Как определить не разрывая цепь идет ли по проводу электрический ток: Как определить, не разрывая цепь, идет ли по проводу электрический ток?

Как определить, не разрывая цепь, идет ли по проводу электрический ток?

Прежде чем делать стабилизатор на таких низких напряжениях нужно первым делом высчитать нагрузку, и уже после этого приступать к сборке.Чем ниже напряжение тем меньше и выходная мощность.Из физики мы знаем, что мощность(W) равна напряжению(V), умноженному на потребляемый ток(J)Напряжение на нагрузке 2 ампера 5 вольт мощность будет 10 ватт.а при 9 вольт стабилизатор напряжения всего 18 ватт.

Если вам нужны фиксированный выход 5 вольт или 9 вольт то можно использовать микросхему КРЕН 5А(5 вольт) или КРЕН 5В(9 вольт).Обе микросхемы без радитора охлаждения выдерживают 1,5 ампера нагрузки, а если поставить радиатор то до 3 ампер.Следует учитывать что слишком большое поданное напряжение на микросхему будет способствовать её дополнительному нагреву.

на выходе обязательно поставить емкость( конденсатор минимум 500 мкф)

Придумать можно то, чего до этого не существовало). А явление электромагнетизма ИССЛЕДОВАЛИ. Кстати, историю исследований легко отследить по названиям величин — сплошь фамилии: Луиджи Гальвани, Шарль Кулон, Алессандро Вольта, Андре-Мари Ампер, Майкл Фарадей, Георг Ом…

Более точно: электрический ток — это направленная миграция свободных электронов в проводнике в направлении силового поля. Сами же электроны движутся беспорядочно во все стороны (как молекулы вещества при диффузии). Хорошей моделью может служить большой рой мошкары, сдуваемый ветром. Каждая мошка, беспорядочно мечущаяся в рое, — это электрон, а общее движение роя в одном направлении — это электрический ток. Кстати, миграция электронов вдоль проводника довольно медленная, измеряемая миллиметрами в секунду (конечно, эта скорость сильно зависит от разности потенциалов). Хотя напряжение (направленная миграция электронов) распространяется в проводнике со скоростью света.

Многое(если не все) зависит от того,- в какой среде ток производит свое действие. Если»упорядоченное движение заряженных частиц» осуществляется в

токопроводящей среде- в цепи, то многе определяет сечение проводника и материал,( эти факторы создают сопротивление,(чем оно больше, тем меньше

интенсивность действия тока.)) Можно упомянуть и разность потенциалов меду двумя точками электрической цепи,- чем она меньше, тем меньше интенсивность действия данной субстанции.

(учебник физики за 10 класс, точнее все объясняет…)

электрические сети выше 1000в как правило работают с изолированной нейтралью.то есть в воздушных либо кабельных линиях отсутствует ноль(только фазы)

Тема №8201 Ответы к задачам по физике Генденштейн (Часть 1)

Тема №8201

УСТНАЯ РАЗМИНКА
1.1. Движутся ли заряженные частицы в проводнике, когда по
нему не идет ток?
1.2. Как определить, не разрывая цепь, идет ли по проводу
электрический ток?
1. 3. Каково направление электрического тока электронного
луча в кинескопе телевизора: к экрану или от него?
1.4. Каково назначение источника тока в электрической цепи?
Можно ли сказать, что он создает заряды на полюсах?
1.5. В каких устройствах используется тепловое действие тока?
магнитное действие?
1.6. В чем различие движения свободных электронов в металлическом проводнике в двух случаях: когда он присоединен к полюсам источника тока и когда он отсоединен от источника?

1.7. Капля дождя в процессе падения электризуется. Можно
ли говорить о наличии электрического тока между землей и облаком в данном случае?
1.8. Согласно закону Ома сопротивление R = у . Означает ли
это, что сопротивление зависит от силы тока и напряжения?
1.9. Обладает ли проводник электрическим сопротивлением,
когда по нему не идет ток?
4
1.10. На рисунке показаны графики зависимости силы тока от
напряжения для двух проводников. Какой из проводников имеет
большее сопротивление? Обоснуйте свой ответ.
1.11. Какой заряд проходит ежесекундно через поперечное
сечение провода, питающего лампу, если сила тока в лампе равна
1 А?
1.12. При какой силе тока за 4 с через поперечное сечение проводника проходит заряд 32 Кл?
-гН Первый уровень
1.13. Зарядка автомобильного аккумулятора длилась 5 ч. Какой заряд прошел по цепи, если сила тока равнялась 10 А?
1.14. Какова сила тока в резисторе сопротивлением 200 Ом
при напряжении 5 В?
1.15. Каково сопротивление электрического нагревателя, если
при напряжении 200 В сила тока в нем равна 4 А?
1.16. Сила тока в вольтметре, который показывает 120 В, равна 15 мА. Определите сопротивление вольтметра.
1.17. Сила тока в проводнике сопротивлением 2 кОм равна
30 мА. Каково напряжение на проводнике?
1.18. Реостат сопротивлением 40 Ом рассчитан на максимальную силу тока 2 А. Можно ли включать этот реостат в цепь с
напряжением 70 В? 100 В?
1.19. Каково сопротивление медного провода длиной 500 м,
если площадь его поперечного сечения 0,25 мм2?
1. 20. Внешние размеры сплошного медного стержня и медной
трубки одинаковы. Какое из этих тел имеет большее электрическое сопротивление?
■~W~I Второй уровень
1.21. Сила тока электронного луча кинескопа равна 100 мкА.
Сколько электронов ежесекундно попадает на экран кинескопа?
5
1.22. Безопасной для человека считается сила тока 1 мА. Какой заряд проходит по цепи за 10 с при такой силе тока? Сколько
электронов должно проходить через поперечное сечение проводника за 1 с, чтобы создать такую силу тока?
1.23. Для питания лампы фотовспышки используется конденсатор электроемкостью 800 мкФ, заряженный до напряжения
300 В. Какова средняя сила тока разрядки конденсатора, если
длительность вспышки составляет 20 мс?
1.24. Конденсатор электроемкостью 6 мкФ, заряженный до
напряжения 150 В, разрядился через металлический провод за
0,001 с. Какова средняя сила тока при разрядке?
1.25. На рисунке показаны графики зависимости силы тока от
напряжения для трех различных проводников. Каково сопротивление каждого из них?
1.26. Для изготовления реостата сопротивлением 126 Ом использовали никелиновую проволоку с площадью поперечного сечения 0,1 мм2. Какова длина проволоки?

