Сила тока для участка цепи: Электрический ток. Закон Ома для участка цепи. Виды соединения проводников. — Мир Антенн

Содержание

Электрический ток. Закон Ома для участка цепи. Виды соединения проводников.

Электрический ток — упорядоченное движение заряженных частиц под действием сил электрического поля или сторонних сил.
За направление тока выбрано направление движения положительно заряженных частиц.
Электрический ток называют постоянным, если сила тока и его направление не меняются с течением времени.

Пусть цилиндрический проводник имеет поперечное сечение площадью S. За положительное направление в проводнике примем направление слева направо. Заряд каждой частицы будем считать равным q₀.

В объеме проводника, ограниченном поперечными сечениями 1 и 2 с расстоянием Δl между ними, содержится общий заряд q = q₀nSΔl. Если частицы движутся слева направо со средней скоростью v, то за время Δt = Δl / v все частицы, заключенные в рассматриваемом объеме, пройдут через поперечное сечение 2.

Поэтому сила тока равна: В СИ единицей силы тока является ампер (А). Эту единицу устанавливают на основе магнитного взаимодействия токов.

Измеряют силу тока амперметрами. Принцип устройства этих приборов основан на магнитном действии тока.

Скорость упорядоченного движения электронов в проводнике. Найдем скорость упорядоченного перемещения электронов в металлическом проводнике. Согласно формуле v = I /enS, где е — модуль заряда электрона. Пусть, например, сила тока I = 1 A, а площадь поперечного сечения проводника S = 10^-6 м². Модуль заряда электрона е = 1,6•10^-19 Кл. Число электронов в 1 м³ меди равно числу атомов в этом объеме, так как один из валентных электронов каждого атома меди коллективизирован и является свободным. Это число есть n = 8,5•10²⁸ м³. Следовательно,

Очевидно, что скорость упорядоченного перемещения электронов очень мала.

Основная количественная характеристика электрического тока — сила тока. Она определяется электрическим зарядом, переносимым через поперечное сечение проводника за единицу времени. Скорость заряженных частиц (электронов) в проводнике очень мала — около 0,1 мм/с.

Условия существования постоянного электрического тока.

Для существования постоянного электрического тока необходимо наличие свободных заряженных частиц и наличие источника тока, в котором осуществляется преобразование какого-либо вида энергии в энергию электрического поля.

Источник тока — устройство, в котором осуществляется преобразование какого-либо вида энергии в энергию электрического поля. В источнике тока на заряженные частицы в замкнутой цепи действуют сторонние силы. Причины возникновения сторонних сил в различных источниках тока различны. Например, в аккумуляторах и гальванических элементах сторонние силы возникают благодаря протеканию химических реакций, в генераторах электростанций они возникают при движении проводника в магнитном поле, в фотоэлементах — при действия света на электроны в металлах и полупроводниках.

Закон Ома для участка цепи.

Немецкий ученый Георг Ом в 1827 г. связал воедино три физические величины и вывел закон, который назвали его именем. Закон Ома для участка цепи гласит:

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.

I=U/R,

где I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление.

Последовательное и параллельное соединение проводников.

Электрическая цепь включает в себя источника тока и проводники (потребители, резисторы и др), которые могут соединятся последовательно или параллельно.

Смешанное соединение — комбинация параллельного и последовательного соединений.

формулы и определения / Блог / Справочник :: Бингоскул

Немецкий физик Георг Симон Ом (1787—1854) открыл основной закон электрической цепи.

Закон Ома для участка цепи:

Определение: Cила тока I на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению U на концах участка и обратно пропорциональна его сопротивлению R.

I — сила тока (в системе СИ измеряется — Ампер)
- Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.
- Формула: I=\frac{U}{R}
U — напряжение (в системе СИ измеряется — Вольт)
- Падение напряжения на участке проводника равно произведению силы тока в проводнике на сопротивление этого участка.
- Формула: U=IR
R — электрическое сопротивление (в системе СИ измеряется — Ом).
- Электрическое сопротивление R это отношение напряжения на концах проводника к силе тока, текущего по проводнику.
- Формула R=\frac{U}{I}

Определение единицы сопротивления — Ом

1 Ом представляет собой электрическое сопротивление участка проводника, по которому при напряжении 1 (Вольт) протекает ток 1 (Ампер).

Закон Ома для полной цепи

Определение: Сила тока в цепи пропорциональна действующей в цепи ЭДС и обратно пропорциональна сумме сопротивлений цепи и внутреннего сопротивления источника

Формула I=\frac{\varepsilon}{R+r}

\varepsilon — ЭДС источника напряжения, В;
I — сила тока в цепи, А;
R — сопротивление всех внешних элементов цепи, Ом;
r — внутреннее сопротивление источника напряжения, Ом.

Как запомнить формулы закона Ома

Треугольник Ома поможет запомнить закон. Нужно закрыть искомую величину, и два других символа дадут формулу для её вычисления.

U — электрическое напряжение;
I — сила тока;
P — электрическая мощность;
R — электрическое сопротивление

Смотри также:

Для закрепления своих знаний решай задания и варианты ЕГЭ по физике с ответами и пояснениями.

Урок 29. закон ома для участка цепи. соединения проводников — Физика — 10 класс

Физика, 10 класс

Урок 29. Закон Ома для участка цепи. Соединения проводников

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

условия, необходимые для существования электрического тока;
постоянный электрический ток;
закон Ома для участка цепи;
формула расчета сопротивления проводника с учетом свойств материала проводника и его геометрических размеров;
типы соединений проводников и формулы расчета параметров электрической цепи для каждого типа.

Глоссарий по теме.

Сила тока I — скалярная величина, равная отношению заряда q, прошедшего через поперечное сечение проводника, к промежутку времени t, в течение которого шёл ток.

Постоянный ток — электрический ток, не изменяющийся со временем.

Последовательное соединение проводников.

Параллельное соединение проводников. При параллельном соединении концы проводников присоединены к одной и той же паре точек.

Смешанное соединение проводников — это такое соединение, когда в цепи присутствует и последовательное, и параллельное соединение.

Узел – это точка электрической цепи, где сходится не менее трех ветвей.

Свойство проводника ограничивать силу тока в цепи, то есть противодействовать электрическому току, называют электрическим сопротивлением проводника.

Резистор или проводник — элемент электрических цепей, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С. 335 – 340.

2. Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс. — М.: Дрофа, 2009. – С. 105 – 109.

3. Элементарный учебник физики. Учебное пособие в 3 томах под редакцией академика Ландсберга Г.С.: Т.2. Электричество и магнетизм. – 12-е изд. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. С. 110 – 115.

4. Тульчинский М.Е. Качественные задачи по физике в средней школе. Пособие для учителей. Изд. 4-е, переработ. и доп. М. «Просвещение», 1972. С. 83 – 87.

5. Савельев И.В. Курс общей физики, том II. Электричество. М.: Изд. «Наука», 1970 г. С. 108.

Открытые электронные ресурсы:

http://kvant.mccme.ru/1979/02/elektrichestvo_ie_temperatura.htm

Теоретический материал для дополнительного изучения

Сложно представить нашу жизнь без электрического тока. Каждый день, не задумываясь, мы используем различные электрические приборы, в основе работы которых лежат простые и сложные электрические цепи. Какому закону подчиняются основные параметры электрических цепей? Как рассчитать эти цепи, чтобы приборы работали исправно?

Вы уже знаете, электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

Для возникновения и существования электрического тока в проводнике необходимо:

наличие свободных заряженных частиц;
сила, действующая на них в определённом направлении, то есть наличие электрического поля в проводнике.

Различают следующие действия электрического тока:

тепловое ;
химическое ;
магнитное .

Постоянный ток — электрический ток, у которого сила тока и направление не изменяются со временем.

Сила тока I равна отношению электрического заряда q, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения t:

За направление электрического тока условно выбрано направление движения положительно заряженных частиц, то есть в сторону, противоположную направлению движения электронов.

Для каждого проводника – твердого, жидкого и газообразного – существует определённая зависимость силы тока от приложенной разности потенциалов (напряжения) на концах проводника. Эту зависимость выражает, так называемая, вольт-амперная характеристика проводника.

Для широкого класса проводников (в т. ч. металлов ) при неизменной температуре справедлив закон Ома для участка цепи:

Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка цепи:

Закон имеет простую форму, но доказать экспериментально его справедливость довольно трудно.

Закон Ома является основой всей электротехники постоянных токов. Из закона Ома вытекает, что замыкать обычную осветительную сеть проводником малого сопротивления опасно.

Основная электрическая характеристика проводника – сопротивление. От этой величины зависит сила тока в проводнике при заданном напряжении. Причиной электрического сопротивления является взаимодействие электронов при их движении по проводнику с ионами кристаллической решетки. Сопротивление проводника зависит от свойств материала проводника и его геометрических размеров.

Электрическое сопротивление металлов прямо пропорционально длине проводника и обратно пропорционально площади его поперечного сечения:

где величина ρ – удельное сопротивление проводника — величина, зависящая от рода вещества и его состояния (от температуры в первую очередь). Удельное сопротивление веществ приводятся в справочных таблицах.

Омметр – прибор для измерения сопротивления.

От источника тока энергия может быть передана по проводам к устройствам, потребляющим энергию. Для этого составляют электрические цепи различной сложности. Различают последовательное, параллельное, смешанное соединения проводников.

Последовательное соединение проводников. При последовательном соединении электрическая цепь не имеет разветвлений. Все проводники включают в цепь поочередно друг за другом. Главная особенность последовательного соединения заключается в том, что через все проводники протекает одинаковый ток. Если через один проводник протекает ток определенной величины, то такой же ток протекает и через все остальные. Если хотя бы в одном проводнике отсутствует ток, то он обязательно отсутствует и во всех остальных. Напряжение на концах последовательно соединенных проводников складывается. Полное сопротивление всего участка цепи при последовательном соединении равно сумме сопротивлений всех проводников.

*Последовательное соединение*
*Физическая величина*	*Формула*
Сила тока	I = I₁ = I₂
Напряжение	U = U₁+ U₂
Сопротивление	R = R₁ + R₂

Параллельное соединение проводников. При параллельном соединении концы проводников присоединены к одной и той же паре точек.

*Параллельное соединение*
*Физическая величина*	*Формула*
Сила тока	I = I₁ + I₂
Напряжение	U = U₁= U₂
Сопротивление

Узел – это точка электрической цепи, где сходится не менее трех ветвей.

Узел обозначается на схеме жирной точкой в том месте, где ветви соединяются между собой.

Смешанное соединение проводников.

Смешанным соединением проводников называют такое соединение, при котором в цепи присутствует и последовательное, и параллельное соединение.

Метод эквивалентных преобразований заключается в том, что электрическую цепь или ее часть заменяют более простой по структуре электрической цепью. При этом токи и напряжения в непреобразованной части цепи должны оставаться неизменными, т.е. такими, какими они были до преобразования. В результате преобразований расчет цепи упрощается и часто сводится к элементарным арифметическим операциям.

Расчет сопротивления сложной цепи:

Рези́стор или проводник — пассивный элемент электрических цепей, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления.

Примеры и разбор решения заданий

1. Выберите один из 3 вариантов ответа:

При параллельном соединении проводников…

1) напряжение зависит от сопротивления на данном участке цепи

2) напряжение везде разное

3) напряжение везде одинаковое

Ответ: 3) напряжение везде одинаковое.

2. На участке цепи, изображенном на рисунке, сопротивление каждого из резисторов равно 24 Ом. Чему равно полное сопротивление участка при замкнутом ключе К?

Решение.

После замыкания ключа схема будет представлять собой параллельное соединение резистора с двумя последовательно соединенными резисторами.

Полное сопротивление участка при замкнутом ключе равно

(R+R)R/((R+R) + R) = 2R/3 = 16 Ом.

Ответ: 16 Ом.

Глава 21. Электрический ток. Законы Ома и Джоуля-Ленца

Для решения задач ЕГЭ на постоянный ток надо знать определения тока, напряжения, сопротивления, закон Ома для участка цепи и замкнутой цепи, закон Джоуля-Ленца, а также уметь находить эквивалентные сопротивления простейших электрически цепей. Рассмотрим эти вопросы.

Электрическим током называют упорядоченное движение заряженных частиц. Силой тока в некотором сечении проводника называется отношение заряда , протекшего через это сечение за интервал времени , к этому интервалу времени

(21.1)

Чтобы в проводнике тек электрический ток, в проводнике должно быть электрическое поле, или, другими словами, потенциалы различных точек проводника должны быть разными. Но при движении электрических зарядов по проводнику потенциалы различных точек проводника будут выравниваться (см. гл. 19). Поэтому для протекания тока в течение длительного времени на каких-то участках цепи необходимо обеспечить движение зарядов в направлении противоположном полю. Такое движение может быть обеспечено только силами неэлектрической природы, которые в этом контексте принято называть сторонними. В гальванических элементах («батарейках») сторонние силы возникают в результате электрохимических превращений на границах электродов и электролита. Эти превращения обеспечивают перемещение заряда противоположно направлению поля, поддерживая движение зарядов по замкнутому пути.

Сила тока в однородном участке проводника пропорциональна напряженности электрического поля внутри проводника. А поскольку напряженность поля внутри проводника связана с разностью потенциалов его концов (или электрическим напряжением на проводнике ), то

(21.2)

Коэффициент пропорциональности , который принято записывать в знаменатель формулы (21.2), является характеристикой проводника и называется его сопротивлением. В результате формула (21.2) принимает вид

(21.3)

Формула (21.3) называется законом Ома для однородного участка цепи, а сам участок цепи часто называют резистором (от английского слова resistance — сопротивление).

Если проводник является однородным и имеет цилиндрическую форму (провод), то его сопротивление пропорционально длине и обратно пропорционально площади сечения

(21.4)

где коэффициент пропорциональности зависит только от материала проводника и называется его удельным сопротивлением.

Если участок цепи представляет собой несколько последовательно соединенных однородных проводников с сопротивлениями (см. рисунок), то сила тока через каждый проводник будет одинаковой , электрическое напряжение на всем участке цепи равно сумме напряжений на каждом проводнике , а эквивалентное сопротивление всего участка равно сумме сопротивлений отдельных проводников

(21.4)

Если участок цепи представляет собой несколько однородных проводников с сопротивлениями , соединенных параллельно (см. рисунок), то электрическое напряжение на каждом проводнике будет одинаковым , ток через участок будет равен сумме токов, текущих через каждый проводник , а величина, обратная эквивалентному сопротивлению всего участка, равно сумме обратных сопротивлений отдельных проводников

(21.5)

Рассмотрим теперь закон Ома для замкнутой электрической цепи. Пусть имеется замкнутая электрическая цепь, состоящая из источника сторонних сил с внутренним сопротивлением и внешнего сопротивления . Пусть при прохождении заряда через источник сторонние силы совершают работу . Электродвижущей силой источника (часто используется аббревиатура ЭДС) называется отношение работы сторонних сил к заряду

(21.6)

В этом случае сила тока в цепи равна

(21. 7)

Формула (21.7) называется законом Ома для замкнутой электрической цепи.

При прохождении электрического тока через участок цепи электрическое поле совершает работу (часто эту работу называют работой тока, хотя термин этот не очень точный). Очевидно, вся эта работа превращается в тепло. Поэтому если через участок цепи прошел заряд , где — сила тока в цепи, — время, то количество выделившейся теплоты равно

(21.8)

(для получения последнего и предпоследнего равенств использован закон Ома для участка цепи). Формулы (21.8) называются законом Джоуля-Ленца. Из формулы (21.8) следует, что количество выделившейся при протекании электрического тока теплоты линейно зависит от времени наблюдения. Поэтому отношение

(21.9)

которое называется мощностью тока, не зависит от времени наблюдения. Формулу (21.9) также называют законом Джоуля-Ленца.

Рассмотрим теперь задачи.

Структура металла кратко обсуждалась в гл. 16: положительно заряженные ионы расположены в узлах кристаллической решетки, образовавшиеся в результате диссоциации валентные электроны могут свободно перемещаться по проводнику (свободные электроны). Они и осуществляют проводимость металла (задача 21.1.1 — ответ 2).

Согласно определению (21.1) находим среднюю силу тока в канале молнии (задача 21.1.2)

(ответ 2).

Если за 1 мин через сечение проводника протекает заряд 60 Кл (задача 21.1.3), то сила тока в этом проводнике равна А. Применяя далее к этому проводнику закон Ома для участка цепи, получаем В (ответ 2).

По закону Ома для участка цепи имеем для силы тока через участок цепи после изменения его сопротивления и электрического напряжения на нем (задача 21. 1.4)

Таким образом, сила тока уменьшилась в 4 раза (ответ 3).

Согласно закону Ома для участка цепи сопротивление — это коэффициент пропорциональности между напряжением на этом участке и силой тока в нем. Поэтому в задаче 21.1.5 имеем, например, используя крайнюю точку графика

(ответ 2). Из-за линейной зависимости тока от напряжения вычисления можно было выполнить и по другим точкам графика, ответ был бы таким же.

Согласно формуле (21.4) имеем для первой проволоки в задаче 21.1.6

где — удельное сопротивление меди, — длина проводника, — его радиус. Для медной проволоки с вдвое большей длиной и втрое бóльшим радиусом сечения имеем

(ответ 3).

Как следует из формулы (21.4) при двукратном уменьшении длины проводника вдвое уменьшается его сопротивление. Поэтому из закона Ома для участка цепи (21.3) заключаем, что при двукратном уменьшении напряжения на проводнике и двукратном уменьшении его длины (задача 21.1.7) сила тока в проводнике не изменится (ответ 4).

В задаче 21.1.8 следует использовать закон Ома для замкнутой электрической цепи (21.7). Имеем

где — ЭДС источника, — сопротивлении е внешней цепи, — сопротивление источника (ответ 1).

В задаче 21.1.9 следует применить закон Ома для замкнутой электрической цепи (21.7) к какому-нибудь значению внешнего сопротивления, по графику найти силу тока в цепи, а затем и ЭДС источника. Проще всего применить закон Ома к случаю . Из графика находим силу тока . Поэтому

где — внутреннее сопротивление источника (ответ 3).

Из формулы (21.9) следует, что при фиксированном сопротивлении участка цепи увеличение электрического напряжения в 2 раза (задача 21.1.10) приведет к увеличению мощности тока в 4 раза (ответ 2).

В задаче 21.2.1 удобно использовать вторую из формул (21.9) . Имеем Вт (ответ 3).

Часто школьники не могут ответить на такой вопрос: из формулы для мощности тока следует, что мощность линейно растет с ростом сопротивления, а из формулы — убывает с ростом сопротивления. А как же в действительности мощность зависит от сопротивления? Давайте разберемся в этом вопросе на примере задачи 21.2.2. Конечно, оба предложенных «решения» неправильны: в них молчаливо предполагалось, что сила тока, текущего через это сопротивление, или напряжение на этом сопротивлении не зависят от его величины. А на самом деле эти величины от сопротивления зависят, причем эти зависимости могут быть разными для разных источников тока. Внутреннее сопротивление бытовых электрических сетей очень мало. В этом случае из законов Ома для замкнутой цепи и участка цепи (21.7), (21.3) следует, что напряжение на любом элементе, включенном в такую сеть, не зависит от сопротивления этого элемента и равно номинальному напряжению сети . Поэтому из формулы заключаем, что мощность, которая выделяется на таком элементе обратно пропорциональна его сопротивлению (ответ 3). Отметим, что из проведенного рассуждения следует, что выделяемая мощность будет очень большой (опасная в быту ситуация!) для малого сопротивления внешнего участка цепи, т.е. в случае короткого замыкания, которого, таким образом, необходимо избегать.

Если бы внутреннее сопротивление источника было бы много больше внешнего сопротивления, ток в цепи определялся бы, главным образом, внутренним сопротивлением источника, а от внешнего сопротивления зависел бы слабо. В этом случае мощность тока была бы прямо пропорциональна сопротивлению участка цепи.

Как обсуждалось в решении предыдущей задачи, сопротивление элемента, работающего в бытовой электросети равно , где — номинальная мощность данного элемента, — напряжение в сети. Поэтому отношение сопротивлений ламп мощностью Вт и Вт, рассчитанных на работу в одной и той же бытовой электрической сети (задача 21.2.3) равно

(ответ 2).

Поскольку резисторы в задаче 21.2.4 соединены последовательно, то сила тока в них одинакова. Поэтому из закона Ома для участка цепи заключаем, что

(ответ 2).

При параллельном соединении ламп (задача 21.2.5) напряжение на них одинаково (см. введение к настоящей главе). Поэтому из закона Ома для участка цепи следует, что

(ответ 1).

Рассматриваемый в задаче 21.2.6 участок представляет собой два последовательных соединенных элемента, один из которых есть резистор 6 Ом, второй — два таких же резистора, соединенных параллельно. По правилам сложения сопротивлений находим эквивалентное сопротивление второго участка

а затем и эквивалентное сопротивление всей цепи

(ответ 3).

