократно.

Теплоэлектростанции, гидроэлектростанции и атомные электростанции находятся далеко от потребителей. Возникает необходимость передачи больших мощностей на расстояния, исчисляемые сотнями и тысячами километров. Провода линий электропередач имеют малое сопротивление, но все же оно присутствует. Поэтому ток, проходя по ним, нагревает проводники. Более того, за счет разности потенциалов в начале и конце линии, к потребителю приходит меньшее напряжение, чем было на электростанции.

Бороться с этим явлением можно, либо уменьшив сопротивление проводов, либо снизив значение тока. Уменьшение сопротивления возможно только с увеличением сечением проводов, а это дорого, а порой – невозможно технически.

А вот уменьшить ток можно, увеличив значение напряжения линии. Тогда при передаче одной и той же мощности ток по проводам пойдет меньший. Уменьшаться потери на нагрев проводов.

Передача электроэнергии

Технически это выглядит так. От генераторов переменного тока электростанции напряжение подается на повышающий трансформатор. Например, 6/110 кВ. Далее по линии электропередач напряжением 110 кВ (сокращенно – ЛЭП-110 кВ) электрическая энергия отправляется до следующей распределительной подстанции.

Если эта подстанция предназначена для питания группы деревень в районе, то напряжение понижается до 10 кВ. Если при этом нужно отправить весомую часть принятой мощности энергоемкому потребителю (например, комбинату или заводу), могут использоваться линии напряжением 35 кВ. На узловых подстанциях для разделения напряжения между потребителями, находящихся на разном удалении и потребляющими разные мощности, используются трехобмоточные трансформаторы. В нашем примере это – 110/35/6 кВ.

Теперь напряжение, полученное на сельской подстанции, претерпевает новое преобразование. Его величина должна стать приемлемой для потребителя. Для этого мощность проходит через трансформатор 10/0,4 кВ. Напряжение между фазой и нулем линии, идущей к потребителю, становится равным 220 В. Оно и доходит до наших розеток.

Передача электроэнергии на расстояние

Думаете, что это все? Нет. Для полупроводниковой техники, являющейся начинкой наших телевизоров, компьютеров, музыкальных центров эта величина не подойдет. Внутри них 220 В понижаются до еще меньшего значения. И преобразуется в постоянный ток.

Вот такая метаморфоза: передавать на большие расстояния лучше переменный ток, а нужен нам, в основном – постоянный.

Еще одно достоинство переменного тока: проще погасить электрическую дугу, неизбежно возникающую между размыкающимися контактами коммутационных аппаратов. Напряжение питания изменяется и периодически переходит через нулевое положение. В этот момент дуга гаснет самостоятельно при соблюдении определенных условий. Для постоянного напряжения потребуется более серьезная защита от подгорания контактов. Но при коротких замыканиях на постоянном токе повреждения электрооборудования от действия электрической дуги серьезнее и разрушительнее, чем на переменном.

Преимущества постоянного тока

Энергию от источников переменного напряжения нельзя хранить. Его можно использовать для зарядки аккумуляторной батареи, но выдавать она будет только постоянный ток. А что будет, если в силу каких-то причин остановится генератор на электростанции или оборвется линия питания села? Его жителям придется пользоваться фонариками на батарейках, чтобы не остаться в темноте.

Но и на электростанциях тоже есть источники постоянного напряжения – мощные аккумуляторные батареи. Ведь для того, чтобы запустить остановившееся из-за аварии оборудование, необходимо электричество. У механизмов, без которых запуск оборудования электростанции невозможен, электродвигатели питаются от источников постоянного напряжения. А также – все устройства защиты, автоматики и управления.

Также на постоянном напряжении работает электрифицированный транспорт: трамваи, троллейбусы, метро. Электродвигатели постоянного тока имеют больший вращающий момент на низких скоростях вращения, что необходимо электропоезду для успешного трогания с места. Да и сама регулировка оборотов двигателя, а, следовательно, и скорости движения состава, проще реализуется на постоянном токе.

Загрузка...

840

Понравилась статья? Поделитесь:

Советуем к прочтению

voltland.ru

Постоянное переменное напряжение - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Постоянное переменное напряжение

Cтраница 1

Постоянные и переменные напряжения, которые необходимо знать для налаживания и регулировки смесителя, указаны на принципиальной схеме. После подключения постоянного напряжения питания 9 В измерим напряжения на коллекторах всех четырех транзисторов. [1]

Измеряет постоянные и переменные напряжения и токи и сопротивления. Обеспечивает автоматический выбор полярности измеряемого напряжения, индикацию перегрузки, коррекцию дрейфа нуля. Имеется защита по входу. Выполнен с применением интегральных микросхем. [2]

Измерение постоянного и переменного напряжения осуществляется на четырех шкалах: 0 - 10; 0 - 50; 0 - 200; 0 - 1000 в с коммутацией рода работы переключателем и включением в соответствующие гнезда подводящего проводника. [3]