1.27. Определите удельное сопротивление проводника, если
его длина 2,4 м, площадь поперечного сечения 0,4 мм2, а сопротивление 1,2 Ом.
1.28. Какова площадь поперечного сечения алюминиевой проволоки, если сопротивление 100-метрового отрезка этой проволоки равно 5,6 Ом?
1.29. Спираль изготовлена из нихромовой проволоки с площадью поперечного сечения 0,8 мм2. Какова длина проволоки, если
при силе тока 0,5 А напряжение на спирали 22 В?
1.30. Реостат с максимальным сопротивлением 150 Ом подключен к источнику постоянного напряжения 9 В. Постройте график
I(R) зависимости силы тока в цепи от сопротивления реостата.
1.31. Возможен ли электрический ток в отсутствие электрического поля?
0 10 20 30 U, В
6
1.32. Какова цена деления шкалы амперметра (см. рисунок)?
До замыкания ключа стрелка амперметра находилась напротив
первого штриха шкалы.
1.33. Какова цена деления шкалы вольтметра (см. рисунок)?
До замыкания ключа стрелка вольтметра находилась напротив
первого штриха шкалы.
1.34. Сила тока в медном проводнике с поперечным сечением
1,5 мм2 и длиной 14 м равна 2,2 А. Определите напряжение на
концах этого проводника.
1.35. Сила тока в никелиновом проводнике длиной 40 м равна 0,5 А. Определите площадь поперечного сечения проводника,
если к его концам приложено напряжение 84 В.
1.36. В цепь источника тока, дающего напряжение 6,3 В, включили кусок никелиновой проволоки длиной 25 см с площадью поперечного сечения 0,05 мм2. Какая сила тока установилась в цепи?
1.37. Сила тока в спирали электрокипятильника 4 А. Кипятильник включен в сеть напряжением 220 В. Какова длина ни-
хромовой проволоки, из которой изготовлена спираль кипятильника, если площадь ее поперечного сечения равна 0,1 мм2?
г-|~Д Третий уровень
1.38. Определите силу тока в цепи, если суммарная масса всех
электронов, проходящих за 0,5 с через поперечное сечение проводника, равна 10 9 г. ) 1.39. Медная проволока массой т = 300 г имеет электрическое
сопротивление R = 57 Ом. Найдите длину проволоки I и площадь ее
поперечного сечения S. Плотность меди равна 8900 кг/м3.
7
1.40. Сопротивление медной проволоки 1 Ом, ее масса 1 кг.
Какова длина проволоки и площадь ее поперечного сечения?
Плотность меди равна 8900 кг/м3.
1.41. Какова напряженность электрического поля в алюминиевом проводнике площадью поперечного сечения 1,4 мм2 при
силе тока 2 А?
О, как божественно соединенье
Извечно созданного друг для друга!
Н. Гумилев
2. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ И ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ
СОЕДИНЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ
X, ~ 1 1 1 R — R, И- R„ И- — + — + … R, R2
Устная разминка
2.1. Как соединены между собой электроприборы в вашей
квартире?
2.2. Как изменится сопротивление цепи, если сопротивление
одного из резисторов в этой цепи:
а) увеличить;
б) уменьшить?
Зависит ли ответ от типа соединения проводников?
2.3. Два куска проволоки одинакового размера, изготовленные из меди и алюминия, соединены параллельно и подключены
к батарейке. ) 2.11. Почему птицы спокойно садятся на провода высоковольтной цепи?
2.12. Как изменится сопротивление электрической цепи, если
подключить к любому звену цепи еще один резистор:
а) последовательно;
б) параллельно?
2.13. В елочной гирлянде, включенной в сеть 220 В, последовательно соединены 20 одинаковых лампочек. Каковы напряжение на каждой лампочке и ее сопротивление в рабочем режиме,
если сила тока в гирлянде 46 мА?
2.14. В елочной гирлянде последовательно соединены лампочки для карманного фонарика. При включении этой гирлянды в
сеть на каждую из лампочек приходится напряжение 3 В. Почему же опасно, выкрутив одну из лампочек, сунуть в ее патрон
палец?
2.15. К источнику постоянного напряжения 48 В подключили три резистора, соединенные последовательно. Сила тока через
первый резистор равна 1 А, сопротивление второго составляет
12 Ом, а напряжение на третьем резисторе 15 В. Каковы сопротивления первого и третьего резисторов?
2.16. Автомобильную лампу, рассчитанную на напряжение
12 В и силу тока 8 А, нужно включить в сеть напряжением
172 В. ) 2.20. В электрической цепи (см. рисунок) резисторы Rl — R3
имеют сопротивление 10 Ом каждый. Каковы напряжение на
каждом резисторе и сила тока в каждом из них, если напряжение источника тока 30 В?
—- 1
Rl R2
2.21. К источнику тока напряжением 110 В подключена электрическая цепь (см. рисунок). Все резисторы имеют сопротивление 10 кОм каждый. Найдите силу тока в каждом резисторе.
Rl R2
R5 R6
2.22. Сопротивления резисторов R l—R4 (см. рисунок) R = 5 Ом,
R2 = 10 Ом, R3 = 6 Ом и R4 = 4 Ом. Найдите сопротивление цепи
между точками:
а) А и В;
б) А и С.
10
2.23. Четыре резистора сопротивлениями Д, = 12 Ом, R2 = 18 Ом,
RB = 4 Ом ий4= 16 Ом соединены по схеме, изображенной на
рисунке. Определите общее сопротивление цепи.
2.24. Чему равно общее сопротивление участка цепи, изображенного на рисунке, если Rt = 10 Ом, R2 = R3 = 20 Ом и
R, = 30 Ом? 4
2.25. Резисторы, сопротивления которых 1 и 1,5 кОм, соединены параллельно и подключены к источнику постоянного напряжения 15 В.
2.28. Четыре одинаковые лампы соединены, как показано на
рисунке, и подключены к источнику постоянного напряжения.
11
Как изменится яркость свечения каждой из ламп, если лампа 4
перегорит? Зависимость сопротивления ламп от температуры не
учитывайте.
2
2.29. Радиолюбителю нужен резистор сопротивлением
70 кОм. У него нашлись три резистора, сопротивления которых
100, 50 и 25 кОм. Как он может получить необходимое сопротивление? Начертите схему.
2.30. Три одинаковые лампы, рассчитанные на напряжение
36 В и силу тока 1,5 А, нужно соединить параллельно и питать
от сети напряжением 45 В. Добавочный резистор какого сопротивления нужно подключить последовательно с лампами, чтобы
они работали в нормальном режиме?
2.31. Цепь, изображенная на рисунке, подключена к источнику постоянного напряжения 44 В. Амперметр показывает
500 мА. Найдите напряжение на каждом из резисторов, если
i?, = R , a R = 44 Ом.
R1
R2 Л
i-c z h S H
R3
R4
—СИЗ—о
г-тШ Третий уровень
2. ) 2.35. В ходе лабораторной работы по измерению силы тока в
лампочке и напряжения на ней ученик собрал цепь неправильно,
поменяв местами амперметр и вольтметр. Будет ли в собранной
цепи гореть лампочка? Что покажут приборы? Какой прибор может выйти из строя?
2.36. На рисунке приведена схема участка электрической
цепи. Определите сопротивление этого участка.
1 Ом 1 Ом 2 Ом
2.37. Найдите силу тока через каждый из резисторов (см. рисунок), если вольтметр показывает 110 В, а сопротивления резисторов R1 = 6,4 Ом, R2 = 4 Ом, Ra = 12 Ом, i?4 = 6 Ом, Д5 = 3 Ом,
Дв = 8 Ом, Д7 = 20 Ом.
R2
R7
I
2.38. Найдите напряжение на каждом из резисторов (см. рисунок), если амперметр показывает 10 А, а сопротивления резисторов Rt = 6,4 Ом, R2 = 4 Ом, R3 = 12 Ом, Д4 = 6 Ом, Д. = 3 Ом,
Re = 8 Ом, R7 = 20 Ом.
R2
© 2.39. Вам необходимо измерить сопротивление R проводника с помощью амперметра сопротивлением 0,05 Ом и вольтметра сопротивлением 6 кОм. Какую из двух схем (рис. а, б) вы
13
выберете, если вам известно, что значение сопротивления резистора R составляет несколько десятых ома?
а б
© 2.40. Вам необходимо измерить сопротивление резистора R с
помощью амперметра сопротивлением 0,05 Ом и вольтметра сопротивлением 6 кОм. Какую из двух схем (рис. а, б) вы выберете,;
если известно, что значение сопротивления составляет несколько
килоом?
а б
2.41. Найдите силу тока в каждом из резисторов (см. рисунок). Напряжение источника тока 91 В, сопротивление каждого
из резисторов 35 Ом.
R1
2.42. Для измерения сопротивления резистора R собрана показанная на рисунке цепь. Амперметр показывает силу тока
/ = 0,3 А, а вольтметр — напряжение U = 100 В. Найдите сопротивление резистора R, если сопротивление вольтметра 3 кОм.
Почему в данном случае нельзя применить формулу R = у ?
14
R
2.43. Найдите сопротивление каждой из цепей (рис. а, б, в),
если сопротивление каждого из резисторов равно 15 кОм.
Не смейтесь надо мной деленьем шкал,
Естествоиспытателя приборы!
Я, как ключи к замку, вас подбирал,
Но у природы крепкие затворы.
И. В. Гёте
3. РАБОТА И МОЩНОСТЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА
А = U lt, Р = UI, Q = I2Rt
УСТНАЯ РАЗМИНКА
3.1. Как на практике можно определить работу электрического тока в цепи? Какие для этого нужны приборы?
3.2. Две лампы рассчитаны на напряжение 220 В каждая.
Мощность одной лампы 60 Вт, а другой — 100 Вт. У какой лампы сопротивление больше?
3.3. Увеличится или уменьшится потребляемая елочной гирляндой мощность, если уменьшить количество лампочек на одну?
3.4. Отразится ли на работе электроплитки небольшое укорочение перегоревшей спирали?
3.5. Для чего служат плавкие предохранители? Что выдерживает большую силу тока: плавкий предохранитель или цепь,
в которую он включен?
3.6. Медный и алюминиевый проводники одинаковых размеров включены параллельно. В каком из них выделяется большее
количество теплоты за одно и то же время?
15
3.7. По проводнику, к концам которого приложено напряжение 12 В, прошел электрический заряд 500 Кл. Определите работу электрического тока.
3.8. Какова работа электрического тока за 1 мин в электрической лампе, если напряжение 12 В, а сила тока 1 А?
3.9. Сила тока в электрической печи для плавки металла равна 850 А при напряжении 220 В. Какое количество теплоты выделяется в печи за 1 мин?
3.10. Напряжение на резисторе равно 20 В, а сила тока в резисторе 0,5 А. За какое время электрический ток совершит работу
1 кДж?
3.11. Электрический прибор подключен к источнику напряжения 36 В. Какова мощность тока в приборе, если сила тока в нем
1,5 А?
3.12. Определите мощность тока в электрической лампе,
включенной в сеть напряжением 220 В, если известно, что сопротивление нити накала лампы 242 Ом.
3.13. Вольтметр, сопротивление которого 6 кОм, показывает
3 В. Какова мощность тока в вольтметре?
r-ifl Второй уровень
3.14. Нить лампы накаливания с течением времени становится тоньше из-за испарения и распыления материала с ее поверхности. Как это влияет на мощность, потребляемую лампой?
(^) 3. т Третий уровень
3.34. Во сколько раз изменится мощность тока в каждом из
резисторов Rl, R2 и R3 (см. рисунок), если замкнуть ключ? Все
резисторы одинаковы, напряжение в цепи считайте постоянным.
R1
3.35. Электровоз движется с постоянной скоростью 43,2 км/ч,
развивая при этом среднюю силу тяги 40 кН. Определите КПД
двигателей электровоза, если они работают под напряжением
1,5 кВ и потребляют силу тока 380 А.
3.36. Подъемник, двигатель которого подключен к сети напряжением 120 В, при силе тока 4 А поднимает равномерно груз
массой 72 кг. Определите скорость подъема груза, если КПД
подъемника равен 75 %. Считайте g — 10 м/с2.
3.37. Электродвигатель модели электромобиля работает при
напряжении 9 В. Модель массой 2 кг движется с постоянной скоростью 1,5 м/с. Какова сила тока в электродвигателе, если КПД модели 75 %, а сила сопротивления движению составляет 0,08 силы
тяжести? Считайте g = 10 м/с2.
18
3.38. Электродвигатель трамвая работает при силе тока 110 А
и напряжении 550 В. ) 3.39. Электрический чайник имеет две обмотки. При включении одной из них вода закипает через t1 = 12 мин, при включении другой — через t2 = 24 мин. За какое время закипит вода
в чайнике, если включить обе обмотки параллельно? последовательно? Тепловые потери не учитывайте.
3.40. Сколько льда, имеющего температуру -10 °С, можно
растопить за 10 мин на электрической плитке, работающей от
сети напряжением 220 В при силе тока 3 А, если КПД установки
80 %? Удельная теплоемкость льда 2,1 кДжДкг • К), а удельная
теплота плавления 330 кДж/кг.
3.41. Электрический нагреватель за 20 мин доводит до кипения 3 кг воды, начальная температура которой 10 °С. Сила тока
в нагревателе 7 А, напряжение в сети 220 В. Какая часть потребляемой нагревателем энергии передается окружающей среде?
Удельная теплоемкость воды 4,2 кДжДкг ■ К).
3.42. Электрический чайник нагревает 2 л воды от 10 до
100 °С за 7 мин. Какова длина никелиновой проволоки, из которой изготовлен нагревательный элемент? Площадь сечения проволоки равна 0,63 мм2, КПД чайника 80 %, напряжение в сети
220 В. Удельная теплоемкость воды 4,2 кДжДкг • К).
— Зачем надевают кольцо золотое
На палец, когда обручаются двое? —
Меня любопытная леди спросила.
Не став пред вопросом в тупик,
Ответил я так собеседнице милой:
— Владеет любовь электрической силой,
А золото — проводник!
Р. Бёрнс
4. ЗАКОН ОМА ДЛЯ ПОЛНОЙ ЦЕПИ
УСТНАЯ РАЗМИНКА
4.1. Какие силы действуют внутри любого источника тока?
4.2. Какие источники тока есть у вас дома?
4.3. К батарейке подключена лампочка. Правильно ли утверждение: внутри батарейки ток идет от ее положительного полюса
к отрицательному?
19
4.4. В замкнутой цепи сторонние силы совершили работу
5 Дж. Какую работу совершили за это же время кулоновские
силы во всей цепи?
4.5. ЭДС батарейки карманного фонарика равна 4,5 В. Почему же в этом фонарике используют лампочку, рассчитанную на
напряжение 3,5 В?
4.6. При каких условиях от данного источника тока можно
получить самую большую силу тока? Каково напряжение на полюсах источника тока в этом случае?
4. 7. Как изменяются ЭДС и внутреннее сопротивление батарейки, когда она «стареет»?
4.8. При запуске автомобильного двигателя с помощью стартера напряжение в электрической цепи снижается. Почему?
-гЛ Первый уровень
4.9. В замкнутой цепи сила тока равна 0,5 А. Какую работу совершают сторонние силы за 20 с, если ЭДС источника тока
24 В?
4.10. В замкнутой цепи сила тока равна 1 А. Какую работу
совершают сторонние силы за 10 с, если ЭДС источника тока
12 В?
4.11. Аккумулятор мотоцикла имеет ЭДС 6 В и внутреннее сопротивление 0,5 Ом. К нему подключили реостат сопротивлением
5,5 Ом. Найдите силу тока в реостате и напряжение на клеммах
аккумулятора.
4.12. ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока равны
соответственно 12 В и 0,5 Ом. К нему подключили реостат сопротивлением 7,5 Ом. Найдите силу тока в реостате и напряжение
на полюсах источника тока.
4.13. ЭДС батареи аккумуляторов равна 6 В, а внутреннее сопротивление батареи 0,25 Ом. Найдите силу тока короткого замыкания. ) 4.17. Если к «старой» батарейке подключить только вольтметр, он показывает 4,4 В. Но когда к той же батарейке подключают лампочку, рассчитанную на напряжение 3,5 В, лампочка не
загорается. Чем это объясняется?
4.18. Изменится ли сила тока в электрической цепи, если заменить один гальванический элемент другим такого же типа, но
с большим размером пластин?
4.19. К генератору, ЭДС которого 120 В, присоединили нагревательный элемент сопротивлением 38 Ом. Определите внутреннее сопротивление генератора и напряжение на его зажимах,
если сила тока в цепи 3 А.
4.20. К батарее с ЭДС 2 В и внутренним сопротивлением
0,2 Ом подключили резистор. Определите сопротивление резистора и напряжение на нем, если сила тока в цепи 0,4 А.
4.21. Определите силу тока при коротком замыкании батареи
с ЭДС 12 В, если при замыкании ее на внешнее сопротивление
3,5 Ом сила тока в цепи равна 3 А.
4.22. Напряжение на зажимах генератора 20 В, а сопротивление внешней цепи в 4 раза больше внутреннего сопротивления. ) 4.27. Найдите напряжение U на полюсах источника тока (см.
рисунок). Какова сила тока в резисторах R1 и R21 Сопротивления
резисторов R1 = 8 Ом, R2 = 24 Ом; ЭДС источника тока ё? = 40 В,
его внутреннее сопротивление г — 2 Ом.
R1
————— CZD————
R2
4.28. Как изменятся показания амперметра и вольтметра при
замыкании ключа (см. рисунок)? Внутреннее сопротивление источника сравнимо с сопротивлениями лампочек.
г 1!—
———© — ■■
———0 — ■■
L ® —з -J
4.29. Источник тока с ЭДС 60 В и внутренним сопротивлением 0,05 Ом соединен алюминиевым кабелем площадью поперечного сечения 140 мм2 и длиной 500 м с мощным нагревателем.
Сила тока в цепи 100 А. Каковы напряжения на источнике и нагревателе?
4.30. К источнику тока с ЭДС 15 В и внутренним сопротивлением 2,5 Ом подключен реостат. Постройте графики зависимостей силы тока в цепи и напряжения на реостате от сопротивления реостата R.
4.31. Найдите силу тока источника и напряжение на источнике (см. = 4 Ом до R2 = 9,5 Ом сила тока в
цепи изменяется от 11 = 8 А до 12 = 3,6 А. Найдите ЭДС If источника тока и его внутреннее сопротивление г.
4.33. Для определения характеристик источника тока собрали цепь (см. рисунок). При одном положении движка реостата
приборы показывают 4,5 В и 0,5 А, при другом — 4 В и 1 А.
Найдите по этим данным ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока.
c£zS Третий уровень
4.34. Когда к источнику тока подключили резистор сопротивлением 32 Ом, сила тока в этом резисторе составила 500 мА.
Когда резистор заменили другим, сопротивлением 16 Ом, сила
тока увеличилась до 900 мА. Найдите ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока.
4.35. Каковы ЭДС и внутреннее сопротивление источника,
если при силе тока 6 А мощность во внешней цепи равна 90 Вт,
а при силе тока 2 А эта мощность снижается до 60 Вт?
4.36. ЭДС источника тока 12 В. Когда к источнику подключили резистор, напряжение во внешней цепи оказалось 6 В. Каким
станет это напряжение, если подключить еще один такой же резистор:
а) последовательно с первым;
б) параллельно первому?
4. 37. При изменении сопротивления внешней цепи изменяются и сила тока I, и напряжение U на источнике тока. Определите
ЭДС источника тока и его внутреннее сопротивление по приведенному на рисунке графику зависимости U(I).
U, В
6′
3
0 i 2 3 4 5 6 7, А
23
4.38. Источник электрической энергии с внутренним сопротивлением 0,5 Ом замкнут никелиновым проводником длиной
12.5 м и поперечным сечением 0,5 мм2. Определите силу тока в
цепи и ЭДС источника тока, если напряжение на его зажимах
равно 5,25 В.
4.39. ЭДС источника тока 2 В, а его внутреннее сопротивление 1 Ом. Определите силу тока, если мощность тока во внешней
цепи 0,75 Вт.
4.40. Сила тока при коротком замыкании источника равна
1.5 А. При замыкании источника тока на резистор сопротивлением 4 Ом в нем выделяется мощность 1 Вт. Найдите ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока.
4.41. Какую силу тока покажет амперметр в изображенной на
рисунке цепи? Сопротивления резисторов: -Rj = 6 Ом, R2 = 8 Ом,
R3 = 12 Ом, i?4 = 24 Ом. ЭДС источника 36 В, его внутреннее сопротивление 1 Ом.
R1 R2
4.42. Когда к батарее аккумуляторов подключена одна лампа,
напряжение на зажимах батареи равно 20 В. При параллельном
подключении еще одной такой же лампы напряжение падает до
15 В. Найдите сопротивление каждой лампы. Считайте, что сопротивление ламп не зависит от температуры. Внутреннее сопротивление батареи 1 Ом.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ
И манит за собой
Загадочный магнит…
Д. Долинин
5. МАГНИТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ.
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
Fa = BII ■ sina, = qvB ■ sina
УСТНАЯ РАЗМИНКА
5.1. На какие частицы или тела действует электрическое
поле? магнитное?
5.2. Действует ли магнитное поле на неподвижный электрон?
5.3. Как должен двигаться электрон в однородном магнитном
поле, чтобы на него не действовала сила Лоренца?
5.4. Можно ли разрезать магнит так, чтобы один из полученных магнитов имел только северный полюс, а другой — только
южный?
5.5. Можно ли изготовить полосовой магнит так, чтобы на его
концах были одноименные полюсы?
5. 6. Почему корпус компаса делают из меди, алюминия,
пластмассы и других материалов, но не из железа?
5.7. Почему стальные полосы и рельсы, лежащие на складах,
через некоторое время оказываются намагниченными?
5.8. В романе Жюля Верна «Пятнадцатилетний капитан» преступник разбивает один из двух компасов на судне, а под другой
подкладывает топор. Какую функцию выполнял в этом случае
топор? Чего добивался преступник?
5.9. Как можно определить направление силы, действующей
на проводник с током в магнитном поле?
5.10. От чего зависит направление силы, действующей на проводник с током, находящийся в магнитном поле?
5.11. Как можно изменить направление силы, действующей
на проводник с током в магнитном поле?
25
5.12. По проводу (см. рисунок) идет электрический ток. В каком направлении повернется магнитная стрелка, помещенная в
точку А? в точку С?
• А
™гП Первый уровень
. С
5.13. На рисунке показана одна из линий магнитной индукции поля проводника с током. Каково направление тока?
5.14. По витку провода (см. рисунок) идет электрический ток.
В каком направлении повернется магнитная стрелка, помещенная в точку А? в точку С?
5.15. Какая сила действует со стороны однородного магнитного поля индукцией 30 мТл на находящийся в поле прямолинейный провод длиной 50 см, по которому идет ток? Сила тока 12 А.
Провод образует прямой угол с направлением вектора магнитной
индукции поля.
5.16. Проводник, сила тока в котором 8 А, находится в однородном магнитном поле. Какова индукция магнитного поля,
если на прямолинейный участок проводника длиной 10 см, образующий угол 30° с направлением вектора магнитной индукции,
действует со стороны магнитного поля сила 10 мН?
5.17. Проводник, сила тока в котором равна 15 А, находится
в однородном магнитном поле индукцией 50 мТл. Какой угол
образует с направлением вектора магнитной индукции прямолинейный участок проводника длиной 20 см, если на этот участок
действует со стороны магнитного поля сила 75 мН?
5. 18. Какая сила действует на электрон, движущийся со скоростью 60 000 км/с в однородном магнитном поле индукцией
0,15 Тл? Электрон движется перпендикулярно линиям магнитной индукции поля.
26
5.19. Какая сила действует на протон, движущийся со скоростью 2000 км/с в однородном магнитном поле индукцией 0,1 Тл?
Протон движется под углом 60° к линиям магнитной индукции
поля.
слЛ Второй уровень
5.20. Притягиваются или отталкиваются провода троллейбусной линии, когда по ним проходит электрический ток?
5.21. Как взаимодействуют соседние витки катушки, по которой течет электрический ток?
5.22. Внутри катушки (см. рисунок) вектор индукции магнитного поля направлен снизу вверх. Какая из клемм (А или С) подключена к положительному полюсу источника тока?
5.23. Как повернется магнитная стрелка вблизи провода, если
по проводу пропустить достаточно сильный электрический ток?
Рассмотрите два случая:
а) провод проходит над стрелкой;
б) провод проходит под стрелкой.
а б
5.24. Турист нашел в лесу стальное полотно ножовки. Как он
может определить, намагничено ли это полотно, если у него нет
с собой предметов из магнитных материалов?
5.25. Пробку, которая завинчивается в отверстие для слива
масла из поддона автомобильного двигателя, изготавливают из
магнитного материала. Для чего?
5.26. Можно ли применять электромагнитные подъемные краны для перемещения отливок из алюминия? из стали? из цинка?
5.27. Нарисуйте магнитное поле дугообразного магнита и укажите направление линий магнитной индукции.
5.28. Чтобы магнит не растерял своих свойств, его нельзя
сильно трясти, бить по нему молотком и сильно нагревать. Почему?
27
5.29. Где на Земле совершенно нельзя доверять компасу?
5.30. Определите наибольшее и наименьшее значение силы,
действующей на проводник длиной 0,6 м, сила тока в котором
10 А, при различных положениях проводника в однородном магнитном поле с индукцией 1,5 Тл.
5.31. Провод, сила тока в котором 10 А, находится в однородном магнитном поле с магнитной индукцией 20 мТл (см. рисунок). Какие силы действуют на отрезки провода CD, DE, EF?
Длина каждого из этих отрезков 40 см.
5.32. Электронный луч на экране осциллографа дает светящуюся точку. К осциллографу (см. рисунок) подносят полосовой
магнит. Куда сместится светящаяся точка?
5.33. На рисунке показан проводник с током, находящийся
в магнитном поле. Зная направление тока в проводнике и направление силы, действующей на проводник со стороны магнитного поля, укажите направление линий магнитного поля. Вектор
индукции магнитного поля направлен перпендикулярно проводнику.
5.34. Как изменяется в результате действия магнитного поля
кинетическая энергия движущейся заряженной частицы? модуль и направление импульса частицы?
28
5.35. Проводник с током находится между полюсами магнита
(см. рисунок). Куда направлена действующая на проводник сила
Ампера?
5.36. Средняя часть металлического стержня массой 40 г,
подвешенного горизонтально на двух проводах, находится в однородном магнитном поле с индукцией 40 мТл. Ширина области
поля равна 50 см, линии магнитной индукции горизонтальны и
перпендикулярны стержню. Замыкая ключ, через стержень пропускают электрический ток. Какова сила тока, если после замыкания ключа сила натяжения проводов уменьшилась в 2 раза?
Считайте g = 10 м/с2.
5.37. Электрон влетает в однородное магнитное поле под прямым углом к линиям магнитной индукции. Магнитная индукция
поля равна 50 мТл, скорость электрона 20 000 км/с. Найдите радиус окружности, по которой будет двигаться электрон, и период
его обращения.
5.38. В однородное магнитное поле перпендикулярно линиям
магнитной индукции влетают два электрона со скоростями vl и
v2 = 2vr Сравните радиусы окружностей, по которым они будут
двигаться, и периоды их обращения по этим окружностям.
5.39. В однородное магнитное поле перпендикулярно линиям
магнитной индукции влетают с одинаковой скоростью протон и
электрон. Сравните радиусы окружностей, по которым они будут
двигаться, и периоды их обращения по этим окружностям.
5.40. Электрон влетает в однородное магнитное поле со скоростью 10 000 км/с и движется по окружности радиусом 2 см.
Какова магнитная индукция поля?
5.41. Протон движется в однородном магнитном поле с магнитной индукцией 20 мТл по окружности радиусом 5 см. Найдите скорость протона.