При разомкнутом ключе сопротивление участка цепи, данного в задаче 21.2.7, можно найти как в предыдущей задаче , где — сопротивление каждого резистора. Если ключ замкнут, то цепь сводится к одному резистору (т.к. параллельно двум резисторам включается проводник с пренебрежимо малым сопротивлением). Поэтому в этом случае сопротивление цепи равно . Таким образом, сопротивление второй цепи составляет две трети от сопротивления первой (ответ 1).

Как обсуждалось в решении задачи 21.2.2, сопротивление элемента номинальной мощности , работающего в бытовой электросети равна

где В — напряжение сети. Из этой формулы следует, что чем больше номинальная мощность элемента, тем меньше должно быть его сопротивление. Если две лампы накаливания включены последовательно (задача 21.2.8), то сила тока в них одинакова и отношение мощностей тока в этих лампах равно отношению их сопротивлений. Отсюда следует, что отношение реально выделяемых в лампах мощностей и обратно отношению номинальных мощностей этих ламп:

(ответ 2).

Работа, совершаемая электрическим полем в проводнике при протекании по нему электрического тока, превращается в энергию тока, которая затем превращается в тепловую энергию. Поэтому работу поля можно найти из закона Джоуля-Ленца. Для работы поля за время получаем . Из этой формулы находим сопротивление проводника в задаче 21.2.9 —

(ответ 1).

Поскольку при последовательном соединении резисторов ток через каждый из них одинаков, из закона Джоуля-Ленца (22.8) заключаем, что из двух сопротивлений и (задача 21.2.10; см. рисунок) наибольшей будет мощность тока на сопротивлении , из двух сопротивлений и — на сопротивлении . Сравним мощности тока на этих сопротивлениях. Учитывая, что при параллельном соединении элементов электрическое напряжение на каждом элементе одинаковое, а при последовательном — складываются значения сопротивлений, получим из законов Ома для верхнего и нижнего участков цепи и закона Джоуля-Ленца

где — электрическое напряжение, приложенное ко всей цепи. Поскольку то в представленной схеме наибольшая мощность будет выделяться на сопротивлении (ответ 2).

Закон Ома | Физика

В предыдущих параграфах были рассмотрены три величины, характеризующие протекание электрического тока в цепи,— сила тока I, напряжение U и сопротивление R. Между этими величинами существует определенная связь. Закон, выражающий эту связь, был установлен в 1827 г. немецким ученым Г. Омом и поэтому носит его имя.

Выделим в произвольной электрической цепи участок, обладающий сопротивлением R и находящийся под напряжением U (рис. 37). Согласно закону Ома:
Сила тока на участке цепи равна отношению напряжения на этом участке к его сопротивлению.

Математически закон Ома записывается в виде следующей формулы:

I = U/R (14.1)

Закон Ома позволяет установить, что будет происходить с силой тока на участке цепи при изменении его сопротивления или напряжения.

1. При неизменном сопротивлении сила тока прямо пропорциональна напряжению: чем больше напряжение U на концах участка цепи, тем больше сила тока I на этом участке. Увеличив (или уменьшив) напряжение в несколько раз, мы во столько же раз увеличим (или уменьшим) силу тока.

Проиллюстрируем эту закономерность на опыте. Соберем электрическую цепь из источника тока, лампы, амперметра и ключа (рис. 38, а). В качестве источника тока будем использовать устройство, позволяющее регулировать выходное напряжение от 4 до 12 В. Измеряя силу тока в цепи при разных напряжениях, можно убедиться в том, что она действительно пропорциональна напряжению.

2. При неизменном напряжении сила тока обратно пропорциональна сопротивлению: чем больше сопротивление R участка цепи, тем меньше сила тока I в нем.

Для проверки этой закономерности заменим в используемой цепи лампу на магазин сопротивлений (рис. 38, б). Измеряя силу тока при разных сопротивлениях, мы увидим, что сила тока I и сопротивление R действительно находятся в обратно пропорциональной зависимости.

При уменьшении сопротивления сила тока возрастает. Если сила тока превысит допустимое для данной цепи значение, включенные в нее приборы могут выйти из строя; провода при этом могут раскалиться и стать причиной пожара. Именно такая ситуация возникает при коротком замыкании. Так называют соединение двух точек электрической цепи, находящихся под некоторым напряжением, коротким проводником, обладающим очень малым сопротивлением.

Короткое замыкание может возникнуть при соприкосновении оголенных проводов, при небрежном ремонте проводки под током, при большом скоплении пыли на монтажных платах и даже при случайном попадании какого-нибудь насекомого внутрь прибора.

На законе Ома основан экспериментальный способ определения сопротивления. Из формулы (14.1) следует, что

R = U/I (14.2)

Поэтому для нахождения сопротивления R участка цепи надо измерить на нем напряжение U, затем силу тока I, после чего разделить первую из этих величин на вторую. Соответствующая этому схема цепи изображена на рисунке 39.

Если, наоборот, известны сопротивление R и сила тока I на участке цепи, то закон Ома позволяет рассчитать напряжение U на его концах. Из формулы (14.1) получаем

U = IR (14.3)

Чтобы найти напряжение U на концах участка цепи, надо силу тока I на этом участке умножить на его сопротивление R.

Опубликовав книгу, в которой излагался открытый им закон «Теоретические исследования электрических цепей», Георг Ом написал, что «рекомендует ее добрым людям с теплым чувством отца, не ослепленного обезьяньей любовью к детям, но довольствующегося указанием на открытый взгляд, с которым его дитя смотрит на злой мир». Мир действительно оказался для него злым, и уже через год после выхода его книги в одном из журналов появилась статья, в которой работы Ома были подвергнуты уничтожающей критике. «Тот, кто благоговейными глазами взирает на вселенную,— говорилось в статье,— должен отвернуться от этой книги, являющейся плодом неисправимых заблуждений, преследующих единственную цель — умалить величие природы».

Злобные и безосновательные нападки на Ома не прошли бесследно. Теорию Ома не приняли. И вместо продолжения научных исследований он должен был тратить время и энергию на полемику со своими оппонентами. В одном из своих писем Ом написал: «Рождение «Электрических цепей» принесло мне невыразимые страдания, и я готов проклясть час их зарождения».

Но это были временные трудности. Постепенно, сначала в России, а затем и в других странах, теория Ома получила полное признание. Закон Ома внес такую ясность в правила расчета токов и напряжений в электрических цепях, что американский ученый Дж. Генри, узнав об открытиях Ома, не удержался от восклицания: «Когда я первый раз прочел теорию Ома, то она мне показалась молнией, вдруг осветившей комнату, погруженную во мрак».

??? 1. Сформулируйте закон Ома. 2. Как изменится сила тока на участке цепи, если при неизменном сопротивлении увеличить напряжение на его концах? 3. Как изменится сила тока, если при неизменном напряжении увеличить сопротивление участка цепи? 4. Как с помощью вольтметра и амперметра можно измерить сопротивление проводника? 5. По какой формуле находится напряжение, если известны сила тока и сопротивление данного участка? 6. Что называют коротким замыканием? Почему при этом увеличивается сила тока? 7. Объясните причину короткого замыкания в ситуациях, изображенных на рисунке 40.

Закон Ома

В 1826 величайший немецкий физик Георг Симон Ом публикует свою работу «Определение закона, по которому металлы проводят контактное электричество», где дает формулировку знаменитому закону. Ученые того времени встретили враждебно публикации великого физика. И лишь после того, как другой ученый – Клод Пулье, пришел к тем же выводам опытным путем, закон Ома признали во всем мире.

Закон Ома – физическая закономерность, которая определяет взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением проводника. Он имеет две основные формы.

Закон Ома для участка цепи

Формулировка закона Ома для участка цепи – сила тока прямо пропорциональна напряжению, и обратно пропорциональна сопротивлению.

Это простое выражение помогает на практике решать широчайший круг вопросов. Для лучшего запоминания решим задачу.

Задача 1.1

Рассчитать силу тока, проходящую по медному проводу длиной 100 м, площадью поперечного сечения 0,5 мм², если к концам провода приложено напряжение 12 B.

Задача простая, заключается в нахождении сопротивления медной проволоки с последующим расчетом силы тока по формуле закона Ома для участка цепи. Приступим.

Закон Ома для полной цепи

Формулировка закона Ома для полной цепи — сила тока прямо пропорциональна сумме ЭДС цепи, и обратно пропорциональна сумме сопротивлений источника и цепи , где E – ЭДС, R- сопротивление цепи, r – внутреннее сопротивление источника.

Здесь могут возникнуть вопросы. Например, что такое ЭДС? Электродвижущая сила — это физическая величина, которая характеризует работу внешних сил в источнике ЭДС. К примеру, в обычной пальчиковой батарейке, ЭДС является химическая реакция, которая заставляет перемещаться заряды от одного полюса к другому. Само слово электродвижущая говорит о том, что эта сила двигает электричество, то есть заряд.

В каждом источнике присутствует внутреннее сопротивление r, оно зависит от параметров самого источника. В цепи также существует сопротивление R, оно зависит от параметров самой цепи.

Формулу закона Ома для полной цепи можно представить в другом виде. А именно: ЭДС источника цепи равна сумме падений напряжения на источнике и на внешней цепи.

Для закрепления материала, решим две задачи на формулу закона Ома для полной цепи.

Задача 2.1

Найти силу тока в цепи, если известно что сопротивление цепи 11 Ом, а источник подключенный к ней имеет ЭДС 12 В и внутреннее сопротивление 1 Ом.

Теперь решим задачу посложнее.

Задача 2.2

Источник ЭДС подключен к резистору сопротивлением 10 Ом с помощью медного провода длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм². Найти силу тока, зная что ЭДС источника равно 12 В, а внутреннее сопротивление 1,9825 Ом.

Приступим.

Мнемоническая диаграмма

Для лучшего запоминания закона Ома существует мнемоническая диаграмма, благодаря которой можно всегда напомнить себе формулу. Пользоваться этой диаграммой очень просто. Достаточно закрыть искомую величину и две другие укажут, как её найти. Потренируйтесь, это может вам пригодится.

Успехов в изучении электричества! Рекомендуем прочесть статью — законы Кирхгофа.

Просмотров: 19855

Закон Ома для участка цепи

В предыдущих параграфах были рассмотрены три величины, с которыми мы имеем дело во всякой электрической цепи, — это сила тока, напряжение и сопротивление. Эти величины связаны между собой. Зависимость силы тока от напряжения мы уже установили. В этом параграфе на основании опытов было показано, что сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению на концах проводника, или, что-то же, на концах участка цепи; так как проводник является частью (участком) электрической цепи.

В описанных опытах сопротивление проводника (участка цепи) не менялось, менялось только напряжение на его концах. Поэтому можно сказать, что сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению на концах проводника, если при этом сопротивление проводника не меняется.

Чтобы ответить на вопрос, как зависит сила тока в цепи от сопротивления, обратимся к опыту.

На рисунке 259 изображена электрическая цепь, источником тока в которой является аккумулятор. В эту цепь по очереди включают проводники, обладающие различными сопротивлениями. Напряжение на концах проводника во время опыта поддерживается постоянным. За этим следят по показаниям вольтметра. Силу тока в цепи измеряют амперметром.

Ниже в таблице приведены результаты опытов с тремя различными проводниками:

В первом опыте сопротивление проводника 1 Ом и сила тока в цепи 2 А. Сопротивление второго проводника 2 Ом, т. е. в два раза больше, а сила тока в два раза меньше. И наконец, в третьем случае сопротивление цепи увеличилось в четыре раза и во столько же раз уменьшилась сила тока. Заметим, что напряжение на концах проводников во всех трех опытах было одинаковое, равное 2 В. На рисунке 260 изображен график зависимости силы тока от сопротивления проводника при одном и том же напряжении на его концах. На этом графике по горизонтальной оси в условно выбранном масштабе отложены сопротивления проводников в омах, по вертикальной — сила тока в амперах.

Обобщая результаты опытов, приходим к выводу: при одинаковом напряжении на концах проводника сила тока обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Зависимость силы тока от напряжения на концах участка цепи и сопротивления этого участка называется законом Ома по имени немецкого ученого Ома, открывшего этот закон в 1827 г.

Закон Ома читается так: сила тона в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению:

сила тока = напряжение/сопротивление

Введем буквенные обозначения величин: U — напряжение, I — сила тока, R — сопротивление — и запишем закон Ома в виде формулы:

I = U/R

Закон Ома — один из основных физических законов.

Пример 1. Напряжение в сети 220 В, а сопротивление спирали лампы 440 Ом, Рассчитать силу тока в электрической лампе.

Ом Георг (1 787—1854) — немецкий физик. Он открыл теоретически и подтвердил на опыте закон, выражающий связь между силой тока в цепи, напряжением и сопротивлением.

Пример 2. Сила тока в спирали электрической плитки 5 А, сопротивление спирали 44 Ом. Определить напряжение, под которым находится спираль.

Пример 3. Напряжение на концах участка цепи 4,5 В, сила тока в цепи 0,3 А. Рассчитать сопротивление участка цепи.

Вопросы. 1. О связи, каких трех электрических величин говорится в законе Ома? 2. Как формулируется закон Ома? 3. Как математически выразить закон Ома? 4. Как выразить напряжение на концах участка цепи через силу тока и сопротивление участка? 5. Как выразить сопротивление цепи через напряжение и силу тока?

Упражнения. 1. Напряжение на зажимах электрического утюга 220В, сопротивление нагревательного элемента утюга 50 Ом. Чему равна сила тока в цепи? 2. Сила тока в спирали электрической лампы 0,7 А, сопротивление лампы 310 Ом. Определите напряжение, под которым горит лампа. 3. Каким сопротивлением обладает вольтметр, рассчитанный на 150 В, если сила тона в нем не должна превышать 0,01 А?

4. Используя приведенные ниже табличные данные, изобразите графически зависимость силы тока от сопротивления при постоянном напряжении, равном 10 В. По горизонтальной оси в выбранном масштабе откладывайте сопротивление, а по вертикальной оси — силу тока. 5. Определите по графику (рис. 257) сопротивление проводника. 6. На рисунке 261 изображены графики зависимости силы тока от напряжения для двух проводников А ив. Какой из этих проводников обладает большим сопротивлением? Определите сопротивление каждого из проводников.

Закон Ома и соотношение V-I-R

В физике есть определенные формулы, которые настолько мощны и распространены, что достигают уровня общеизвестных знаний. Студент, изучающий физику, записывал такие формулы столько раз, что запоминал их, даже не пытаясь. Безусловно, для профессионалов в этой области такие формулы настолько важны, что остаются в их сознании. В области современной физики E = m • c ². В области ньютоновской механики F _net = m • a.В области волновой механики v = f • λ. А в области текущего электричества ΔV = I • R.

Преобладающим уравнением, которое пронизывает изучение электрических цепей, является уравнение

ΔV = I • R

Другими словами, разность электрических потенциалов между двумя точками в цепи ( ΔV ) эквивалентна произведению тока между этими двумя точками ( I ) и общего сопротивления всех электрических устройств, присутствующих между этими двумя точками ( R ).В остальной части этого раздела Физического класса это уравнение станет самым распространенным уравнением, которое мы видим. Это уравнение, часто называемое уравнением закона Ома , является мощным предсказателем взаимосвязи между разностью потенциалов, током и сопротивлением.

Закон Ома как предсказатель тока

Уравнение закона Ома можно переформулировать и выразить как

В качестве уравнения это служит алгебраическим рецептом для вычисления тока, если известны разность электрических потенциалов и сопротивление.Тем не менее, хотя это уравнение служит мощным рецептом решения проблем, это гораздо больше. Это уравнение указывает две переменные, которые могут повлиять на величину тока в цепи. Ток в цепи прямо пропорционален разности электрических потенциалов, приложенной к ее концам, и обратно пропорционален общему сопротивлению внешней цепи. Чем больше напряжение аккумулятора (то есть разность электрических потенциалов), тем больше ток. И чем больше сопротивление, тем меньше ток.Заряд идет с наибольшей скоростью, когда напряжение батареи увеличивается, а сопротивление уменьшается. Фактически, двукратное увеличение напряжения батареи привело бы к двукратному увеличению тока (если все остальные факторы остаются равными). А увеличение сопротивления нагрузки в два раза приведет к уменьшению тока в два раза до половины его первоначального значения.

Приведенная ниже таблица иллюстрирует это соотношение как качественно, так и количественно для нескольких цепей с различными напряжениями и сопротивлением батарей.

Строки 1, 2 и 3 показывают, что удвоение и утроение напряжения батареи приводит к удвоению и утроению тока в цепи. Сравнение строк 1 и 4 или строк 2 и 5 показывает, что удвоение общего сопротивления служит для уменьшения вдвое тока в цепи.

Поскольку на ток в цепи влияет сопротивление, в цепях электроприборов часто используются резисторы, чтобы повлиять на величину тока, присутствующего в ее различных компонентах.Увеличивая или уменьшая величину сопротивления в конкретной ветви схемы, производитель может увеличивать или уменьшать величину тока в этой ветви . Кухонные приборы, такие как электрические миксеры и переключатели света, работают, изменяя ток в нагрузке, увеличивая или уменьшая сопротивление цепи. Нажатие различных кнопок на электрическом микшере может изменить режим с микширования на взбивание, уменьшив сопротивление и позволив большему току присутствовать в миксере.Точно так же поворот ручки регулятора яркости может увеличить сопротивление его встроенного резистора и, таким образом, уменьшить ток.

На схеме ниже изображена пара цепей, содержащих источник напряжения (аккумуляторная батарея), резистор (лампочка) и амперметр (для измерения тока). В какой цепи у лампочки наибольшее сопротивление? Нажмите кнопку «Посмотреть ответ», чтобы убедиться, что вы правы.

Уравнение закона Ома часто исследуется в физических лабораториях с использованием резистора, аккумуляторной батареи, амперметра и вольтметра.Амперметр — это устройство, используемое для измерения силы тока в заданном месте. Вольтметр — это устройство, оснащенное датчиками, которых можно прикоснуться к двум точкам цепи, чтобы определить разность электрических потенциалов в этих местах. Изменяя количество ячеек в аккумуляторной батарее, можно изменять разность электрических потенциалов во внешней цепи. Вольтметр может использоваться для определения этой разности потенциалов, а амперметр может использоваться для определения тока, связанного с этим ΔV.К батарейному блоку можно добавить батарею, и процесс можно повторить несколько раз, чтобы получить набор данных I-ΔV. График зависимости I от ΔV даст линию с крутизной, эквивалентной обратной величине сопротивления резистора. Это значение можно сравнить с заявленным производителем значением, чтобы определить точность лабораторных данных и справедливость уравнения закона Ома.

Величины, символы, уравнения и единицы!

Тенденция уделять внимание единицам — неотъемлемая черта любого хорошего студента-физика.Многие трудности, связанные с решением проблем, могут быть связаны с тем, что не уделили внимание подразделениям. Поскольку все больше и больше электрических величин и их соответствующие метрические единицы вводятся в этом разделе учебного пособия The Physics Classroom, становится все более важным организовать информацию в своей голове. В таблице ниже перечислены некоторые из введенных на данный момент количеств. Для каждой величины также указаны символ, уравнение и соответствующие метрические единицы.Было бы разумно часто обращаться к этому списку или даже делать свою копию и добавлять к ней по мере развития модуля. Некоторые студенты считают полезным составить пятый столбец, в котором приводится определение каждой величины.

Кол-во	Символ	Уравнение (я)	Стандартная метрическая единица	Другие единицы
Разность потенциалов (г.к.а. напряжение)	ΔV	ΔV = ΔPE / Q ΔV = I • R	Вольт (В)	J / C
Текущий	я	I = Q / т I = ΔV / R	Амперы (А)	Усилитель или К / с или В / Ом
Мощность	п	P = ΔPE / т (еще впереди)	Ватт (Вт)	Дж / с
Сопротивление	р	R = ρ • L / A R = ΔV / I	Ом (Ом)	В / А
Энергия	E или ΔPE	ΔPE = ΔV • Q ΔPE = P • t	Джоуль (Дж)	V • C или Вт • с

(Обратите внимание, что символ C представляет собой кулоны.)

В следующем разделе Урока 3 мы еще раз рассмотрим количественную мощность. Новое уравнение мощности будет введено путем объединения двух (или более) уравнений в приведенной выше таблице.

Мы хотели бы предложить …

Проверьте свое понимание

1. Что из перечисленного ниже приведет к уменьшению тока в электрической цепи? Выберите все, что подходит.

а. уменьшить напряжение
г. уменьшить сопротивление
г. увеличить напряжение
г.увеличить сопротивление

2. Определенная электрическая цепь содержит батарею из трех элементов, провода и лампочку. Что из перечисленного может привести к тому, что лампа будет светить менее ярко? Выберите все, что подходит.

