Электричество применяется во многих областях, оно окружает нас практически повсюду. Электроэнергия позволяет получать безопасное освещение дома и на работе, кипятить воду, готовить пищу, работать на компьютере и станках. Вместе с тем, обращаться с электричеством необходимо уметь, иначе можно не только получить травмы, но и нанести вред имуществу. Как правильно прокладывать проводку, организовывать снабжение объектов электричеством, изучает такая наука, как электротехника.
Понятие электричества
Все вещества состоят из молекул, которые, в свою очередь, состоят из атомов. У атома есть ядро и движущиеся вокруг него положительно и отрицательно заряженные частицы (протоны и электроны). При нахождении двух материалов рядом друг с другом между ними возникает разность потенциалов (у атомов одного вещества электронов всегда меньше, чем у другого), что приводит к появлению электрического заряда – электроны начинают перемещаться от одного материала к другому. Так возникает электричество. Другими словами, электричество – это энергия, возникающая в результате перемещения отрицательно заряженных частиц из одного вещества в другое.
Скорость перемещения может быть разной. Чтобы движение было в нужном направлении и с нужной скоростью, используются проводники. Если движение электронов по проводнику осуществляется только в одном направлении, такой ток называется постоянным. Если же направление перемещения с определенной частотой меняется, то ток будет переменным. Самым известным и простым источником постоянного тока является батарейка или автомобильный аккумулятор. Переменный ток активно используется в бытовом хозяйстве и в промышленности. На нем работают практически все устройства и оборудование.
Что изучает электротехника
Данная наука знает практически все об электричестве. Изучить ее необходимо всем, кто хочет получить диплом или квалификацию электрика. В большинстве учебных заведений курс, на котором изучают все, что связано с электроэнергией, называется «Теоретические основы электротехники» или, сокращенно ТОЭ.
Данная наука получила развитие в XIX веке, когда был изобретен источник постоянного тока, и появилась возможность строить электрические цепи. Дальнейшее развитие электротехника получила в процессе новых открытий в области физики электромагнитных излучений. Чтобы без проблем осваивать науку в настоящее время, необходимо иметь знания не только в области физики, но также химии и математики.
В первую очередь, на курсе ТОЭ изучаются основы электричества, дается определение тока, исследуются его свойства, характеристики и направления применения. Далее изучаются электромагнитные поля и возможности их практического использования. Завершается курс, как правило, изучением устройств, в которых используется электрическая энергия.
Чтобы разобраться с электричеством, не обязательно поступать в высшее или среднее учебное заведение, достаточно воспользоваться самоучителем или пройти видеоуроки «для чайников». Полученных знаний вполне хватит, чтобы разобраться с проводкой, заменить лампочку или повесить люстру дома. Но, если планируется профессионально работать с электричеством (например, в должности электромонтера или энергетика), то соответствующее образование будет обязательным. Оно позволяет получить специальный допуск на работу с приборами и устройствами, работающими от источника тока.
Основные понятия электротехники
Изучая электричество для начинающих, главное – разобраться с тремя основными терминами:
- Сила тока;
- Напряжение;
- Сопротивление.
Под силой тока понимается количество электрического заряда, протекающего через проводник с определенным сечением за единицу времени. Другими словами, количество электронов, которые переместились из одного конца проводника в другой за некоторое время. Сила тока является самой опасной для жизни и здоровья человека. Если взяться за оголенный провод (а человек – это тоже проводник), то электроны пройдут через него. Чем больше их пройдет, тем больше будут повреждения, поскольку в процессе своего движения они выделяют тепло и запускают различные химические реакции.
Однако чтобы ток шел по проводникам, между одним и другим концом проводника должно быть напряжение или разность потенциалов. Причем она должна быть постоянной, чтобы движение электронов не прекращалось. Для этого электрическую цепь обязательно замыкают, а на одном конце цепи обязательно ставят источник тока, который обеспечивает в цепи постоянное движение электронов.
Сопротивление – это физическая характеристика проводника, его способность к проведению электронов. Чем ниже сопротивление проводника, тем большее количество электронов по нему пройдет за единицу времени, тем выше сила тока. Высокое сопротивление, наоборот, уменьшает силу тока, но влечет за собой нагревание проводника (если напряжение достаточно высоко), что может привести к возгоранию.
Подбор оптимальных соотношений между напряжением, сопротивлением и силой тока в электрической цепи является одной из основных задач электротехники.
Электротехника и электромеханика
Электромеханика является разделом электротехники. Она изучает принципы функционирования устройств и оборудования, которые работают от источника электрического тока. Изучив основы электромеханики, можно научиться ремонтировать различное оборудование или даже проектировать его.
В рамках уроков по электромеханике, как правило, изучаются правила преобразования электрической энергии в механическую (каким образом функционирует электродвигатель, принципы работы любого станка и так далее). Также исследуются и обратные процессы, в частности, принципы действия трансформаторов и генераторов тока.
Таким образом, без понимания того, как составляются электрические цепи, принципов их функционирования и других вопросов, которые изучает электротехника, осваивать электромеханику невозможно. С другой стороны, электромеханика является более сложной дисциплиной и носит прикладной характер, поскольку результаты ее изучения применяются непосредственно при конструировании и ремонте машин, оборудования и различных электрических устройств.
Безопасность и практика
Осваивая курс электротехники для начинающих, необходимо уделить особое внимание вопросам безопасности, поскольку несоблюдение определенных правил может привести к трагическим последствиям.
Первое правило, которому необходимо следовать, – обязательно знакомиться с инструкцией. У всех электроприборов в руководстве по эксплуатации всегда имеется раздел, который посвящен вопросам безопасности.
Второе правило заключается в контроле состояния изоляции проводников. Все провода обязательно должны покрываться специальными материалами, не проводящими электричество (диэлектриками). Если изоляционный слой нарушен, в первую очередь, следует его восстановить, иначе возможно нанесение вреда здоровью. Кроме того, работу в целях безопасности с проводами и электрооборудованием следует производить только в специальной одежде, которая не проводит электричество (резиновые перчатки и диэлектрические боты).
Третье правило состоит в использовании для диагностики параметров электросети только специальных приборов. Ни в коем случае не стоит делать этого голыми руками или пробовать «на язык».
Обратите внимание! Пренебрежение данными элементарными правилами является основной причиной травм и несчастных случаев в работе электриков и электромонтеров.
Чтобы получить начальное представление об электричестве и принципах работы устройств с его применением, рекомендуется пройти специальный курс или изучить пособие «Электротехника для начинающих». Подобные материалы разработаны специально для тех, кто пытается с нуля освоить данную науку и получить необходимые навыки для работы с электрооборудованием в быту.
В пособии и видеоуроках подробно рассказывается, как устроена электрическая цепь, что такое фаза, а что такое ноль, чем отличается сопротивление от напряжения и силы тока и так далее. Отдельное внимание уделяется технике безопасности, чтобы избежать травм при работе с электроприборами.
Конечно, изучение курсов или чтение пособий не позволит стать профессиональным электриком или электромонтером, но решить большинство бытовых вопросов по итогам освоения материала будет вполне по силам. Для профессиональной работы требуется уже получение специального допуска и наличие профильного образования. Без этого выполнять должностные обязанности запрещается различными инструкциями. Если же предприятие допустит человека без необходимого образования к работе с электрооборудованием, и он получит травму, руководитель понесет серьезное наказание, вплоть до уголовного.