Измерение тока. Виды и приборы. Принцип измерений и особенности

Нагрузка в электрической цепи характеризуется силой тока, измерение тока в амперах. Силу тока иногда приходится измерять для проверки допустимой величины нагрузки на кабель. Для прокладки электрической линии применяются кабели разного сечения. Если кабель работает с нагрузкой выше допустимой величины, то он нагревается, а изоляция постепенно разрушается. В результате это приводит к короткому замыканию и замене кабеля.

Измерение тока рекомендуется делать в следующих случаях:

• После прокладки нового кабеля необходимо измерить проходящий через него ток при всех работающих электрических устройствах.
• Если к старой электропроводке подключена дополнительная нагрузка, то также следует проверить величину тока, которая не должна превышать допустимые пределы.
• При нагрузке, равной верхнему допустимому пределу, проверяется соответствие тока, протекающего через электрические автоматы. Его величина не должна превышать номинальное значение рабочего тока автоматов. В противном случае автоматический выключатель обесточит сеть из-за перегрузки.
• Измерение тока также необходимо для определения режимов эксплуатации электрических устройств. Измерение токовой нагрузки электродвигателей выполняется не только для проверки их работоспособности, но и для выявления превышения нагрузки выше допустимой, которая может возникнуть из-за большого механического усилия при работе устройства.
• Если измерить ток в цепи работающего обогревателя, то он покажет исправность нагревательных элементов.
• Работоспособность теплого пола в квартире также проверяется измерением тока.

Мощность тока

Кроме силы тока, существует понятие мощности тока. Этот параметр определяет работу тока, выполненную в единицу времени. Мощность тока равна отношению выполненной работы к промежутку времени, за которое эта работа была выполнена. Обозначают буквой «Р» и измеряют в ваттах.

Мощность рассчитывается путем перемножения напряжения сети на силу тока, потребляемого подключенными электрическими устройствами: Р = U х I. Обычно на электроприборах указывают потребляемую мощность, с помощью которой можно определить ток. Если ваш телевизор имеет мощность 140 Вт, то для определения тока делим эту величину на 220 В, в результате получаем 0,64 ампера. Это значение максимального тока, на практике ток может быть меньше при снижении яркости экрана или других изменениях настроек.

Измерение тока приборами

Для определения потребления электрической энергии с учетом эксплуатации потребителей в разных режимах, необходимы электрические измерительные приборы, способные выполнить измерение параметров тока.

• Амперметр. Для измерения величины тока в цепи используют специальные приборы, называемые амперметрами. Они включаются в измеряемую цепь по последовательной схеме. Внутреннее сопротивление амперметра очень мало, поэтому он не влияет на параметры работы цепи.Шкала амперметра может быть размечена в амперах или других долях ампера: микроамперах, миллиамперах и т.д. Существует несколько видов амперметров: электронные, механические и т.д.

• Мультиметр является электронным измерительным прибором, способным измерить различные параметры электрической цепи (сопротивление, напряжение, обрыв проводника, пригодность батарейки и т.д.), в том числе и силу тока. Существуют два вида мультиметров: цифровой и аналоговый. В мультиметре имеются различные настройки измерений.

Порядок измерения силы тока мультиметром:

• Выяснить, какой интервал измерения вашего мультиметра. Каждый прибор рассчитан на измерение тока в некотором интервале, который должен соответствовать измеряемой электрической цепи. Наибольший допустимый ток измерения должен быть указан в инструкции.
• Выбрать соответствующий режим измерений. Многие мультиметры способны работать в разных режимах, и измерять разные величины. Для замеров силы тока нужно переключиться на соответствующий режим, учитывая вид тока (постоянный или переменный).
• Установить на приборе необходимый интервал измерений. Лучше установить верхний предел силы тока несколько выше предполагаемой величины. Снизить этот предел можно в любое время. Зато будет гарантия, что вы не выведете прибор из строя.
• Вставить измерительные штекеры проводов в гнезда. В комплекте прибора имеются два провода со щупами и разъемами. Гнезда должны быть отмечены на приборе или изображены в паспорте.

• Для начала измерения необходимо подключить мультиметр в цепь. При этом следует соблюдать правила безопасности и не касаться токоведущих частей незащищенными частями тела. Нельзя проводить измерения во влажной среде, так как влага проводит электрический ток. На руки следует надеть резиновые перчатки. Чтобы разорвать цепь для проведения измерений, следует разрезать проводник и зачистить изоляцию на обоих концах. Затем подсоединить щупы мультиметра к зачищенным концам провода и убедиться в хорошем контакте.
• Включить питание цепи и зафиксировать показания прибора. В случае необходимости откорректировать верхний предел измерений.
• Отключить питание цепи и отсоединить мультиметр.
• Измерительные клещи. Если необходимо произвести измерение тока без разрыва электрической цепи, то измерительные клещи будут отличным вариантом для выполнения этой задачи. Этот прибор выпускают нескольких видов, и разной конструкции. Некоторые модели могут измерять и другие параметры цепи. Пользоваться измерительными токовыми клещами очень удобно.