а. увеличить напряжение АКБ (добавить еще одну ячейку)
г. уменьшить напряжение аккумулятора (удалить элемент)
г.уменьшить сопротивление цепи
г. увеличить сопротивление цепи

3. Вероятно, вас предупредили, чтобы вы не прикасались к электроприборам или даже к электрическим розеткам мокрыми руками. Такой контакт более опасен, когда ваши руки мокрые (а не сухие), потому что мокрые руки вызывают ____.

а.напряжение цепи должно быть выше
г. напряжение в цепи должно быть ниже
г. ваше сопротивление будет выше
г. ваше сопротивление должно быть ниже
e. ток через тебя будет ниже

4. Если бы сопротивление цепи было утроено, то ток в цепи был бы ____.

а. треть от
г. втрое больше
г. без изменений
г. … бред какой то! Сделать такой прогноз невозможно.

5. Если напряжение в цепи увеличить в четыре раза, то ток в цепи будет ____.

а.четверть от
г. в четыре раза больше
г. без изменений
г. … бред какой то! Сделать такой прогноз невозможно.

6. В схему подключены блок питания, резистор и амперметр (для измерения тока). Амперметр показывает значение тока 24 мА (миллиАмпер). Определите новый ток, если напряжение источника питания было…

а. … увеличилось в 2 раза, а сопротивление осталось постоянным.
г. … увеличилось в 3 раза, а сопротивление осталось постоянным.
г. … уменьшилось в 2 раза, а сопротивление осталось постоянным.
г. … оставалось постоянным, а сопротивление увеличивалось в 2 раза.
e. … оставалось постоянным, а сопротивление увеличивалось в 4 раза.
ф…. оставалось постоянным, а сопротивление уменьшалось в 2 раза.
г. … увеличилось в 2 раза, а сопротивление увеличилось в 2 раза.
ч. … увеличилось в 3 раза, а сопротивление уменьшилось в 2 раза.
и. … уменьшилось в 2 раза, а сопротивление увеличилось в 2 раза.

7.Используйте уравнение закона Ома, чтобы дать числовые ответы на следующие вопросы:

а. Электрическое устройство с сопротивлением 3,0 Ом позволит протекать через него току 4,0 А, если на устройстве наблюдается падение напряжения ________ Вольт.
г. Когда на электрический нагреватель подается напряжение 120 В, через нагреватель будет протекать ток 10,0 А, если сопротивление составляет ________ Ом.
г. Фонарик, который питается от 3 вольт и использует лампочку с сопротивлением 60 Ом, будет иметь ток ________ ампер.

8. Используйте уравнение закона Ома для определения недостающих значений в следующих схемах.

9. См. Вопрос 8 выше. В схемах схем A и B какой метод использовался для контроля тока в схемах? А в схемах схем C и D какой метод использовался для контроля тока в схемах?

Учебник по физике: электрический ток

Если два требования электрической цепи выполнены, заряд будет проходить через внешнюю цепь.Говорят, что есть ток — поток заряда. Использование слова ток в этом контексте означает просто использовать его, чтобы сказать, что что-то происходит в проводах — заряд движется. Однако ток — это физическая величина, которую можно измерить и выразить численно. Как физическая величина, , ток, — это скорость, с которой заряд проходит через точку в цепи. Как показано на диаграмме ниже, ток в цепи можно определить, если можно измерить количество заряда Q , проходящего через поперечное сечение провода за время t .Ток — это просто соотношение количества заряда и времени.

Текущее — это величина ставки. В физике есть несколько скоростных величин. Например, скорость — это величина скорости — скорость, с которой объект меняет свое положение. Математически скорость — это отношение изменения положения к времени. Ускорение — это величина скорости — скорость, с которой объект меняет свою скорость. Математически ускорение — это отношение изменения скорости к времени. А мощность — это величина скорости — скорость, с которой работа выполняется на объекте.Математически мощность — это отношение работы к времени. В каждом случае величины скорости математическое уравнение включает некоторую величину во времени. Таким образом, ток как величина скорости будет математически выражен как

Обратите внимание, что в приведенном выше уравнении используется символ I для обозначения величины тока.

Как обычно, когда количество вводится в Физическом классе, также вводится стандартная метрическая единица, используемая для выражения этой величины.Стандартная метрическая единица измерения тока — ампер . Ампер часто сокращается до А и обозначается символом единицы A . Ток в 1 ампер означает, что 1 кулон заряда проходит через поперечное сечение провода каждую 1 секунду.

1 ампер = 1 кулон / 1 секунда

Чтобы проверить свое понимание, определите ток для следующих двух ситуаций. Обратите внимание, что в каждой ситуации дается некоторая посторонняя информация.Нажмите кнопку Проверить ответ , чтобы убедиться, что вы правы.

Провод изолируют поперечным сечением 2 мм и определяют, что заряд 20 C пройдет через него за 40 с.	Сечение провода длиной 1 мм изолируется, и определяется, что заряд 2 Кл проходит через него за 0,5 с.
I = _____ Ампер	I = _____ Ампер

Обычное направление тока

Частицы, которые переносят заряд по проводам в цепи, являются подвижными электронами.Направление электрического поля в цепи по определению является направлением, в котором проталкиваются положительные испытательные заряды. Таким образом, эти отрицательно заряженные электроны движутся в направлении, противоположном электрическому полю. Но в то время как электроны являются носителями заряда в металлических проводах, носителями заряда в других цепях могут быть положительные заряды, отрицательные заряды или и то, и другое. Фактически, носители заряда в полупроводниках, уличных фонарях и люминесцентных лампах одновременно являются положительными и отрицательными зарядами, движущимися в противоположных направлениях.

Бен Франклин, проводивший обширные научные исследования статического и токового электричества, считал положительные заряды носителями заряда. Таким образом, раннее соглашение о направлении электрического тока было установлено в том направлении, в котором будут двигаться положительные заряды. Это соглашение прижилось и используется до сих пор. Направление электрического тока условно является направлением, в котором должен двигаться положительный заряд. Таким образом, ток во внешней цепи направлен от положительной клеммы к отрицательной клемме батареи.Электроны действительно будут двигаться по проводам в противоположном направлении. Зная, что настоящими носителями заряда в проводах являются отрицательно заряженные электроны, это соглашение может показаться немного странным и устаревшим. Тем не менее, это соглашение, которое используется во всем мире, и к которому студент-физик может легко привыкнуть.

Зависимость тока от скорости дрейфа

Ток связан с количеством кулонов заряда, которые проходят точку в цепи за единицу времени.Из-за своего определения его часто путают со скоростью дрейфа количества. Скорость дрейфа относится к среднему расстоянию, пройденному носителем заряда за единицу времени. Как и скорость любого объекта, скорость дрейфа электрона, движущегося по проводу, — это отношение расстояния ко времени. Путь типичного электрона через проволоку можно описать как довольно хаотический зигзагообразный путь, характеризующийся столкновениями с неподвижными атомами. Каждое столкновение приводит к изменению направления электрона.Однако из-за столкновений с атомами в твердой сети металлического проводника на каждые три шага вперед приходится два шага назад. С электрическим потенциалом, установленным на двух концах цепи, электрон продолжает движение до , перемещаясь вперед на . Прогресс всегда идет к положительной клемме. Однако общий эффект бесчисленных столкновений и высоких скоростей между столкновениями состоит в том, что общая скорость дрейфа электрона в цепи ненормально мала. Типичная скорость дрейфа может составлять 1 метр в час.Это медленно!

Тогда можно спросить: как может быть ток порядка 1 или 2 ампер в цепи, если скорость дрейфа составляет всего около 1 метра в час? Ответ таков: существует много-много носителей заряда, движущихся одновременно по всей длине цепи. Ток — это скорость, с которой заряд пересекает точку в цепи. Сильный ток является результатом нескольких кулонов заряда, пересекающих поперечное сечение провода в цепи. Если носители заряда плотно упакованы в провод, тогда не обязательно должна быть высокая скорость, чтобы иметь большой ток.То есть носители заряда не должны преодолевать большое расстояние за секунду, их просто должно быть много, проходящих через поперечное сечение. Ток не имеет отношения к тому, насколько далеко за секунду перемещаются заряды, а скорее к тому, сколько зарядов проходит через поперечное сечение провода в цепи.

Чтобы проиллюстрировать, насколько плотно упакованы носители заряда, мы рассмотрим типичный провод, который используется в цепях домашнего освещения — медный провод 14-го калибра. В срезе этой проволоки длиной 0,01 см (очень тонком) их будет целых 3.51 x 10 ²⁰ атомов меди. Каждый атом меди имеет 29 электронов; маловероятно, что даже 11 валентных электронов одновременно будут двигаться как носители заряда. Если мы предположим, что каждый атом меди вносит только один электрон, то на тонком 0,01-сантиметровом проводе будет целых 56 кулонов заряда. При таком большом количестве подвижного заряда в таком маленьком пространстве малая скорость дрейфа может привести к очень большому току.

Чтобы проиллюстрировать это различие между скоростью заноса и течением, рассмотрим аналогию с гонками.Предположим, что была очень большая гонка черепах с миллионами и миллионами черепах на очень широкой гоночной трассе. Черепахи не очень быстро двигаются — у них очень низкая скорость дрейф и скорость. Предположим, что гонка была довольно короткой — скажем, длиной 1 метр — и что значительный процент черепах достиг финишной черты в одно и то же время — через 30 минут после начала гонки. В таком случае течение будет очень большим — миллионы черепах пересекают точку за короткий промежуток времени.В этой аналогии скорость связана с тем, насколько далеко черепахи перемещаются за определенный промежуток времени; а ток зависит от того, сколько черепах пересекли финишную черту за определенный промежуток времени.

Природа потока заряда

Как только было установлено, что средняя скорость дрейфа электрона очень и очень мала, вскоре возникает вопрос: почему свет в комнате или в фонарике загорается сразу после включения переключателя? Разве не будет заметной задержки по времени перед тем, как носитель заряда перейдет от переключателя к нити накала лампочки? Ответ — нет! и объяснение того, почему раскрывает значительную информацию о природе потока заряда в цепи.

Как упоминалось выше, носителями заряда в проводах электрических цепей являются электроны. Эти электроны просто поставляются атомами меди (или любого другого материала, из которого сделана проволока) внутри металлической проволоки. Как только переключатель переводится в положение на , цепь замыкается, и на двух концах внешней цепи устанавливается разность электрических потенциалов. Сигнал электрического поля распространяется почти со скоростью света ко всем мобильным электронам в цепи, приказывая им начать движение с до .По получении сигнала электроны начинают двигаться по зигзагообразной траектории в обычном направлении. Таким образом, щелчок переключателя вызывает немедленную реакцию во всех частях схемы, заставляя носители заряда повсюду двигаться в одном и том же направлении. В то время как фактическое движение носителей заряда происходит с низкой скоростью, сигнал, который информирует о начале движения, движется со скоростью, составляющей долю от скорости света.

Электроны, которые зажигают лампочку в фонарике, не должны сначала пройти от переключателя через 10 см провода к нити накала.Скорее, электроны, которые зажигают лампочку сразу после того, как переключатель переключен в положение на , являются электронами, которые присутствуют в самой нити. Когда переключатель повернут, все подвижные электроны повсюду начинают движение; и именно подвижные электроны, присутствующие в нити накала, непосредственно ответственны за зажигание ее колбы. Когда эти электроны покидают нить накала, в нее входят новые электроны, которые ответственны за зажигание лампы. Электроны движутся вместе, как вода в трубах дома.Когда кран поворачивается с на , вода в кране выходит из крана. Не нужно долго ждать, пока вода из точки входа в ваш дом пройдет по трубам к крану. Трубы уже заполнены водой, и вода во всем водном контуре одновременно приводится в движение.

Развиваемая здесь картина потока заряда представляет собой картину, в которой носители заряда подобны солдатам, идущим вместе, повсюду с одинаковой скоростью.Их движение начинается немедленно в ответ на установление электрического потенциала на двух концах цепи. В электрической цепи нет места, где носители заряда расходуются или расходуются. Хотя энергия, которой обладает заряд, может быть израсходована (или лучше сказать, что электрическая энергия преобразуется в другие формы энергии), сами носители заряда не распадаются, не исчезают или иным образом не удаляются из схема. И нет места в цепи, где бы носители заряда начали скапливаться или накапливаться.Скорость, с которой заряд входит во внешнюю цепь на одном конце, такая же, как скорость, с которой заряд выходит из внешней цепи на другом конце. Ток — скорость потока заряда — везде одинакова. Поток заряда подобен движению солдат, идущих вместе, повсюду с одинаковой скоростью.

Проверьте свое понимание

1.Говорят, что ток существует всякий раз, когда _____.

а. провод заряжен
г. аккумулятор присутствует
г. электрические заряды несбалансированные
г. электрические заряды движутся по петле

2. У тока есть направление. По соглашению ток идет в направлении ___.

а. + заряды перемещаются
г.- движение электронов
г. + движение электронов

3. Скорость дрейфа подвижных носителей заряда в электрических цепях ____.

а. очень быстро; меньше, но очень близко к скорости света
г. быстрый; быстрее, чем самая быстрая машина, но далеко не скорость света
г. медленный; медленнее Майкла Джексона пробегает 220-метровую
г.очень медленно; медленнее улитки

4. Если бы электрическую цепь можно было сравнить с водяной цепью в аквапарке, то ток был бы аналогичен ____.

Выбор:

A. давление воды	Б. галлонов воды, стекающей с горки в минуту
С.вода	D. нижняя часть салазок
E. водяной насос	F. верх слайда

5. На схеме справа изображен токопроводящий провод. Две площади поперечного сечения расположены на расстоянии 50 см друг от друга. Каждые 2,0 секунды через каждую из этих областей проходит заряд 10 ° C.Сила тока в этом проводе ____ А.

а. 0,10	г. 0,25	г. 0,50	г. 1.0
e. 5,0	ф. 20	г. 10	ч.40
и. ни один из этих

6. Используйте диаграмму справа, чтобы заполнить следующие утверждения:

а. Ток в один ампер — это поток заряда со скоростью _______ кулонов в секунду.

г. Когда заряд 8 Кл проходит через любую точку цепи за 2 секунды, ток составляет ________ А.

г. Если через точку A (диаграмма справа) за 10 секунд расход заряда составляет 5 ° C, то ток равен _________ A.

г. Если ток в точке D равен 2,0 А, то _______ C заряда проходит через точку D за 10 секунд.

e. Если 12 ° C заряда пройдет мимо точки A за 3 секунды, то 8 C заряда пройдут мимо точки E за ________ секунд.

ф. Верно или неверно:

Ток в точке E значительно меньше тока в точке A, поскольку в лампочках расходуется заряд.

| Последовательные и параллельные цепи

Параллельная цепь обеспечивает более чем один путь для электрического тока, проходящего через цепь.

Ячейки параллельно

Мы видели, что последовательное соединение ячеек увеличивает количество энергии, передаваемой электронам.Разница потенциалов увеличивается. Давайте посмотрим, что происходит, когда мы добавляем ячейки параллельно в схему.

ГИПОТЕЗА:

Напишите гипотезу для этого расследования.

Возможный ответ: Увеличение количества ячеек, соединенных параллельно, увеличит ток и разность потенциалов в цепи.

Помните, что гипотеза не обязательно должна быть «правильной», она должна просто указывать на переменные, которые должны быть исследованы, и отношения, которые, как ожидается, будут наблюдаться.

МАТЕРИАЛЫ И АППАРАТ:

три ячейки 1,5 В
Провода изолированные медные с зажимами типа «крокодил»
амперметр
вольтметр
резистор

МЕТОД:

Постройте последовательную цепь, состоящую из 1 элемента и амперметра, включенных последовательно.

Подключите вольтметр параллельно ячейке, как показано на принципиальной схеме.

Запишите показания в приведенную ниже таблицу.

Добавьте вторую ячейку параллельно первой, как показано на схеме.

Запишите новые показания в приведенную ниже таблицу.

Добавьте третью ячейку параллельно с двумя другими ячейками. Нарисуйте для этого принципиальную схему в свободном месте ниже.

Запишите новые показания в приведенную ниже таблицу.

РЕЗУЛЬТАТЫ:

Заполните следующую таблицу:

Количество параллельных ячеек	Показание амперметра (A)	Показание вольтметра (В)
1
2
3

ВЫВОД:

Что мы можем сделать в отношении эффекта добавления ячеек в цепь параллельно?

Параллельное подключение большего количества ячеек в цепь не влияет на силу тока и разность потенциалов в цепи.

Что мы узнали? Когда мы соединяем две ячейки параллельно друг другу, общая разность потенциалов такая же, как если бы у нас была только одна ячейка. Следовательно, если обе ячейки имеют 1,5 В, то общая разность потенциалов для цепи по-прежнему составляет 1,5 В. Ток такой же, как если бы была только одна ячейка, потому что электроны проходят только через одну из ячеек.

Какие преимущества мы получим от такого соединения ячеек? Обсудите это со своим классом.

Когда мы соединяем ячейки параллельно, мы обеспечиваем альтернативные пути прохождения тока. Это означает, что каждая из ячеек прослужит дольше, чем если бы они были в последовательной цепи. Также, если одна ячейка выходит из строя, в цепи все еще будет другая ячейка.

Резисторы параллельно

Параллельные цепи имеют более одного пути прохождения тока.Давайте посмотрим, как добавление резисторов параллельно влияет на силу тока.

Это задание представляет собой пересмотр исследования, проведенного в 8 классе. Учащиеся могли забыть, что происходит в параллельной цепи, и стоит повторить упражнение.

МАТЕРИАЛЫ:

Элемент 1,5 В
3 лампы накаливания
Провода изолированные медные
переключатель
амперметр

Переключатель и амперметр не являются обязательными для этого эксперимента.Их можно не учитывать, если у вас недостаточно переключателей или амперметров.

ИНСТРУКЦИЯ:

Постройте цепь, включив последовательно ячейку, амперметр, 1 лампочку и выключатель.

Обратите внимание, как ярко светит лампочка, запишите показания амперметра.Нарисуйте принципиальную схему вашей схемы.

Добавьте в цепь еще одну лампочку параллельно первой.

Обратите внимание, как ярко светятся лампочки, и запишите показания амперметра.Нарисуйте принципиальную схему вашей схемы.

Добавьте в цепь третью лампочку параллельно первым двум.

ВОПРОСЫ:

Что произошло с яркостью лампочек и показаниями амперметра, когда параллельно было добавлено больше лампочек?

Увеличилась яркость и показания амперметра.

Объясните свои наблюдения из вопроса 1.

Чем больше резисторов было добавлено параллельно, сопротивление цепи уменьшалось, поскольку ток подается по альтернативным путям, и ток возрастал с каждым резистором, включенным параллельно.

В последнем упражнении мы измерили только ток в главной ветви цепи. Что происходит с током в параллельной цепи?

Это также упражнение для повторения того, что учащиеся изучали в Гр 8.

МАТЕРИАЛЫ:

изолированные медные соединительные провода
две ячейки 1,5 В
три одинаковых фонаря лампы накаливания
амперметр

МЕТОД:

Установите параллельную схему с двумя ячейками, включенными последовательно друг с другом, и тремя лампочками фонарей, включенными параллельно друг другу.
Вставьте амперметр последовательно между ячейками и первым проводящим путем, как показано на схеме.
Измерьте силу тока с помощью амперметра.
Снимите амперметр и снова замкните цепь. Вставьте амперметр последовательно в первый проход.
Измерьте силу тока с помощью амперметра.
Вставьте амперметр последовательно во второй провод.
Измерьте силу тока с помощью амперметра.
Вставьте амперметр последовательно в третий проход.
Измерьте силу тока с помощью амперметра.
Вставьте амперметр последовательно между первым проводом и батареями на стороне, противоположной первому показанию.
Измерьте силу тока с помощью амперметра.

Нарисуйте таблицу в следующем месте, чтобы записать свои показания.

Пример таблицы:

Таблица, показывающая показания амперметра в различных положениях в параллельной цепи.

Положение амперметра в цепи	Показание амперметра (A)
между клетками и первым путем
по первому пути
на втором пути
на третьем пути
между первым путем и клетками

ВОПРОСЫ:

Что вы заметили в токе в основной ветви и в токе в путях?

Ток в главной ветви больше, чем ток в каждом пути.

Сложите токи на каждом пути через лампочку. Что ты заметил?

Учащимся следует учитывать, что токи на каждом пути через лампочки складываются в общий ток.

Воспользуйтесь следующей схемой и напишите уравнение, чтобы проиллюстрировать взаимосвязь между:

A1 и A4.
A1, A2 и A3.
A4, A2 и A3.

A1 = A4
A1 = A2 + A3
A4 = A2 + A3

Аналогия с потоком воды: последовательная и параллельная схемы (видео).

Когда мы добавляем резисторы параллельно друг другу, общее сопротивление уменьшается, а ток увеличивается. Почему это происходит? Добавление резисторов параллельно обеспечивает больше альтернативных путей для тока. Следовательно, току легче проходить по цепи, чем если бы весь ток проходил через один резистор.