Видео
Вероятно, нет необходимости объяснять тебе значение электричества для обеспечения нормальной жизнедеятельности каждого человека. Не будет преувеличением сказать, что сегодня оно является такой же её
составной частью, как вода, тепло, пища. И если в доме погас свет, ты,обжигая пальцы о зажжённую спичку, немедленно звонишь к нам. Долгий и трудный путь проходит электричество прежде, чем попасть в твой дом. Выработанное из топлива на электростанции, оно путешествует через трансформаторные и коммутационные подстанции, через тысячи километров линий, укреплённых на десятках тысяч опор.
Электричество сегодня – это совершенная технология, надёжное и качественное электроснабжение, забота о потребителе и его обслуживание.
Однако, это ещё не всё. Конечное звено в электрической цепочке – это электрооборудование твоего дома. А оно, как и всякое другое, требует екоторых знаний для его правильной эксплуатации. Поэтому мы призываем тебя к сотрудничеству с нами и с этой целью даём некоторые рекомендации и предостережения. Предостережения выделены красным цветом.
Речь пойдёт о следующем:
1. Правовые аспекты. Абонент должен быть ознакомлен со своими правами, обязанностями и ответственностью по отношению к энергоснабжающей организации. То же - по отношению энергоснабжающей организации к нему.
2. Знакомство с квартирной электропроводкой, коммутационной аппаратурой и установочными изделиями.
4. Электричество требует не только определённых знаний, но и строгого соблюдения определённых правил от пользователя. Оно представляет опасность, как для тех, кто не умеет им пользоваться, так и для недисциплинированных «умельцев». Поэтому мы ознакомим тебя с основами электробезопасности.
Мы призываем тебя с пониманием отнестись к нашим рекомендациям и предостережениям. Мы также надеемся, что ты не будешь наносить ущерб упомянутым выше сетевым сооружениям и электрооборудованию.
Желаем тебе всех благ, в том числе и тех, которые даёт электроэнергия.
Азбука электричества
Электрический ток представляет собой направленное движение отрицательно заряженных элементарных частиц – электронов от одного полюса замкнутой электрической цепи к другому. Электроны, способные перемещаться, существуют только в определённых веществах, называемых проводниками. Вещества, не содержащие свободных электронов, принадлежат к категории диэлектриков (изоляторов).
Чтобы движение свободных электронов в проводнике от одного полюса к другому было возможным, между полюсами должна существовать разность потенциалов или напряжение. Его можно уподобить некоему давлению, толкающему электроны. Чтобы непрерывно поддерживать протекание тока в замкнутой электрической цепи, необходим источник электродвижущей силы, который вырабатывает электрическую энергию, преобразуя в неё другие виды энергии.
Количество электронов, проходящее через поперечное сечение проводника в единицу времени, может быть более или менее значительным. Оно определяет интенсивность – силу тока.
В зависимости от материала, длины и сечения материала проводник оказывает прохождению тока большее или меньшее сопротивление. Оно проявляется, в частности, в нагреве проводника.
Чем длиннее проводник, тем больше его сопротивление. Но чем больше сечение проводника, тем меньше его сопротивление.
Источник электроэнергии характеризуется мощностью, то есть количеством электроэнергии, которую он вырабатывает в единицу времени. Электрическое устройство (прибор), потребляющее электроэнергию, также характеризуется мощностью.
Напряжение измеряется в вольтах (В).
Сила (величина) тока измеряется в амперах (А).
Сопротивление измеряется в Омах (Ом).
Мощность измеряется в ваттах (Вт). 1000 ватт составляют 1 киловатт
(кВт).
Выработка и потребление электроэнергии измеряются в киловатт-часах (кВт-ч). (Не путайте их с киловаттами).
Между этими величинами существуют следующие зависимости:
1.Величина тока равняется напряжению, приложенному к концам проводника, делённому на его сопротивление (закон Ома).
2.Мощность электроустановки равна произведению напряжения на ток.
3. Количество потреблённой электроэнергии равно произведению мощности электроустановки на время её работы.
4. Количество тепла, превращённого из электроэнергии, пропорционально величине тока, возведенную во вторую степень, сопротивлению проводника и времени. Например, при увеличении тока в два раза, выделяется в четыре раза больше тепла.
На паспортной табличке электрического изделия, а также в инструкции по его эксплуатации обязательно указываются его номинальные данные: напряжение, мощность (или величина тока) и др.
Аварийные и ненормальные режимы
Короткое замыкание. Если перемкнуть два провода, подводящие ток, к электрическому прибору, ток резко возрастёт (в 10 раз и более). Возрастание тока в 10 раз приведёт к увеличению количества тепла в проводах в 100 раз. При этом проводка будет разрушена и возникнет опасность пожара. Во избежание этого сеть должна быть оборудована устройством мгновенного автоматического отключения.
Перегрузка. Такая же опасность разрушения, но за более продолжительное время возникает при превышении силы тока сверх нормы, допустимой для квартирной проводки. И в этом случае она должна быть автоматически отключена.
Отклонение напряжения. На паспортном щитке электрического прибора нанесено его номинальное напряжение, то есть напряжение, обеспечивающее его нормальную работу. Как правило, оно составляет 230 вольт. При отклонениях напряжения, как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения нарушается нормальная работа и сокращается срок службы электроприбора. При значительном отклонении напряжения возможно повреждение электроприбора. Если в вашей квартире напряжение ниже 200 В, необходимо пользоваться стабилизаторами напряжения.
Скачки напряжения. Речь идет о кратковременном увеличении напряжения, которое может достичь сотен и даже более тысячи вольт. Такое высокое напряжение может повредить некоторые домашние электроприборы. К их числу относятся приборы, которые собираются из мельчайших электронных деталей: компьютеры, телевизоры,
музыкальные центры, видеомагнитофоны и т.п.
Есть несколько факторов, которые вызывают «скачки напряжения»:
Удар молнии в провода линии электропередачи или в непосредственной близости от неё.
Операции автоматической коммутации (включение и отключение мощных электродвигателей промышленных предприятий и др.).
Незапланированные переключения, которые приходится выполнять при возникновении неблагоприятных условий.
О защите от «скачков напряжения» будет сказано далее.
«Перекос» напряжения. Это явление состоит в том, что одна часть электроприборов оказывается под завышенным напряжением, а другая – под заниженным. «Перекос» напряжения происходит при неисправности в сети 400/230 В. Вы можете его заметить по ненормальной работе ваших электроприборов. Так, лампочки меньшей мощности светятся ярким светом, а лампочки большей мощности горят «вполнакала».
Если при этом квартирная сеть не отключилась автоматически, её надо немедленно отключить вручную.
Электрический щиток
В этом разделе мы разберемся с составом электрического щитка.
Ваша квартира питается электроэнергией по двум проводам. Один провод называется фазным, а другой – нулевым. Нулевой провод заземлён. Однако ошибочно считать, что он не представляет опасность.
Прикосновение, как к фазному, так и к нулевому проводу опасно для жизни!
В настоящее время существуют здания с трёхпроводной сетью: фазный провод, нулевой провод, заземляющий провод. Заземляющий провод предназначен для заземления металлических корпусов электрических приборов (более подробно об этом см. в главе «Электробезопасность»). Если заземляющий провод отсутствует, то эти приборы включаются без заземления.
Компоненты электрического щитка
В состав электрического щитка входят электросчетчик, предохранители (или автоматы), устройство защитного отключения.
Счётчик электроэнергии предназначен для измерения потреблённой электроэнергии, которую необходимо своевременно оплатить. Он подключается непосредственно на вводе и может быть установлен в квартире или на лестничной площадке на коллективном щитке учёта. Если счётчик установлен в квартире, то владелец должен обеспечить его сохранность в исправном состоянии: оберегать от ударов и сотрясений, не загромождать подход к нему, обеспечить возможность удобной замены и снятия показаний. Нельзя переносить счётчик без согласования с энергонадзором.