Уровни постоянного и переменного напряжения входного дискретного сигнала стандартизированы: постоянное напряжение 24 В, переменное 130 В и 240 В. Адаптеры дискретных выходов должны кроме гальванической развязки обеспечивать определенную мощность сигнала, необходимую для управления исполнительным устройством. Стандартные параметры выходов следующие: постоянное напряжение 24 В, переменное напряжение 130 и 240 В при токе до 10 А. [5]

Если постоянное и переменное напряжения на разъеме ХЗ ( А8) имеются - проверить их на плате кинескопа. [6]

При постоянных и переменных напряжениях, если запасы статической прочности пт и пв больше 8 - 10, расчет на выносливость не делается. [7]

При постоянных и переменных напряжениях, если запасы статической прочности пт и пв больше 8 - 10, расчет на выносливость не делают. [9]

При измерении постоянных и переменных напряжений в радиотехнических схемах вход измерительного устройства может оказывать большое влияние на исследуемую цепь. Для того чтобы подключение измерительного прибора не сильно изменяло величину измеряемого напряжения, полное входное сопротивление прибора должно быть во много раз выше полного внутреннего сопротивления исследуемого участка цепи. [10]

Позволяет измерять постоянное И переменное напряжения, а также сопротилления в широком диапазоне. [11]

Изломы при постоянных и переменных напряжениях имеют различный характер, что позволяет по виду излома установить причину разрушения. [12]

Вольтметр позволяет измерять постоянные и переменные напряжения с частотой 20 гц - 10 Мгц в диапазонах 0 - 5, 0 - 20, 0 - 50, О-200 и 0 - 500 в. [13]

Электрические сигналы - постоянные и переменные напряжения и токи - обычно алгебраически суммируют непосредственно на входе усилителей или преобразователей. Поэтому электрические суммирующие элементы конструктивно не выделяют за исключением тех случаев, когда требуется электрически разделить ( развязать) входные сигналы между собой. Входные напряжения или токи подают на отдельные входные обмотки трансформатора или магнитного усилителя. [14]

На катод подается постоянное и переменное напряжение таким образом, что после гашения разряда в цепи анода катод оказывается положительным, что обусловливает гашение разряда в сеточном промежутке. В последующий период, перед тем как анодное напряжение достигнет рабочего значения, диод запирается. Пока диод не проводит, смещение на катоде отсутствует и, если при этом напряжение на сетке равно или больше UT, в сеточной цепи происходит разряд. [15]

Страницы: 1 2 3 4

www.ngpedia.ru

что такое постоянное и переменное напряжение?

Это разность потенциалов на концах проводника.

Если слышал слово синусоида, то со временем научишься различать, а если нет-в школу...

Напряжение - оно и в Африке напряжение, а постоянный или переменный - это ток! Поэтому и существуют напряжение постоянного тока или напряжение переменного тока!

Постоянный 1-й провод - " - " 2-й провод - " + " .... Переменный 1-й провод - " - " " + " " - " " + " (чередуется) 2-й провод - " + " " - " " + " " - " (когда на первом "+" то на втором - "-", через 1/50 секунды знаки на проводах меняются местами) Вкратце! Надеюсь вы поняли!

AC/DC - так обозначается. Постоянное наряжение на батарейках и аккумуляторах, где четко обозначен плюс и минус. Переменное в квартирной электророзетке, там плюс и минус меняются местами 50 раз в секунду, отсюда частота 50 Герц. Для питания электроники требуется постоянное напряжение DC, которое получают из переменного AC с помощью различных преобразователей и блоков питания.

Постоянное напряжение, или как выражаются научным языком напряжение постоянного тока, это напряжение, которое неизменно во времени, т. е. имеет постоянную величину. Переменное напряжение (напряжение переменного тока) изменяется постоянно во времени и еще меняет направление действия. Напряжение переменного тока в городской сети имеет синусоидальный график во времени с частотой 50Герц, т. е такое напряжение меняет свою величину от 0 до 311 Вольт и еще меняет направление действия 100 раз в секунду (грубо говоря меняет знак с "+" на "-"). В общем изучив график синусоиды можно понять как действует переменное напряжение в сети. Постоянное напряжение создает постоянный электрический ток в нагрузке, переменное напряжение-переменный, в основном синусоидальный. Ну а 220Вольт - это расчетное действующее значение напряжения сети, которое говорит о том, что если бы у нас было бы постоянное напряжение в сети, а не переменное, то оно бы было 220В постоянно, а не переменно от 0 до 311Вольт, и создает ток, который к примеру нагревает электроприборы (тепловые) так же как и переменный ток переменного напряжения. Т. е постоянное напряжение 220В эквивалентно переменному напряжению синусоидальной формы от 0 до 311Вольт частотой 50Герц. К стате число 311Вольт -это максимальное значение переменного напряжения и взялось из формулы 311= √2 * 220.