Способы измерения тока

Для измерения силы тока в электрической цепи, необходимо один вывод амперметра или другого прибора, способного измерять силу тока, подключить к положительной клемме источника тока или блока питания, а другой вывод к проводу потребителя. После этого можно измерять силу тока.

При измерениях необходимо соблюдать аккуратность, так как при размыкании действующей электрической цепи может возникнуть электрическая дуга.

Для измерения силы тока электрических устройств, подключаемых непосредственно к розетке или кабелю бытовой сети, измерительный прибор настраивается на режим переменного тока с завышенной верхней границей. Затем измерительный прибор подключают в разрыв провода фазы.

Все работы по подключению и отключению допускается производить только в обесточенной цепи. После всех подключений можно подавать питание и измерять силу тока. При этом нельзя касаться оголенных токоведущих частей, во избежание поражения электрическим током. Такие методы измерения неудобны и создают определенную опасность.

Значительно удобнее проводить измерения токоизмерительными клещами, которые могут выполнять все функции мультиметра, в зависимости от исполнения прибора. Работать такими клещами очень просто. Необходимо настроить режим измерения постоянного или переменного тока, развести усы и охватить ими фазный провод. Затем нужно проконтролировать плотность прилегания усов между собой и измерить ток. Для правильных показаний необходимо охватывать усами только фазный провод. Если охватить сразу два провода, то измерения не получится.

Токоизмерительные клещи служат только для замеров параметров переменного тока. Если их использовать для измерения постоянного тока, то усы сожмутся с большой силой, и раздвинуть их можно будет только, отключив питание.

Похожие темы:

Сборка простой электрической цепи — технология (мальчики), уроки

III. Изучение нового материала:

В повседневной жизни мы часто сталкиваемся с таким понятием как «электричество». Что же такое электричество?

(Слайд 4). Без электричества представить нашу современную жизнь практически невозможно. Как можно обойтись без освещения и тепла, без электродвигателя и телефона, без компьютера и телевизора? Электричество настолько глубоко проникло в нашу жизнь, что мы порой и не задумываемся, что это за волшебник помогает нам в работе.

(Слайд 5). Этот волшебник – электричество. Суть электричества сводится к тому, что поток заряженных частиц движется по проводнику (проводник – это предмет, способный проводить электрический ток) в замкнутой цепи от источника тока к потребителю. Двигаясь, поток частиц выполняют определённую работу. Это явление называется «электрический ток». Электрическим током называется упорядоченное направленное движение заряженных частиц.

Электричество – это наш друг. Оно помогает нам во всём. Утром мы включаем свет, электрический чайник. Ставим подогревать пищу в микроволновую печь. Пользуемся лифтом. Едем в трамвае, разговариваем по сотовому телефону. Трудимся на промышленных предприятиях, в банках и больницах, на полях и в мастерских, учимся в школе, где тепло и светло. И везде «работает» электричество.

Знайте и помните. (Слайд 6).  Прежде чем попасть в квартиру, электрический ток проходит от источника тока по проводам через выключатель и далее ко всем потребителям электроэнергии.

Источником тока называется устройство, создающее электрический ток. Источником тока в квартире можно назвать розетку, в которую ток поступает от электростанции.

Проводниками электрического тока являются провода в изолированной оболочке состоящие из металла (медь, алюминий, сталь). Они соединяют между собой все элементы электрической цепи, и называются токоведущая жила.

Выключатель — аппарат управления. В каждой электрической цепи присутствует ключ. Он замыкает и размыкает электрическую цепь. В домашних условиях ключи — это бытовые переключатели, которыми мы включаем и выключаем освещение, а также переключатели на самих бытовых устройствах.

Потребителями электрического тока являются все электрические приборы, такие как чайник, лампочки, телевизор и т. д.

Когда цепь замкнута, по ней идет ток. Если один проводник убрать или разорвать его в любом месте, ток по цепи не пойдет. Потребитель электроэнергии в этом случае работать не будет. Замыкать и размыкать цепь, не снимая и не разрывая проводников, можно с помощью выключателя.

Источник тока и потребитель электроэнергии, соединенные между собой проводниками, образуют электрическую цепь.

Самая простая электрическая цепь состоит из 4-х элементов: (Слайд 7).

источник тока,

проводники,

выключатель,

потребитель электроэнергии.

Как же показать путь тока на бумаге от источника до потребителя?

А для этого придумали любой путь тока изображать условно в схемах, чтобы читать электрические схемы нужно знать условные обозначения.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

 

Как и многое в нашей жизни, электричество, имеет не только положительную, но и отрицательную сторону. Самое страшное, что опасность невозможно заметить, потому что… можем мы увидеть электричество? Попробовать его на вкус? Почувствовать его запах? (Нет). То, что мы видим свет, слышим гудение прибора и изображение в телевизоре – это всего лишь результат работы, которую проводит электричество. Электричество – вещь серьезная, и шутить с ним нельзя.

IV.Памятка по электробезопасности: (Слайд 8).

10 «НЕ» в быту и на улице:

1. НЕ тяни вилку из розетки за провод.

2. НЕ беритесь за провода электрических приборов мокрыми руками.

3. НЕ пользуйся неисправными электроприборами.

4. НЕ прикасайся к провисшим, оборванным и лежащим на земле

проводам.

5. НЕ лезь и даже не подходи к трансформаторной будке.

6. НЕ бросай ничего на провода и в электроустановки.

7. НЕ подходи к дереву, если заметил на нем оборванный провод.

8.  НЕ влезай на опоры.

9. НЕ играй под воздушными линиями электропередач.

10.НЕ лазь на крыши домов и строений, рядом с которыми проходят

электрические провода. VI.Практическая работа и текущий инструктаж:

Сегодня мы многое узнали об электрическом токе, а теперь соберём электрическую цепь согласно электрической схемы.

Вводный инструктаж.

1. Перед тем как собирать электрическую цепь, внимательно изучи электрическую схему.

2. Собирая электрическую цепь, прослеживай путь прохождения электрического тока по проводникам к потребителю.

3. Внимательно и надежно подсоединяй клеммы проводников к клеммам других элементов.

4. Если вы собрали электрическую цепь, замкнули выключателем, а лампочка не горит:

* Необходимо проверить правильность сборки электрической цепи по схеме.

* Проверить качество соединения проводников и их соединительных клемм.

* Проверить качество лампочки.

Текущий инструктаж. 

Практическая работа «Монтаж электрических цепей» (работа в группах).

Сборка электрической цепи, состоящей из источника тока, лампочки, выключателя, соединительных проводов (простая электрическая цепь).

Порядок выполнения работы

1. Изучите схему простой электрической цепи. (рис1.)

2. Соедините в соответствии со схемой элементы электрической цепи: выключатель (должен быть разомкнут), провода, батарейку и лампочку.

3. Поверните рычажок выключателя, замкните цепь.

4. Проверьте работу цепи.

5. Разомкните цепь.

6. Разберите цепь.

рис.1

Самостоятельное выполнение учащимися задания.

Текущие наблюдения, контроль за соблюдением правил техники безопасности, ответы на возникающие вопросы в процессе работы, проверка правильности выполнения заданий.

 

 

Электрическая схема тепловоза ВМЭ1

На принципиальной электрической схеме тепловоза ВМЭ1, приведенной на рис. 202 (см. вкладку в конце книги), отсутствуют некоторые промежуточные клеммы, а часть проводов приведена без индексов. Ниже приведено описание схемы тепловоза ВМЭ1, начиная с № 276.

Пуск дизеля. Перед пуском дизеля рукоятку ездового контроллера устанавливают в нулевое положение, реверсивную — в нейтральное, переключатель режима работы — в положение автоматического управления У, а рукоятку пускового переключателя «с» из положения «0» переводят в положение «И». В результате получают питание или подготавливаются к работе следующие аппараты.

От плюса аккумуляторной батареи через предохранитель П51 на 500 А, по проводу 602, через предохранитель П53 на 80 А, резистор заряда батареи СБ, по проводу 603, через клемму Б, катушку 2 и клемму В регулятора напряжения вспомогательного генератора, по проводу 601, через предохранитель П23 на 15 А, по проводу 701а, через замкнутые контакты 701а и 730а пускового переключателя по проводу 730а ток проходит через катушку вольтметра вспомогательных цепей 5У и далее по проводу 2 через шунт амперметра заряда идет на общий минус. При этом вольтметр покажет напряжение батареи. По проводу 730а получат также питание электротермометры МІ-М4, а через бареттер (стабилизатор тока) Б, по проводу 745а, через добавочный резистор, по проводу 745 — обмотка возбуждения тахогенератора (датчика). Кроме того, от провода 730а через резистор С131 по проводу 730 ток одновременно подходит: к замыкающим контактам реле максимального тока РТ1 и РТ2 в цепи сигнальных ламп 5 и 6; к замыкающим контактам сигнального РБС и исполнительного РБЗ реле боксования в цепи их сигнальной лампы 4 и гудка; к замыкающим контактам включения сигнализации уменьшения количества охлаждающей воды НВ и контактам термостатов Т в цепи сигнальных ламп 1 и 2. От провода 701а, через резистор С132, по проводу 701 получает питание телефон. Кроме того, от проведа 701 ток подходит к кнопке КЗ (вызов помощника), при нажатии которой получает питание катушка звонка.

От провода 601, через предохранитель П11 на 10 А, по проводу 51 ток подходит к контакту 51 пускового переключателя и далее идет двумя путями: через контакт 14 пускового переключателя, по проводу 14, через предохранитель ПР13 на 10 А, по проводу 14а, через размыкающий контакт выключателя прибора бдительности ВБ , по проводу 14в к кнопкам и педалям бдительности; через контакт 37 пускового переключателя, по проводу 37 ток подходит к контакту 37 ездового контроллера «а».

От провода 601, через предохранитель П12 на 15 А, по проводу 52 ток подходит к контакту 52 переключателя режима работы и кнопке ОД1 отключения дизеля первой секции. Одновременно ток идет: через контакт 2 переключателя к кнопке ОД2 отключения дизеля второй секции; через контакты 3 и 4 переключателя к кнопкам КМВ1 и КМВ2 муфт вентилятора первой и второй секции; через контакт 5, по проводу 5 к контакту 5 ездового контроллера; через контакт 1 переключателя режима работы, по проводу 1, через контакты 1 и 10 пускового переключателя, по проводу 10 ток подходит к контакту 10 реверсивного барабана Контакты пускового переключателя 51, 14, 701а и 730а и связанные с ними цепи остаются включенными во всех последующих положениях пускового переключателя.

Если напряжение аккумуляторной батареи и температура воды и масла по показаниям вольтметра вспомогательных цепей и электротермометров соответствуют установленным требованиям, то можно производить пуск дизеля. Для этого выключателем Р4 включается электродвигатель топливоподкачивающего насоса, который получит питание от провода 601 через предохранитель П31 на 35 А, по проводу 501, через левый (по схеме) контакт выключателя Р4 и провод 502 Одновременно правый контакт выключателя Р4 между проводами 502 и 503 замкнет цепь питания сигнальной лампы 9, служащей для контроля работы топливного насоса. Средний контакт между проводами 18 и 18а в цепи катушек пусковых контакторов Д1 и Д2 исключает возможность пуска дизеля при неработающем топливном насосе.

Затем рукоятку пускового переключателя переводят в положение П1. Ток от контакта 51 этого переключателя пойдет через перемычку и замкнутый контакт 20, по проводу 20, размыкающим блок-контактам главных контакторов Л1 и Л2, по проводу 22, через катушку реле РУ2,

тю минусовому проводу 51, проводу 2 и далее на общий минус. Реле РУ2 срабатывает и своим замыкающим блок-контактом между проводами 18а и 19 подготавливает цепь питания катушки КО контактора включения электродвигателя маслопрокачивающего насоса и цепь пусковых контакторов. Одновременно замыкающие блокировки РУ2 между проводами 311-11 и 312-12 подготавливают цепь электропневматических вентилей ПР1 и ПР2 реверсора. При переводе рукоятки пускового переключателя в положение П2 ток от контакта 51 через перемычку, контакт 18, по проводу 18, через средний контакт выключателя Р4, по проводу 18а, через замкнутый блок-контакт РУ2, по проводу 19 пойдет на катушку контактора КО. Контактор КО срабатывает и своими силовыми контактами между проводами 556″ и 603а замкнет цепь питания электродвигателя маслопрокачивающего насоса.