Представьте, что вы сидите в школьном зале во время собрания. Вам скучно и вы ждете конца, чтобы выйти на перерыв и поболтать с друзьями.Из зала только один выход. Когда вас увольняют, все должны выходить через одну дверь. Это займет некоторое время, потому что только некоторые ученики могут уйти одновременно.

Теперь представьте, что есть вторая дверь, такая же, как первая дверь. Теперь у вас и ваших друзей есть выбор, через какую дверь пройти. Количество учеников, которые выходят из зала вместе, увеличится, и некоторые из вас выйдут через первую дверь, а другие выйдут через вторую дверь.Никто не может пройти через обе двери одновременно.

Это похоже на то, как ведет себя ток в параллельной цепи. Когда электроны приближаются к ответвлению в цепи, одни электроны выберут первый путь, а другие — другой путь. Течение делится между двумя путями. Мы говорим, что резисторы, включенные параллельно, являются делителями тока. Хотя оба пути обеспечивают сопротивление, общее сопротивление меньше, чем если бы был только один путь.

Теперь посмотрим на разность потенциалов на каждом резисторе в параллельной цепи.

Если у вас нет достаточного оборудования, чтобы позволить всем учащимся попробовать эти схемы. Используйте программное обеспечение для моделирования PhET, которое можно получить по адресу http://phet.colorado.edu/en/simulation/circuit-construction-kit-dc

Было бы разумно использовать моделирование PhET для этого исследования из-за большого количества необходимого оборудования. Если у вас нет доступа к симуляциям PhET, было бы неплохо сделать это в качестве демонстрации.

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ВОПРОС:

Какова связь между разностью потенциалов на батарее и разностью потенциалов на резисторах в параллельной цепи?

ГИПОТЕЗА:

Напишите гипотезу для этого расследования

Это зависит от учащегося.Учащиеся должны указать взаимосвязь, которую они ожидают увидеть между разностью потенциалов на отдельных резисторах и разностью потенциалов на батарее. Примером может быть: разность потенциалов на каждом резисторе равна разности потенциалов на батарее.

МАТЕРИАЛЫ И АППАРАТЫ

три ячейки 1,5 В
Провода изолированные медные с зажимами типа «крокодил»
две лампы накаливания или резисторы
три вольтметра
переключатель
3 амперметра

Вам следует использовать лампочки или резисторы разной силы, чтобы продемонстрировать, что разность потенциалов между ними остается неизменной при параллельном подключении.

МЕТОД

Постройте следующую цепь:

Если учащиеся проводят это исследование в небольших группах, убедитесь, что их схемы правильные и что вольтметры подключены параллельно.

Запишите показания 3 вольтметров и амперметров.

РЕЗУЛЬТАТЫ:

Запишите показания здесь, в таблице, и запишите их на приведенную выше принципиальную схему:

Вольтметр	Чтение (В)	Амперметр	Чтение (A)
V1		A1
В2		A2
V3		A3

Эти показания будут зависеть от экспериментальной установки, доступной в вашей школьной лаборатории, или от моделирования PhET.Тенденция должна заключаться в том, что показания на V2, V3 и V1 равны, а A2 и A3 в сумме дают A1.

Что вы заметили в показаниях V2 и V3 по сравнению с V1?

Ответы учащихся могут отличаться, но они должны заметить, что показания на V1, V2 и V3 равны.

Сложите показания A2 и A3. Что ты заметил?

Этот ответ будет зависеть от точности показаний амперметров. Учащиеся должны видеть, что сумма A2 и A3 равна чтению на A1.

Объясните поведение электронов в цепи на основании показаний амперметра.

Электроны должны следовать более чем по одному пути, поэтому некоторые проходят по первому пути, а остальные — по второму.Все электроны проходят через A1.

ВЫВОД:

Напишите заключение этого расследования на основании следственного вопроса.

Разность потенциалов одинакова на батарее и на каждом резисторе, включенном параллельно в параллельной цепи.

Добавочный номер:

Это расширение для выполнения некоторых вычислений, которые не требуются на этом уровне. Тем не менее, это очень простые уравнения, которые также показывают учащимся, что можно рассчитать сопротивление. Также важно, чтобы учащиеся осознавали, что они сделают много вычислений в Гр 10-12, если они продолжат заниматься физическими науками.

Видео, перечисленное в разделе «Напряжение, ток и сопротивление» в разделе « Посетите », дает четкое объяснение взаимосвязи между этими понятиями.В видео также используется симуляция PhET для построения электрических цепей, доступная по этой ссылке: http://phet.colorado.edu/en/simulation/circuit-construction-kit-dc Посмотрите видео, чтобы понять, как используйте симуляции в классе, чтобы объяснять и преподавать концепции.

Напряжение, ток и сопротивление.

Знаете ли вы, что мы можем рассчитать сопротивление каждой лампочки в цепи, использованной в этом исследовании? Мы видели, что ток (I) через резистор обратно пропорционален сопротивлению (R), а разность потенциалов на резисторе (V) прямо пропорциональна сопротивлению.

Эта взаимосвязь представлена в следующем уравнении: R = V / I

Единицей измерения сопротивления является ом (Ом), который определяется как вольт на ампер тока. Это можно записать как:

1 Ом = 1 В / А

Таким образом, мы можем рассчитать сопротивление. Здесь показан пример с использованием значений на этой принципиальной схеме:

R = V / I

= 3 В / 2 А

= 1.5 Ом

В этом исследовании вы измерили разность потенциалов (в вольтах) и ток (в амперах) для каждой лампочки. Используйте эти измерения, чтобы рассчитать сопротивление каждой лампочки в вашей цепи.

Сопротивление лампы 1 = V2 / A2

Сопротивление лампы 2 = V3 / A3

Описанная здесь взаимосвязь между током через резистор, сопротивлением резистора и разностью потенциалов на резисторе называется законом Ома.

Что мы узнали из этого расследования?

Ток в параллельной цепи делится, когда он входит в отдельные ветви. Полный ток — это сумма тока в ветвях.
Разность потенциалов в ветвях цепи такая же, как разность потенциалов на батарее.

Это задание покажет учащимся преимущества использования параллельной цепи в домашней цепи.Когда одна лампочка удаляется из последовательной цепи, единственный путь прерывается, и ток больше не проходит через цепь. Когда одна лампочка удаляется из параллельной цепи, все еще остается полный путь для прохождения тока, и поэтому другие лампочки продолжают работать.

Если у вас нет достаточного оборудования, чтобы позволить всем учащимся попробовать эти схемы. Используйте программу моделирования PhET, которую можно получить по адресу http: //phet.colorado.edu / en / для моделирования / схемотехнический комплект-dc

МАТЕРИАЛЫ:

две ячейки 1,5 В
Провода изолированные медные
две лампы накаливания

ИНСТРУКЦИЯ:

Установите последовательную цепь с двумя ячейками и двумя лампочками фонарей.Оба фонаря горят?

Горят оба фонаря.

Отсоедините одну из лампочек фонарика. Что происходит?

Оба фонаря больше не горят.

Установите параллельную схему с двумя ячейками и двумя лампами фонарика, включенными параллельно друг другу. Оба фонаря горят?

Горят оба фонаря.

Отсоедините одну из лампочек фонарика. Что ты заметил?

Лампа фонаря, оставшаяся в цепи, все еще горит.

ВОПРОСЫ:

Почему после снятия одной из лампочек перестала работать последовательная цепь?

Единственный путь в последовательной цепи был прерван из-за удаления лампочки.Это означает, что ток больше не может проходить по цепи, и она перестает работать.

Почему лампочка в параллельной цепи продолжала гореть после того, как вы сняли другую лампочку?

Один из путей был прерван из-за удаления лампочки, но другой путь предоставил альтернативу для прохождения тока.

Какой тип цепи, последовательный или параллельный, был бы более полезен в бытовой цепи? Почему?

Параллельная схема была бы более полезной, потому что лампочки часто ломаются или перегорают.Если мы используем параллельную схему, остальные лампочки и приборы в доме все еще могут работать. Если мы используем последовательную схему, то одно неисправное устройство будет означать, что все перестает работать.

Параллельные цепи полезны в домашних цепях, потому что, если один канал перестает работать, другие пути все еще могут работать. Поэтому, если лампочка в вашей ванной комнате перегорит, остальные светильники или бытовая техника в доме все равно можно будет использовать.Если бы в вашем доме использовалась последовательная цепь, все лампы и приборы в доме перестали бы работать, если бы один из элементов вышел из строя. Вы также можете включать свет в разных комнатах в разное время, не включая сразу весь свет во всем доме.

Примером последовательной схемы является набор древесных огней. Каждая лампочка соединена последовательно с другими. Это значит, что если хоть один сломается, все перестанут работать. Чтобы найти сломанную и починить ее, вам придется проверить каждую лампочку.

Последовательные и параллельные цепи (видео).

Последовательная цепь обеспечивает только один путь для движения электронов по цепи.
Увеличение количества последовательно соединенных ячеек увеличивает как силу тока в цепи, так и разность потенциалов в ячейках.
Увеличение количества резисторов в последовательной цепи увеличивает общее сопротивление цепи.
Последовательно включенные резисторы являются делителями потенциала. Сумма разностей потенциалов резисторов равна разности потенциалов аккумулятора.
Сила тока в последовательной цепи одинакова для всей цепи.
Параллельная цепь обеспечивает более одного пути для движения электронов по цепи.
Увеличение количества ячеек, соединенных параллельно друг другу, не влияет на силу тока и разность потенциалов в цепи.
Увеличение количества параллельно включенных резисторов снижает общее сопротивление цепи.
Параллельно подключенные резисторы являются делителями тока. У течения есть более чем один путь, по которому он может двигаться, и поэтому он разделяется между путями. Сумма сил тока в путях равна силе тока до и после ответвления пути.
Разность потенциалов на каждом пути равна разности потенциалов на батарее.
Параллельные цепи используются в системах освещения зданий.

Концептуальная карта

Заполните концептуальную карту на следующей странице. Помните, что вы также можете добавить свои собственные заметки на этой странице, чтобы сделать свое резюме более полным и облегчить вам подготовку к тестам и экзаменам.

Простая схема

Понимание основ работы с автомобильной электрической системой важно для ваших базовых навыков и помогает вам выявлять первопричины и устранять электрические неисправности.Следующая информация поможет вам изучить элементы электричества, определить методы понимания цепей, сопротивления, нагрузки, проверить напряжение холостого хода или доступное напряжение, а также падение напряжения.

Помните о трех элементах электричества; напряжение, сила тока и сопротивление. Напряжение (иногда называемое электродвижущей силой) — это представление электрической потенциальной энергии между двумя точками в электрической цепи, выраженное в вольтах. Подумайте о напряжении как об электрическом давлении, которое существует между двумя точками в проводнике, или о силе, которая заставляет электроны двигаться в электрической цепи.Другими словами, это давление или сила, которые заставляют электроны двигаться в определенном направлении внутри проводника. Когда электроны перемещаются из отрицательно заряженной области в положительно заряженную область, это движение электронов между атомами называется электрическим током. Электрический ток — это мера потока этих электронов через проводник или электричества, протекающего в цепи или электрической системе. Если вы подумаете о садовом шланге в качестве примера, ток — это количество воды, протекающей через шланг.Напряжение — это величина давления, под которым вода проходит через шланг.

Этот поток электронов измеряется в единицах, называемых амперами. Амперы или ампер — это единица измерения силы или скорости протекания электрического тока. Электрическое сопротивление описывает величину сопротивления протеканию тока. Чем больше значение сопротивления, тем больше он борется. Все, что препятствует или останавливает прохождение тока, увеличивает сопротивление цепи. Это сопротивление или противодействие тока измеряется в Ом.Один вольт — это величина давления, необходимая для того, чтобы пропустить один ампер тока через один ом сопротивления в цепи.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ

Цепь — это законченный путь, по которому течет электричество. Основными элементами базовой электрической цепи являются: источник, нагрузка и заземление. Электричество не может течь без источника питания (батареи), нагрузки (лампочка или резистор-электрическое устройство / компонент) и замкнутого проводящего пути (соединяющих его проводов).Электрические цепи состоят из проводов, соединителей проводов, переключателей, устройств защиты цепей, реле, электрических нагрузок и заземления. Схема, показанная ниже, имеет источник питания, предохранитель, выключатель, лампу и провода, соединяющие их в петлю. Когда соединение завершено, ток течет от положительной клеммы батареи через цепь к отрицательной клемме батареи.

В замкнутой цепи напряжение источника обеспечивает электрическое давление, проталкивающее ток через цепь.Сторона источника цепи включает в себя все части цепи между положительным полюсом батареи и нагрузкой. Нагрузка — это любое устройство в цепи, которое производит свет, тепло, звук или электрическое движение при протекании тока. Нагрузка всегда имеет сопротивление и потребляет напряжение только при протекании тока. В приведенном ниже примере один конец провода от второй лампы возвращает ток в аккумулятор, поскольку он подключен к кузову или раме транспортного средства. Корпус или рама работают как заземление (то есть часть цепи, которая возвращает ток к батарее).

ТРЕБОВАНИЯ К ЦЕПИ

Полная электрическая цепь необходима для практического использования электричества. Электроны должны течь от источника питания и возвращаться к нему. Соединяя отрицательный и положительно заряженный концы источника питания с проводником, мы получаем потенциал движения электронов. Таким образом, полная цепь — это «путь» или петля, которая позволяет электричеству (току) течь. Но чтобы заставить этот контур или схему работать на нас, нам нужно добавить две вещи: источник питания (аккумулятор или генератор переменного тока) и нагрузку (пример — фары).После того, как электричество выполнило свою работу через Нагрузку, оно должно вернуться обратно к Источнику (Батареи). Если у вас где-то в этой цепи произойдет разрыв, у вас будет разрыв электрического потока. Это также известно как «разомкнутая цепь». Напряжение холостого хода измеряется при отсутствии тока в цепи.

Типы цепей

Существует три основных типа цепей: последовательные, параллельные и последовательно-параллельные. Отдельные электрические цепи обычно объединяют одно или несколько устройств сопротивления или нагрузок.Конструкция автомобильной электрической цепи будет определять, какой тип цепи используется, но все они требуют одинаковых основных компонентов для правильной работы:

1. Источник питания (аккумулятор, генератор, генератор и т. Д.) Необходим для обеспечения потока электронов (электричества).

2. Защитное устройство (предохранитель, плавкая вставка или автоматический выключатель) предотвращает повреждение цепи в случае короткого замыкания.

3. Управляющее устройство (переключатель, реле или транзистор) позволяет пользователю управлять включением или выключением цепи.

4.Нагрузочное устройство (лампа, двигатель, обмотка, резистор и т. Д.) Преобразует электричество в работу.

5. Проводник (обратный путь, заземление) обеспечивает электрический путь к источнику питания и от него.

Компоненты последовательной цепи соединены встык друг за другом, чтобы образовалась простая петля для прохождения тока через цепь. Последовательная цепь имеет только один путь к земле, все нагрузки размещены последовательно, поэтому ток должен проходить через каждый компонент, чтобы вернуться на землю.Если в цепи есть разрыв (например, перегоревшая лампочка), вся цепь и любые другие лампочки гаснут. Если путь прерван, ток не течет, и никакая часть цепи не работает. Рождественские огни — хороший тому пример; когда гаснет одна лампочка, вся струна перестает работать.

Параллельные схемы

Параллельная цепь имеет более одного пути для прохождения тока. На каждую ветвь подается одинаковое напряжение. Если сопротивление нагрузки в каждой ветви одинаково, ток в каждой ветви будет одинаковым.Если сопротивление нагрузки в каждой ветви разное, ток в каждой ветви будет разным. Компоненты параллельной цепи соединены бок о бок, поэтому для протекания тока можно выбирать пути в цепи. Если одна ветвь сломана, ток продолжит течь к другим ветвям.

В параллельной цепи ниже два или более сопротивления (R1, R2 и т. Д.) Соединены в цепь следующим образом: один конец каждого сопротивления подключен к положительной стороне цепи, а один конец подключен к отрицательной боковая сторона.

Последовательно-параллельные схемы

Последовательно-параллельная схема включает некоторые компоненты, включенные последовательно, а другие — параллельно. Источник питания и устройства управления или защиты обычно включены последовательно; нагрузки обычно параллельны. Если последовательный участок прерывается, ток перестает течь по всей цепи. Если параллельная ветвь разорвана, ток продолжает течь в последовательной части и оставшихся ветвях.

Внутреннее освещение приборной панели — хороший пример соединения резисторов и ламп в последовательно-параллельную цепь.В этом примере, регулируя реостат, вы можете увеличить или уменьшить яркость света.

Диагностические схемы

Проблемы с электрической цепью обычно вызваны неисправным компонентом или низким или высоким сопротивлением в цепи.

Низкое сопротивление в цепи, как правило, может быть вызвано коротким замыканием компонента или замыканием на землю и, как правило, приводит к перегоранию предохранителя, плавкой вставки или автоматического выключателя.

Высокое сопротивление в цепи может быть вызвано коррозией или разрывом в цепи источника или заземления.Все, что препятствует или останавливает прохождение тока, увеличивает сопротивление цепи.

УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ЦЕПИ

Устройства защиты цепей используются для защиты проводов и разъемов от повреждения избыточным током, вызванным перегрузкой по току или коротким замыканием. Избыточный ток вызывает перегрев, что может вызвать «разрыв цепи» защиты цепи. Предохранители, плавкие вставки и автоматические выключатели используются в качестве устройств защиты цепей. Устройства защиты цепей доступны в различных типах, формах и определенных номинальных токах.

Предохранители

A является наиболее распространенным типом устройства защиты от перегрузки по току. В электрическую цепь вставлен предохранитель, который получает такое же электрическое питание, что и защищаемая цепь. Короткое замыкание или заземление позволяет току течь на землю до того, как он достигнет нагрузки. Поэтому, когда подается слишком большой ток, превышающий номинал предохранителя, он «перегорает» или «перегорает», потому что металлический провод или плавкий элемент в предохранителе плавится. Это размыкает или прерывает цепь и предотвращает повреждение проводов, разъемов и электронных компонентов схемы перегрузкой по току.Размер металлического плавкого элемента (или плавкой вставки) определяет его номинал.

Помните, что чрезмерный ток вызывает избыточное тепло, и именно тепло, а не ток вызывает размыкание цепи защиты. Как только предохранитель «перегорел», его необходимо заменить новым. После того, как вы определили, что предохранитель перегорел, наиболее важным элементом является обеспечение замены предохранителя с той же номинальной силой тока, что и перегоревший. Максимальная нагрузка на один предохранитель не должна превышать семидесяти процентов от номинала предохранителя.Обычно следует выбирать предохранитель с номиналом, немного превышающим нормальный рабочий ток (сила тока), который может использоваться при любом напряжении ниже номинального напряжения предохранителя. Если новый предохранитель тоже перегорел, значит, в цепи что-то не так. Проверьте проводку к компонентам, которые выходят из строя сгоревшим предохранителем. Ищите плохие соединения, порезы, разрывы или шорты.

имеют разные время-токовые нагрузочные характеристики для конечного времени работы при использовании и для скорости, с которой плавкий элемент перегорает в ответ на состояние перегрузки по току.Со временем нормальные скачки напряжения могут привести к усталости предохранителей проводов, что может привести к перегоранию предохранителя даже при отсутствии неисправности. На предохранителях всегда указывается номинальный ток в амперах, на который они рассчитаны в непрерывном режиме при стандартной температуре.

Расположение предохранителей

Предохранители расположены по всему автомобилю. Обычное расположение включает в себя моторный отсек, под приборной панелью за левой или правой панелью для ног или под IPDM.Предохранители обычно сгруппированы вместе и часто смешиваются с другими компонентами, такими как реле, автоматические выключатели и элементы предохранителей.

Крышки блока предохранителей

Крышки блока предохранителей / реле обычно маркируют расположение и положение каждого предохранителя, реле и элемента предохранителя, содержащегося внутри.

Типы предохранителей

Предохранители подразделяются на основные категории: предохранители пластинчатого типа и патронные предохранители старого образца. Используются несколько вариаций каждого из них.

Общие типы предохранителей

Лопастной предохранитель и плавкий элемент на сегодняшний день являются наиболее часто используемыми. Предохранители ножевого типа имеют пластиковый корпус и два штыря, которые вставляются в гнезда и могут быть установлены в блоки предохранителей, встроенные держатели предохранителей или зажимы предохранителей. Существуют три различных типа плавких предохранителей; предохранитель Maxi, предохранитель Standard Auto и предохранитель Mini.

Базовая конструкция

Предохранитель плоского типа представляет собой компактную конструкцию с металлическим элементом и прозрачным изоляционным корпусом, который имеет цветовую кодировку для каждого номинального тока.(Стандартный автоматический режим показан ниже; однако конструкция предохранителей Mini и Maxi одинакова.)

Номинальный ток предохранителя, сила тока

Номинальные значения силы тока предохранителя для предохранителей Mini и Standard Auto идентичны. Однако для определения номинальной силы тока предохранителей макси используется другая схема цветовой кодировки.