Войдите, чтобы написать ответ

science.ques.ru

Переменное напряжение и переменный ток

В электроэнергетике в основном применяются синусоидальные переменные напряжения. Они легко формируются с помощью генераторов, изменяются по величине посредством трансформаторов и передаются на большие расстояния.

При равномерном вращении петли провода в магнитном поле под действием индукции возникает синусоидальное напряжение. Оно каждый момент меняется по величине и периодически – по направлению (рис. 3).

Одно полное колебание называется периодом. Время, за которое совершается одно полное колебание, – это длительность периода T. Число периодов за одну секунду – это частота f. Единицей измерения частоты является герц (Гц).

Частота f переменного напряжения зависит от числа оборотов n и числа пар полюсов p генератора (f = p ∙ n). При вращении двухполюсного ротора генератора (1 пара полюсов) со скоростью вращения 3000 1/мин = 50 1/с индуцированное переменное напряжение имеет частоту 50 Гц.

Рис. 3. Генератор переменного тока

Трехфазное переменное напряжение и трехфазный переменный ток

Генератор трехфазного переменного тока имеет статор с тремя обмотками (U1 - U2, V1 - V2, W1 - W2), которые сдвинуты в пространстве на 120° (рис. 3). При повороте индуктора или ротора (катушка с возбуждением постоянного тока) на 360° в обмотках возникают три переменных напряжения и три переменных тока, которые соответственно сдвинуты по фазе относительно друг друга на 120° (рис. 1).

Рис. 1. Генератор трехфазного переменного тока

Согласно графической характеристике трех переменных токов (рис. 2) в момент 1 (положение индуктора 90°) ток I1, который течет в катушке U1 - U2, имеет свое наивысшее значение. Ток I2 в катушке V1 - V2 и ток I3 в катушке W1 - W2 соответственно равны половине тока I1. Кроме того, токи I2 и I3 противонаправлены току I1.

Сумма токов I1, I2, I3 в любой момент равна нулю.

Это относится к любому положению индуктора (рис. 2).

Рис. 2. Графическая характеристика генератора трехфазного переменного тока

Для передачи этих трех переменных токов в принципе потребовалось бы шесть проводов (по одному прямому и одному обратному проводу. Однако благодаря соответствующему соединению (сцеплению) трех катушек обходятся лишь тремя проводами, так как эти провода вследствие временнóго сдвига трех переменных токов являются попеременно то прямым, то обратным проводом.

Соединение в звезду (рис. 3). Достигается путем соединения друг с другом концов 3 обмоток U2, V2, W2 в нулевой точке. Начала обмоток U1, V1, W1 соединяются с внешними проводами L1, L2, L3 электрической сети.

Соединение треугольником (рис. 4). Достигается путем соединения соответственно конца одной обмотки с началом следующей обмотки, например, U1 с W2, W1 с V2, V1 с U2. Точки соединения соединяются с внешними проводами L1, L2, L3 электрической сети.

Рис. 3. Соединение в звезду Рис. 3. Соединение треугольником

Соединение в звезду или треугольником называется соединением элементов электрической цепи.

Магнетизм

Постоянный магнетизм

Магниты притягивают железо, никель и кобальт. Местами наибольшего притяжения являются полюса магнита. Каждый магнит имеет северный и южный полюс.

Разноименные полюса двух магнитов взаимно притягиваются, а одноименные – взаимно отталкиваются.

Если подвижно расположить стержневой магнит, то он установится в направлении с севера на юг. Полюс, обращенный к северу, является северным полюсом магнита, противоположный полюс – южным. Вокруг магнита имеется магнитное поле. Силовые линии поля – это воображаемые линии, которые соответственно указывают направление магнитной силы. Они всегда замкнуты и при этом за пределами магнита направлены от северного полюса к южному, а внутри магнита – от южного полюса к северному (рис. 5).

Рис. 5. Поле стержневого магнита

Электромагнетизм

Вокруг проводника с током возникает магнитное поле. Силовые линии поля имеют форму концентрических окружностей.

Направление силовых линий поля вокруг проводника можно определить по правилу буравчика. Если мысленно ввинчивать буравчик с правой резьбой в проводник в направлении тока, то направление вращения буравчика укажет направление силовых линий поля (рис. 1).

Рис. 1. Магнитное поле обтекаемого током проводника

Ток, поступающий в проводник, обозначается символом X, а ток, выходящий из проводника – символом • .

Если смотать проводник в катушку, то силовые линии магнитного поля внутри катушки окажутся связанными в пучок. Внутри катушки они проходят параллельно друг другу с постоянной плотностью; в этом случае говорят о однородном магнитном поле. В месте выхода силовых линий возникает северный полюс, а в месте входа силовых линий – южный полюс (рис. 2).