Когда давление масла в системе поднимется до 1,8-2,0 кгс/см2, замкнется блокировка реле давления масла в цепи катушек пусковых контакторов Д1 и Д2 между проводами 19 и 19а. Контакторы Д1 и Д2 сработают и замкнут свои силовые контакты в цепи тягового генератора. Ток от плюса батареи через предохранитель на 500 А, по проводу 602 пойдет через замкнутый контакт Д1, через пусковую обмотку генератора, через якорь, обмотку добавочных полюсов, последовательного возбуждения и компенсационную, через замкнутый контакт Д2 на общий минус. Генератор, работая в режиме электродвигателя последовательного возбуждения, раскручивает вал дизеля. При частоте вращения вала дизеля 450-500 об/мин пусковую рукоятку можно отпустить. При этом она возвратной пружиной вернется в положение П1. Цепь катушек пусковых контакторов разорвется, и они отключатся.

Для исключения возможности трогания тепловоза во время пуска в цепь катушек главных контакторов вк-чючены размыкающие блокировки пусковых контакторов Д1 и Д2 между проводами ЗОв, 30с и ЗОй. Чтобы случайно не включились пусковые контакторы во время движения тепловоза, в цепь катушки РУ2 включены размыкающие блокировки главных контакторов Л1 и Л2. Для регулирования напряжения вспомогательного генератора, обеспечения заряда батареи и постоянства напряжения в цепях освещения на тепловозе применен объединенный регулятор напряжения с угольными резисторами. Этот регулятор включает собственно регулятор напряжения вспомогательного генератора 1 (РН), электромагнит, включения аккумуляторной батареи на заряд 2 (РОТ) и регулятор напряжения питания осветительных ламп З (РНО) (см. рис. 202).

Приведение тепловоза в движение. После пуска дизеля необходимо проверить давление масла в системе, которее на прогретом дизеле при холостом ходе (450-500 об/мин) должно быть не менее 3,5 кгс/см2. До начала работы дизеля под нагрузкой необходимо убедиться, что температура воды и масла на выходе из дизеля не ниже +55° С. Если температура ниже указанной, необходимо прогреть дизель. Для этого рукоятку пускового переключателя устанавливают в положение Х-поездной режим, а рукоятку ездового контроллера — в положение 5. Тогда от провода 601 через предохранитель П11, провод 51, контакты 51-37 пускового переключателя, провод 37, контакты 37-370 ездового контроллера, провод 370, контакты 370-70 пускового переключателя, провод 70 и резистор С150 получит питание катушка вентиля подачи топлива 77. Количество подаваемого топлива возрастает и частота вращения коленчатого вала дизеля повышается до 820-850 об/мин. Одновременно от провода 601 через предохранитель П12, провод 52, контакты 52-5 переключателя режима работы, провод 5, контакты 5-5а ездового контроллера, провод 5а, размыкающий контакт концевого выключателя компрессора и провод 336 получит питание вентиль клапана изменения частоты вращения вала компрессора. Компрессор быстро гговышает давление в тормозном резервуаре до 7 кгс/см2, после чего размыкается контакт КМК. между проводами 5а и 336, отключается вентиль К и компрессор. Одновременно замыкается контакт концевого выключателя Д (при давлении воздуха 4-5 кгс/см2) между проводами 330 и ЗОе в цепи катушек главных контакторов, подготавливая их к включению.

После прогрева дизеля и зарядки тормозной магистрали рукоятку контроллера устанавливают в положение «X», при котором окончательно подготавливается цепь питания катушек главных контакторов Л1 и Л2: от провода 37, через контакты 37-33 контроллера, провод 33 к контактам 33-330 переключателя режима работы. В этом положении вентиль подачи топлива 77 будет получать питание по цепи провод 601, предохранитель Uli, провод 51, контактные пальцы 51-37 пускового переключателя, провод 37, контактные пальцы 37-33 контроллера, провод 33, контакты пневматического реле РДБ аппаратуры бдительности или замыкающий контакт выключателя аппаратуры бдительности ВБ, провод 40, контакты 40-370 контроллера, провод 370, контакты 370-70 пускового переключателя и далее, как в предыдущем случае. Одновременно замыкаются контакты 324 и д17 контроллера в цепи резистора возбуждения Се, подготавливая к работе цепь независимой обмотки возбуждения возбудителя.

Установкой ручки реверсора «в» в положение, соответствующее движению тепловоза, создается цепь питания катушки ПР1 или ПР2 от контакта 1 переключателя режима работы «d» через провод 1, контакты 1-10 пускового переключателя, провод 10, контакты 10-311 или 10-312 реверсора «в», далее через провод 311 или 312, замкнутые контакты реле РУ2 и провода 11 или 12. Если давление воздуха в системе нормальное, реверсор ПР развернется в требуемое рабочее положение.

После поворота реверсора замкнется его блокировка между проводами 13, 311 или 13, 312, и ток по проводу 13, замкнутым контактам реле заземления РЗ, проводу 13а, замкнутым контактам реле максимального тока РТ2, проводу 13в, замкнутым контактам реле максимального тока РТ1, проводу 13с, контактам 13с-13d пускового переключателя и проводу 13d поступает на катушку реле РУ1 Оно срабатывает, и ток от контактного пальца 51 пускового переключателя через контактный палец 37 пускового переключателя, провод 37, контактные пальцы 37-33 контроллера «а», провод 33, контактные пальцы 33-330 переключателя режима работы «rf», провод 330, замкнутые контакты концевого выключателя компрессора Д, провод ЗОе, замкнутые контакты реле РУ1, провод 30, замкнутые контакты реле максимального тока РТ1 и РТ2, провод ЗОв, замкнутые контакты блокировок пусковых контакторов Д1 и Д2, провод 30d, замкнутые блокировки огключателей моторов ОМ1, ОМ2, провода 31, 32 пойдет на катушки главных (поездных) контакторов Л1 и Л2. Они замкнутся и соберут силовую цепь тепловоза.

Одновременно замкнутся блокировки Л1 между проводами 340 и 41 и Л2 между проводами 41 vi 42 в цепи катушки реле возбуждения РВ и цепи независимой обмотки возбуждения возбудителя, а также разомкнутся блокировки Л] и Л2 в цепи катушки РУ2. Реле РУ2 отключается и размыкает свою блокировку между проводами 18а и 19, предотвращая случайное включение пусковых контакторов во время движения. Кроме того, размыкаются блокировки РУ2 между проводами 311-11 и 312-12, отключая питание катушек реверсора. Так как цепь обмотки независимого возбуждения включена на напряжение вспомогательного генератора и цепь моста, в который включена обмотка самовозбуждения, разомкнута (рис. 203), напряжение генератора будет определяться практически его током самовозбуждения, а его мощность будет недостаточна для трогания тепловоза с ме*_г#.

Рис. 203 Принципиальная схема цепи обмотки независимого возбуждения и обмотк! самовозбуждения возбудителя тепловоза ВМЭ1

После перевода рукоятки контроллера на позицию 1а получает питание катушка реле возбуждения РВ от контактного пальца 340 контроллера «а», через провод 340, замкнутые блок-контакты Л1 и Л2, провод 42, резистор 05 и провод 43. Реле РВ срабатывает и своими контактами между проводами 408 и 409 замыкает цепь моста возбуждения катушки самовозбуждения. Одновременно замыкаются контакты РВ между проводами 427-424а, 424а-424, 426-53 в цепи обмотки независимого возбуждения и размыкается контакт РВ между проводами 42а-42в в цепи катушки Ш2. Обмотка независимого возбуждения получит питание по цепи: палец контроллера 340, провод 340, замкнутые контакты Л1 и Л2, провод 42, обмотка независимого возбуждения, провод 421, резистор С1, провод 422, размыкающий контакт РБЗ, провод 423, замкнутый контакт ОМ7, провод 424, замкнутый контакт РВ, провод 424а, резистор С4, провод 426, замкнутый контакт РВ, провод 53 и далее на общий минус. Эта цепь шунтируется включенным по схеме потенциометра резистором возбуждения Се, величина которого изменяется в зависимости от позиции контроллера Ток по шунтирующему резистору идет следующим образом: контакты 40-401 контроллера провод 401, резистор Се, контакт й17 (для позиции 1а) контроллера, контакт 324, провод 324, замкнутый контакт Ш2, провод 427, замкнутый контакт РВ, провод 424а и далее через резистор С4 и замкнутый контакт РВ на общий минус. Одновременно ток идет через все резисторы Се по проводу 47 на общий минус

Обмотка самовозбуждения включена в диагональ моста, плечи которого получают питание от плюса возбудителя по проводу 400 через предохранитель П1 на 10 А, проводу 402 и далее по двум цепям: а) резистор С13, провод 410, резистор С12, провод 409, замкнутый контакт РВ провод 408, резистор СШ, провод 70 и далее на общий минус; б) резистор СП, провод 406, замкнутый контакт ОМ16, провод 411, замкнутый контакт Ш1, провод 404, резистор СЮ, провод 403, резистор С14, провод 48 и далее на общий минус. Резисторы С12 и СШ левого (по схеме) плеча моста шунтируются следующей цепочкой: провод 410,

диод, провод 421, резистор С1, провод 422, замкнутые контакты РБЗГ ОМ7 и РВ, провод 424а, резистор С4, провод 426, замкнутый контакт РВ, провод 53 и далее на общий минус. Схема возбуждения работает следующим образом.

При переводе рукоятки контроллера на последующие позиции величина сопротивления резистора Се, шунтирующего обмотку независимого возбуждения, увеличивается, а следовательно, увеличится ток, идущий через эту обмотку. При этом увеличится падение напряжения на резисторах С1 и С4. В результате потенциал точки соединения обмотки независимого возбуждения с резистором С1 возрастет, что в свою очередь приведет к ограничению тока в шунтирующей через диод цепочке левого плеча моста и изменению величины тока в обмотке самовозбуждения. Диод в шунтирующей цепочке исключает возможность появления обратного тока в случае, если потенциал в упомянутой выше точке окажется выше потенциала провода 410. После того как обмотки возбуждения возбудителя получили питание, напряжение возбудителя и тягового генератора увеличится и в силовой цепи пойдет ток, достаточный для трогания тепловоза с места.

Положение контроллера 1а-Ы изменяет возбуждение возбудителя, и ток в силовой цепи возрастает. Подача топлива на этих позициях не меняется (она обеспечивается топливным вентилем Т1), а сила тяги изменяется только с возрастанием тока за счет возбуждения. На позиции 1й дизель получает полную нагрузку и частота вращения его коленчатого вала снижается до 800 об/мин. От позиции контроллера 2 до 7а изменяется топливоподача дизеля. В этих положениях контроллера включаются вентили подачи топлива Т2, ТЗ, Т4, получая питание от контактов 371, 372 и 373 контроллера «а» через провода 371, 372 и 373, замкнутые контакты отключателя двигателей ОМ, замкнутые контакты реле РУ1 и резисторы С156, С154 или С152.

На позициях 7а-7і ток силовой цепи возрастает небольшими ступенями до 2600-2800 А при неизменной подаче топлива за счет изменения величины сопротивления резистора Се. При движении на 7і позиции контроллера, когда напряжение на зажимах генератора достигает предельного значения 485-500 В (при скорости 30-35 км/ч) и дальнейшее его увеличение за счет возбуждения невозможно, замыкается контакт регулятора возбуждения КРВ между проводами 402 и 407. При включении КРВ от провода 400 через 10 А предохранитель П1, провод 402, замкнутые контакты КРВ, замкнутые контакты отключателя ОШ, провод 407а получает питание катушка реле шунтировки РШ. Реле РШ срабатывает и одними своими контактами между проводами 402, 407 создает цепь самоблокировки, а другими между проводами 427-424а шунтирует контакты реле возбуждения РВ. Третьи контакты реле РШ между проводами 46-42в подготавливают цепь включения контакторов Ш1, Ш2, а контакты реле РШ между проводами 43-2 шунтируют катушку РВ. Ток в катушке РВ снижается, и она выключается, разрывая своими контактами между проводами 408, 409 цепь резистора СШ, в результате самовозбуждение возбудителя падает до нуля.

Другими контактами между проводами 424а-424 реле РВ разрывает цепь шунтирующую резистор С2, в результате чего возбуждение возбудителя падает еще на 50%. Обмотка независимого возбуждения в этом случае питается по следующей цепи (см. рис. 202): провод 40, контакты 40-340 контроллера, провод 340, блокировки Л1 и Л2, провод 42, обмотка независимого возбуждение, провод 421, резисторы С1, С2, провод 424а, замкнувшиеся контакты РШ, провод 427, замкнутый контакт Ш2, провод 324, замкнутые накоротко на позиции 7І контакты контроллера 324 и 47, провод 47 и далее на общий минус.

Контакты реле РВ между проводами 42а-42е в цепи контакторов 1111, Ш2 замыкаются при выключении реле РВ, создавая цепь их питания, и контакторы Ш1, Ш2 включаются. При этом блок-контакт контактора Uli между проводами 42а-46 создает цепь самоблокировки. Блок-контакт Ш2 между проводами 324-427 разрывает цепь шунтиров-ки резистора С6, снижая этим независимое возбуждение возбудителя. Другой блок-контакт контактора Ш2 между проводами 412 и 24 разрывает цепь питания реле РШ, а блок-контакт Ш1 между проводами 411 и 404 — цепь резистора СП.