Если вы заметите признаки неисправности счётчика (например, диск счётчика не вращается при наличии нагрузки или вращается при её отсутствии), необходимо немедленно вызвать представителя энергонадзора.
Не пытайтесь нарушить правильность учёта с целью хищения электроэнергии!
Кража электроэнергии не менее постыдна, чем любая кража. Все «способы» хищения хорошо известны энергонадзору, поэтому похититель неминуемо будет разоблачён и привлечён к ответственности. Более того. Не все эти «способы» достаточно безопасны. Известны многочисленные случаи электротравматизма, связанные с попытками хищения.
Для определения расхода электроэнергии за определённый промежуток времени необходимо из показаний счётчика, взятых в конце промежутка, вычесть показания, взятые в начале промежутка. Десятые доли киловатт-часа (в красном окошке после запятой) отбрасываются.
Пример 1. Конечные показания счётчика – 5124. Начальные показания счётчика – 4975. Расход электроэнергии составит: 5124 – 4975 = 149 киловатт-часов.
Пример 2. Конечные показания счётчика – 0047. Начальные показания счётчика - 9950
Расход электроэнергии составит: 10047 – 9950 = 97 киловатт-часов.
На щитке счётчика наносится его передаточное число. Это - число оборотов диска, соответствующее одному киловатт-часу. Оно позволяет определить суммарную мощность нагрузки. Отсчитайте число оборотов диска за определённое время. Умножьте его на 3600 и разделите на передаточное число и на время
Пример 3. Передаточное число счётчика: 1 кВт-ч – 450 оборотов диска. Счётчик сделал 10 оборотов за 60 секунд. Тогда мощность его нагрузки составит: КВт.
Разделив мощность в ваттах на напряжение, мы получим ток нагрузки:
1330/230 = 5,8. А
Предохранитель – электрический аппарат, осуществляющий автоматическое отключение электрической цепи при перегрузке или коротком замыкании. Пробочный предохранитель состоит из сменной плавкой вставки – тонкой проволоки, запаянной в трубку. Вставка размещается в корпусе с контактным устройством – пробке, которая ввинчивается в патрон.
Предохранители устанавливаются и в фазном, и в нулевом проводе. При перегрузках и токах короткого замыкания плавкая вставка нагревается до температуры плавления металла и, расплавляясь, разрывает электрическую цепь (перегорает). После отключения плавкую вставку следует заменить новой.
Пробки одноразового действия, в которых вставка напаивалась, необходимо изъять из обращения.
Автоматы выполняют те же функции, что и предохранители, но по сравнению с ними обеспечивают многократность действия, более высокую точность установки на определённый ток отключения и удобство ручного включения и отключения.
Автомат отключается под действием пружины, которая во включённом положении удерживается защёлкой. Средством защиты в этих автоматах является электромагнитный или биметаллический элемент, которые срабатывают при перегрузках и коротких замыканиях, освобождая при этом защёлку.
Широкое распространение получили пробочные автоматы. Для их установки подходит патрон пробочного предохранителя. Автомат имеет две кнопки: для включения и для отключения. Для включения автомата
после его автоматического отключения необходимо предварительно нажать на отключающую кнопку (доотключить). Аналогичное действие выполняется и в автоматах других типов (например, перевод «язычка» в
нижнее положение).
Автоматы и предохранители характеризуются номинальным током. Это - максимальный ток нагрузки, обеспечивающий их продолжительную работу. Номинальный ток автомата или плавкой вставки должен быть выбран в соответствии с максимально возможным током нагрузки в вашей квартире. При завышенном номинальном токе защита может быть не обеспечена. При заниженном – она будет излишне срабатывать, вызывая отключение.
Методика определения тока нагрузки с помощью счётчика приведена выше.
При этом необходимо включить только те приборы, которые в реальных условиях работают одновременно. Определённый таким образом ток нагрузки округляют в большую сторону до стандартного ближайшего номинального тока.
Не заменяйте перегоревшую плавкую вставку «жучком» (проволокой)!
Не перемыкайте зажимы автомата!
Убедитесь, что при вывернутых пробках (отключённых автоматах) напряжение в квартире отсутствует!
Устройство защитного отключения (УЗО) предназначено для автоматического отключения квартирной сети при попадании человека под напряжение, а также при возникновении неисправности в сети и электроприборах. Этим устройством весьма рекомендуется дополнить существующие защитные устройства. Установку УЗО должен выполнить квалифицированный электрик.
Квартирная электропроводка
В современных зданиях квартирная электропроводка, как правило, выполнена алюминиевым проводом сечением 4 кв. мм. Пропускная способность этой электропроводки составляет около 10 А.
Как указывалось в гл.3, таким должен быть и номинальный ток плавкой вставки или автомата. Этот ток соответствует максимальной мощности включенных приборов – 2300Вт (230.10). Поэтому для приборов значительной мощности (электроплиты, кондиционеры, крупные обогреватели и пр.) на электрощитке вашей квартиры следует подготовить отдельную цепь, Необходимо также установить отдельную розетку, отдельный автомат, правильно распределить мощность для каждого постоянно действующего прибора и правильно распределить мощность приборов между электрическими цепями.
Электрическая проводка выполняется согласно действующим нормам и правилам. При наличии нескольких присоединений в одной квартире каждый автомат должен быть снабжён надписью с наименованием присоединения.
Не занимайтесь самостоятельно прокладкой или реконструкцией проводки. Эту работу может выполнить только квалифицированный электрик.
Электрическую проводку следует оберегать от повреждений. Прежде, чем вбить гвоздь в стену, необходимо убедиться, что в этом месте электропроводка отсутствует (свериться по чертежу или проверить при помощи специального прибора).
Если квартиру заливает водой, необходимо немедленно отключить вашу квартирную сеть и включить её только тогда, когда стены полностью просохнут. Такое же отключение необходимо выполнить при возникновении или угрозе возникновения чрезвычайных ситуаций (пожар, наводнение, технологические аварии и др.).
Электрические розетки служат для включения электрических приборов в сеть. Вилка электроприбора должна подходить к розетке, а номинальный ток электроприбора не должен превышать номинальный ток розетки. Розетка должна быть надёжно закреплена, не иметь не иметь видимых повреждений, копоти, подгоревших контактов. В противном случае её следует заменить.
Прежде, чем пользоваться розеткой, убедитесь, что у вас сухие руки, и вы обуты в сухую обувь. Если электрический прибор снабжён выключателем, то его необходимо раньше выключить этим выключателем, а затем вытянуть вилку из розетки. Включение производится в обратном порядке.
При выключении электроприбора не тяните за шнур. Придерживая розетку одной рукой, другой рукой выньте вилку.
Удлинитель. Пользуйтесь шнуром-удлинителем в случае необходимости и на короткий срок. Не пользуйтесь удлинителями кустарного изготовления, а также удлинителями, имеющими повреждения оболочки. Повреждённый удлинитель следует не ремонтировать, а изъять из пользования. Удлинитель подключают сначала к прибору, а потом к розетке. Выключение производится в обратном порядке.
Разветвитель. При пользовании им необходимо следить, чтобы розетка не перегружалась суммарной нагрузкой. Предпочтительнее пользоваться не «тройником», а разветвителем, снабжённым шнуром и выключателем.
Если в квартире исчезло напряжение
У соседей напряжение также исчезло
Сообщить в энергоснабжающую организацию. Не заниматься устранением неполадок самому.
У соседей напряжение есть. Место короткого замыкания известно.
Отсоединить от сети повреждённый прибор (шнур).
Заменить сгоревшие вставки.
Отключить все электроприборы в квартире.
Вкрутить пробки.