Плавкие вставки и элементы предохранителей

Плавкие вставки делятся на две категории: патрон плавкого элемента и плавкая вставка.Конструкция и принцип действия плавких вставок и элементов предохранителей аналогичны плавким предохранителям. Основное отличие состоит в том, что плавкая вставка и плавкий элемент используются для защиты электрических цепей с более высоким током, обычно цепей на 30 ампер или более. Как и в случае с предохранителями, при перегорании плавкой вставки или плавкого элемента его необходимо заменить новым. Плавкие вставки защищают цепи между аккумулятором и блоком предохранителей.

Плавкие вставки

Плавкие вставки — это короткие отрезки проволоки меньшего диаметра, предназначенные для плавления при перегрузке по току.Плавкая вставка обычно на четыре (4) сечения провода меньше, чем цепь, которую она защищает. Изоляция плавкой вставки — специальный негорючий материал. Это позволяет проводу расплавиться, но изоляция останется нетронутой в целях безопасности. Некоторые плавкие ссылки имеют на одном конце тег, который указывает их рейтинг. Как и предохранители, плавкие вставки необходимо заменять после того, как они «перегорели» или расплавились. Многие производители заменили плавкие вставки плавкими вставками или предохранителями Maxi.

Картридж с предохранителем

Предохранители, плавкая вставка картриджного типа, также известна как предохранители Pacific.Элемент имеет клеммную и плавкую части как единое целое. Элементы предохранителя почти заменили плавкую перемычку. Они состоят из корпуса, в котором находятся клемма и предохранитель. Картриджи с плавкими предохранителями имеют цветовую маркировку для каждой силы тока. Хотя элементы предохранителей доступны в двух физических размерах и могут быть вставлены или закреплены на болтах, вставной тип является наиболее популярным.

Конструкция картриджа с плавким предохранителем

Конструкция элемента предохранителя довольно проста.Цветной пластиковый корпус содержит элемент термозакрепления, который виден через прозрачный верх. Номиналы предохранителей также указаны на корпусе.

Цветовая маркировка элемента предохранителя

приведены ниже. Плавкая часть элемента предохранителя видна через прозрачное окошко. Номинальные значения силы тока также указаны на предохранительном элементе.

Плавкие элементы

Плавкие элементы часто располагаются рядом с аккумулятором сами по себе.

Плавкие элементы также могут располагаться в блоках реле / предохранителей в моторном отсеке.

Автоматические выключатели

Автоматические выключатели используются вместо предохранителей для защиты сложных силовых цепей, таких как электрические стеклоподъемники, люки на крыше и цепи обогревателя. Существует три типа автоматических выключателей: тип с ручным сбросом — механический, тип с автоматическим сбросом — механический и твердотельный с автоматическим сбросом — PTC. Автоматические выключатели обычно располагаются в блоках реле / предохранителей; однако в некоторые компоненты, такие как двигатели стеклоподъемников, встроены автоматические выключатели.

Конструкция автоматического выключателя (ручного типа)

Автоматический выключатель в основном состоит из биметаллической ленты, соединенной с двумя выводами и контактом между ними. Ручной автоматический выключатель при срабатывании (ток превышает номинальный) размыкается и должен быть сброшен вручную. Эти ручные автоматические выключатели называются автоматическими выключателями «без цикла».

Автоматический выключатель (ручной тип)

Автоматический выключатель содержит металлическую полосу, состоящую из двух разных металлов, соединенных вместе, называемую биметаллической полосой.Эта полоса имеет форму диска и вогнута вниз. Когда тепло от чрезмерного тока превышает номинальный ток автоматического выключателя, два металла меняют форму неравномерно. Полоса изгибается или деформируется вверх, и контакты размыкаются, чтобы остановить прохождение тока. Автоматический выключатель можно сбросить после срабатывания.

Ручной сброс Тип

Когда автоматический выключатель размыкается из-за перегрузки по току, автоматический выключатель требует сброса. Для этого вставьте небольшой стержень (канцелярскую скрепку), чтобы переустановить биметаллическую пластину, как показано.

Тип с автоматическим сбросом — механический

Автоматические выключатели с автоматическим сбросом называются «циклическими» выключателями. Этот тип автоматического выключателя используется для защиты сильноточных цепей, таких как дверные замки с электроприводом, электрические стеклоподъемники, кондиционеры и т. Д. Автоматический выключатель с автоматическим возвратом в исходное положение содержит биметаллическую полосу. Биметаллическая полоса будет перегреваться и открываться из-за перегрузки по току в условиях перегрузки по току и автоматически сбрасывается, когда температура биметаллической ленты остывает.

Устройство и работа с автосбросом

Циклический автоматический выключатель содержит металлическую полосу, состоящую из двух разных металлов, соединенных вместе, называемую биметаллической полосой. Когда тепло от чрезмерного тока превышает номинальный ток автоматического выключателя, два металла меняют форму неравномерно. Полоса изгибается вверх, и набор контактов размыкается, чтобы остановить прохождение тока. При отсутствии тока биметаллическая полоса охлаждается и возвращается к своей нормальной форме, замыкая контакты и возобновляя прохождение тока.Автоматические выключатели с автоматическим возвратом в исходное положение считаются «циклическими», потому что они циклически размыкаются и замыкаются до тех пор, пока ток не вернется к нормальному уровню.

Тип твердотельного накопителя с автоматическим сбросом — PTC

Полимерное устройство с положительным температурным коэффициентом (PTC) известно как самовосстанавливающийся предохранитель.

Полимерный PTC — это специальный тип автоматического выключателя, называемый термистором (или терморезистором). Термистор PTC увеличивает сопротивление при повышении температуры.PTC, которые сделаны из проводящего полимера, представляют собой твердотельные устройства, что означает, что они не имеют движущихся частей. PTC обычно используются для защиты электрических цепей стеклоподъемников и дверных замков.

Конструкция и эксплуатация полимеров PTC

В нормальном состоянии материал полимерного ПТК имеет форму плотного кристалла с множеством частиц углерода, упакованных вместе. Углеродные частицы обеспечивают проводящие пути для прохождения тока. Это сопротивление низкое.Когда материал нагревается от чрезмерного тока, полимер расширяется, разрывая углеродные цепи. В этом расширенном «отключенном» состоянии есть несколько путей для тока. Когда ток превышает порог срабатывания, устройство остается в состоянии «разомкнутой цепи» до тех пор, пока в цепи остается поданное напряжение. Он сбрасывается только при снятии напряжения и остывании полимера. PTC используются для защиты электрических цепей стеклоподъемников и дверных замков.

УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ

Управляющие устройства используются для «включения» или «выключения» протекания тока в электрической цепи.Устройства управления включают в себя различные переключатели, реле и соленоиды. Электронные устройства управления включают конденсаторы, диоды и переключающие транзисторы. Коммутационные транзисторы действуют как переключатель или реле с электронным управлением. Преимущество транзистора — это скорость открытия и закрытия цепи.

Управляющие устройства необходимы для запуска, остановки или перенаправления тока в электрической цепи. Устройство управления или переключатель позволяет включать или выключать электричество в цепи.Выключатель — это просто соединение в цепи, которое можно разомкнуть или замкнуть. Большинству переключателей требуется физическое движение для работы, в то время как реле и соленоиды работают с электромагнетизмом.

Коммутаторы

Однополюсный односторонний (SPST)
Однополюсный, двусторонний (SPDT)
Многополюсный многопозиционный переключатель (MPMT или групповой переключатель)
Мгновенный контакт
Меркурий
Температура (биметалл)
Задержка по времени
Мигалка
РЕЛЕ
СОЛЕНОИДЫ

Переключатель — это наиболее распространенное устройство управления цепями.Переключатели обычно имеют два или более набора контактов. Размыкание этих контактов называется «разрывом» или «размыканием» цепи, замыкание контактов называется «замыканием» или «завершением» цепи.

Переключатели описываются количеством полюсов и ходов, которые они имеют. «Полюса» относятся к количеству клемм входной цепи, а «Броски» относятся к количеству клемм выходной цепи. Переключатели называются SPST (однополюсные, однополюсные), SPDT (однополюсные, двухходовые) или MPMT (многополюсные, многоходовые).

Однополюсный одинарный бросок (SPST)

Самый простой тип переключателя — переключатель «шарнирная защелка» или «лезвие ножа». Он либо «завершает» (включает), либо «размыкает» (выключает) цепь в одной цепи. Этот переключатель имеет один входной полюс и один выходной ход.

Однополюсный, двойной бросок (SPDT)

Однополюсный входной двухпозиционный выходной переключатель имеет один провод, идущий к нему, и два выходных провода. Переключатель света фар является хорошим примером однополюсного двухпозиционного переключателя.Переключатель диммера фары посылает ток либо в дальний, либо в ближний свет цепи фары.

Многополюсная многоточечная (MPMT)

Многополюсный вход, многополюсные выходные переключатели, также известные как «групповые» переключатели, имеют подвижные контакты, подключенные параллельно. Эти переключатели перемещаются вместе для подачи тока на разные наборы выходных контактов. Выключатель зажигания — хороший пример многополюсного многопозиционного переключателя. Каждый переключатель посылает ток из разных источников в разные выходные цепи одновременно в зависимости от положения.Пунктирная линия между переключателями указывает, что они движутся вместе; один не будет двигаться без движения другого.

Мгновенный контакт

Переключатель мгновенного действия имеет подпружиненный контакт, который не позволяет ему замкнуть цепь, за исключением случаев, когда на кнопку прикладывается давление. Это «нормально открытый» тип (показан ниже). Выключатель звукового сигнала является хорошим примером переключателя с мгновенным контактом. Нажмите кнопку звукового сигнала и раздастся звуковой сигнал; отпустите кнопку, и звуковой сигнал прекратится.

Вариантом этого типа является нормально закрытый (не показан), который работает наоборот, как описано выше. Пружина удерживает контакты в замкнутом состоянии, кроме случаев, когда кнопка нажата. Другими словами, цепь находится в состоянии «ВКЛ» до тех пор, пока не будет нажата кнопка для разрыва цепи.

Меркурий

Ртутный выключатель представляет собой герметичную капсулу, частично заполненную ртутью. На одном конце капсулы расположены два электрических контакта. Когда переключатель вращается (перемещается из истинной вертикали), ртуть течет к противоположному концу капсулы с контактами, замыкая цепь.Ртутные переключатели часто используются для обнаружения движения, например, тот, который используется в моторном отсеке на светофоре. Другие применения включают отключение подачи топлива при опрокидывании и некоторые приложения для датчиков подушки безопасности. Ртуть — опасные отходы, с которыми следует обращаться осторожно.

Температурный биметаллический

Термочувствительный переключатель, также известный как «биметаллический» переключатель, обычно содержит биметаллический элемент, который изгибается при нагревании, замыкая контакт, замыкая цепь, или размыкая контакт, размыкая цепь.В реле температуры охлаждающей жидкости двигателя, когда охлаждающая жидкость достигает предельной температуры, биметаллический элемент изгибается, вызывая замыкание контактов в переключателе. Это замыкает цепь и загорается предупреждающий индикатор на панели приборов.

Время задержки

Выключатель с выдержкой времени содержит биметаллическую полосу, контакты и нагревательный элемент. Переключатель задержки времени нормально замкнут. Когда ток течет через переключатель, ток течет через нагревательный элемент, вызывая его нагрев, в результате чего биметаллическая полоса изгибается и размыкает контакты.Поскольку ток продолжает течь через нагревательный элемент, биметаллическая полоса остается горячей, сохраняя контакты переключателя открытыми. Время задержки перед размыканием контактов определяется характеристиками биметаллической ленты и количеством тепла, выделяемого нагревательным элементом. Когда питание выключателя отключается, нагревательный элемент охлаждается, и биметаллическая полоса возвращается в исходное положение, а контакты замыкаются. Обычное применение переключателя с задержкой времени — обогреватель заднего стекла.

Мигалка

Мигающий сигнал работает в основном так же, как переключатель с выдержкой времени; кроме случаев, когда контакты размыкаются, ток перестает течь через нагревательный элемент. Это вызывает охлаждение нагревательного элемента и биметаллической ленты. Биметаллическая полоса возвращается в исходное положение, замыкая контакты, позволяя току снова течь через контакты и нагревательный элемент. Этот цикл повторяется снова и снова, пока не отключится питание мигающего устройства. Обычно этот тип переключателя используется для включения сигналов поворота или четырехпозиционного указателя поворота (аварийных фонарей).

Реле

Реле — это просто переключатель дистанционного управления, который использует небольшой ток для управления большим током. Типичное реле имеет как цепь управления, так и цепь питания. Конструкция реле содержит железный сердечник, электромагнитную катушку и якорь (набор подвижных контактов). Существует два типа реле: нормально разомкнутые (показаны ниже) и нормально замкнутые (НЕ показаны). Нормально разомкнутые (Н.О.) реле имеют контакты, которые «разомкнуты» до тех пор, пока реле не будет под напряжением, а нормально замкнутые (N.C.) реле имеет контакты, которые «замкнуты» до тех пор, пока реле не сработает.

Работа реле

Ток протекает через управляющую катушку, которая намотана на железный сердечник. Железный сердечник усиливает магнитное поле. Магнитное поле притягивает верхний контактный рычаг и тянет его вниз, замыкая контакты и позволяя мощности от источника питания поступать на нагрузку. Когда катушка не находится под напряжением, контакты разомкнуты, и питание на нагрузку не поступает.Однако, когда переключатель схемы управления замкнут, ток течет к реле и питает катушку. Возникающее магнитное поле тянет якорь вниз, замыкая контакты и позволяя подавать питание на нагрузку. Многие реле используются для управления большим током в одной цепи и низким током в другой цепи. Примером может служить компьютер, который управляет реле, а реле управляет цепью более высокого тока.

Соленоиды — тянущие, тип

Соленоид — это электромагнитный переключатель, который преобразует ток в механическое движение.Когда ток течет через обмотку, создается магнитное поле. Магнитное поле притянет подвижный железный сердечник к центру обмотки. Этот тип соленоида называется соленоидом «тянущего» типа, поскольку магнитное поле втягивает подвижный железный сердечник в катушку. Обычно тянущие соленоиды используются в пусковой системе. Соленоид стартера соединяет стартер с маховиком.

Работа вытяжного типа

Когда ток течет через обмотку, создается магнитное поле.Эти магнитные силовые линии должны быть как можно меньше. Если рядом с катушкой, по которой протекает ток, поместить железный сердечник, магнитное поле будет растягиваться, как резинка, протягиваясь и втягивая железный стержень в центр катушки.

Работа толкающего / толкающего типа

В соленоиде двухтактного типа в качестве сердечника используется постоянный магнит. Поскольку «одинаковые» магнитные заряды отталкиваются, а «непохожие» магнитные заряды притягиваются, изменяя направление тока, протекающего через катушку, сердечник либо «втягивается», либо «выталкивается наружу».«Обычно этот тип соленоида используется в электрических дверных замках.

УСТРОЙСТВА НАГРУЗКИ

Любое устройство, такое как лампа, звуковой сигнал, электродвигатель стеклоочистителя или обогреватель заднего стекла, потребляющее электричество, называется нагрузкой. В электрической цепи все нагрузки считаются сопротивлением. Нагрузки расходуют напряжение и контролируют величину тока, протекающего в цепи. Нагрузки с высоким сопротивлением вызывают протекание меньшего тока, в то время как нагрузки с более низким сопротивлением позволяют протекать большим токам.

Фары

Фонари бывают разной мощности, чтобы излучать больше или меньше света. Когда лампы соединяются последовательно, они разделяют доступное напряжение в системе, и излучаемый свет уменьшается. Когда лампочки расположены параллельно, каждая лампочка имеет одинаковое количество напряжения, поэтому свет будет ярче.

Двигатели

Двигатели используются в различных системах автомобиля, включая сиденья с электроприводом, дворники, систему охлаждения, системы отопления и кондиционирования воздуха.Двигатели могут работать на одной скорости, например, сиденья с электроприводом, или на нескольких скоростях, например, электродвигатель вентилятора системы отопления и кондиционирования воздуха. Когда двигатели работают на одной скорости, на них обычно подается системное напряжение. Однако, когда двигатели работают с разной скоростью, входное напряжение может быть в разных точках якоря, чтобы уменьшить, чтобы увеличить скорость двигателя, аналогично тому, как спроектирован двигатель стеклоочистителя, или они могут делить напряжение с резистором, который находится в серия с двигателем, как двигатель вентилятора для системы отопления и кондиционирования воздуха.

Нагревательные элементы

Нагревательные элементы установлены в наружных зеркалах, заднем стекле и сиденьях. На нагревательные элементы обычно подается напряжение системы в течение определенного времени для нагрева компонента по запросу.

ЧТО ТАКОЕ ЗАКОН ОМА?

Понимание взаимосвязи между напряжением, током и сопротивлением в электрических цепях важно для быстрой и точной диагностики и ремонта электрических проблем.Закон Ома гласит: ток в цепи всегда будет пропорционален приложенному напряжению и обратно пропорционален величине имеющегося сопротивления. Это означает, что если напряжение повышается, ток будет расти, и наоборот. Кроме того, когда сопротивление растет, ток падает, и наоборот. Закон Ома можно найти хорошее применение при поиске и устранении неисправностей в электрических сетях. Но вычисление точных значений напряжения, тока и сопротивления не всегда практично … да и действительно необходимо. Однако вы должны быть в состоянии предсказать, что должно происходить в цепи, в отличие от того, что происходит в аварийном транспортном средстве.

Source Voltage не зависит ни от тока, ни от сопротивления. Он либо слишком низкий, либо нормальный, либо слишком высокий. Если он слишком низкий, ток будет низким. Если это нормально, ток будет высоким при низком сопротивлении или ток будет низким при высоком сопротивлении. Если напряжение слишком высокое, ток будет большим.

На ток влияет напряжение или сопротивление. Если напряжение высокое или сопротивление низкое, ток будет высоким. Если напряжение низкое или сопротивление велико, ток будет низким.Ток увеличивается, когда сопротивление падает.

На сопротивление не влияют ни напряжение, ни ток. Он либо слишком низкий, хорошо, либо слишком высокий. Если сопротивление слишком низкое, ток будет высоким при любом напряжении. Если сопротивление слишком велико, ток будет низким, если напряжение в норме. Мера сопротивления — насколько сложно протолкнуть поток электрического заряда.

Хорошее сопротивление: для правильной работы некоторым цепям требуется «ограничение» протекания тока. В этом случае используются «резисторы».Резисторы имеют разные номиналы в зависимости от того, насколько ток должен быть ограничен.

Плохое сопротивление: в большинстве случаев слишком большое сопротивление снижает ток и может привести к неправильной работе системы. Обычно причиной является грязь или коррозия на электрических разъемах или заземляющих соединениях.

Заканчиваются ли когда-нибудь в источнике электричества электроны?

Категория: Физика Опубликовано: 17 марта 2016 г.

Изображение в общественном достоянии, источник: NOAA.

Ответ на этот вопрос зависит от ситуации. Мы можем грубо разделить все электрические системы на две категории: системы статического электричества и системы контурного электричества. Обратите внимание, что все электрические эффекты на самом деле являются частью единого набора физических законов. Таким образом, эта классификация в конечном итоге является произвольной и чрезмерно упрощенной. Однако этой классификации достаточно для нашей нынешней цели понимания электрического тока.

Система статического электричества включает прохождение электрического тока в результате накопления где-то электрического заряда.Такая система не предполагает замкнутой электрической цепи. Примеры систем этого типа включают молнии и искры, возникающие при трении ногами о ковер. Электроны естественно отталкивают друг друга. Когда много электронов скапливается в одном месте, они могут давить друг на друга с такой силой, что часть электронов отталкивается от объекта. В конечном итоге они выталкиваются через воздух, воду или что-то еще, что окружает объект. Мы называем набор движущихся электронов электрическим током, поэтому накопление заряда может управлять током.Электроны просто утекают из кучи и в конечном итоге прикрепляются к атомам в окружающей среде. Таким образом, у нас может быть электрический ток, даже если у нас нет полной электрической цепи. В воздухе электрический ток принимает форму темного разряда, коронного разряда или искр (в зависимости от того, является ли ток слабым, средней силой или сильным, соответственно). Обратите внимание, что название «статическое электричество» — неудачное название, поскольку электрический заряд не всегда является стационарным в этом типе системы.Более точные названия были бы «электричество вне цепи» или «электричество накопления заряда».

Поскольку накопление заряда является причиной возникновения электрического тока в системах статического электричества, ток перестанет течь, как только накопление исчезнет. По мере того, как электроны уходят от кучи, она становится меньше. В конце концов, куча избыточных электронов исчезнет (электроны, которые необходимы для поддержания нейтральности молекул, все еще остаются, но они мало что делают). В буквальном смысле, электричество перестает течь, потому что в источнике заканчиваются избыточные электроны.Вот почему молнии и искры между статически заряженными носками быстро исчезают. Дело не в том, что электроны уничтожаются. Скорее, они утекают в далекие точки, пока не останется ни одной.