Так как реле РШ размыкает шунтирующую цепь вокруг реле РВ, оно, замкнувшись, восстанавливает цепи возбуждения возбудителя. Выключение же резистора СП изменяет пределы регулирования возбуждения возбудителя. При снижении скорости движения тепловоза до 20 км/ч мощность на зажимах двигателя падает настолько, что целесообразно прекратить ослабление возбуждения. Для этого машинист должен перевести рукоятку контроллера в положение «X», а затем выводить ее в требуемое положение.

Для автоматического регулирования мощности тягового генератора возбудитель имеет две обмотки встречного возбуждения И-к1 и 12-к2. Эти обмотки включены через делители напряжения С37-С38 и С35-С36 параллельно обмоткам возбуждения каждой группы тяговых электродвигателей таким образом, что ток в них пропорционален току нагрузки каждой группы электродвигателей. Магнитный поток этих обмоток направлен встречно по отношению к магнитному потоку, создаваемому обмотками независимого возбуждения и самовозбуждения. Схема работает следующим образом. При увеличении скорости движения и уменьшении тока в силовой цепи (тока генератора) уменьшается и ток в обмотках 11-к1 и 12-к2. Встречный магнитный поток возбудителя уменьшается и увеличивается общее возбуждение возбудителя и его напряжение, а следовательно, возбуждение генератора и его напряжение. В результате мощность генератора остается постоянной.

Дизель останавливают кнопкой ОД1, а при работе по системе многих единиц дизель второго локомотива останавливается кнопкой ОД2. Электрическая схема предусматривает также работу тепловоза на одной группе тяговых электродвигателей и работу по системе двух единиц. Защитная аппаратура на тепловозе ВМЭ1 и его цепи освещения выполняют те же функции, что и на тепловозах, описанных выше.

⇐ | Принципиальные электрические схемы тепловозов ЧМЭЗ и ЧМЭ2 | | Маневровые тепловозы Под редакцией Л. С. НАЗАРОВА | | Принципиальные электрические схемы тепловозов с гидравлической передачей | ⇒

Электрический выключатель. Виды и работа. Применение

Электрический выключатель – это устройство, предназначенное для размыкания электрической цепи через которое осуществляется передача напряжения на различные потребители. Он используется в сетях с рабочим напряжением до 1000В. В большинстве случаев устройство не оснащается системой автоматического отключения токов в случае короткого замыкания.

Как подключается электрический выключатель

Устройство монтируется для обеспечения разрыва фазного провода. Фактически, кабель нулевой полярности идет от распределительной коробки на источник потребления напрямую, в то время как фаза проходит через корпус выключателя и подсоединяется к его клеммам. Данный механизм имеет два рабочих положения. В одном концы провода не имеют контакта между собой, поэтому потребитель находится обесточенным. Во втором положении клеммы соединяются, поэтому пропускают электрический ток, в результате чего потребитель работает.

Внутри корпуса выключателя предусматриваются специальные винты для закрепления концов провода фазы. К одному посадочному гнезду он подводится, а через второй уходит к потребителю. В большинстве случаев выключатель состоит из двух главных разборных частей. Первая предназначена для фиксации провода и закрепления корпуса выключателя, а вторая выполняет роль защитной лицевой крышки.

Виды выключателей

По способу монтажа выключатели бывают:

• Встраиваемые.
• Для внешней установки.

Встраиваемая конструкция подразумевает монтаж в специальные технологические отверстия на стене, что позволяет скрыть видимость всего механизма, оставив только его лицевую часть. Такой способ обеспечивает максимальную аккуратность и применяется в том случае, если установлена скрытая проводка. Это обычно характерно для жилых и офисных помещений. Такие устройства более требовательны к качеству установки и более сложные в ремонте.

Электрический выключатель для внешней установки закрепляется на поверхности стены и подсоединяется к проводу, который проложен открытым способом. Обычно такие устройства применяют в технических помещениях, где эстетическая сторона менее важна. В отдельных случаях подобные выключатели можно встретить в домашних помещениях, при проведении монтажа так называемой ретро проводки, состоящей из скрученного кабеля.

По принципу работы выключатели бывают:

• Клавишные.
• Кнопочные.
• Рычажные.
• Поворотные.
• Шнуровые.
• Сенсорные.

Клавишный является самым распространенным. Он имеет крупную клавишу на лицевой части, выполняющую роль рычага. В одном положении токопроводящие клеммы контактируют между собой, в то время как во втором размыкаются.

Кнопочный оснащается кнопкой с установленной механической пружиной. При нажатии на нее осуществляется контакт на проводе. При повторном нажатии пружина подымает кнопку и препятствует соединению между клеммами. В результате чего потребитель обесточивается.

Рычажный является одной из самых надежных, но не столь распространенной конструкцией. Он имел огромную популярность в XX веке, но его внешний вид считается морально устаревшим визуально. Такое устройство работает по принципу рубильника с маленьким рычажком.

Поворотный так же имеет два положения. В первом электрическая цепь на клеммах замыкается, а во втором размыкается. Смещение между положениями осуществляется поворотом. Это также довольно надежная конструкция, которая больше используется на промышленных объектах, и не популярна для домашних помещений.

Шнуровой или веревочный электрический выключатель подразумевает изменение рабочего положения клемм путем вытягивания подвешенного шнурка. Это удобная, но ненадежная конструкция, которая все же пользуется популярностью. Такие устройства устанавливают на маленькие светильники и бытовые вытяжные вентиляторы. В устройстве имеется пружина, позволяющая переключаться между режимами. Если дернуть за шнур, то клеммы смыкаются, и потребитель получает электричество. При повторном воздействии на шнурок, электрическая цепь прерывается.

Сенсорные являются самыми современными. Они не подразумевают механического переключения прямым воздействием. Чтобы замкнуть или разомкнуть электроцепь, необходимо прикоснуться пальцем к поверхности выключателя. Скрытые в его устройстве механизмы сами осуществляют смену режимов.

По функциональности электровыключатели бывают:

• Одно и многоклавишными.
• Проходными.
• Перекрестными.
• Со встроенным димером.
• С подсветкой.
• Автоматические.
• Антивандальные.

Электрический выключатель с одной клавишей является самым распространенным. Его устанавливают для осуществления включения и отключения одного бытового потребителя электричества. Такое устройство обычно выбирается для управления освещением жилых и нежилых помещений. Также данная конструкция может предусматривать набор из нескольких клавиш, что позволяет осуществлять управление с одной точки несколькими приборами. При установке такого переключателя, и проведении правильного монтажа, возможно управлять лампочками одной люстры, осуществляя включение каждой из них по отдельности или группами. Это дает возможность корректировать оптимальное освещение. Также с помощью такого электровыключателя можно осуществлять раздельное управление различными бытовыми приборами, к примеру, плафоном и вытяжкой.

Проходные внешне ничем не отличаются от классических клавишных, при этом они устанавливаются в разных местах. Они управляют одним источником света или потребителям. Такие устройства требуют проведения монтажа с соблюдением особой схемы. Выключатели данного типа обычно устанавливаются в коридорах. Один из них ставится в начале, а другой в конце помещения. Войдя в коридор и нажав на один из выключателей, можно получить свет, после чего пройдя через помещение и добравшись до второго рубильника, можно отключить уже через него. При этом все, кто будет идти следом, сможет действовать по такому же принципу. В это же время при движении в обратную сторону, включатели будут работать аналогично, поскольку они не имеют привязанности к положению клавиш.

Электрический выключатель

перекрестного типа является похожей конструкцией с проходными устройствами. При этом они размещаются не парно, а в любом количестве, требуемом при монтаже. Такие устройства обычно устанавливают на производственные предприятия в крупные цеха, что позволяет осуществлять управление подсветкой, находясь в любой точке помещения.

Электровыключатели с димером позволяют не только прекращать передачу фазы тока, но и плавную регулировку подачи электричества. Такие устройства устанавливают на управление световыми приборами.

Отдельной категорией идут выключатели с подсветкой. Конструктивно они практически ничем не отличаются от прочих видов, за тем исключением, что имеют световой индикатор. Это позволяет их находить в темноте, что очень удобно для домашнего помещения. Такие устройства не требуют особой технологии подключения, а кроме этого стоят лишь слегка дороже.

Электрические выключатели автоматического типа обычно можно встретить внутри электрощита, но также их устанавливают для управления мощными осветительными приборами и промышленным оборудованием. Такие системы кроме функции подачи и отключения электричества, осуществляют автоматический контроль за параметрами тока. При его резком изменении до критического уровня, система срабатывает автоматически, разрывая цепь. В результате напряжение не передается дальше потребителю, что исключает его короткое замыкание. При этом нужно отметить, что такие системы не являются панацеей, поскольку существует большой ассортимент оборудования, которое не переносит резкого обесточивания. В первую очередь это компьютерная техника.

Антивандальные обычно устанавливается в общественных местах. Они имеют усиленную конструкцию, а также сделаны таким образом, чтобы не иметь выпирающих частей. Обычно это устройства кнопочного типа, которые встраиваются в стену. Они изготовлены из металла, что повышает их устойчивость к механическому воздействию. Такие устройства можно встретить в подъездах домов, общественных туалетах и прочих местах с высокой посещаемостью.

Отличие между электровыключателями

Электрический выключатель может отличаться не только по конструктивным особенностям, но и прочим характеристикам. В первую очередь к ним относится:

• Рабочий ток.
• Напряжение в сети.
• Наличие пыле и влагозащиты.

Рабочий ток является одним из главных критериев, по которым подбираются электровыключатели. Этот показатель характеризует, какую нагрузку смогут выдержать клеммы устройства без их перегорания. К примеру, если на корпусе имеется надпись об уровне рабочего тока 1А, то это оборудование нельзя применять для потребителя на 2А.

По напряжению бытовой электрический выключатель может предусматривать подсоединение к сети на 220 и 380В. Чаще всего используется первый вариант, поскольку трехфазная сеть характерна больше для промышленных объектов и не используется в жилых постройках.

Подавляющее большинство выключателей не имеют защиты от пыли и влаги, поскольку используются в обычных помещениях, где не наблюдается избытка сырости и пыли. Для специфических объектов выпускаются устройства с уплотненной конструкцией, которая предотвращает попадание внутрь корпуса капель влаги и пыли. Этот показатель выражается цифровой маркировкой с приставкой IP. Чем выше цифра, тем эффективнее уровень пыле и влагозащиты. Лучшими для выключателей являются уровни защиты ip44- ip67.

Похожие темы:

Электрический ток. Сила тока — Электрическое поле. Электрический ток — ЭЛЕКТРОДИНАМИКА — ВСЕ УРОКИ ФИЗИКИ 11 КЛАСС — конспекты уроков — План урока — Конспект урока — Планы уроков — разработки уроков по физике

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

 

Электрическое поле. Электрический ток

УРОК 5/5

Тема. Электрический ток. Сила тока

 

Цель урока: углубить знания учащихся о электрический ток; напомнить о действиях электрического тока.

Тип урока: комбинированный урок.

ПЛАН УРОКА

Контроль знаний	15 мин.	Самостоятельная работа № 2 «Потенциал электрического поля. Электроемкость. Энергия электрического поля»
Демонстрации	4 мин.	1. Источники электрического тока. 2. Действия электрического тока
Изучение нового материала	20 мин.	1. Электрический ток. 2. Источника тока. 3. Сила тока. 4. Действия электрического тока
Закрепление изученного материала	6 мин.	1. Качественные вопросы. 2. Учимся решать задачи

 

ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

1. Электрический ток

Согласно электронной теории, в телах есть свободные электроны, движением которых объясняют различные электрические явления. Эти электроны хаотически движутся, подобно молекулам газа.

Если к проводнику приложено внешнее электрическое поле, то на беспорядочное тепловое движение свободных электронов накладывается направленный движение под действием сил электрического поля — так называемый дрейф электронов, что и обусловливает электрический ток.

Обращен движение заряженных частиц называют электрическим током.

За направление тока договорились принимать направление, в котором движутся положительно заряженные частицы. Например, положительно заряженные ионы движутся в направлении тока. В металлах носителями заряда являются отрицательно заряженные электроны, поэтому в металле направление тока противоположно направлению движения носителей заряда. Электрический ток может быть получен только в веществе, в которой есть свободные заряженные частицы. Чтобы они начали двигаться, нужно создать в проводнике электрическое поле.

Следовательно, для существования тока в проводнике необходимы следующие условия:

1) наличие свободных заряженных частиц;

2) существования в проводнике электрического поля, характеризуется разностью потенциалов на концах проводника;

3) замкнутую электрическую цепь.

Если разность потенциалов не меняется со временем, то в проводнике устанавливается постоянный электрический ток.

2. Источники тока

Источник тока — это устройство, в котором происходит преобразование какого-либо вида энергии в электрическую. В любом источнике тока совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц, которые накапливаются на полюсах источника.

Работу эту выполняют так называемые сторонние силы. Такие силы не могут иметь электрическое происхождение. В источниках тока в течение работы по разделению заряженных частиц происходит превращение механической, внутренней или какой-либо другой энергии в электрическую.