После появления напряжения включить электроприборы
Проверить положение автоматов. Отключенные автоматы включить, предварительно подготовив их к включению. Если автомат не включается, выждите 5 минут.
Место короткого замыкания неизвестно.
Отключить в квартире освещение и все электроприборы.
Вывернуть пробки, осмотреть вставки.
Заменить сгоревшие вставки.
Вкрутить пробки.
Проверить положение автоматов. Отключенные автоматы включить, предварительно подготовив их к включению. Если автомат не включается, выждите 5 минут.
Включать по одному все приборы и освещение.
При последнем действии по п.3 произошло повторное отключение.
Отсоединить прибор, включённый последним. Далее действовать согласно п.2
После повторного включения напряжение в квартире появилось. Причину отключения не удалось выявить.
Вероятной причиной является перегрузка. Отключите ненужные электроприборы.
Не открывайте распределительные щиты общего пользования!
Дождитесь прихода электрика.
Бытовые электроприборы
В вашей квартире находится множество разнообразных электрических приборов, и их количество растёт с каждым годом. Всеми приборами можно и нужно пользоваться более эффективно, экономически выгодно и, главное, безопасно. Для этого надо знать несколько общих положений.
Старайтесь изъять из пользования устаревшие приборы. Современные электроприборы удобны в обращении, более эффективны и, как правило, более выгодны экономически.
Важно, чтобы прибор, который вы приобретаете, соответствовал вашим потребностям. Для этого следует принять во внимание состав семьи, образ жизни, количество детей, частоту пользования и т.д., и только тогда решить, какими характеристиками должен обладать электроприбор, который вы хотите приобрести.
Рекомендуется проанализировать и сравнить потребление электроэнергии различными электроприборами, данные о которых, как правило, приводятся на фабричном ярлыке либо в прилагаемой к прибору инструкции по эксплуатации.
Убедитесь, что проводка и защитные устройства вашей квартиры подходят для установки приобретаемого электроприбора.
Прежде, чем включить электроприбор внимательно ознакомьтесь с инструкцией по его эксплуатации!
Отопительные приборы
Приводим сравнительную характеристику некоторых отопительных приборов.
Рефлектор. Состоит из одного и более нагревательных элементов и отражателя. Энергия передаётся излучением отражателя («зеркала») в ту сторону, куда повёрнут прибор. Потребляемая мощность – 1200 – 3200 Вт. К преимуществам прибора относятся его относительная дешевизна, а также начало нагрева сразу после включения.
Вместе с тем, рефлекторы обладают рядом недостатков:
Тепло распространяется только в одну сторону, помещение прогревается медленно.
Высокая температура может стать причиной возгорания предметов, находящихся вблизи рефлектора.
Высокая температура и недостаточное прикрытие нагревательных элементов представляют опасность для детей.
Отсутствие терморегулятора.
Высушивает воздух в комнате.
Тепловентилятор. Воздух поступает через отверстия в корпусе, нагревается спиралями (одной или несколькими) и распространяется с помощью вентилятора. Потребляемая мощность – 1000 – 3000 Вт. Как равило, в приборе имеются терморегулятор и переключатель режимов (изменяет количество включенных спиралей). Прибор безопасен, так как спирали надёжно скрыты. Летом его можно использовать в качестве вентилятора. Тепловентилятор благодаря принудительной циркуляции быстро и равномерно прогревает помещение. Недостатки прибора:
Высушивает воздух в комнате.
Мощная воздушная струя и шум при работе могут создавать неприятное ощущение у людей с повышенной чувствительностью.
Воздухонагреватель. Воздух поступает через отверстия в нижней части рибора, нагревается от спиралей и выходит сверху. Потребляемая мощность – 500 – 3000 Вт. Прибор также безопасен и может быть установлен в детской комнате. Он также снабжён терморегулятором и переключателем режимов. Однако, по сравнению с тепловентилятором он более медленно прогревает помещение. Воздухонагреватель также высушивает воздух в комнате.
Масляный обогреватель (радиатор). Он содержит нагревательный элемент (один или более), который подогревает масло, находящееся в замкнутой системе. При соприкосновении с нагревателем воздух в комнате нагревается. Потребляемая мощность – 2000 – 2500 Вт. Прибор совершенно безопасен, снабжён переключателем режима и терморегулятором. Тепло распространяется во все стороны равномерно, и воздух в комнате не высушивается. К недостаткам прибора относятся большой вес, относительно высокая стоимость, медленный прогрев помещения.
Как сэкономить электроэнергию при пользовании отопительными приборами.
1. Не допускайте утечек тепла. Важно добиться плотного прилегания дверей и окон в комнатах, для чего следует ликвидировать щели между окном и рамой, дверью и косяком. Проникновение воздуха через щели ведёт к потерям тепла, а, следовательно, и к увеличению расхода электроэнергии.
2. Не обогревайте пустые помещения.
3. Зимой рекомендуется поддерживать температуру в комнате 18 - 20°С при условии, что люди, находящиеся в квартире, одеты в удобную одежду, соответствующую сезону. Если отопительный прибор не снабжён терморегулятором, за температурой воздуха в помещении можно проследить по термометру, установленному на стене. Терморегулятор позволяет установить нужную температуру в обогреваемой комнате. Он выключает прибор, как только температура достигнет заданного уровня, и автоматически включает его, когда температура ниже заданной.
4. Должно быть обеспечено свободное поступление нагретого воздуха от прибора в комнату (особенно при пользовании тепловентилятором). Не используйте прибор для сушки одежды, не загромождайте его различными предметами.
Не помещайте вблизи отопительного прибора горючих материалов и легковоспламеняющихся предметов!
Холодильник
Мощность этого электроприбора сравнительно невелика, однако, он может потреблять достаточное количество электроэнергии, так как работает непрерывно 24 часа в сутки. Для экономии электроэнергии выполняйте ряд рекомендаций.
Выбирайте объём камер приобретаемого холодильника в соответствии с требуемым количеством продуктов, которые будут в нём храниться.
Место установки холодильника должно быть удалено от источников тепла и защищено от солнечных лучей.
Для обеспечения полной изоляции рекомендуется плотно закрывать дверцы и периодически проверять изолирующие резиновые прокладки. Деформированные прокладки ведут к проникновению тёплого внешнего
воздуха в камеры, что, в свою очередь, влечёт за собой повышенное потребление электроэнергии. Дверцы открывайте как можно реже и не держите их долго открытыми.
Следите, чтобы задняя стенка холодильника не покрывалась пылью. Обеспечивайте свободную циркуляцию воздуха вокруг холодильника.
Не ставьте в холодильник тёплую пищу. Подождите, пока пища остынет до комнатной температуры.
Установите термостат на температуру 5. - 7..
Своевременно размораживайте и чистите холодильник. Нарост льда существенно увеличивает расход электроэнергии. Пользуйтесь разведенным в воде уксусом – это поможет избавиться от неприятного запаха. Перед размораживанием снизьте температуру в морозильной камере. Это позволит оставаться продуктам холодными в течение длительного срока после извлечения из морозильной камеры.
Морозильную камеру рекомендуется заполнять, по крайней мере, на две трети своей ёмкости, что обеспечит её эффективную работу. С другой стороны, в неё не следует помещать слишком много продуктов, так как необходимо обеспечить свободную циркуляцию воздуха в камере.
Стиральная машина
Стиральная машина – один из самых распространённых электроприборов, без которых трудно представить нашу жизнь. Это так просто – закладываем бельё, насыпаем стиральный порошок, наливаем смягчитель, нажимаем кнопку и через некоторое время получаем чистое приятно пахнущее бельё. Важно знать, что не все стиральные машины одинаковы, как и не одинаковы требования к стирке в разных семьях. Поэтому, прежде чем приобрести стиральную машину необходимо учесть:
Состав вашей семьи. Чем больше семья, тем больше должна быть мощность машины и объём её стирального бака.