Рис. 2. Магнитное поле катушки

Действие сил между обтекаемыми током проводниками. Между двумя обтекаемыми током проводниками действуют силы, создаваемые магнитными полями (рис. 3).

Рис. 3. Обтекаемые током проводники

Проводники, обтекаемые одинаково направленными токами, взаимно притягиваются, а проводники, обтекаемые противоположно направленными токами, взаимно отталкиваются.

Обтекаемые током проводники в магнитном поле. Подвижно расположенная в магнитном поле катушка, обтекаемая током, поворачивается в определенное положение до тех пор, пока направление созданного ею магнитного поля не совпадет с направлением неподвижного магнитного поля. Непрерывное вращение может быть достигнуто, если на вращающейся катушке установить реверсирующий переключатель (коллектор), который незадолго до достижения конечного положения будет соответственно переключать направление тока в катушке (рис. 4).

Рис. 4. Проводник и катушка в магнитном поле

На обтекаемый током проводник в магнитном поле действует сила, которая стремится сдвинуть его из состояния покоя.

Железо в магнитном поле. Замкнутая траектория силовых линий магнитного поля называется магнитной цепью; её можно сравнить с электрической цепью.

Если в магнитной цепи имеется воздушный зазор, например, между статором и ротором генератора или электродвигателя, то силовые линии магнитного поля вынуждены преодолевать большое магнитное сопротивление. Магнитное сопротивление можно понизить, уменьшив воздушный зазор или поместив в полости катушки электромагнита сердечник из мягкого магнитного материала.

Железо усиливает магнитный поток Φ катушки.

Причиной этого является ориентация элементарных магнитов в железе, которые дополнительно воздействуют на силовые линии магнитного поля.

Самоиндукция

Возникает в обтекаемых током катушках при изменении тока, обтекающего катушку. Это изменение тока вызывает изменение магнитного поля катушки, т.е. в катушке изменяется величина магнитного потока. В результате этого возникает напряжение самоиндукции.

Опыт № 1 (рис. 1). Катушка со стальным сердечником (N = 1200 витков) и переменный резистор соединяются соответственно последовательно каждый со своей лампой накаливания (1,5 В/3 Вт), и на них подается напряжение 6 В. При этом переменный резистор регулируется так, чтобы обе лампы накаливания светили одинаково ярко.

Рис. 1. Включение катушки

Наблюдения. При замыкании электрической цепи лампа накаливания, последовательно соединенная с катушкой, загорается с задержкой.

Ток, протекающий в катушке, создает магнитное поле. Создаваемое магнитное поле вызывает изменение магнитного потока в катушке, которое в свою очередь индуцирует в катушке напряжение US, противонаправленное приложенному напряжению. Вследствие этого приложенное напряжение достигает своего полного действия лишь постепенно (рис. 3).

Самоиндукция, возникающая при включении катушки, вызывает задержку нарастания тока и магнитного поля.

Опыт № 2 (рис. 2). Катушка со стальным сердечником (N = 1200 витков) и лампа тлеющего разряда с напряжением зажигания около 150 В соединяются параллельно, и на них подается напряжение 6 В.

Рис. 2. Отключение катушки

Наблюдения. При размыкании электрической цепи лампа тлеющего разряда, параллельно соединенная с катушкой, мгновенно вспыхивает на короткое время.

После отключения источника напряжения в катушке больше нет тока. Установившееся до этого магнитное поле очень быстро уменьшается, т.е. оно меняет свое направление относительно направления, которое оно имело в фазе нарастания; в катушке индуцируется очень высокое напряжение (напряжение самоиндукции, рис. 3).

Самоиндукция, возникающая при отключении тока в одной катушке, вызывает задержку уменьшения тока и магнитного поля.

Это индуцированное напряжение (напряжение самоиндукции) имеет то же направление, что и поданное ранее напряжение. Напряжение самоиндукции еще какое-то короткое время поддерживает в катушке электрический ток, который препятствует резкому уменьшению магнитного поля (рис. 3).

Напряжение самоиндукции всегда направлено таким образом, что противодействует изменению тока.

Рис. 3. Графические характеристики напряжения и тока

Поскольку высокое напряжение самоиндукции, возникающее при отключении катушки, имеет то же направление, что и поданное ранее напряжение, даже при малейшем размыкании контакта возникает электрическая дуга.

Если на катушку подать переменное напряжение, то с увеличением частоты будет возрастать напряжение самоиндукции, в результате чего уменьшится среднее значение тока за единицу времени. Поэтому ток в катушке уменьшится, т.е. как будто бы возрастет сопротивление катушки (индуктивное сопротивление) (рис. 1).

Рис. 1. Индуктивное сопротивление катушки

Конденсатор

Конденсатор состоит из двух металлических проводников, между которыми находится изолятор (рис. 2).