3. Сила тока

В случае постоянного тока заряд, проходящий через поперечное сечение проводника, прямо пропорционален времени. Поэтому постоянный ток характеризуют отношением заряда к промежутку времени, в течение которого было перенесено заряд.

Ø Сила тока равна отношению заряда Δq, переносимого через поперечное сечение проводника за промежуток времени Δt, к этому промежутку времени:

В системе СИ силу тока измеряют в амперах (А). Ампер является одной из основных единиц системы СИ и определяют его с помощью магнитного взаимодействия токов. За силы тока в 1 А через поперечное сечение проводника каждую секунду проходит заряд в 1 Кл (1 А = 1 Кл/с).

4. Действия электрического тока

Непосредственное движение частиц в проводнике мы увидеть не можем. О наличии электрического тока можно судить по тем действиям, которые его сопровождают (тепловая, магнитная, химическая).

Тепловое действие тока обусловлено тем, что в случае направленного движения заряженных частиц через вещество они сталкиваются с ионами, атомами и молекулами вещества, увеличивая кинетическую энергию их хаотического «теплового» движения.

Магнитное действие тока обусловлено тем, что вокруг движущихся зарядов существует магнитное поле, которое действует на заряды, движущиеся.

Магнитное действие тока интересна тем, что она проявляется всегда, тогда как другие действия тока (химическая и тепловая) могут и не проявляться. Например, химическое действие тока отсутствует во время прохождения тока через металлы, а тепловая отсутствует в случае прохождения тока через сверхпроводники.

Поэтому магнитное действие тока используют для измерения силы тока (и, в частности, для определения единицы измерения силы тока), а также для создания точных электроизмерительных приборов.

Химическое действие тока начал изучать еще сам Вольт, но наиболее полно его исследовал в начале XIX века Фарадей, установил количественные законы электролиза.

Химическое действие тока можно наблюдать, пропуская электрический ток через раствор медного купороса CuSO4. Учащиеся должны знать, что во время взаимодействия вещества с растворителем молекулы вещества распадаются на положительные и отрицательные ионы. Эти ионы начинают двигаться в электрическом поле. Положительные ионы движутся к отрицательно заряженному электроду (катоду), а отрицательные ионы — к положительно заряженному электроду (аноду).

 

ВОПРОС К УЧАЩИМСЯ В ХОДЕ ИЗЛОЖЕНИЯ НОВОГО МАТЕРИАЛА

Первый уровень

1. Что представляет собой электрический ток?

2. Как определяют направление тока?

3. При каких условиях существует ток в замкнутой электрической цепи?

4. Совпадает ли направление тока в металлических проводниках с направлением движения электронов?

5. Зачем в электроцепях нужен источник тока?

Второй уровень

1. Или движутся заряженные частицы в проводнике, когда по нему не идет ток?

2. Возникает электрический ток при заземлении заряженного металлического шарика?

3. Оба конца проводника имеют одинаковый потенциал. Проходит ли ток по этому проводнику?

4. Во всем круге электрический ток течет от положительного к отрицательному полюсу источника тока?

 

ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА

1). Качественные вопросы

1. Как определить, не разрывая круг, идет через провод ток?

2. Направление электрического тока электронного луча в кинескопе телевизора: к экрану или от него?

3. Два разноименно заряженных металлических шарика соединяют проводом. В какую сторону пойдет ток через провод?

4. Трамвайная линия, в отличие от троллейбусной, имеет только один электрический провод. Как в этом случае создается замкнутый круг?

2). Учимся решать задачи

1. Какой заряд прошел через спираль утюга, если его гладили 1,5 ч., а сила тока в спирали 3 А?

2. Сколько электронов пройдет за 2 с через поперечное сечение спирали лампы, если сила тока в спирали равен 0,32 А?

Решение

Из определения силы тока I = q/t, следует , что q = It. Зная величину заряда электрона qe, можно найти число электронов N, прошедших через поперечное сечение спирали лампы:

Проверим единицы величин:

Выполняем вычисления:

Ответ: за 2 с через поперечное сечение спирали пройдет 4·1018 электронов.

3. За какое время через поперечное сечение проводника при силе тока 200 мА пройдет заряд 60 Кл?

4. Для питания лампы фотовспышки используют конденсатор емкостью 800 мкФ, заряженный до напряжения 300 В. Какой средний ток разрядки конденсатора, если длительность вспышки составляет 20 мс? (Ответ: 12)

 

ЧТО МЫ УЗНАЛИ НА УРОКЕ

· Электрический ток — это направленный движение заряженных частиц. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц.

· Действия электрического тока: световая, тепловая, химическая, магнитная.

· Физическую величину И, равную отношению заряда q, перенесенного через поперечное сечение проводника за промежуток времени t, к этому промежутку времени, называют силой тока:

· 1 Кл — это заряд, проходящий через поперечное сечение проводника в течение 1 с при силе тока 1 А.

1 Кл = 1 А · 1 с.

 

Домашнее задание

1. Подр.: § 5.

2. 3б.:

Рів1 № 4.3; 4.2; 4.11; 4.14.

Рів2 № 4.27; 4.31; 4.32, 4.33.

Рів3 № 4.38, 4.39; 4.50; 4.51.

Как использовать амперметр для измерения тока | Основные концепции и испытательное оборудование

Детали и материалы

• Аккумулятор 6 В
• Лампа накаливания 6 В

Предполагается, что с этого момента будут доступны основные компоненты конструкции схемы, такие как макетная плата, клеммная колодка и перемычки, при этом в разделе «Детали и материалы» останутся только компоненты и материалы, уникальные для данного проекта.

Дополнительная литература

Уроки электрических цепей , том 1, глава 1: «Основные концепции электричества»

Уроки электрических цепей , том 1, глава 8: «Схемы измерения постоянного тока»

Цели обучения использованию амперметра

• Как измерить ток мультиметром
• Как проверить внутренний предохранитель мультиметра
• Выбор подходящего диапазона расходомера

Схема амперметра

Амперметр Иллюстрация

Инструкции по эксперименту

Ток — это мера скорости электронного «потока» в цепи.Он измеряется в амперах, называемых просто «ампер» (А).

Наиболее распространенный способ измерения тока в цепи — разомкнуть цепь и вставить «амперметр» в серии (в линию) со схемой, чтобы все электроны, протекающие по цепи, также прошли через измеритель. .

Поскольку для измерения тока таким способом требуется, чтобы измеритель был частью цепи, это более сложный тип измерения, чем измерение напряжения или сопротивления.

Некоторые цифровые измерители, такие как устройство, показанное на рисунке, имеют отдельный разъем для вставки красного штекера измерительного провода при измерении тока.

В других измерителях, как и в большинстве недорогих аналоговых измерителей, используются те же гнезда для измерения напряжения, сопротивления и тока.

Для получения подробной информации об измерении тока обратитесь к руководству пользователя конкретной модели счетчика, которым вы владеете.

Когда амперметр включен последовательно с цепью, в идеале он не падает, когда через него проходит ток.

Другими словами, он действует как кусок провода, с очень небольшим сопротивлением от одного щупа к другому.

Следовательно, амперметр будет действовать как короткое замыкание, если он будет размещен параллельно (через выводы) значительного источника напряжения. Если это будет сделано, в результате произойдет скачок тока, который может повредить счетчик:

Использование предохранителя в цепи

Амперметры

обычно защищены от чрезмерного тока с помощью небольшого предохранителя , расположенного внутри корпуса счетчика.

Если амперметр случайно подключен к источнику значительного напряжения, возникающий в результате скачок тока «сожжет» предохранитель и сделает измеритель неспособным измерять ток до тех пор, пока предохранитель не будет заменен.

Будьте очень осторожны, чтобы избежать этого сценария! Вы можете проверить состояние предохранителя мультиметра, переключив его в режим сопротивления и измерив обрыв цепи через измерительные провода (и через предохранитель).

На измерителе, в котором одни и те же гнезда измерительных проводов используются для измерения сопротивления и тока, просто оставьте разъемы измерительных проводов на месте и соедините два щупа вместе.

В мультиметр, где используются разные гнезда, вот как вы вставляете штекеры тестовых проводов, чтобы проверить предохранитель:

Создайте схему с одной батареей и одной лампой, используя перемычки для подключения батареи к лампе, и убедитесь, что лампа загорается, прежде чем подключать измеритель к ней последовательно.

Затем разомкните цепь в любой точке и подключите щупы измерителя к двум точкам разрыва для измерения тока.

Как обычно, если ваш измеритель измеряет диапазон вручную, начните с выбора самого высокого диапазона для тока, затем переместите селекторный переключатель в положение меньшего диапазона, пока на дисплее измерителя не появится самая сильная индикация без выхода за пределы диапазона.Если индикатор глюкометра показывает «назад» (движение влево на аналоговой стрелке или отрицательное значение на цифровом дисплее), поменяйте местами подключения измерительного щупа и попробуйте снова.

Когда амперметр показывает нормальные показания (не «в обратном направлении»), электроны входят в черный измерительный провод и выходят из красного.

Вот как вы определяете направление тока с помощью измерителя.

Для 6-вольтовой батареи и фонарика ток в цепи будет в пределах тысячных ампера, или миллиампер .

Цифровые измерители часто показывают маленькую букву «м» в правой части дисплея, чтобы указать этот метрический префикс.

Попробуйте разорвать цепь в другом месте и вместо этого вставить туда измеритель. Что вы замечаете в измеряемой величине тока? Как вы думаете, почему это так?

Восстановите схему на макетной плате следующим образом:

Подключение амперметра к макетной плате: советы и хитрости

Студенты часто путаются при подключении амперметра к макетной плате.

Как можно подключить счетчик, чтобы улавливать весь ток цепи и не создавать короткого замыкания? Вот один простой метод, который гарантирует успех:

• Определите, через какой провод или клемму компонента вы хотите измерить ток.
• Вытяните этот провод или клемму из отверстия в макете. Оставьте его висеть в воздухе.
• Вставьте запасной кусок провода в отверстие, из которого вы только что вытащили другой провод или клемму. Оставьте другой конец этого провода висеть в воздухе.
• Подключите амперметр между двумя неподключенными концами провода (двумя, которые висели в воздухе). Теперь вы уверены, что измеряет ток через первоначально идентифицированный провод или клемму.

Опять же, измерьте ток через разные провода в этой цепи, следуя той же процедуре подключения, которая описана выше.

Что вы заметили в этих измерениях тока? Результаты в схеме макетной платы должны быть такими же, как результаты в схеме произвольной формы (без макета).

Результаты эксперимента

Построение той же цепи на клеммной колодке также должно дать аналогичные результаты:

Текущее значение 24,70 мА (24,70 мА), показанное на иллюстрациях, является произвольной величиной, приемлемой для небольшой лампы накаливания.

Если ток в вашей цепи имеет другое значение, это нормально, пока лампа работает при подключенном измерителе.

Если лампа отказывается загораться, когда счетчик подключен к цепи, и счетчик регистрирует гораздо большее значение, возможно, у вас короткое замыкание в счетчике.

Если ваша лампа не загорается, когда счетчик подключен к цепи, и счетчик регистрирует нулевой ток, вы, вероятно, перегорели предохранитель внутри счетчика.

Проверьте состояние предохранителя измерителя, как описано ранее в этом разделе, и при необходимости замените предохранитель.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Серия

и параллельные схемы

Что такое электрическая схема?

Для того, чтобы электроны текли, им нужна замкнутая цепь.Электрическая цепь обеспечивает полный, замкнутый путь для электричества. Части цепи состоят из нагрузки или сопротивления; провода; и переключатель. Источником энергии может быть аккумулятор, термопара, фотоэлемент или электрогенератор. Нагрузка — это часть схемы, которая использует энергию. Нагрузка схемы всегда оказывает некоторое сопротивление потоку электронов. В результате энергия преобразуется в тепло, свет или механическую энергию. Переключатель электрической цепи служит для предотвращения потока электронов.Это называется обрыв цепи

Есть два типа электрических цепей: последовательная и параллельная.

Цепь серии

Последовательная цепь, есть только один путь для прохождения электронов (см. Изображение последовательной цепи). Основным недостатком последовательной цепи является то, что при обрыве цепи вся цепь разомкнута и ток не течет. Примером серии могут быть огни на многих недорогих елках.Если погаснет один свет, погаснут все.

Параллельная цепь

В параллельной цепи разные части электрической цепи находятся в нескольких разных ветвях. Электроны могут течь по нескольким различным путям. Если есть разрыв в одной ветви цепи, электроны все еще могут течь в других ветвях (см. Изображение параллельной цепи). Ваш дом подключен к параллельной схеме, поэтому, если одна лампочка погаснет, другая останется включенной.

Электрические цепи в вашем доме

Вы заметите, что у себя дома у большинства розеток есть 3 штыря.К розетке подключены три провода. Два провода проходят параллельно друг другу и имеют разность потенциалов 120 вольт в США, в Европе разность потенциалов составляет 220 вольт. Третий провод подключен к земле. Провод, который соединен с землей, обеспечивает кратчайший путь электронов к Земле. Этот третий провод не несет тока. Провод — это просто средство защиты от короткого замыкания. Короткое замыкание — это когда происходит авария, которая позволяет электричеству проходить по более короткому пути в цепи.Эти цепи имеют меньшее сопротивление и, следовательно, больший ток. Если провод с высоким потенциалом соприкоснется с другой металлической поверхностью устройства, все устройство будет потреблять ток, что приведет к поражению человека, прикасающегося к нему. Заземляющий провод, имеющий более короткую цепь, обеспечивает безопасность, поэтому вместо тока, протекающего через прибор, он будет течь на землю.