Скорость отжима. Выбирайте машину с более высокой скоростью отжима, поскольку, чем она выше, тем суше выстиранное бельё.
Потребление машиной электроэнергии, воды и моющих средств. Последние модели стиральных машин более экономичны.
Современная стиральная машина потребляет ток более 10 А. Её нельзя включать в общую квартирную сеть. Подготовка базы для стиральной машина включает в себя выполнение прокладку отдельной электропроводки, установку автомата на 16 А и отдельной трёхполюсной розетки.
Следующие рекомендации помогут вам сэкономить электроэнергию при пользовании стиральной машиной:
Рекомендуется закладывать в бак не больше и не меньше того количества белья, на которое она рассчитана. Перегрузка, так же, как и недогрузка неэкономична. Кроме того, страдает и качество стирки.
Рекомендуется использовать программу с предварительным полосканием только для очень загрязнённого белья. Без предварительного полоскания экономится около 20% электроэнергии.
Стирка при температуре воды 60. вместо 90. сэкономит вам около 25% электроэнергии. Поэтому, если бельё не слишком загрязнено, имеет смысл стирать его при более низкой температуре.
Электрическая плита
Электрическая плита так же, как и стиральная машина, требует прокладки отдельной электропроводки, установки автомата на 16 А и отдельной трёхполюсной розетки. Рекомендуется отдать предпочтение плите не столь мощной, но изготовленной по современной технологии – это позволит вам экономить электроэнергию.
Для эффективной и экономной эксплуатации рекомендуется:
Диаметр кастрюли должен соответствовать диаметру конфорки.
Кастрюля должна иметь гладкое дно и закрыта подходящей крышкой
При варке пищи в кастрюле не должно быть много воды.
После того, как вода в кастрюле закипит, рекомендуется снизить температуру до необходимого для продолжения варки уровня.
Незадолго до окончания приготовления пищи рекомендуется выключить конфорку, так как её медленное остывание обеспечит достаточно тепла для завершения варки.
При приготовлении пищи старайтесь, как можно реже поднимать крышку, что сохраняет тепло, предотвращает избыточный расход энергии и сокращает время приготовления пищи.
Пользуйтесь скороваркой – это сэкономит и время и электроэнергию.Воздерживайтесь от предварительного нагрева духовки, если этого не требует рецепт;
Не открывайте дверцу духовки без необходимости.
Освещение
Освещение жилого помещения должно соответствовать гигиеническим нормам. Недостаточная освещённость наносит ущерб здоровью. Так, например, не следует выключать потолочную лампу, освещая комнату только настольной лампой, выключать полностью освещение при просмотре телевизионных передач и пр. Осветительный элемент выбирается в зависимости от того, где он будет находиться, и от возлагаемой на него функции (общее, местное, декоративное и др.). Правильно выбранные тип и мощность лампы дадут возможность эффективно и экономно расходовать электроэнергию.
Существует широкий ассортимент электроламп, из которых пока самыми распространёнными являются лампы накаливания. Эти лампы дешевы, не требуют дополнительных комплектующих деталей. Заменить сгоревшую лампу не представляет сложности. Лампы накаливания наиболее точно передают цвет окружающих предметов. К недостаткам ламп накаливания относится относительно небольшой срок службы (до 1000 часов). Другой существенный недостаток – неэкономичность. Лишь мене 5% затраченной энергии преобразуется излучаемый свет; всё
остальное уходит на нагревание.
Флуоресцентные лампы наиболее распространены после ламп накаливания. Такая лампа потребляет в 6 раз меньше электроэнергии, чем лампа накаливания, при равной освещённости, а также имеет более продолжительный срок службы. Флуоресцентная лампа действует только с помощью дополнительных приборов – дросселя и стартёра. К недостаткам флуоресцентной лампы относятся также её большие размеры, незначительный шум и некоторое искажение цвета освещаемых предметов.
Одно из важнейших направлений усовершенствования технологии освещения – это создание флуоресцентных компакт-ламп. По своей конструкции и принципу действия компакт-лампа ничем не отличается от флуоресцентной за исключением размеров. По сравнению с лампами накаливания флуоресцентные комакт-лампы дают возможность сократить затраты электроэнергии на 70% - 85%, при этом срок их службы в 8 – 13 раз выше. Поэтому вскоре они заменят в быту лампы накаливания.
Для экономии электроэнергии без ухудшения качества освещения рекомендуется:
Максимальное использование естественного освещения.
Следите за чистотой окон.
Не загромождайте подоконники.
Не завешивайте окно несколькими занавесями и шторами.
Применение соответствующих осветительных приборов.
Использование светлых оттенков (отражающих свет) для окраски стен, потолка пола и при выборе цвета мебели.
Применение средств управления освещением (сдвоенные выключатели для люстр, выключатели с реостатом и пр.).
Использование одной лампы накаливания большой мощности вместо двух маломощных. Например, использование одной лампы мощностью 100 Вт вместо двух 60-ваттных позволяет сократить потребление электроэнергии на 20%, не говоря уже о снижении расходов на покупку ламп.
Продуманная система освещения в доме существенно влияет на расход электроэнергии.
Электронные приборы
К электронным приборам в вашей квартире, чувствительным к скачкам напряжения, относятся телевизоры, видеомагнитофоны, музыкальные центры, компьютеры и др., которые собираются из мельчайших электронных деталей на базе прогрессивных технологий. Именно они могут пострадать в первую очередь от скачков напряжения, если при их создании не была предусмотрена соответствующая защита. При этом сокращается срок службы прибора, а в некоторых случаях может произойти его поломка. Для защиты чувствительных электронных приборов рекомендуется следующее:
Не подключать чувствительные электронные приборы к той же розетке или к той же цепи, к которой уже подключён другой прибор с электромотором, например, холодильник, стиральная машина.
Выключать чувствительные электронные приборы и отключать их от сети (вилкой), если в течение длительного времени ими не пользуются.
Рекомендуется также отключать чувствительные электронные приборы во время грозы, бури и ливня, а также при перебоях в электроснабжении.
С помощью специальных предохранителей обеспечить защиту чувствительных электронных приборов от скачков напряжения. Такие предохранители устанавливаются меду розеткой и штепсельной вилкой чувствительного электронного прибора. Их можно установить самостоятельно.
Приобретать чувствительные электронные приборы со специальной защитой. По данному вопросу вы можете проконсультироваться не только с продавцом, но и с техниками и другими специалистами из специализированных мастерских.
Применение всех вышеперечисленных средств не гарантирует полную защиту чувствительных электронных приборов, но существенно снижает вероятность их повреждения.
В настоящее время, уже довольно устойчиво сложился рынок услуг , в т. ч. и в области бытовой электрики .
Высокопрофессиональные электромонтеры, с нескрываемым воодушевлением, из-за всех сил стараются помочь остальной части нашего населения, получая при этом огромное удовлетворение от качественно выполненой работы и, скромного вознаграждения. В свою очередь, наше население тоже получает огромное удовольствие, от качественного, быстрого и совершенно не дорогого, решения своих проблем.
С другой стороны, всегда существовала достаточно широкая категория граждан, принципиально считающих за честь - собственноручно
решать абсолютно любые бытовые вопросы
возникающие на территории собственного места проживания. Подобная позиция безусловно, заслуживает и одобрения и понимания.