Рис. 2. Устройство конденсатора

При подаче на конденсатор постоянного напряжения возникает кратковременный зарядный ток. После этого постоянный ток запирается конденсатором. При коротком замыкании конденсатора возникает разрядный ток, направленный в противоположную сторону (рис. 3). При зарядке конденсатора источник напряжения выкачивает электроны из одной пластины конденсатора и закачивает их в другую пластину, т.е. с одной стороны конденсатора возникает недостаток электронов, а с другой стороны – их избыток.

После отключения конденсатора от источника напряжения эта разница в количестве электронов на пластинах сохраняется, т.е. конденсатор заряжен. Аккумулирующая способность конденсатора называется емкостью C. Единицей её измерения является фарад (Ф).

Если подать на конденсатор переменное напряжение, то с увеличением частоты будет возрастать количество процессов зарядки и разрядки, в результате чего также будет возрастать среднее значение тока в единицу времени. Поэтому ток в конденсаторе увеличится, т.е. как будто бы уменьшится сопротивление (емкостное сопротивление).

Рис. 3. Характеристика зарядки и разрядки конденсатора

Электрохимия

Электропроводность в жидкостях

Химически чистая вода не проводит электрический ток. При добавлении кислоты, щелочи или соли химически чистая вода становится электропроводной.

Электропроводные жидкости – это электролиты.

В электролите, например, в серной кислоте h3S04, определенное число молекул расщеплено на их основные составные части 2 H+ и S04–. Такой процесс расщепления называется диссоциация. Эти основные составные части, атомы и молекулы, обладают различными электрическими зарядами; они называются ионами1).

При подаче напряжения на электролит ионы приходят в движение под воздействием электрического тока (рис. 4).

Рис. 4. Электролиз хлорида меди

При этом положительно заряженные ионы движутся к катоду (отрицательному полюсу). Там они забирают недостающие электроны, становятся электрически нейтральными и осаждаются.

Отрицательно заряженные ионы движутся к аноду (положительному полюсу). Там они отдают лишние электроны, становятся электрически нейтральными и осаждаются.

1) Ион (греч.) = движущийся

Электролиз

Электролиты при прохождении через них постоянного тока распадаются на свои основные составные части. Этот процесс называется электролизом.

Основные составные части отделяются в местах подвода тока (на электродах) и могут вступать в соединение с материалом электродов.

Гальванизация. Методом электролиза можно наносить на заготовки тонкие металлические покрытия, например, для их защиты от коррозии или для создания электропроводных поверхностей на пластмассах (печатные платы).

При подаче постоянного напряжения к цепи опытной установки (рис. 1) положительно заряженные ионы меди (Cu++) движутся к отрицательному электроду и отдают ему свой заряд; медь осаждается на отрицательном электроде (катоде) и образует металлическое покрытие.

Рис. 1. Гальванизация

Отрицательно заряженные ионы кислотного остатка (SO4––) движутся к положительному медному электроду (аноду) и отдают ему свой заряд (электроны). При этом возникает молекула сульфата меди (CuSO4). Она может снова диссоциировать. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не израсходуется медный анод. При этом на катоде (полюс «–») осаждается чистая медь. Этот метод применяется для получения цветных металлов с очень высокой степенью чистоты, составляющей, например, у электролитической меди 99,98 %.

Используя метод электролиза, можно наносить на листовую сталь для автомобильных кузовов слой цинка точно заданной толщины.

Гальванические элементы

Состоят из двух электродов, изготовленных из разных металлов, или же одного металлического и одного угольного электрода, а также электролита.

Электрическое напряжение возникает вследствие электрохимических процессов, происходящих между электродами.

Возникающее напряжение зависит от положения, которое материалы электродов занимают в электрохимическом ряду напряжений (рис. 2), а также от вида и концентрации электролита.

Рис. 2. Электрохимический ряд напряжений

Гальванические элементы делятся на первичные и вторичные элементы.

Первичные элементы. Электрохимические процессы, возникающие при преобразовании энергии, являются необратимыми. Отрицательный полюс, который всегда состоит из менее благородного металла, разрушается; электролит может высохнуть или вытечь.

Вторичные элементы. В них возможно обращение электрохимических процессов посредством зарядки постоянным током, как это происходит, например, в стартерных батареях. В процессе зарядки электрическая энергия накапливается в форме химической энергии, в процессе разрядки химическая энергия снова превращается в электрическую.

Все электролитические элементы содержат экологически вредные вещества, такие как, например, кислоты, щелочи, свинец и другие тяжелые металлы. Они требуют целенаправленной утилизации, при этом не разрешается выбрасывать их вместе с бытовыми отходами.

ВОПРОСЫ НА ПОВТОРЕНИЕ

1. Как действуют друг на друга полюса двух магнитов?

2. Какое влияние оказывает стальной сердечник в обтекаемой током катушке?

3. Как ведут себя два обтекаемых током проводника, когда ток по ним течет в одном и том же направлении и в противоположных направлениях?