Напротив, электрические схемы включают в себя прохождение электрического тока через замкнутый контур. Этот ток является результатом работы зарядового насоса где-то в контуре. Этот насос также называется источником напряжения и может иметь форму батареи, солнечного элемента, генератора или шнура от электросети.Насос создает в цепи разность напряжений, которая пропускает через цепь заряды, подобные электронам. Насос может либо постоянно качать электроны в одном направлении, что приводит к постоянному току (DC), либо он может периодически отключать направление, в котором он накачивает электроны, что приводит к переменному току (AC). Для простоты остановимся на постоянном токе.

По мере того, как электроны проходят по цепи, они текут вниз по наклонной плоскости потенциальной энергии, создаваемой напряжением.Как только они достигают насоса в конце цепи, электроны с низкой энергией восстанавливаются до высокой потенциальной энергии, так что они могут снова начать течь по цепи. Ситуация немного напоминает искусственный водопад на заднем дворе. Вода стекает с водопада в бассейн из-за естественного притяжения силы тяжести, точно так же, как электроны текут по цепи из-за приложенного напряжения. Затем водяной насос подталкивает воду в бассейне обратно до состояния с высокой энергией на вершине водопада, точно так же, как батарея подталкивает электроны обратно к состоянию с более высокой энергией в начале цикла.Затем цикл повторяется.

Поскольку накачка заряда является причиной возникновения электрического тока в системе электроснабжения контура, ток никогда не перестанет течь, пока насос остается включенным, а цепь остается непрерывной. Цепи не создают, не разрушают, не расходуют и не теряют электроны. Они просто носят электроны по кругу. По этой причине в схемных электрических системах действительно не могут закончиться электроны. Энергия, передаваемая через цепь, не является результатом присутствия электронов в цепи.Электроны всегда присутствуют в цепи как часть атомов и молекул, составляющих цепь. Доставляемая электрическая энергия является результатом движения электронов по цепи . Выключите насос (т.е. отсоедините аккумулятор), и электроны перестанут двигаться по цепи. Но электроны никуда не денутся. Они по-прежнему присутствуют как естественная часть материалов в цепи.

Как я уже сказал, разделение систем на статические и схемные несколько произвольно и упрощенно.Реальные электрические системы содержат комбинацию обоих эффектов. Например, схема часто содержит конденсатор. В то время как схема действует в целом как электрическая система цепи, конденсатор действует больше как система статического электричества. В результате в конденсаторе действительно могут закончиться электроны. Как только одна сторона конденсатора истощается от электронов, электрический ток перестает течь через конденсатор. В этот момент часть цепи, содержащая конденсатор, переключается с работы в качестве электрической системы цепи на систему статического электричества.Это происходит в том смысле, что ток теперь останавливается из-за нехватки электронов, а не из-за отсутствия электронной накачки или отсутствия полной цепи.

Темы: заряд, ток, электричество, электрон, статическое электричество

Свод правил штата Калифорния, раздел 8, раздел 2700. Определения.

Следующие определения часто используемых терминов должны приниматься в качестве предполагаемых значений этих терминов всякий раз, когда они используются в настоящих Правилах техники безопасности при работе с высоким напряжением (HVESO).

ПРИМЕЧАНИЕ: Определения других терминов, используемых только в одной статье, включены в начало этой статьи.

Принято. Установка считается «принятой», если она была проверена и признана национально признанной испытательной лабораторией и признана соответствующей установленным планам или процедурам применимых норм.

(A) Доступно (применительно к оборудованию). Допуск близко подходить, потому что не охраняется запертыми дверями (если ключи не доступны тем, кому требуется доступ), возвышением или другими эффективными средствами.(См. «Легко доступный.»)

(B) Доступный (применительно к методам подключения). Не закрыты постоянно структурой или отделкой здания; могут быть удалены или обнажены без нарушения конструкции здания, отделки или закрепленных приспособлений. (См. «Скрытый» и «Открытый».)

(C) Легко доступный. Возможность быстрого доступа для эксплуатации, обновления или осмотра, без необходимости того, чтобы те, к кому требуется свободный доступ, перелезали через препятствия или устраняли их, или прибегали к переносным лестницам, стульям и т. Д.

(D) Безопасный доступ. Не подвергать лиц, устанавливающих, эксплуатирующих, обслуживающих или проверяющих электрическое оборудование, серьезным рискам споткнуться или упасть или вступить в контакт с электрическими частями, движущимися механизмами, поверхностями или объектами, работающими при высоких температурах, или другим опасным оборудованием.

Подъемник. Устройство, используемое для подъема рабочих на возвышение.

Затронутый сотрудник. Сотрудник, чья работа требует, чтобы он или она управляли или использовали машину или оборудование, на которых операции по очистке, ремонту, обслуживанию, настройке или регулировке выполняются в условиях блокировки или маркировки, или чья работа требует, чтобы сотрудник работал в определенной области в которых такие действия выполняются в условиях локаута или тегаута.

Температура окружающей среды. Температура охлаждающей среды, которая контактирует с устройством или оборудованием.

Пропускная способность. Ток в амперах, который проводник может непрерывно проводить в условиях эксплуатации, не превышая его температурный предел.

Чемодан для аппарата. Корпус (или бак) электрического устройства — это та часть, которая служит контейнером для основных частей, находящихся под напряжением, и изолирующей среды.

Кабель армированный (Тип АС). Сборка изолированных проводов в гибком металлическом корпусе.

Аскарель. Общий термин для группы негорючих синтетических хлорированных углеводородов, используемых в качестве электроизоляционных материалов. Используются аскарели разных композиционных типов. В условиях возникновения дуги образующиеся газы, состоящие преимущественно из негорючего хлористого водорода, могут включать в себя различные количества горючих газов в зависимости от типа аскарела.

(A) Загрязненная атмосфера. Атмосфера, содержащая загрязняющие вещества, снижающие эффективность электрической изоляции.

(D) Воспламеняющаяся атмосфера. (См. Статью 34.)

Уполномоченный сотрудник или лицо. Для целей Раздела 2940.13 — квалифицированное лицо, которое блокирует или маркирует определенные машины или оборудование для выполнения операций по очистке, ремонту, обслуживанию, настройке и регулировке на этой машине или оборудовании. Затронутый сотрудник становится уполномоченным сотрудником, когда его обязанности, включая выполнение операций по очистке, ремонту, обслуживанию, настройке и регулировке, охватываются данным разделом.

Уполномоченное лицо. Квалифицированное лицо, уполномоченное выполнять определенные обязанности в существующих условиях.

Автомат. Самодействующий, работающий своим собственным механизмом под воздействием какого-либо безличного воздействия, например, при изменении силы тока, давления, температуры или механической конфигурации.

Устройство автоматического повторного включения. Самоуправляемое устройство для автоматического прерывания и повторного включения цепи переменного тока с заранее определенной последовательностью размыкания и повторного включения с последующим сбросом, удержанием в закрытом состоянии или операцией блокировки.

Автоматическое открытие. (Отключение). Открытие коммутационного устройства при заданных условиях без вмешательства обслуживающего персонала.

AWG. Американский калибр проводов.

неизолированный проводник. См. Дирижер.

Баррикада. Физические препятствия, такие как ленты, экраны, конусы или конструкции, настраиваются таким образом, чтобы предупреждать и ограничивать доступ в опасную зону.

Барьер. Физическое препятствие, которое предназначено для предотвращения контакта с линиями или оборудованием под напряжением или предотвращения несанкционированного доступа в рабочую зону.

Базовый импульсный уровень (BIL). (См. Рейтинги.)

Облигация. Электрическое соединение одного металлического элемента с другим с целью минимизации разности потенциалов и обеспечения уменьшения тока утечки и электролитического действия.

Бондинг (скрепленный). Постоянное соединение металлических частей для образования токопроводящей дорожки, которая обеспечит электрическую непрерывность и способность безопасно проводить любой ток, который может возникнуть.

Перемычка для склеивания.Надежный проводник для обеспечения необходимой электропроводности между металлическими частями, которые необходимо электрически соединить.

Филиал. Та часть системы электропроводки, которая выходит за пределы автоматического устройства защиты от перегрузки по току, за исключением любого теплового выключателя или устройства защиты от перегрузки, работающего на двигателе, которое не одобрено для работы от короткого замыкания.

Дом. Для целей настоящих Приказов под зданием понимается отдельно стоящее строение или которое отделено от прилегающих конструкций противопожарными стенами, и все отверстия в нем защищены утвержденными противопожарными дверями.

(A) Изолированная фазовая шина. Один, в котором каждый фазовый провод заключен в отдельный металлический корпус, отделенный от соседних корпусов проводов воздушным пространством.

(B) Несегрегированная фазовая шина. Тот, в котором все фазные проводники находятся в общем металлическом корпусе без перегородок между фазами.

(C) Шина с изолированной фазой. Тот, в котором все фазовые проводники находятся в общем металлическом корпусе, но разделены перегородками между фазами.

Втулка. Изолирующая конструкция, включающая сквозной проводник или обеспечивающая проход для такого проводника, с возможностью установки на барьере, проводящего или иного, с целью изоляции проводника от барьера и проведения тока от одной стороны барьера к Другие.

BWG. Бирмингемский калибр проволоки.

Кабельная шина. Сборка изолированных проводов с арматурой и окончаниями проводов в полностью закрытом вентилируемом защитном металлическом корпусе.

Кабель, электрический. Многожильный провод (одножильный кабель) или комбинация изолированных друг от друга проводов (многожильный кабель).

Кабельный подъемник. (См. Стояк.)

Оболочка кабеля. Защитное покрытие, нанесенное на кабели.

ПРИМЕЧАНИЕ. Допускается, чтобы оболочка кабеля состояла из нескольких слоев, один или несколько из которых являются токопроводящими.

(A) Головка. Устройство для электрического и механического заделки изолированного электрического кабеля.

(B) Конус напряжения. Концевая заделка кабеля, обеспечивающая снятие электрического напряжения с изолированного электрического кабеля.

(C) Клеммная камера (коробка для кабелепровода). Отдельный отсек на электрооборудовании для заделки изолированных электрических кабелей.

(D) Протирочная втулка. Полое цилиндрическое металлическое крепление к резервуару (или корпусу) или клеммной камере электрического устройства, которое используется для механической заделки изолированного электрического кабеля в свинцовой оболочке.

Система кабельных лотков. Узел или совокупность узлов или секций и связанных с ними фитингов, образующих жесткую конструктивную систему, используемую для надежного крепления или поддержки кабелей и дорожек качения. Системы кабельных лотков включают лестницы, желоба, каналы, лотки со сплошным дном и другие подобные конструкции.

Кейс (Танк). (См. Корпус аппарата.)

Сертифицировано. Оборудование считается «сертифицированным», если на нем есть этикетка, бирка или другая запись о сертификации, что оборудование:

(A) было протестировано и признано национально признанной испытательной лабораторией соответствующим национально признанным стандартам или безопасным для использования в указанным способом; или

(B) относится к типу, продукция которого периодически проверяется признанной на национальном уровне испытательной лабораторией и признается лабораторией как безопасная для использования по назначению.

Контур. Проводник или система проводников, по которым должен протекать электрический ток.

Автоматический выключатель. (См. «Коммутационные устройства».)

Разрешение (авторизация). Разрешение на вход в зону и / или выполнение действия, ограниченное уполномоченным персоналом.

Время клиринга. Время, прошедшее от начала перегрузки по току до последнего прерывания цепи.

Закрыть и удерживать. (См. Номинальные характеристики.)

Коллекторное кольцо. Сборка контактных колец для передачи электрической энергии между неподвижным и вращающимся элементом.

Линии связи. Проводники и их поддерживающие или содержащие конструкции, которые используются для общественных или частных сигналов или услуг связи, и которые работают при потенциалах, не превышающих 400 вольт относительно земли или 750 вольт между любыми двумя точками цепи, и передаваемая мощность которых не превышают 150 Вт. При работе от напряжения ниже 150 вольт мощность системы не ограничивается.

ПРИМЕЧАНИЕ. Включены телефон, телеграф, сигнал железной дороги, данные, часы, пожарная сигнализация, полицейская сигнализация, общественная телевизионная антенна и другие системы, соответствующие вышеуказанному.Линии, используемые для целей сигнализации, но не включенные в вышеприведенное определение, считаются линиями питания с одинаковым напряжением и должны прокладываться таким образом.

Скрытый. Сделано недоступным для ограждений, кабельных каналов, конструкций, отделки здания и т. Д.

Проводник. Провод, кабель или другой проводящий материал, подходящий для протекания тока.

(1) Без покрытия. Проводник, не имеющий никакого покрытия или какой-либо электрической изоляции.

(2) Покрытый. Проводник, заключенный в материал, состав или толщина которого не признается настоящими Правилами техники безопасности как электрическая изоляция.

Строительство. Монтаж новой электропроводки и оборудования, а также изменение, преобразование и улучшение существующей электропроводки и оборудования.

Контактор. Устройство для многократного включения и отключения электрической цепи.

Загрязнен. (См. Атмосфера.)

(A) Автоматическое управление. Схема электрических элементов управления, которая обеспечивает переключение или иное управление или и то, и другое в автоматической последовательности и при заданных условиях необходимых устройств, составляющих оборудование.Таким образом, эти устройства поддерживают требуемый характер обслуживания и обеспечивают адекватную защиту от всех обычных аварийных ситуаций.

(B) Ручное управление. Контроль, при котором основные устройства, работающие вручную или от источника питания, управляются дежурным.

Контроллер. Устройство или группа устройств, которые служат для управления определенным образом электрической мощностью, подаваемой в устройство, к которому оно подключено.

Коррозийный. (См. Атмосфера.)

Крытый проводник. См. Раздел «Дирижер».

(A) Асимметричный ток. Комбинация симметричной и постоянной составляющей тока.

(B) Доступный (предполагаемый) ток короткого замыкания (в заданной точке цепи). Максимальный ток, который система питания может передать через данную точку цепи к любому короткому замыканию с незначительным импедансом, применяемому в данной точке, или в любой другой точке, которая вызовет протекание наивысшего тока через данную точку.

(D) Минимальный рабочий ток (реле или предохранителя). Минимальный ток, при котором устройство завершит предполагаемую работу.

Любой ток, превышающий номинальный ток оборудования или допустимую нагрузку проводника. Это может быть результатом перегрузки, короткого замыкания или замыкания на землю.

(F) Перегрузка. Эксплуатация оборудования с превышением номинальной допустимой нагрузки или номинальной допустимой нагрузки или проводника с превышением номинальной допустимой нагрузки, которая, если она сохраняется в течение достаточного времени, может вызвать повреждение или опасный перегрев.Неисправность, такая как короткое замыкание или замыкание на землю, не является перегрузкой. (См. Перегрузка по току.)

(G) Кратковременный ток. (См. Рейтинги.)

Текущая несущая часть. Проводящая часть, подключенная в электрическую цепь к источнику напряжения.

Вырез. (См. «Коммутационные устройства».)

Коробка с вырезом. Корпус, предназначенный для поверхностного монтажа и имеющий распашные двери или крышки, прикрепленные непосредственно к стенкам самого корпуса и выдвигающиеся вместе с ними. (См. Шкаф.)

Влажное место.См. «Окружающая среда».

Мертв. Отсутствие электрического соединения с источником разности потенциалов и отсутствие электрических зарядов: Отсутствие разности потенциалов по сравнению с землей.

Мертвый фронт. Без токоведущих частей, открытых для контакта с человеком на рабочей стороне оборудования.

Обесточен. Отсутствие электрического подключения к источнику разности потенциалов и отсутствие электрического заряда; не имея потенциала, отличного от потенциала земли.

Назначенный сотрудник.Квалифицированное лицо, уполномоченное выполнять определенные обязанности в существующих условиях.

Устройство. Единица электрической системы, которая предназначена для передачи, но не использования электрической энергии.

Диэлектрический нагрев. Нагрев номинально изолирующего материала из-за его собственных диэлектрических потерь при помещении материала в переменное электрическое поле.

Разъединитель (изолятор). (См. «Коммутационные аппараты».)

Положение «отключено» (съемного элемента распределительного устройства).То положение, в котором первичные и вторичные отключающие устройства съемного элемента разнесены на безопасное расстояние от контактов неподвижного элемента.

Средства отключения. (См. «Коммутационные устройства».)

Division. Если в данном подразделе не указано иное, фраза «подразделение» относится к нынешнему подразделению по охране труда или любому из его предшественников, включая бывший подразделение промышленной безопасности или подразделение администрации по охране труда.Ссылка на бывший Подразделение промышленной безопасности или Управление по охране труда в этих приказах означает ссылку на их преемник, Подразделение по безопасности и гигиене труда или любое последующее учреждение-преемник.

Выкатное устройство. Один, имеющий разъединяющие устройства, и в котором съемная часть может быть снята с неподвижной части без необходимости откручивать соединения или устанавливать опоры.

Пыленепроницаемый. Так сконструирован или защищен, что пыль не помешает его успешной работе.

Пыленепроницаемый. Конструкция такова, что пыль не попадает внутрь корпуса.

(A) Непрерывный. Требование обслуживания, которое требует работы при практически постоянной нагрузке в течение неопределенно долгого времени.

(B) Прерывистый. Требование обслуживания, которое требует работы в течение чередующихся интервалов (1) нагрузки и холостого хода; или (2) нагрузка и отдых; или (3) нагрузка, без нагрузки и отдых.

(D) Кратковременное. Требование обслуживания, которое требует работы при практически постоянной нагрузке в течение короткого и четко определенного времени.

(E) Варьируется. Требование обслуживания, которое требует работы при нагрузках и в течение промежутков времени, которые могут сильно варьироваться.

Электролинии тележки. Грузовик, используемый для перевозки рабочих, инструментов и материалов, а также в качестве передвижной мастерской для строительства и обслуживания линий электропередач. Иногда он оснащается стрелой и вспомогательным оборудованием для установки столбов, рытья ям и подъема материала или рабочих.

Электроснабжение. Оборудование, которое производит, модифицирует, регулирует, контролирует или защищает подачу электроэнергии.

Линии электроснабжения. Эти проводники, используемые для передачи электроэнергии, и их необходимые поддерживающие или ограждающие конструкции. Сигнальные линии с напряжением более 400 В на землю всегда являются линиями питания в значении правил, а линии с напряжением менее 400 В на землю могут считаться линиями питания, если они проложены и эксплуатируются повсюду.

Электроэнергетика.Организация, ответственная за установку, эксплуатацию или техническое обслуживание системы электроснабжения.

В комплекте. Окружен забором, стеной, корпусом или корпусом, который предотвратит случайное прикосновение людей к проводке, оборудованию или находящимся в нем частям под напряжением.

Закрытое пространство. Рабочее пространство, такое как люк, хранилище, туннель или шахта, которое имеет ограниченные средства выхода или входа, которое предназначено для периодического входа сотрудников в нормальных рабочих условиях и которое в нормальных условиях не содержит опасных атмосфере, но может содержать опасную атмосферу в ненормальных условиях.

ПРИМЕЧАНИЕ к определению «замкнутого пространства»:

Корпус. Корпус или корпус устройства, забор или стены, окружающие установку, для предотвращения случайного контакта персонала с частями, находящимися под напряжением, или для защиты оборудования от физического повреждения.

Детали под напряжением (токоведущие части). Части, которые имеют потенциал, отличный от потенциала земли, или какое-то проводящее тело, которое служит вместо земли.

Устройство отключения энергии. Физическое устройство, которое предотвращает передачу или высвобождение энергии, включая, помимо прочего, следующее: электрический выключатель с ручным управлением, разъединяющий выключатель, ручной выключатель, шиберную заслонку, скользящую шторку, линейный клапан, блоки и любое подобное устройство с видимой индикацией положения устройства.(Кнопки, селекторные переключатели и другие устройства типа цепи управления не являются устройствами для отключения энергии.)

Источник энергии. Любые электрические, механические, гидравлические, пневматические, химические, ядерные, тепловые или другие источники энергии, которые могут причинить вред сотрудникам.

Запись (используется в Разделе 2943.1). Действие, с помощью которого человек проходит через проем в замкнутое пространство. Вход включает в себя последующую работу в этом помещении и считается имевшим место, как только какая-либо часть тела участника нарушает плоскость входа в пространство.

Окружающая среда. (См. Также «Атмосфера».)

(A) Влажное место. Частично защищенные места под навесами, шатрами, крытыми открытыми верандами и т.п., а также внутренние помещения с умеренной влажностью, такие как подвалы, амбары и склады-холодильники.

(B) Сухое место. Место обычно не подвержено сырости или сырости. Место, классифицируемое как сухое, может быть временно подвержено сырости или сырости, как в случае некоторых строящихся зданий.