Тем более, что все эти Замены, переносы, установки
- выключателей, розеток, автоматов, счетчиков, светильников, подключение кухонных печей
и.т.д - все эти, наиболее востребованные
населением виды услуг, с точки зрения электрика-профессионала,
вовсе не являются сложной работой
.
И по-правде говоря, рядовой гражданин, без электротехнического образования, но имеющий
достаточно подробную инструкцию, вполне может справиться с ее выполнением сам, своими руками.
Конечно, выполняя подобную работу в первый раз, начинающий электрик может потратить
гораздо больше времени, нежели опытный профессионал. Но совсем не факт, что от этого она
будет выполнена менее качественно, при внимательности к мелочам и отсутствии
какой-либо спешки
.
Первоначально, этот сайт и задумывался как подборка подобных инструкций, относительно наиболее часто возникающих проблем в этой области. Но в дальнейшем, для людей абсолютно никогда не сталкившимися с решением подобных вопросов, был добавлен курс " молодого электрика" из 6-ти практических занятий.
Особенности монтажа электрических розеток скрытой и открытой проводки. Розетки для электрической кухонной плиты. Подключение электроплиты своими руками.
Выключатели.
Замена, монтаж электрических выключателей, скрытой и открытой проводки.
Автоматы и УЗО.
Принцип работы Устройств Защитного Отключения и
автоматических выключателей. Классификация автоматических выключателей.
Электрические счетчики.
Инструкция по самостоятельной установке и подключению
однофазного счетчика.
Замена проводки.
Электромонтаж в помещении. Особенности монтажа,в зависимости от материала стен и вида их отделки. Электропроводка в деревянном доме.
Светильники.
Установка настенных светильников. Люстры. Монтаж точечных светильников.
Контакты и соединения.
Некоторые виды соединения проводников, наиболее чаще встречающиеся в "домашней" электрике.
Электротехника-основы теории.
Понятие электрического сопротивления. Закон Ома. Законы Кирхгофа. Параллельное и последовательное соединение.
Описание наиболее распространенных проводов и кабелей.
Иллюстрированная инструкция по работе с цифровым универсальным электроизмерительным прибором.
Про лампы - лампы накаливания, люминесцентные, светодиодные.
Про "денежку."
Профессия электрика определенно, не считалась престижной до последнего времени. Но можно было ли, назвать ее малооплачиваемой? Ниже, вы можете ознакомиться с прейскурантом, наиболее распостраненных услуг трехгодичной давности.
Электромонтаж - расценки.
Электросчетчик шт. - 650p.
Автоматы однополюсные шт. - 200p.
Автоматы трехполюсные шт. - 350p.
Дифавтомат шт. - 300p.
УЗО однофазное шт. - 300p.
Одноклавишный выключатель шт. - 150p.
Двухклавишный выключатель шт. - 200p.
Трехклавишный выключатель шт. - 250p.
Щит открытой проводки до 10 групп шт. - 3400p.
Щит скрытой проводки до 10 групп шт. - 5400p.
Прокладка открытой проводки П.м - 40p.
Проводки в гофре П.м - 150p.
Штробление в стене (бетон) П.м - 300p.
(кирпич) П.м - 200p.
Установка подразетника и распаечной коробки в бетоне шт. - 300p.
кирпиче шт. - 200p.
гипсокартоне шт. - 100p.
Бра шт. - 400p.
Точечный светильник шт. - 250p.
Люстра на крюк шт. - 550p.
Потолочная люстра (без сборки) шт. - 650p.
Установка звонка и кнопки звонка шт. - 500p.
Установка розетки, выключателя открытой проводки шт. - 300p.
Установка розетки, выключателя скрытой проводки (без установки подрозетника) шт. - 150p.
В бытность свою, электриком "по объявлению", мне не удавалось смонтировать больше, чем 6-7 точек (розеток, выключателей) скрытой проводки, по бетону -
за вечер. Плюс к этому 4-5 метров штробы(по бетону). Проводим несложные арифметические вычисления:
(300+150)*6=2700p. - это за розетки с выключателями.
300*4=1200р. - это за штробы.
2700+1200=3900р. - это общая сумма.
Неплохо, за 5-6 часов работы, не правда ли? Расценки, конечно, московские, по России они
будут меньше, но не более, чем в два раза.
Если брать в целом, то месячный заработок электрика - монтажника, в настоящее время редко превышает 60000р.(не в Москве)
Конечно, встречаются на этом поприще и особо одаренные люди (как правило, с железным здоровьем) и практической сметкой.
При определенных условиях, они ухитряются поднять свой заработок до 100000р и выше. Как правило,
они имеют лицензию на производство электромонтажных работ и работают
напрямую с заказчиком, беря "серьезные" подряды без участия различных посредников.
Электромонтеры - ремонтники пром. оборудования (на предприятиях), электрики - высоковольтники, как правило(не всегда) - зарабатывают
несколько меньше. Если же предприятие рентабельно и на нем вкладываются средства в "перевооружение"
для электриков-ремонтников могут открываться дополнительные источники заработка, например - монтаж нового
оборудования производимый в нерабочее время.
Высокооплачиваемый но физически
тяжелый и подчас - весьма пыльный, труд электромонтера-монтажника несомненно, достоин всяческого уважения.
Занимаясь электромонтажем, начинающий специалист может овладеть базовыми навыками и умениями, набраться начального опыта.
В независимости от того, как в дальнейшем он будет строить свою карьеру, можно быть уверенным - практические знания, полученные таким образом
пригодятся обязательно.
Использование каких - либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт
Современную жизнь невозможно представить без электричества, этот тип энергии используется человечеством наиболее полно. Однако далеко не все взрослые люди способны вспомнить из школьного курса физики определение электрического тока (это направленный поток протекания элементарных частиц, имеющих заряд), совсем мало кто понимает, что же это такое.
Что такое электричество
Наличие электричества как явления объясняется одним из главных свойств физической материи – способностью обладать электрическим зарядом. Они бывают положительными и отрицательными, при этом объекты, обладающие разнополюсными знаками, притягиваются друг к другу, а «равнозначные», наоборот, отталкиваются. Движущиеся частицы также являются источником возникновения магнитного поля, что лишний раз доказывает связь между электричеством и магнетизмом.
На атомарном уровне существование электричества можно объяснить следующим образом. Молекулы, из которых состоят все тела, содержат атомы, составленные из ядер и электронов, циркулирующих вокруг них. Эти электроны могут при определенных условиях отрываться от «материнских» ядер и переходить на другие орбиты. Вследствие этого некоторые атомы становятся «недоукомплектованными» электронами, а у некоторых их в избытке.
Поскольку природа электронов такова, что они текут туда, где их не хватает, постоянное перемещение электронов от одного вещества к другому и составляет электрический ток (от слова «течь»). Известно, что электричество имеет направление от полюса «минус» к полюсу «плюс». Поэтому вещество с нехваткой электронов считается заряженным положительно, а с переизбытком – отрицательно, и именуется оно «ионами». Если речь идет о контактах электрических проводов, то положительно заряженный называется «нулевой», а отрицательно – «фаза».
В разных веществах расстояние между атомами различно. Если они очень маленькие, электронные оболочки буквально касаются друг друга, поэтому электроны легко и быстро переходят от одного ядра к другому и обратно, чем создается движение электрического тока. Такие вещества, например, как металлы, называются проводниками.
В других веществах межатомные расстояния относительно велики, поэтому они являются диэлектриками, т.е. не проводят электричество. Прежде всего, это резина.
Дополнительная информация . При испускании ядрами вещества электронов и их движении происходит образование энергии, которая прогревает проводник. Такое свойство электричества называется «мощность», измеряется она в ваттах. Также эту энергию можно преобразовывать в световую или другой вид.