4. Что понимается под самоиндукцией?

5. Как ведет себя конденсатор, на который подано переменное напряжение возрастающей частоты?

6. Как происходит процесс гальванизации?

Электронные элементы

При изготовлении электронных элементов, например, диодов, транзисторов, применяются полупроводниковые материалы. При температурах, близких к абсолютному нулю (- 273 °C ≙ 0 K), эти материалы ведут себя как диэлектрики, т.е. имеют большое удельное электрическое сопротивление.

По своему удельному электрическому сопротивлению при комнатной температуре полупроводниковые материалы располагаются между диэлектриками и металлическими проводниками (рис. 1).

Рис. 1. Удельное электрическое сопротивление материалов при комнатной температуре

При повышении температуры сопротивление полупроводниковых материалов уменьшается, а их проводимость увеличивается.

Полупроводниковые материалы сильно зависимы от температуры. Эта их особенность используется, например, в термисторах. То, что при повышении температуры сопротивление полупроводниковых материалов уменьшается, свидетельствует о том, что они обладают NTC-характеристикой (имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления (NTC)). Поэтому при повышении температуры и одном и том же напряжении увеличивается интенсивность прохождения тока, что может привести к разрушению полупроводниковых элементов. В связи с этим полупроводниковые элементы часто монтируются на радиаторе. Например, в автомобиле приходится монтировать таким образом электронные блоки управления, чтобы они не подвергались интенсивному тепловому излучению.

Величина сопротивления полупроводниковых материалов также может зависеть, например, от поданного напряжения, от попадающего на них света, от действующего на них давления или от силы попадающего на них магнитного поля. Кроме того, на характеристику их сопротивления влияют примеси других веществ (изменение характеристики полупроводника путем введения примесей).

В таблице 1 перечислены часто применяемые полупроводниковые материалы и электронные элементы, в которых они применяются.

Таблица 1

Полупроводниковые материалы
Название	Применение
Кремний Si Германий Ge	Выпрямительные диоды
Транзисторы
Фотодиоды
Фототранзисторы
Селен Se	Выпрямительные диоды
Фотоэлементы
Арсенид галлия GaAs	Фотодиоды

Полупроводники n-типа и p-типа

Проводимость чистейшего кремния может быть сильно увеличена посредством самого незначительного «загрязнения» примесными атомами. В зависимости от того, какой конкретный материал встраивается (вводится) в кристаллическую решетку основного материала, кремния, получают полупроводники n-типа или полупроводники p-типа (рис. 2).

Рис. 2. Полупроводник n-типа и полупроводник p-типа

(образное представление системы)

Полупроводники n-типа (n от negativ, отрицательный). Представляют собой полупроводниковые материалы, имеющие избыточное количество электронов. При подаче электрического напряжения на полупроводник n-типа свободные электроны в нём движутся как в металлическом проводнике.

Носителями заряда в полупроводниках n-типа являются электроны.

Полупроводники p-типа (p от positiv, положительный). Они представляют собой полупроводниковые материалы, имеющие недостаточное количество электронов. В тех местах, где отсутствуют электроны, их недостаточно, а, следовательно, полупроводниковый материал имеет положительный заряд. Такое место, где отсутствует электрон, иначе называется дыркой. При подаче напряжения на полупроводник p-типа соседний свободный электрон может заскочить в дырку. Однако при этом дырка перейдет к атому, который отдал электрон.

Носителями заряда в полупроводниках p-типа являются дырки.

P-n-переход. Когда полупроводник p-типа граничит с полупроводником n-типа, возникает p-n-переход. В пограничном слое свободные электроны полупроводника n-типа переходят в дырки полупроводника p-типа. В результате в пограничном слое почти не остается свободных носителей заряда (электронов и дырок) (рис. 1).

Рис. 1. p-n-переход

В области p-n-перехода полупроводников образуется запирающий слой.

Диоды

Представляют собой полупроводниковые элементы, состоящие из одного полупроводника p-типа и одного полупроводника n-типа; эти полупроводники образуют p-n-переход. Диоды имеют два вывода. При монтаже диода в электрической схеме в зависимости от полярности различают рабочие состояния пропускания и запирания (рис. 2).

Рис. 2. Схема включения диодов

Диоды пропускают ток только в одном направлении и запирают его в противоположном направлении. Они работают как вентили.

Полоса пропускания диодов (рис. 3 и 4). В диодах, работающих в пропускном направлении (направление вперед ), при подъеме напряжения UF’ выше противодействующего напряжения сильно возрастает прямой ток IF. В германиевых диодах противодействующее напряжение составляет около 0,3 В, в кремниевых – около 0,7 В.

При напряжении ниже противодействующего напряжения диод, работающий в полосе пропускания, имеет большое омическое сопротивление, а при напряжении выше противодействующего напряжения – низкое.