(C) Мокрая зона. Установки под землей, в бетонных плитах или кирпичной кладке в непосредственном контакте с землей, а также в местах, подверженных насыщению водой или другими жидкостями, например, в зонах мойки автомобилей, а также в местах, подверженных атмосферным воздействиям и незащищенных.

Оборудование. Общий термин, который включает в себя материал, арматуру, устройства, приборы, приспособления, аппаратуру и т.п., используемые как часть или в связи с электрической установкой.

Провод заземления оборудования.См. «Заземляющий провод, оборудование».

Аппарат взрывозащищенный. Аппарат, заключенный в корпус, способный выдержать взрыв определенного газа или пара, который может произойти внутри него, и предотвратить воспламенение определенного газа или пара, окружающего корпус, от искр, вспышек или взрыва газа или пара внутри. , и который работает при такой внешней температуре, что окружающая легковоспламеняющаяся атмосфера не будет воспламеняться.

Открытые (применительно к частям под напряжением).Части под напряжением, к которым человек может случайно прикоснуться или приблизиться ближе, чем на безопасном расстоянии. Он применяется к частям, которые не защищены, не изолированы или не изолированы должным образом. (См. Доступный и Скрытый.)

Открытый (применительно к методам подключения). На или прикрепленных к поверхности или за панелями, предназначенными для обеспечения доступа. [См. «Доступный (применительно к методам подключения).»]

Внешнее управление. Возможность работы без контакта оператора с частями под напряжением.

Защита от падения. Любое оборудование, устройство или система, которые предотвращают падение сотрудника с высоты или смягчают последствия такого падения.

Питатель. Все проводники цепи между вспомогательным оборудованием, источником отдельной производной системы или другим источником питания и конечным устройством максимального тока ответвленной цепи.

Фитинг. Принадлежность, такая как контргайка, втулка или другая часть системы электропроводки, которая предназначена в первую очередь для выполнения механической, а не электрической функции.

Предохранитель. Устройство защиты от сверхтоков с плавкой частью, размыкающей цепь, которая нагревается и размыкается при прохождении через нее сверхтока. (Примечание: предохранитель включает в себя все части, которые образуют блок, способный выполнять предписанные функции. Он может быть или не быть полным устройством, необходимым для подключения его к электрической цепи.)

(A) Блок выталкивающего предохранителя (выталкивающий предохранитель) ). Блок предохранителей с вентиляцией, в котором эффект вытеснения газов, производимых дугой и накладкой держателя предохранителя, либо сам по себе, либо с помощью пружины, гасит дугу.

(B) Блок силовых предохранителей. Блок предохранителей с вентилируемым, невентилируемым или контролируемым вентилированием, в котором дуга гасится, протягиваясь через твердый материал, гранулированный материал или жидкость, самостоятельно или с помощью пружины.

1. Силовой предохранитель с вентиляцией. Предохранитель, обеспечивающий выход дуговых газов, жидкостей или твердых частиц в окружающую атмосферу при прерывании цепи.

2. Силовой предохранитель без вентиляции. Предохранитель без преднамеренного выхода дуговых газов, жидкостей или твердых частиц в атмосферу во время прерывания цепи.

3. Предохранитель с регулируемой вентиляцией. Предохранитель с приспособлением для управления разрядом во время прерывания цепи, так что твердый материал не может быть выброшен в окружающую атмосферу. Разрядные газы не должны воспламеняться или повреждать изоляцию на пути разряда, а также эти газы не должны распространять пробой к заземленным элементам или проводящим элементам или между ними на пути разряда, когда расстояние между вентиляционным отверстием и такой изоляцией или проводящими элементами соответствует к рекомендациям производителя.

Земля. Проводящее соединение, намеренное или случайное, между электрической цепью или оборудованием и землей или с некоторым проводящим телом, которое служит вместо земли.

(A) Земля (Ссылка). Это проводящее тело, обычно земля, к которой относится электрический потенциал.

Заземлен. Связан с землей или с каким-либо проводящим телом, которое служит вместо земли.

Заземленный провод. Умышленно заземленный провод системы или цепи.

Заземлено, в силе. Преднамеренно подключено к земле через заземляющее соединение или соединения с достаточно низким сопротивлением и достаточной допустимой нагрузкой по току, чтобы предотвратить повышение напряжения, которое может привести к чрезмерной опасности для подключенного оборудования или людей.

Заземленный, полное сопротивление. Подключен к земле через соединение, в которое намеренно вставлен импеданс.

Заземлен, прочно. Заземлен через заземляющее соединение, в которое не было намеренно вставлено полное сопротивление.

Заземленная система, полное сопротивление. Система, в которой один проводник или точка (обычно средняя или нейтральная точка обмоток трансформатора или генератора) соединены с опорным заземлением через импеданс.

Заземляющий провод. Проводник, используемый для соединения оборудования или заземленной цепи системы электропроводки с заземляющим электродом или электродами.

Заземляющий провод, оборудование. Проводник, используемый для соединения нетоковедущих металлических частей оборудования, кабельных каналов и других кожухов с заземленным проводом системы, проводником заземляющего электрода или обоими способами на сервисном оборудовании или в источнике отдельно созданной системы.

Заземление (заземление). (См. Заземление.)

Заземляющий электрод (заземляющий электрод). Проводник, внедренный в землю, используемый для поддержания потенциала земли на проводниках, подключенных к нему, и для рассеивания в землю проводимого по нему тока.

Провод заземляющего электрода. Проводник, используемый для подключения заземляющего электрода к заземляющему проводу оборудования, к заземленному проводнику или к обоим цепям в сервисном оборудовании или в источнике отдельно производной системы.

Сопротивление заземляющего электрода. Сопротивление заземляющего электрода относительно земли.

Трансформатор заземления. Трансформатор, предназначенный в первую очередь для обеспечения нейтральной точки для заземления системы.

Групповая работа. Практически одновременная работа всех полюсов многополюсного коммутационного устройства с помощью одного рабочего механизма.

Охраняемая. Крытые, экранированные, огражденные, закрытые или иным образом защищенные с помощью подходящих крышек, кожухов, барьеров, перил, экранов, матов или платформ, чтобы исключить вероятность приближения к опасной точке или контакта людей или предметов.

Лечебно-профилактические учреждения. Здания или части зданий, в которых оказывается медицинская, стоматологическая, психиатрическая, сестринская, акушерская или хирургическая помощь.

ПРИМЕЧАНИЕ. Медицинские учреждения включают, помимо прочего, больницы, дома престарелых, учреждения ограниченного ухода, клиники, медицинские и стоматологические кабинеты, а также центры амбулаторной помощи, как постоянные, так и передвижные.

Отопительное оборудование. Для целей статьи 42 термин «нагревательное оборудование» включает любое оборудование, используемое для целей нагрева, если тепло генерируется индукционными или диэлектрическими методами.

Испытания высокой мощности. Испытания, в которых заказчик использует токи короткого замыкания, токи нагрузки, токи намагничивания и токи падения линии для тестирования оборудования либо при номинальном напряжении оборудования, либо при более низких напряжениях.

Высокое напряжение. Постоянное напряжение более 600 вольт. (См. Напряжение.)

Высоковольтная система. Соответствующие электрические проводники и оборудование, работающее или предназначенное для работы при постоянном напряжении более 600 вольт между проводниками.

Высоковольтные испытания.Испытания, в которых работодатель использует напряжение приблизительно 1000 вольт как практический минимум и в которых источник напряжения имеет достаточно энергии, чтобы вызвать травму.

Крючок. (См. Ручка переключателя.)

Горячие инструменты и веревки. Инструменты и канаты, специально предназначенные для работы на высоковольтных линиях и оборудовании под напряжением. Изолированное воздушное оборудование, специально предназначенное для работы на находящихся под напряжением высоковольтных линиях и оборудовании, считается горячей линией.

Идентифицировано (применительно к оборудованию).Утверждено как подходящее для конкретной цели, функции, использования, среды или приложения, если это описано в конкретном требовании.

ПРИМЕЧАНИЕ: Некоторые примеры способов определения пригодности оборудования для конкретной цели, среды или применения включают исследования, проводимые признанной на национальном уровне испытательной лабораторией (путем составления списков и маркировки), инспекционным агентством или другой организацией, признанной в соответствии с определением «приемлемого». . »

Индукционный нагрев. Нагрев номинально проводящего материала из-за его собственных потерь I ² R, когда материал находится в переменном электромагнитном поле.

Утеплен. Отделен от других проводящих поверхностей диэлектрическим материалом (включая воздушное пространство), обеспечивающим высокое сопротивление прохождению тока.

ПРИМЕЧАНИЕ: Когда говорят, что какой-либо объект изолирован, подразумевается, что он изолирован соответствующим образом для условий, которым он подвергается. В противном случае он не утеплен. Изоляционное покрытие жил является одним из средств обеспечения изоляции жилы.

Изолированный провод.См. «Изолированный проводник».

Изоляция (применительно к кабелю). То, что используется для изоляции проводника от других проводников или токопроводящих частей или от земли.

Блокировка. Электрическое, механическое устройство или устройство с ключом, предназначенное для предотвращения нежелательной последовательности операций.

Выключатель прерывателя. (См. «Переключение устройств».)

Рейтинг прерывания. (См. Номинальные характеристики.)

Изолированный (применительно к местоположению). Недоступен для людей, если не используются специальные средства доступа.

Изолированная система питания. Система, состоящая из изолирующего трансформатора или его эквивалента, устройства контроля изоляции линии и его незаземленных проводников цепи.

Распределительная коробка. (См. Вытяжной ящик.)

С маркировкой. Оборудование считается «маркированным», если к нему прикреплен ярлык, символ или другой опознавательный знак признанной на национальном уровне испытательной лаборатории:

(1), которая проводит периодические проверки производства такого оборудования, и

(2), чья Маркировка указывает на соответствие национально признанным стандартам или испытаниям для определения безопасного использования определенным образом.

Ремешок. Гибкая стропа для крепления пользователя ремня безопасности или привязи к отводной линии, страховочному тросу или фиксированному креплению.

Операции обрезки дерева зазоров линий. Операции, которые включают обрезку, обрезку, ремонт, уход, химическую обработку, удаление или расчистку деревьев, или обрезку кустарника и другой растительности, то есть в непосредственной близости от линий электропитания и оборудования.

ПРИМЕЧАНИЕ к определению «Операции обрезки дерева зазора между линиями»: См. Разделы 2950 и 2951 для получения информации о минимальных расстояниях подхода, связанных с операциями обрезки дерева зазора между линиями.

Пояс линейного гонщика. Кожаный или тканевый (хлопок или нейлон) ремень, разработанный специально для сотрудников, работающих на столбах или конструкциях. Он состоит из поясного ремня, обычно мягкого, с передней пряжкой, двух D-образных колец для крепления ремней безопасности и ремня с несколькими петлями для удерживающих колец, карабинов, кобур и других приспособлений для удержания инструментов.

Включено в список. Оборудование «занесено в список», если оно относится к типу, упомянутому в списке, который:

(1) публикуется признанной на национальном уровне лабораторией, которая проводит периодические проверки производства такого оборудования, и

(2) заявляет, что такое оборудование соответствует признанным на национальном уровне стандартам или был протестирован и признан безопасным для использования определенным образом.

Живые детали. Электропроводящие компоненты.

Расположение. (См. Окружающая среда.)

Ток намагничивания. (См. «Ток — возбуждение».)

. (См. Переключатель служебного входа.)

Рейтинг включения и фиксации (или закрытия и удержания). (См. Рейтинги.)

Люк. Камера в подземной системе, содержащая рабочее пространство, достаточно большое для входа человека, которое обеспечивает пространство и доступ для установки и обслуживания кабелей, трансформаторов или другого оборудования или аппаратов.

Дымоход люка. Вертикальный проход для рабочих или оборудования между крышей люка и уровнем поверхности (улицы).

Ручное управление. (См. Управление.)

Максимальное напряжение. (См. «Номинальные характеристики».)

Кабель среднего напряжения (тип MV). Одно- или многожильный кабель с твердой диэлектрической изоляцией, рассчитанный на напряжение 2001 В или выше.

Кабель в металлической оболочке (тип MC). Заводская сборка из одного или нескольких изолированных проводников схемы с элементами оптического волокна или без них, заключенных в броню из металлической ленты или гладкой или гофрированной металлической оболочки.

Металлический корпус. Прилагательное «в металлическом корпусе» относится к электрическому устройству, окруженному металлическим корпусом или корпусом, обычно заземленным.

Минимальная дистанция подхода. На минимальном расстоянии квалифицированный электротехник и квалифицированный триммер для обрезки веток могут приблизиться к незащищенному объекту под напряжением.

Минимальный радиус изгиба. Минимальный рекомендуемый радиус, до которого может быть изогнут кабелепровод или изолированный кабель, измеренный от его внутренней поверхности.

Минимальный рабочий ток.(См. «Ток».)

Многопредохранитель. Сборка из двух или более однополюсных предохранителей.

Номинальное напряжение системы. (См. «Напряжение».)

Нераспространяющаяся жидкость. Жидкость, которая под воздействием источника возгорания может гореть, но пламя не распространяется от источника возгорания.

Масло (с заливкой) Вырез. (См. «Коммутационные устройства».)

Обрыв проводки. Неизолированные проводники или изолированные проводники без заземленных металлических оболочек или экранов, установленные над землей, но не внутри устройств или корпусов электропроводки.

На открытом воздухе. Наружный, как прилагательное, описывает устройство или оборудование погодоустойчивой конструкции или место, подверженное влиянию погодных условий.

Выход. Точка в системе электропроводки, через которую подается ток для питания оборудования утилизации.

Контурное освещение. Расположение ламп накаливания или электрического разряда для освещения определенных элементов, например формы здания или оформления окна, или привлечения внимания к ним.

Перегрузка по току. (См. Current.)

Устройство защиты от перегрева. (См. Термозащита.)

Панель. Отдельная панель или группа панельных блоков, предназначенная для сборки в виде одной панели; включая автобусы, автоматические устройства максимального тока, а также с переключателями или без переключателей для управления световыми, тепловыми или силовыми цепями; предназначен для размещения в шкафу или ящике для вырезок, размещенных в стене или перегородке или у них и доступным только спереди. (См. «Коммутатор».)

Переносное или мобильное оборудование.Электрооборудование, установленное на салазках, опорах, опорах или транспортных средствах и способное перемещать в любое необходимое место.

Головка. (См. Концевые заделки кабелей.)

Кабель лотка питания и управления (тип TC). Заводская сборка из двух или более изолированных проводов с присоединенными к ним оголенными или закрытыми заземляющими проводниками в неметаллической оболочке или без них, одобренная для установки в кабельных лотках, в кабельных каналах или там, где поддерживается коммуникационным проводом.

Кабель лотка с ограничением мощности (тип PLTC).Заводская сборка двух и более изолированных жил под неметаллической оболочкой.

Помещение Электропроводка. (Система проводки в помещении.) Внутренняя и внешняя проводка, включая проводку силовых, осветительных, управляющих и сигнальных цепей вместе со всем соответствующим оборудованием, арматурой и электропроводными устройствами, как постоянно, так и временно установленными, которая простирается от точки обслуживания электрические провода или источник питания (например, аккумулятор, солнечная фотоэлектрическая система или генератор, трансформатор или преобразователь) к розеткам.Такая проводка не включает внутреннюю проводку приборов, приспособлений, двигателей, контроллеров, центров управления двигателями и подобного оборудования.

Вытяжной ящик. Коробка с глухой крышкой, в которую рабочие могут дотянуться, но не войти, которая вставляется в один или несколько участков кабельного канала для облегчения вытягивания, соединения, поддержки или проверки проводников. Термин «вытяжная коробка» включает, но не ограничивается: соединительные коробки, соединительные коробки, опорные коробки проводов, смотровые коробки и люки.

Растягивающее усилие.Продольная сила, действующая на кабель во время установки.

Квалифицированный электромонтер. Квалифицированное лицо, имеющее не менее двух лет обучения и опыт работы с высоковольтными цепями и оборудованием и продемонстрировавшее на практике знакомство с выполняемой работой и связанными с ней опасностями.

Квалифицированный триммер для обрезки веток. Лицо, прошедшее как минимум 18-месячное обучение и опыт работы на рабочем месте и знакомое со специальными методами и опасностями, связанными с операциями по обрезке деревьев при расчистке линии.

Квалифицированный стажер по обрезке веток. Любой рабочий, регулярно назначаемый в бригаду по расчистке деревьев и проходящий обучение без отрыва от производства, который в ходе такого обучения продемонстрировал способность безопасно выполнять возложенные на него обязанности на этом уровне подготовки.

Квалифицированное лицо (Квалифицированный сотрудник). Сотрудник (человек), который в силу опыта или инструктажа знаком с выполняемой операцией и связанными с ней опасностями.

Raceway.Закрытый канал из металла или неметаллических материалов, специально предназначенный для удержания проводов, кабелей или шин, с дополнительными функциями, разрешенными настоящим стандартом.

Дорожки качения включают, помимо прочего, жесткий металлический канал, жесткий неметаллический канал, промежуточный металлический канал, водонепроницаемый гибкий канал, гибкую металлическую трубку, гибкий металлический канал, электрические металлические трубки, электрические неметаллические трубки, дорожки качения под полом, дорожки качения пола из ячеистого бетона , дорожки качения пола из ячеистого металла, дорожки качения на поверхности, кабельные каналы и шинопроводы.

Оценено. Обозначенное значение рабочей характеристики, при котором измеряются и указываются другие характеристики.

(A) Базовый импульсный уровень (BIL). Эталонная импульсная прочность изоляции, выраженная в пиковом значении выдерживаемого напряжения стандартной полной импульсной волны напряжения.

(B) Рейтинг прерывания. Максимальная отключающая способность при определенных условиях, выраженная в амперах или МВА.

(C) Рейтинг замыкания и фиксации (закрытия и удержания).Наибольший среднеквадратичный ток, на который рассчитано устройство или оборудование.

(D) Кратковременный ток. Максимальный среднеквадратичный ток, на который рассчитано устройство, сборка или шина в течение определенного кратковременного интервала.

Легко добраться. (См. Доступно.)

регулятора. (См. «Переключение устройств».)

Release Free (Без отключения). Описательный термин, указывающий, что операция размыкания переключающего устройства может преобладать над операцией замыкания во время определенных частей операции замыкания.

Цепь дистанционного управления. Любая электрическая цепь, которая управляет любой другой цепью через реле или эквивалентное устройство.

Подъемник (кабельный подъемник). Вертикальный участок изолированного кабеля, связанная с ним кабельная канавка и заделка.

Безопасный доступ. (См. Доступно.)

Ремень безопасности. Сетчатый ремешок, разработанный специально для использования вместе с поясным ремнем линейного монтера, чтобы закрепить работника на столбе или конструкции таким образом, чтобы можно было работать обеими руками.

Сервис.Обслуживаются проводники и оборудование для передачи энергии из системы электроснабжения в систему электропроводки помещения.

Сервисный кабель. Служебные жилы выполнены в виде кабеля.

Сервисные кондукторы. Та часть питающих проводов, которая простирается от питающей магистрали, воздуховода или от трансформаторов обслуживающего агентства до сервисного оборудования в помещениях, в которые осуществляется поставка. Для воздушных проводов это включает проводники от последнего полюса линии до вспомогательного оборудования.

Служебные входные проводники. Проводники, принадлежащие потребителю, простирающиеся между точкой обслуживания и оборудованием входа для обслуживания.

Переключатель служебного входа (главный переключатель). Средства отключения и максимальная токовая защита, установленные в точках обслуживания или рядом с ними.

Сервисное оборудование. Необходимое оборудование, обычно состоящее из одного или нескольких автоматических выключателей или переключателей и плавких предохранителей, и их принадлежностей, подключенных к концу нагрузки служебных проводов к зданию или другому сооружению или иным образом обозначенной области и предназначенное для создания основного элемента управления и средства отключения питания здания или сооружения.

Фактор обслуживания. Множитель, применяемый к номинальной мощности электрической машины, указывает допустимую нагрузку, которая может продолжаться непрерывно в условиях данного коэффициента эксплуатации.

Пункт обслуживания. Точка связи между помещениями обслуживающего агентства и помещениями электропроводки.

Экранированный кабель. Кабель, в котором изолированный провод (и) заключен в проводящую оболочку (и), сконструированный таким образом, что практически каждая точка на поверхности изоляции имеет потенциал земли или некоторый заранее определенный потенциал по отношению к земле.

Статистическое искровое напряжение. Уровень переходного перенапряжения, при котором вероятность пробоя составляет 97,72% (то есть на два стандартных отклонения выше напряжения, при котором вероятность пробоя составляет 50%).

Статистическое выдерживаемое напряжение. Уровень переходного перенапряжения, при котором вероятность пробоя составляет 0,14 процента (то есть на три стандартных отклонения ниже напряжения, при котором вероятность пробоя составляет 50 процентов).

Работа с накопленной энергией.Работа за счет энергии, запасенной в механизме, достаточной для выполнения указанной операции.

Конус напряжения. (См. Кабельные заделки.)