Для непрерывного течения электричества по сети потенциалы на конечных точках проводников (от линий ЛЭП до домовой электропроводки) должны быть разными.
История открытия электричества
Что такое электричество, откуда оно берется, и прочие его характеристики фундаментально изучает наука термодинамика с сопредельными науками: квантовой термодинамикой и электроникой.
Сказать, что какой-либо ученый изобрел электрический ток, было бы неверным, ибо с древних времен много исследователей и ученых занимались его изучением. Сам термин «электричество» ввел в обиход греческий ученый-математик Фалес, это слово означает «янтарь», поскольку именно в опытах с янтарной палочкой и шерстью Фалесу получилось выработать статическое электричество и описать это явление.
Римлянин Плиний также занимался исследованием электрических свойств смолы, а Аристотель изучал электрических угрей.
В более позднее время первым, кто досконально стал изучать свойства электрического тока, стал В. Жильбер, врач английской королевы. Немецкий бургомистр из Магдебурга О.ф Герике считается создателем первой лампочки из натертого серного шарика. А великий Ньютон вывел доказательство существования статического электричества.
В самом начале 18 века английский физик С. Грей поделил вещества на проводники и непроводники, а голландским учёным Питером ван Мушенбруком была изобретена лейденская банка, способная накапливать электрический заряд, т. е. это был первый конденсатор. Американский ученый и политический деятель Б. Франклин впервые в научных терминах вывел теорию электричества.
Все 18 столетие было богатым на открытия в сфере электричества: установлена электрическая природа молнии, сконструировано искусственное магнитное поле, выявлено существование двух видов зарядов («плюс» и «минус») и, как следствие, двух полюсов (естествоиспытатель из США Р. Симмер), Кулоном открыт закон взаимодействия между точечными электрозарядами.
В следующем веке изобретены батарейки (итальянский ученый Вольта), дуговая лампа (англичанин Дейви), а также прототип первой динамо-машины. 1820 год считается годом зарождения электродинамической науки, сделал это француз Ампер, за что его имя присвоили единице для показаний силы электротока, а шотландец Максвелл вывел световую теорию электромагнетизма. Россиянин Лодыгин изобрел лампу накаливания, имеющую стержень из угля, – прародитель современных лампочек. Чуть более ста лет назад была изобретена неоновая лампа (французский ученый Жорж Клод).
И по сей день исследования и открытия в области электричества продолжаются, например, теория квантовой электродинамики и взаимодействия слабых электрических волн. Среди всех ученых, занимавшихся исследованием электричества, особое место принадлежит Николе Тесла –многие его изобретения и теории о том, как работает электричество, до сих пор не оценены по достоинству.
Природное электричество
Долгое время считалось, что электричества «самого по себе» не существует в природе. Это заблуждение развеял Б. Франклин, который доказал электрическую природу молний. Именно они, по одной из версий ученых, способствовали синтезу первых аминокислот на Земле.
Внутри живых организмов также вырабатывается электричество, которое порождает нервные импульсы, обеспечивающие двигательные, дыхательные и другие жизненно необходимые функции.
Интересно. Многие ученые считают человеческое тело автономной электрической системой, которая наделена функциями саморегуляции.
У представителей животного мира тоже имеется свое электричество. Например, некоторые породы рыб (угри, миноги, скаты, удильщики и другие) используют его для защиты, охоты, добывания пищи и ориентации в подводном пространстве. Особый орган в теле этих рыб вырабатывает электроэнергию и накапливает ее, как в конденсаторе, его частота – сотни герц, а напряжение – 4-5 вольт.
Получение и использование электричества
Электричество в наше время – это основа комфортной жизни, поэтому человечество нуждается в его постоянной выработке. Для этих целей возводятся различного рода электростанции (гидроэлектростанции, тепловые, атомные, ветровые, приливные и солнечные), способные с помощью генераторов вырабатывать мегаватты электричества. В основе этого процесса лежит преобразование механической (энергия падающей воды на ГЭС), тепловой (сжигание углеродного топлива – каменного и бурого угля, торфа на ТЭЦ) или межатомной энергии (атомного распада радиоактивных урана и плутония на АЭС) в электрическую.
Много научных исследований посвящено электрическим силам Земли, все они стремятся использовать атмосферное электричество для блага человечества – выработки электроэнергии.
Учеными предложено множество любопытных устройств генераторов тока, которые дают возможность добывать электричество из магнита. Они используют способности постоянных магнитов совершать полезную работу в виде крутящего момента. Он возникает в результате отталкивания между одноименно заряженными магнитными полями на статорном и роторном устройствах.
Электричество популярнее всех остальных источников энергии, поскольку обладает множеством преимуществ:
- легкое перемещение до потребителя;
- быстрый перевод в тепловой или механический вид энергии;
- возможны новые области его применения (электромобили);
- открытие все новых свойств (сверхпроводимость).
Электричество – это движение разнозаряженных ионов внутри проводника. Это большой подарок от природы, который люди познают с давних времен, и процесс этот еще не закончен, хотя человечество уже научилось добывать его в огромных объемах. Электричество играет огромную роль в развитии современного общества. Можно сказать, что без него жизнь большинства наших современников просто остановится, ведь недаром при отключении электричества люди говорят, что «отключили свет».
Видео
Электротехника - это как иностранный язык. Кто-то уже давно и в совершенстве владеет им, кто-то только начинает знакомиться, а для кого-то - это пока что недостижимая, но манящая цель. Почему многие хотят познать этот таинственный мир электричества? Всего около 250 лет люди знакомы с ним, но сегодня уже трудно себе представить жизнь без электричества. Чтобы познакомиться с этим миром, и существуют теоретические основы электротехники (ТОЭ) для чайников.
Первое знакомство с электричеством
В конце XVIII века французский ученый Шарль Кулон стал активно исследовать электрические и магнитные явления веществ. Именно он открыл закон электрического заряда, который и назвали в честь него, - кулон.
Сегодня известно, что любое вещество состоит из атомов и вращающихся вокруг них электронов по орбитали. Однако в некоторых веществах электроны удерживаются атомами очень крепко, а в других эта связь слабая, что позволяет электронам свободно отрываться от одних атомов и прикрепляться к другим.
Для понимания, что это такое, можно представить большой город с огромным количеством машин, которые движутся без каких-либо правил. Эти машины движутся хаотично и не могут совершать полезную работу. К счастью, электроны не разбиваются, а отскакивают друг от друга, как мячики. Чтобы получить пользу от этих маленьких тружеников, необходимо выполнить три условия:
- Атомы вещества должны свободно отдавать свои электроны.
- К этому веществу необходимо приложить силу, которая заставит двигаться электроны в одном направлении.
- Цепь, по которой движутся заряженные частицы, должна быть замкнутой.
Именно соблюдение этих трех условий и лежит в основе электротехники для начинающих.
Все элементы состоят из атомов. Атомы можно сравнить с Солнечной системой, только у каждой системы свое количество орбит, и на каждой орбите может находиться сразу несколько планет (электронов). Чем дальше орбита находится от ядра, тем меньшее притяжение испытывают на себе электроны, находящиеся на этой орбите.
Притяжение зависит не от массы ядра, а от разной полярности ядра и электронов . Если ядро имеет заряд +10 единиц, электроны в общей сложности тоже должны иметь 10 единиц, но отрицательного заряда. Если электрон с внешней орбиты улетит, то суммарная энергия электронов будет уже -9 единиц. Простой пример на сложение +10 + (-9) = +1. Получается, что атом имеет положительный заряд.
Бывает и наоборот: ядро имеет сильное притяжение и захватывает «чужой» электрон. Тогда на его внешней орбите появляется «лишний», 11-й электрон. Тот же пример +10 + (-11) = -1. В этом случае атом будет отрицательно заряжен.