Рис. 3. Полоса пропускания диодов

Область запирания диодов (рис. 4). Через диоды, работающие в запирающем направлении (обратное направление ), даже при возрастании напряжения UR протекает лишь незначительный обратный ток IR.

Область пробоя диодов (рис. 4). При дальнейшем увеличении запирающего напряжения диод становится токопроводящим; резко возрастающий в этот момент обратный ток становится током пробоя, который может разрушить диод.

Область пробоя

Область запирания

Полоса пропускания

Рис. 4.Характеристика диода

Выпрямительные схемы

Диоды применяются для выпрямления переменных напряжений.

Однополуволновая схема (рис. 5). Когда в определенный момент времени на клемму 1 генератора поступает положительная полуволна напряжения, диод включается в пропускном направлении; диод пропускает положительную полуволну напряжения. При поступлении отрицательной полуволны напряжения диод включается в запирающем направлении, при этом отрицательная полуволна напряжения подавляется, и напряжение в это время равняется нулю.

Рис. 5. Однополуволновая схема

Двухполуволновые схемы (рис. 1).Диоды включаются в цепь таким образом, что в процессе выпрямления тока может быть задействована как положительная, так и отрицательная полуволна напряжения. Принцип выпрямления можно рассмотреть на схеме электрических соединений (рис. 1).

Рис. 1. Двухполуволновая схема

Когда в определенный момент времени на клемму 1 генератора поступает положительная полуволна напряжения, ток течет через диоды и нагрузку к клемме 2 (красная стрелка).

Когда в определенный момент времени на клемму 1 генератора поступает отрицательная полуволна напряжения, ток течет от клеммы 2 через диоды и нагрузку к клемме 1 (пунктирная красная стрелка).

Если рассмотреть направление тока в нагрузочном резисторе R, то оно одинаковое в обоих случаях. Таким образом, для выпрямления используются обе полуволны напряжения. Возникающее при этом постоянное напряжение более равномерное, чем при однополуволновой схеме (рис. 1).

Диоды Зенера (полупроводниковые стабилитроны)

Диоды Зенера1) чаще всего работают в обратном направлении, т.е. они включаются в цепь в запирающем направлении. На их характеристической кривой наблюдается резкий изгиб на переходе из области запирания в область пробоя. При этом сильно возрастает ток пробоя (ток Зенера IZ) (рис. 2).

Рабочей областью диодов Зенера является область пробоя.

В области пробоя диоды Зенера работают как выключатели или вентили. В электронных схемах они могут применяться, например, для стабилизации напряжения, ограничения напряжения или в качестве задатчика.

1) Кларенс Мэлвин Зенер, американский физик

Рис. 2. Рабочие характеристики диодов Зенера

Диод Зенера, например, диод Зенера типа V6 (рис. 2) становится токопроводящим при напряжении Зенера UZ от 8,0 В до 8,1 В. Максимально допустимый ток IZ через такой диод Зенера составляет около 170 мA. При более высоком токе этот диод Зенера разрушится от термической перегрузки.

Любому диоду Зенера требуется добавочный резистор для ограничения тока.

Стабилизация напряжения (рис.3). Пока на диоде Зенера не достигнуто напряжение Зенера, его сопротивление RZ существенно превышает сопротивление добавочного резистора R1. Полное рабочее напряжение U1практически присутствует на диоде Зенера, а, значит, одновременно и на нагрузочном резисторе RL.

Когда рабочее напряжение U1 превышает напряжение Зенера UZ, сопротивление диода Зенера очень сильно падает. В результате ток Зенера дополнительно течет через добавочный резистор R1, так что на добавочном резисторе R1 увеличивается падение напряжения Ua.

Рис. 3. Стабилизация напряжения

При стабилизации напряжения посредством диода Зенера достигается почти постоянное выходное напряжение U2 благодаря падению напряжения Ua на добавочном резисторе R1.

Транзисторы

Состоят из трех расположенных друг над другом полупроводниковых слоев, каждый из которых имеет по одному электрическому выводу. По чередованию полупроводниковых слоев транзистор можно сравнить с двумя противовключенными диодами. В зависимости от структуры полупроводниковых слоев различают транзисторы структуры p-n-p и транзисторы структуры n-p-n. Полупроводниковые слои с их выводами называются эмиттер Э,коллектор К ибаза G (таблица 1).

Таблица 1

Транзисторы
Полупровод- никовые слои	Сравнение с диодами	Условное схематическое обозначение

Транзисторы могут применяться в качестве выключателей с функцией реле, а также в качестве усилителей и управляемых резисторов.

Транзистор в качестве выключателя (рис. 1)

Обеспечивает возможность бесконтактного включения и выключения большого рабочего тока посредством небольшого управляющего тока; а поскольку в нем отсутствуют механические подвижные части, он работает без износа, бесшумно и без искрового промежутка. Процессы включения и выключения осуществляются без задержек, в диапазоне микросекунд. В этом случае транзистор имеет функцию реле.