Погружной. Подводный, как прилагательное, описывает устройство, сконструированное таким образом, что оно будет удовлетворительно работать при полном или частичном погружении в жидкость при определенных условиях.

Подходит. Способен безопасно выполнять определенную функцию, указанную в настоящих Приказах.

Под наблюдением. Под постоянным или периодическим наблюдением местного или удаленного оператора или системой автоматической обработки данных.

Рукоятка переключателя (крюка). Устройство с изолированной ручкой и крючком или другим средством для выполнения действия ручки переключения устройства.

Коммутационное устройство. Устройство с ручным управлением (если иное не указано в HVESO), предназначенное для замыкания и / или размыкания одной или нескольких электрических цепей. В эту категорию входят автоматические выключатели, выключатели, разъединяющие (или изолирующие) переключатели, средства отключения, прерывательные выключатели и масляные (заполненные) выключатели.

(A) Автоматический выключатель.Устройство, предназначенное для размыкания и замыкания цепи неавтоматическими средствами и автоматического размыкания цепи при заданном максимальном токе без повреждения себя при правильном применении в пределах своего номинала.

(C) Средства отключения. Устройство, группа устройств или другие средства, с помощью которых проводники цепи могут быть отключены от источника питания.

(D) Разъединяющий (или изолирующий) выключатель (разъединитель, изолятор). Механическое переключающее устройство, используемое для изоляции цепи или оборудования от источника питания.Он не имеет отключающей способности и предназначен для работы только после размыкания цепи каким-либо другим способом.

(E) Выключатель прерывателя. Переключатель, способный включать, проводить и отключать определенные токи.

(F) Маслоотделитель (маслонаполненный вырез). Вырез, в котором вся или часть держателя предохранителя и его плавкая вставка или отключающие ножи установлены в масле с полным погружением контактов и плавкой части проводящего элемента (плавкой вставки), так что прерывание дуги путем отсоединения предохранителя. ссылка или размыкание контактов произойдет под маслом.

(G) Масляный выключатель. Переключатель с контактами, которые работают в масле (аскареле или другой подходящей жидкости).

(H) Переключатель байпаса регулятора. Конкретное устройство или комбинация устройств, предназначенная для обхода регулятора.

Системный оператор. Квалифицированное лицо, назначенное для эксплуатации системы или ее частей.

Тег. Система или метод идентификации цепей, систем или оборудования с целью оповещения людей о том, что цепь, система или оборудование работают.

Терминальная камера. (См. Кабельные заделки.)

Тестовое положение (распределительного устройства). Это положение, в котором первичные отключающие устройства съемного элемента отделены от устройств в корпусе на безопасное расстояние, а вторичные отключающие устройства находятся в рабочем контакте.

Тепловая защита — общая. Внутреннее защитное устройство, которое реагирует на температуру или ток, или на то и другое, и которое при правильном применении защищает оборудование от перегрева из-за перегрузки или невозможности запуска.

Трансформаторный банк. Трансформаторная установка, состоящая из двух и более трансформаторов.

Установка трансформатора. Электроустановка, состоящая из одного или нескольких трансформаторов, включая соответствующие подводящие провода и межсоединения, которая преобразует электрическую энергию из одной или нескольких цепей переменного тока в одну или несколько других цепей переменного тока.

Первичная обмотка трансформатора. Обмотка на стороне ввода энергии (источника).

Вторичная обмотка трансформатора.Обмотка на стороне вывода энергии (нагрузки).

Коммунальное оборудование. Оборудование, использующее электрическую энергию для электронных, электромеханических, химических, обогревательных, осветительных или аналогичных целей.

Убежище. Помещение над или под землей (включая люки) огнестойкой конструкции, в основном используемое для установки, эксплуатации или обслуживания электрического оборудования или кабеля.

Хранилище с вентиляцией. Хранилище, в котором предусмотрена замена воздуха с использованием вытяжных труб (вентиляционные отверстия хранилища) и воздухозаборников низкого уровня, работающих на перепадах давления и температуры, которые обеспечивают воздушный поток, предотвращающий образование опасной атмосферы.

Вентилируемый. Оснащен средствами, обеспечивающими циркуляцию воздуха, достаточную для удаления избытка тепла, дыма или паров.

(A) Максимальное напряжение. (См. «Номинальные характеристики».)

(B) Номинальное напряжение. Номинальное значение, присвоенное системе с заданным классом напряжения.

ПРИМЕЧАНИЕ В различных системах, таких как 3-фазные, 4-проводные, однофазные, 3-проводные и 3-проводные постоянного тока, могут быть различные цепи с различным напряжением.

(D) Напряжение относительно земли. В заземленных цепях напряжение между данным проводником и той точкой или проводником цепи, которая заземлена; в незаземленных цепях — наибольшее напряжение между данным проводником и любым другим проводником цепи.

Всепогодный. Так сконструирован или защищен, что воздействие погодных условий не помешает успешной работе.

Система рабочего позиционирования. Ремень для тела или система привязных ремней позволяют поддерживать сотрудника на возвышенной поверхности, например, на опоре, опоре мачты или стене, и работать обеими руками, опираясь на него.

Компоненты и методы измерения тока

Измерение тока используется для выполнения двух основных функций схемы.Во-первых, он используется для измерения того, «сколько» тока течет в цепи, что может использоваться для принятия решений об отключении периферийных нагрузок для экономии энергии или возврата работы к нормальным пределам. Вторая функция — определить, когда это «слишком много» или это состояние неисправности. Если ток превышает безопасные пределы, условие программной или аппаратной блокировки выполняется и выдает сигнал для выключения приложения, например, двигателя в остановленном состоянии или короткого замыкания. Важно выбрать подходящую технологию с необходимой надежностью, чтобы должным образом выдерживать экстремальные условия, которые могут возникнуть во время неисправности.

Сигнал для указания состояния «сколько» и «слишком много» доступен в различных методах измерения:

Резистивный (прямой)
а. Резисторы считывания тока
б. Сопротивление индуктивности постоянному току
Магнитный (непрямой)
а. Трансформатор тока
б. Катушка Роговского
c. Устройство на эффекте Холла
Транзистор (Прямой)
а. R _{DS (ВКЛ)}
б.Передаточно-метрическая

Каждый метод имеет преимущества для измерения тока, но также требует компромиссов, которые могут иметь решающее значение для конечной надежности приложения. Их также можно разделить на две основные категории методов измерения; прямые или косвенные. Прямой метод означает, что он подключен непосредственно к измеряемой цепи и что измерительные компоненты подвергаются воздействию линейного напряжения, тогда как косвенный метод обеспечивает изоляцию, которая может быть необходима для безопасности конструкции.

Резистор считывания тока

Резистор — это прямой метод измерения тока, который отличается простотой и линейностью. Резистор считывания тока помещается в линию с измеряемым током, и возникающий в результате ток вызывает преобразование небольшого количества энергии в тепло. Это преобразование мощности и обеспечивает сигнал напряжения. Помимо благоприятных характеристик простоты и линейности, резистор считывания тока является экономичным решением со стабильным температурным коэффициентом сопротивления (TCR).

Сопротивление индуктора постоянному току

Сопротивление индуктивности постоянному току также можно использовать для измерения резистивного тока.Этот метод считается «без потерь» из-за низкого значения сопротивления меди, обычно

Трансформатор тока

заключаются в том, что он обеспечивает изоляцию от сетевого напряжения, обеспечивает измерение тока без потерь, а напряжение сигнала может быть большим, что обеспечивает некоторую помехоустойчивость. Этот метод косвенного измерения тока требует изменения тока, такого как переменный, переходный или коммутируемый постоянный ток; для создания изменяющегося магнитного поля, которое магнитно связано с вторичными обмотками (рис.1). Вторичное измерительное напряжение можно масштабировать в соответствии с соотношением витков первичной и вторичной обмоток. Этот метод измерения считается «без потерь», потому что ток цепи проходит через медные обмотки с очень небольшими резистивными потерями. Однако небольшая мощность теряется из-за потерь трансформатора на нагрузочном резисторе, потерь в сердечнике, а также сопротивления первичной и вторичной обмоток постоянному току.

Катушка Роговского

Катушка Роговского похожа на трансформатор тока тем, что на вторичную катушку наводится напряжение, пропорциональное току, протекающему по изолированному проводнику.Исключением является то, что пояс Роговского (рис. 2) представляет собой конструкцию с воздушным сердечником, в отличие от трансформатора тока, который использует сердечник с высокой магнитной проницаемостью, такой как многослойная сталь, для магнитного соединения с вторичной обмоткой. Конструкция с воздушным сердечником имеет более низкую индуктивность, что обеспечивает более быструю реакцию на сигнал и очень линейное напряжение сигнала. Из-за своей конструкции он часто используется в качестве временного метода измерения тока в существующей проводке, такой как портативный измеритель. Это можно рассматривать как более дешевую альтернативу трансформатору тока.

Эффект Холла

Когда проводник с током помещается в магнитное поле, как показано на рис. 3, возникает разность потенциалов перпендикулярно магнитному полю и направлению тока. Этот потенциал пропорционален величине протекающего тока. Когда нет магнитного поля и есть ток, разницы потенциалов нет. Однако, когда существует магнитное поле и ток, заряды взаимодействуют с магнитным полем, вызывая изменение распределения тока, что создает напряжение Холла.

Преимущество устройств на эффекте Холла заключается в том, что они способны измерять большие токи с малой рассеиваемой мощностью. Однако существует множество недостатков, которые могут ограничивать их использование, включая нелинейный температурный дрейф, требующий компенсации, ограниченная полоса пропускания, обнаружение тока малого диапазона требует большого напряжения смещения, которое может привести к ошибке, восприимчивости к внешним магнитным полям и высокой стоимости.

Транзисторы

считаются методом обнаружения перегрузки по току «без потерь», поскольку они являются стандартными управляющими компонентами схемы, и для подачи управляющего сигнала не требуется дополнительных устройств сопротивления или рассеивания мощности.В технических характеристиках транзисторов указано сопротивление в открытом состоянии сток-исток, R _{DS (ON)}, с типичным сопротивлением в диапазоне мОм для силовых полевых МОП-транзисторов (рис. 4). Это сопротивление состоит из нескольких компонентов, которые начинаются с выводов, подключаемых к полупроводниковому кристаллу через сопротивление, которое составляет многочисленные характеристики канала. На основе этой информации ток, проходящий через полевой МОП-транзистор, можно определить по формуле I _Load = V _{RDS (ON)} / R _{DS (ON)}.

Каждая составляющая R _{DS (ON)} вносит свой вклад в ошибку измерения, которая возникает из-за незначительных отклонений в сопротивлении областей интерфейса и эффектов TCR. Эффекты TCR можно частично компенсировать путем измерения температуры и корректировки измеренного напряжения с ожидаемым изменением сопротивления из-за температуры. Часто TCR для полевых МОП-транзисторов может достигать 4000 ppm / ° C, что эквивалентно изменению сопротивления на 40% при повышении температуры на 100 ° C. Как правило, этот метод обеспечивает точность сигнала приблизительно от 10% до 20%.В зависимости от требований к точности это может быть приемлемым диапазоном для обеспечения максимальной токовой защиты.

Метрические полевые МОП-транзисторы с измерением тока

МОП-транзистор состоит из тысяч параллельных транзисторных ячеек, которые уменьшают сопротивление в открытом состоянии. Чувствительный к току полевой МОП-транзистор, показанный на рис. 5, использует небольшую часть параллельных ячеек и подключается к общим затвору и стоку, но к отдельному источнику. Это создает второй изолированный транзистор; «Смысловой» транзистор. Когда транзистор включен, ток через транзистор считывания будет иметь отношение, сравнимое с основным током через другие ячейки.

В зависимости от транзистора диапазон допуска точности может варьироваться от 5% до 15–20%. Это не подходит для приложений контроля тока, которые обычно требуют точности измерения 1%, но предназначено для защиты от перегрузки по току и короткого замыкания.

Преимущества резисторной технологии

Thin Film обычно не используется для текущих сенсорных приложений, но включен в это обсуждение, чтобы расширить тему. Как правило, эти резистивные изделия предназначены для прецизионных применений, поскольку диапазон резистивного слоя составляет от 0.От 000001 до 0,000004 дюйма толщиной. Они достаточно устойчивы к скачкам напряжения в соответствующем приложении, но не рассчитаны на высокие токи, обычно связанные с упомянутыми здесь приложениями.

, обычно толщиной от 0,0005 до 0,002 дюйма, почти в 100 раз толще, чем тонкая пленка. Увеличенная толщина соответствует большей массе, которая лучше способна переносить относительно высокие токи и рассеивать тепло по подложке, а также лучше справляться с переходными процессами.Еще одним преимуществом толстопленочной продукции является гибкость при запросе стандартных значений сопротивления благодаря высокой эффективности процесса лазерной обрезки. Компромисс толстой пленки заключается в том, что эти продукты не так способны выдерживать очень жесткие допуски, чем продукты из тонкой пленки.

Технология фольги имеет большее поперечное сечение и представляет собой однородный резистивный сплав, который отличается от технологии толстой пленки, в которой используются резистивные материалы, подвешенные в стеклянной матрице. Для сравнения, фольга имеет тенденцию выдерживать более высокие переходные процессы от перенапряжения по сравнению с предыдущими версиями.Принципиальным преимуществом этой технологии является низкий диапазон омических значений с низким TCR.

Резисторы из объемного сплава имеют максимальную устойчивость к импульсным перенапряжениям из-за большой токоведущей массы. Он доступен со значениями сопротивления от 0,000 5 Ом с низким TCR. Сплав в массе обычно является лучшим выбором для сильноточных источников питания или там, где неисправность может привести к возникновению экстремальных токов. Эти продукты не обладают таким широким предложением сопротивления, как продукты с толстой пленкой, потому что резистивный сплав имеет ограниченное удельное сопротивление для достижения высоких значений диапазона, а также требует механической прочности, чтобы выдерживать технологические операции.

Особенности продукта

Сильноточные приложения требуют, чтобы значение сопротивления было очень низким, чтобы минимизировать потери мощности, и в то же время обеспечивать необходимый уровень сигнала для обеспечения сигнала напряжения, достаточно высокого для превышения уровня шума. Для этих низких значений омического сопротивления часто требуется четырехконтактное соединение, чтобы уменьшить ошибки, которые могут возникнуть из-за контактного сопротивления, возникающего при установке детали на плату.

CSL (рис. 6a) предлагает четыре клеммы по конструкции, но другие стандартные устройства для поверхностного монтажа могут выиграть от конструкции с четырьмя клеммами.Эти части предлагают физически разделенные точки подключения для тока и напряжения, что снижает погрешность измерения, связанную с контактами. В случае CSL ток будет протекать через внутренние штыри, а напряжение измеряется на внешних штырях, и рекомендуется для лучшей точности с LRF3W, который должен быть сконфигурирован как устройство с поперечным потоком с током на диаметрально противоположных углах (например, контакт 2 к контакту 3).

Расположение контактных площадок (рис. 6b) создает отдельные области для измерения напряжения сигнала от токоведущей части, что снижает погрешность.Конструкция контактной площадки 1 иллюстрирует один метод, который создает изолированную область контактной площадки внутри схемы контактной площадки, но эта конструкция может уменьшить площадь контактной площадки ниже необходимых пределов, чтобы пропускать высокие токи по медной дорожке. В конструкции контактной площадки 2 используется металлическое сквозное отверстие для подключения под контактной площадкой и подключения к внутренней или внешней дорожке для измерения; это максимизирует пространство контактной площадки для передачи тока к резистору. Контактная точка помещает сигнальную линию как можно ближе к текущему каналу; минимизация погрешности измерения.

Теплоизоляция

Метод измерения	Точность	Изоляция	EMI (сопротивление взлому)	Прочный	Размер	Стоимость
Резистивный (прямой)
Чувствительный резистор	Высокая	Нет	Высокая	Высокая	Маленький	Низкий
Сопротивление индуктивности постоянному току	Низкий	Нет	Умеренно	Высокая	Маленький	Низкий
Транзистор (Прямой)
RDSon	Низкий	Нет	Умеренно	Умеренно	Маленький	Низкий
Коэффициент метрический	Умеренно	Нет	Умеренно	Умеренно	Маленький	Умеренно
Магнитный (непрямой)
Трансформатор тока	Высокая	Да	Умеренно	Высокая	Большой	Умеренно
Катушка Роговского	Высокая	Да	Умеренно	Высокая	Большой	Умеренно
Эффект Холла	Высокая	Да	Высокая	Умеренно	Умеренно	Высокая

OARS (открытый резистор для поверхностного монтажа) представляет собой уникальную конструкцию, которая поднимает горячую точку резистивного материала намного выше материала печатной платы.Это помещает самую горячую область детали в доступный воздушный поток, который рассеивает максимальное количество тепловой энергии в воздухе, а не на печатной плате.

Это дает два ключевых преимущества для теплового расчета, которые влияют на материал печатной платы и другие соседние силовые или полупроводниковые компоненты. Типичный материал печатной платы FR4 рассчитан только на 130 ° C; силовой резистор, который обычно прилегает к плате, может вызвать повреждение материала во время скачков мощности или снизить верхние пределы температурных характеристик схемы.Повышенная чувствительность к току предотвращает повреждение материала схемы и позволяет паяному соединению охладиться. Второе преимущество за счет отвода тепла в воздух вместо печатной платы — это улучшенная производительность расположенных поблизости устройств, подверженных тепловому воздействию. Эти эффекты могут включать номинальный срок службы, мощность, световой поток, точность и надежность.

Тепловизионные изображения, показанные на рис. 7, помогают проиллюстрировать изоляционные характеристики продуктов OAR и OARS. Эти испытания проводились на картонном материале FR4 без окружающего воздушного потока; воздушный поток улучшит тепловые характеристики системы.Следите за температурой паяного соединения по отношению к горячей точке. Эти температуры основаны на достижении теплового равновесия, однако в применении эти результаты могут быть расширены, чтобы рассматриваться как тепловые характеристики для условий защиты от перегрузки по току. FR4 не будет превышать свой температурный рейтинг, хотя существуют экстремальные условия цепи.

Напряжение паяного соединения

Изогнутая и приподнятая конструкция семейства резистивных продуктов OARS позволяет резистору изгибаться.Эта конструкция снижает напряжение, создаваемое различиями в коэффициентах теплового расширения между выделяющим тепло металлом и материалом рассеивающей печатной платы. Компоненты для поверхностного монтажа, которые являются плоскими и параллельными печатной плате, будут прикладывать усилия сдвига к паяным соединениям, что может привести к отказу или изменению характеристик. В приложениях с интенсивным термоциклированием OARS предпочтительнее других подобных цельнометаллических конструктивных элементов из-за этой гибкости (рис. 8).

LRF3W (рис.9) от TT electronics обеспечивает ряд преимуществ конструкции, обусловленных соотношением сторон 1225 с заделкой вдоль длинной стороны компонента. Боковая заделка увеличивает номинальную мощность до 3 Вт, избавляя от необходимости уменьшать длину цепей, как того требует традиционная площадь основания 2512. Это также снижает напряжения в паяных соединениях из-за различий в температурном коэффициенте расширения керамики и материала печатной платы. Соотношение сторон 1225 уменьшает расстояние между центром / горячей зоной детали и теплоотводящим материалом печатной платы.Это обеспечивает высокую мощность 3 Вт и снижает нагрузку на паяное соединение из-за различий в температурных коэффициентах расширения между керамической подложкой и тепловой массой материала печатной платы.

Статьи по теме

Чувствительный к току индуктор повышает КПД регулятора

Измерение входного тока понижающего или обратного преобразователя

Фильтр измеряет ток в высоковольтных двигателях

Современные токоизмерительные костюмы High-Rel Systems

Электрический ток. Закон Ома для участка цепи. Виды соединения проводников.

формулы и определения / Блог / Справочник :: Бингоскул

Закон Ома для участка цепи:

Определение единицы сопротивления — Ом

Закон Ома для полной цепи

Как запомнить формулы закона Ома

Урок 29. закон ома для участка цепи. соединения проводников — Физика — 10 класс

Глава 21. Электрический ток. Законы Ома и Джоуля-Ленца

Закон Ома | Физика

Закон Ома

Закон Ома для участка цепи

Закон Ома для полной цепи

Мнемоническая диаграмма

Закон Ома для участка цепи

Закон Ома и соотношение V-I-R

Учебник по физике: электрический ток

| Последовательные и параллельные цепи

Ячейки параллельно

Резисторы параллельно

Простая схема

Заканчиваются ли когда-нибудь в источнике электричества электроны?

Свод правил штата Калифорния, раздел 8, раздел 2700. Определения.

Компоненты и методы измерения тока

Читайте также

Что делать, если грудничок не спит днем: советы по налаживанию режима сна

Антигистаминные препараты для новорожденных: лечение и профилактика аллергии у грудничков

Методика «Цветоник» М. Лазарева для музыкального развития детей

Добавить комментарий Отменить ответ