Если в электролит опустить два материала, обладающих противоположным зарядом, и к ним подключить через проводник, например, лампочку, то в замкнутой цепи потечет ток, и лампочка загорится. Если цепь разорвать, к примеру, через выключатель, то лампочка потухнет.
Электрический ток получается следующим образом. При воздействии электролита на один из материалов (электрод) в нем возникает излишек электронов, и он становится отрицательно заряженным. Второй электрод, наоборот, при действии электролита отдает электроны и становится положительно заряженным. Каждый электрод соответственно обозначается «+" (избыток электронов) и «-" (нехватка электронов).
Хотя электроны имеют отрицательный заряд, но электрод отмечают «+". Эта путаница произошла на заре электротехники. В то время считали, что перенос заряда происходит положительными частицами. С тех пор было составлено множество схем, и чтобы их не переделывать, оставили все как есть.
В гальванических элементах электрический ток образуется в результате химической реакции. Объединение нескольких элементов называют батареей, такое правило можно найти в электротехнике для «чайников». Если возможен обратный процесс, когда под действием электрического тока в элементе накапливается химическая энергия, то такой элемент называют аккумулятором.
Гальванический элемент изобрел Алессандро Вольта в 1800 году. Он использовал медные и цинковые пластины, опущенные в раствор соли. Это стало прообразом современных аккумуляторов и батарей.
Виды и характеристики тока
После получения первого электричества появилась идея передавать эту энергию на некоторое расстояние, и здесь возникли трудности. Оказывается, электроны, проходя через проводник, теряют часть своей энергии, и чем длиннее проводник, тем больше эти потери. В 1826 году Георг Ом установил закон, отслеживающий взаимоотношение между напряжением, током и сопротивлением. Читается он следующим образом: U=RI. Если словами, то получается: напряжение равно произведению силы тока на сопротивление проводника .
Из уравнения видно, что чем длиннее проводник, который увеличивает сопротивление, тем меньше будет ток и напряжение, следовательно, уменьшится мощность. Устранить сопротивление невозможно, для этого нужно понизить температуру проводника до абсолютного нуля, что осуществимо лишь в лабораторных условиях. Ток необходим для мощности, поэтому его трогать тоже нельзя, остается только повысить напряжение.
Для конца XIX века это была непреодолимая проблема. Ведь в то время не было ни электростанций, вырабатывающих переменный ток, ни трансформаторов. Поэтому инженеры и ученые устремили свой взор на радио, правда, оно сильно отличалось от современного беспроводного. Правительство разных стран не видело выгоды от этих разработок и не спонсировало такие проекты.
Чтобы можно было трансформировать напряжение, увеличивать или уменьшать его, необходим переменный ток. Как это работает, можно увидеть из следующего примера. Если провод свернуть в катушку и внутри неё быстро перемещать магнит, то в катушке возникнет переменный ток. В этом можно убедиться, подключив к концам катушки вольтметр с нулевой отметкой посередине. Стрелка прибора будет отклоняться влево и вправо, это будет свидетельствовать о том, что электроны движутся то в одном направлении, то в другом.
Такой способ получения электроэнергии называется магнитная индукция. Его используют, например, в генераторах и трансформаторах, получая и изменяя ток. По своей форме переменный ток может быть:
- синусоидальным;
- импульсным;
- выпрямленным.
Типы проводников
Первое, что влияет на электрический ток - это проводимость материала. Такая проводимость у разных материалов разная. Условно все вещества можно разделить на три вида:
- проводник;
- полупроводник;
- диэлектрик.
Проводником может быть любое вещество, свободно пропускающее через себя электрический ток. К ним относятся такие твердые материалы, как, например, металл или полуметалл (графит). Жидкие - ртуть, расплавленные металлы, электролиты. А также сюда входят ионизированные газы.
Исходя из этого, проводники делят на два типа проводимости:
- электронный;
- ионный.
К электронной проводимости относятся все материалы и вещества, в которых для создания электрического тока используются электроны. К таким элементам относятся металлы и полуметаллы. Хорошо проводит ток и углерод.
В ионной проводимости эту роль выполняет частица, имеющая положительный или отрицательный заряд. Ион - это частица с недостающим или лишним электроном. Одни ионы не прочь захватить «лишний» электрон, а другие не дорожат электронами и поэтому свободно их отдают.
В соответствии с этим такие частицы могут быть отрицательно заряженными и положительно заряженными. Примером служит соленая вода. Основным веществом является дистиллированная вода, которая является изолятором и не проводит ток. При добавлении соли она становится электролитом, то есть проводником.
Полупроводники в обычном состоянии не проводят ток, но при внешнем воздействии (температура, давление, свет и подобное) они начинают пропускать ток, хотя и не так хорошо, как проводники.
Все остальные материалы, не вошедшие в первые два вида, относятся к диэлектрикам или изоляторам. Они в обычных условиях практически не проводят электрический ток. Это объясняется тем, что на внешней орбите электроны очень прочно держатся на своих местах, а места для других электронов нет.
При изучении электрики для «чайников» нужно помнить, что применяются все ранее перечисленные виды материалов. Проводники, в первую очередь, используются для соединения элементов схемы (в том числе в микросхемах). Могут присоединять источник питания к нагрузке (это, например, шнур от холодильника, электропроводка и т. д). Применяются при изготовлении катушек, которые, в свою очередь, могут использоваться в неизменном виде, например, на печатных платах либо в трансформаторах, генераторах, электродвигателях и т. п.
Проводники наиболее многочисленны и многообразны. Почти все радиодетали изготавливаются из них. Для получения варистора, например, может использоваться один полупроводник (карбид кремния или оксид цинка). Есть детали, в состав которых входят проводники разных типов проводимости, например, диоды, стабилитроны, транзисторы.
Особую нишу занимают биметаллы. Это соединение двух или более металлов , у которых разная степень расширения. Когда такая деталь нагревается, то она деформируется, благодаря разному процентному расширению. Обычно используется в токовой защите, например, для защиты электродвигателя от перегрева или отключения прибора по достижению заданной температуры, как в утюге.
Диэлектрики в основном выполняют функцию защиты (например, изоляционные ручки электроинструментов). Также они позволяют изолировать элементы электрической схемы. Печатная плата, на которой крепятся радиодетали, изготавливается из диэлектрика. Провода катушки покрываются изоляционным лаком для предотвращения замыкания между витками.
Однако диэлектрик при добавлении проводника становится полупроводником и может проводить ток. Тот же самый воздух становится проводником во время грозы. Сухое дерево плохо проводит ток, но если его намочить, оно уже не будет безопасным.
Электрический ток играет огромную роль в жизни современного человека, но, с другой стороны, может представлять смертельную опасность. Обнаружить его, например, в проводе, лежащем на земле, очень трудно, для этого нужны специальные приборы и знания. Поэтому при пользовании электрическими приборами нужно соблюдать предельную осторожность.
Человеческое тело состоит преимущественно из воды , но это не дистиллированная вода, которая является диэлектриком. Поэтому для электричества тело становится почти проводником. Получив электрический удар, мышцы сокращаются, что может привести к остановке сердца и дыхания. При дальнейшем действии тока кровь начинает закипать, затем происходит иссушение тела и, наконец, обугливание тканей. Первое, что нужно сделать, - прекратить действие тока, при необходимости оказать первую помощь и вызвать медиков.
В природе образуется статическое напряжение, но оно чаще всего не представляет опасности для человека, за исключением молнии. Зато оно может быть опасно для электронных схем или деталей. Поэтому при работе с микросхемами и полевыми транзисторами пользуются заземленными браслетами.