Рис. 1. Транзистор в качестве выключателя (принцип)

Транзистор структуры p-n-p в качестве выключателя (рис. 2)

Состояние «Включено». При работе транзистора структуры p-n-pбаза и коллектор всегда имеют отрицательную полярность относительно эмиттера (рис. 2). При подаче между эмиттером E и базой B постоянного напряжения начинает течь небольшой ток базы IB (управляющий ток), который переключает транзистор: в этот момент времени через переключаемую нагрузку (лампу накаливания) может течь большой ток эмиттер-коллектор IС (рабочий ток). При этом ток базы IB ограничивается посредством резистора.

Состояние «Выключено». При прерывании тока базы IB происходит одновременное прерывание коллекторного тока IС, т.е. транзистор запирает рабочий ток. Прерывание коллекторного тока также происходит, когда полярность базы становится положительной (рис. 2).

Рис. 2. Транзистор структуры p-n-p в качестве выключателя

Транзистор структуры n-p-n в качестве выключателя (рис. 3)

Состояние «Включено». При работе транзистора структуры n-p-nбаза и коллектор всегда имеют положительную полярность относительно эмиттера (рис. 3).

Состояние «Выключено». Прерывание коллекторного тока происходит вследствие прерывания тока базы, или вследствие отрицательной полярности базы. В остальном происходят все те же процессы, что и в транзисторе структуры p-n-p.

Рис. 3. Транзистор структуры n-p-n в качестве выключателя

Небольшой управляющий ток между эмиттером и базой (ток базы) вызывает большой рабочий ток между эмиттером Э и коллектором К (ток эмиттер- коллектор).

Транзистор в качестве усилителя (рис. 1)

Нагрузочный резистор RL и сопротивление коллектор-эмиттер RЭК транзистора образуют делитель напряжения. При изменении сопротивления транзистора изменяется соотношение между напряжениями UL : UКЭ.

При увеличении напряжения UБЭ сопротивление транзистора уменьшается. В делителе напряжения течет более высокий ток. В делителе напряжения изменяется соотношение между напряжениями; на нагрузочном резисторе RL происходит более сильное падение напряжения UL.

Небольшое изменение напряжения база-эмиттер UБЭ вызывает сильное увеличение напряжения UL на нагрузочном резисторе RL. Этот процесс называется усилением напряжения.

Рис. 1. Транзистор в качестве усилителя (макетная схема)

При незначительном увеличении напряжения UБЭ одновременно увеличивается ток базы IБ. Наступающее вследствие этого уменьшение сопротивления RКЭ транзистора ведет к сильному увеличению коллекторного тока IК. Этот процесс называется усилением тока.

Транзистор в качестве переменного резистора. Принцип действия тот же, что и при применении транзистора в качестве усилителя (рис. 1). Однако в данном случае следует обратить внимание на то, что происходящие в «резисторном транзисторе» тепловые потери не разрушают транзистор.

lektsia.com

Как узнать переменный или постоянный ток?!

Как узнать переменный или постоянный ток и в чем их разница?

Я думаю большинство знает, что переменное напряжение обозначается: Переменный ток

А постоянный напряжение обозначается так:

Переменное апряжение это наши розетки 220V, а постоянное напряжение в батарейках, аккумуляторах, блоках питания и т.д. Одним из вариантов узнать постоянное напряжение или переменное можно при помощи индикаторной отвертки, а замерить переменное и постоянное можно мультиметром.

Первое что мы делаем, это касаемся по очереди каждого провода индикаторной отверткой.При постоянном напряжении индикаторная отвертка гореть не будет к какому проводу ее не приложи. Затем, если она не засветилась, выставляем на мультиметре значения постоянного напряжения и замеряем его выставив в максимальное значение. На моем мультиметре максимальное значение постоянного и переменного напряжения равняется 500V.

А вот с переменным напряжением на одном контакте точно начнет светиться, при условии что подано питание. Замерить его можно аналогичным способом, выставив мультиметр в положение переменного напряжения на максимальное значение. И нужно помнить о том, что в большинстве случаев нельзя при постоянном напряжении путать плюс и минус, иначе подключаемое устройство может выйти из строя.

Теперь усложним задачу, мы выяснили что у нас постоянное напряжение, но на китайском адаптере нет обозначений плюса и минуса и два провода одинакового цвета, как быть в этой ситуации?

Данная проблема решается просто, мы прикладываем контакты нашего мальтиметра (выставив его в максимальное положение) к проводам и смотрим показатели. Если на экране мультиметра значение со знаком минус ( - 12 ), то СОМ разъем касается провода с плюсом. Поменяв их местами минус исчезнет, но значение останется прежним ( 12 ). На черном СОМ кабеле нашего мультиметра будит минус, а на красном плюс.

frontnt.blogspot.com

Каталог товаров