Устройства безопасности цепей — предохранители и автоматические выключатели

Ваш дом позволяет использовать только определенное количество электроэнергии одновременно.В зависимости от проводки в некоторых домах может подаваться до 150 ампер за один раз. Это делится на множество цепей. Средняя цепь в доме — 15 или 20 ампер. Более сильный ток, протекающий по проводам, приведет к их нагреву и может вызвать возгорание. Поэтому необходимо иметь устройства, которые будут останавливать поток электронов, когда ток становится слишком высоким. Предохранитель — обычное устройство во многих домах. Внутри предохранителя находится крошечная полоска металла. Когда ток, протекающий через него, будет слишком большим, это вызовет плавление тонкой полоски, что приведет к разрыву цепи.

Недостаток предохранителей

состоит в том, что после сгорания предохранителя их необходимо заменить. Лучшее решение — использовать так называемый автоматический выключатель. У автоматического выключателя есть переключатель, который размыкается при слишком высоком токе. Это предотвращает протекание тока. Переключатель можно замкнуть вручную после уменьшения количества используемого тока. Например, когда вы включаете в доме слишком много электронных устройств, мощность которых превышает 15 ампер, автоматический выключатель отключается.

---

Проверьте свой Понимание:

3 правила работы схемы | ОРЕЛ

Приветствую новых инженеров.Это прекрасное место для начала — с простой схемы, которая является строительным блоком для каждого элемента электроники в нашем мире. Когда вы полностью поймете, вы будете готовы начать собственное путешествие по их проектированию и устранению неисправностей.

Строительные блоки схемы

Перед тем, как погрузиться в полную схему, разумно сначала поразмыслить над отдельными частями, составляющими единое целое: потоком, нагрузкой и проводимостью. Мы разбили эти принципы на три основных правила:

• Правило 1 — Электричество всегда будет течь от более высокого напряжения к более низкому.
• Правило 2 — Электричество всегда требует работы.
• Правило 3 — Электричеству всегда нужен путь.

Правило 1. Все дело в потоке

Каждой электронной схеме нужен источник питания, будь то батарея AA, которую можно вставить в контроллер Xbox One, или что-то с большей силой, например настенная розетка, которая может питать большое количество устройств. Электричество, исходящее от этих источников, измеряется напряжением, вольтами или просто В.

Да, мы говорим о таком напряжении! Когда он будет достаточно высоким, это может нанести серьезный ущерб.

Независимо от того, откуда течет эта энергия, ее цель всегда одна — переходить из одной области в другую и в процессе выполнять некоторую работу, например, заряжать компьютер или включать свет.

Основным компонентом этого потока энергии является то, что электричество всегда будет течь от более высокого напряжения к более низкому напряжению.Всегда. Это называется потенциалом . Можно сказать, что это потенциальное электричество должно перемещаться из одного района в другой.

Поток высокого (положительного) напряжения в низкое (отрицательное) напряжение.

Как это соотносится с нашим реальным миром? Возьмем для примера простую батарею:

• Батарея имеет две стороны, отрицательная сторона — это низкое напряжение, измеряемое при 0 В, положительная сторона — высокое напряжение, при измерении при 1,5 В.
• Энергия всегда должна вытекать из положительной стороны батареи, чтобы перейти к отрицательной стороне, чтобы найти баланс.
• Для этого он должен протекать по чему-то, обычно по медному проводу, и в процессе выполнять некоторую работу, например включать свет или вращать двигатель.

В конце концов, все электричество хочет найти равновесие на земле (0 В). Единственный способ сделать это в батарее — сместить положительный полюс на отрицательный. Мы извлекаем выгоду из этого естественного стремления к энергии, размещая некоторые объекты так, чтобы они проходили через них, что позволяет нам включать свет, силовые двигатели и включать и выключать транзисторы в компьютере.

Все это составляет Правило 1 — Электричество всегда будет хотеть течь от более высокого напряжения к более низкому напряжению. Помните это; это никогда не изменится.

Правило 2 — Начало работы

Итак, у вас может быть электричество, которое хочет перетекать с более высокого напряжения на более низкое, но какой в ​​этом смысл? Единственная причина заставить электричество течь — это немного поработать. Этот процесс, когда электричество выполняет работу в цепи, называется нагрузкой , .Без нагрузки или работы с электричеством нет смысла иметь электрическую цепь. Нагрузка может быть чем угодно, например:

• Spinning Двигатель, вращающий пропеллеры дрона.
• Включение светодиода на кабеле для зарядки, чтобы указать, что ваш ноутбук подключен к сети.
• Подключение гарнитуры по беспроводной сети к ноутбуку для прослушивания музыки.

В это время года электрическая нагрузка бывает разных форм, одна из которых питает эти светодиоды.(Источник изображения)

Обратите внимание, что все эти нагрузки являются действиями. Электричество всегда заставляет происходить что-то физическое, даже если мы не можем увидеть это собственными глазами. Но почему это называется нагрузкой? Вы можете думать об этом как об обузе для всего, что питает вашу схему. Для вращения двигателя требуется электричество, а это забирает у вашего источника питания энергию, которая у него когда-то была.

Помните Правило 2 — У электричества всегда есть работа, которую нужно выполнить . Без работы схема бесполезна.

Правило 3 — По пути

Третье и последнее правило — это то, что делает возможными первые два правила: электричеству нужен путь для передвижения. Этот путь действует как своего рода посредник. Допустим, вы подключаете зарядное устройство ноутбука к розетке, а затем к ноутбуку. Разумеется, он заряжается, но без этого шнура между компьютером и розеткой ничего бы не произошло.

Это потому, что электричеству нужен путь, по которому можно добраться из одного пункта назначения в другой.И путь всегда один и тот же:

• Электроэнергия — Электричество всегда исходит от источника, такого как батарея или розетка.
• Путешествие — Затем он путешествует по тропе, выполняя свою работу по пути.
• Пункт назначения — Затем он прибывает в конечный пункт назначения, находя покой в ​​точке с самым низким напряжением.

Этот путь, по которому проходит электричество, состоит из так называемого проводящего материала, который состоит из обычных металлов, таких как медь, серебро, золото или алюминий.Электроэнергетика любит ездить на этой фигне. Электричество также очень избирательно, и оно не мешает путешествовать по дорожкам, сделанным из индуктивных материалов. Сюда входят такие вещи, как резина, стекло и даже воздух.

Видите все эти медные провода? Электричество любит путешествовать по этому проводящему материалу.

Помните Правило 3 — Электричеству всегда нужен путь, чтобы пройти по . Без пути он никуда не денется.

Собираем все вместе — полная схема

Давайте теперь объединим все эти правила в полное определение схемы.

Цепь — это просто путь, по которому может течь электричество.

И с помощью этой простой концепции мужчины и женщины начали строить безумно сложные цепи, которые отправили человечество в космос и в глубины наших самых глубоких океанов. А пока постараемся упростить задачу и составим нашу первую схему. Вот что вам понадобится, если вы хотите продолжить:

• (1) аккумулятор 9 В
• (1) резистор 470 Ом
• (1) Стандартный светодиод
• (3) Измерительные провода с зажимами типа «крокодил»

Шаг 1 — Добавление источника питания

Возвращаясь к нашему Правилу трех, первое гласит, что электричество всегда будет течь от более высокого напряжения к более низкому.Итак, это означает, что нам нужен какой-то источник питания в этой цепи, мы добавим нашу батарею на 9 В.

Начало нашей схемы начинается с 9-вольтовой батареи.

Правило 1 теперь выполнено. У нас есть какой-то источник питания, у которого высокое напряжение на положительном конце (+) и 0 В на отрицательном конце (-). Но все это электричество будет потрачено зря, если мы не будем с ним что-то делать, так что давайте дадим ему немного работы (нагрузку).

Шаг 2 — Добавление работы

Теперь мы хотим, чтобы электричество поработало за нас, прежде чем оно успокоится, поэтому давайте включим простой светодиодный индикатор.Скорее всего, вы видели их повсюду: на своей елке, фонариках, лампочках и т. Д. Итак, мы возьмем этот светодиод и поместим его с другой стороны нашей батареи.

Единственное, что следует упомянуть о светодиодах, это то, что они очень чувствительны и не могут пропускать слишком много энергии, поэтому нам нужно добавить так называемый резистор. Мы не будем вдаваться в подробности сейчас, но просто знаем, что резистор будет действовать так, как сказано в его названии, — сопротивляться потоку электричества, достаточному для того, чтобы наш светодиод справился с ним. Разместим резистор слева от светодиода.

Добавляем немного работы в нашу схему с помощью светодиода и резистора.

Отлично, Правило 2 выполнено, и у нашего электричества есть над чем поработать. Но у него нет возможности завершить свою работу без пути, давайте добавим это сейчас.

Шаг 3 — Предоставление пути

Эта деталь проста, нам просто нужно соединить наши зажимы типа «крокодил» между всеми компонентами нашей схемы. Если вы сделаете это правильно, то ваш светодиод будет ярко светить! Помните, что при подключении проводов к батарее всегда подключайте сначала положительный конец, а затем отрицательный.Посмотрите на картинку ниже, чтобы увидеть, как все это должно быть связано вместе.

Теперь у нашего электричества есть проход с добавленными зажимами из крокодиловой кожи

Типы цепей

Теперь, прежде чем вы убежите в дикую природу и построите свои собственные схемы, вам нужно знать о двух способах описания схемы, один из которых может испортить жизнь вашей схемы, они включают:

Замкнутый или открытый контур

Цепь считается замкнутой цепью , когда есть полный путь, по которому может проходить электричество.Это также называется полной схемой. Теперь, если ваша цепь не работает должным образом, это означает, что это обрыв цепи . Это может быть вызвано несколькими причинами, включая неплотное соединение или обрыв провода.

Вот простой и наглядный способ понять разницу между замкнутой и разомкнутой цепями. Посмотрите на схему ниже и обратите внимание, что это та же самая цепь, которую мы создали выше, только теперь в ней есть переключатель.

Вот схема цепи, которую мы сделали выше.Обратите внимание на добавление переключателя.

Прямо сейчас переключатель поднят, и вы увидите, что электричество не имеет плавного пути, так как переключатель разрывает соединение. Это разомкнутая цепь. Но что произойдет, если щелкнуть выключателем?

Теперь наш выключатель срабатывает, замыкая цепь, позволяя электричеству течь к нашему светодиоду!

Ага! Теперь вы только что проложили полный путь для вашего электричества, и ваш светодиод загорится! Это замкнутая схема.

Короткое замыкание

Затем короткое замыкание . Когда вы не даете своей схеме никакой работы, но все же обеспечиваете некоторую мощность, приготовьтесь к некоторым проблемам. Посмотрите на нашу схему ниже, мы вынули светодиод, резистор и переключатель, оставив только медный провод и батарею.

Вот цепь, которая скоро превратится в короткое замыкание! Без какой-либо работы эта батарея скоро сгорит.

Если мы соединим эту штуку вместе в ее физической форме, тогда аккумулятор и провод сильно нагреются, и в конечном итоге батарея разрядится.Почему это происходит? Когда вы даете электричеству некоторую работу в цепи, такую ​​как зажигание светодиода или вращение двигателя, это ограничивает количество электричества, которое будет проходить через вашу цепь.

Но в ту минуту, когда вы прекращаете работу своей схемы, электричество сходит с ума и бежит по своему пути на полной скорости, и ничто его не сдерживает. Если вы позволите этому случиться в течение длительного периода времени, то обнаружите, что у вас поврежден блок питания, разряженная батарея или, может быть, что-то еще хуже, например, пожар!

Ого! Не пытайтесь делать это дома.Вот здоровенная батарея фонаря на 12 В, замкнутая во имя науки. (Источник изображения)

Итак, если вы когда-либо работали с цепью, и ваш провод или батарея сильно нагреваются, тогда немедленно выключите все и ищите любые короткие замыкания.

Ты теперь опасен

Итак, молодой мастер электроники, теперь у вас есть вся информация, необходимая для управления скромной схемой. Понимая, как работает схема, вы скоро сможете выполнять проекты любых форм и размеров.Но прежде чем начать собственное путешествие, запомните Руководящее правило троек:

• Правило 1 — Электричество всегда будет течь от более высокого напряжения к более низкому.
• Правило 2 — Электричество всегда требует работы.
• Правило 3 — Электричеству всегда нужен путь.

И если ваша схема когда-нибудь станет очень горячей, выключите ее! У вас короткое замыкание.

Готовы построить свою первую схему сегодня? Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно.

19,1 Закон Ома | Texas Gateway

Постоянный и переменный ток

Так же, как вода течет с большой высоты на низкую, электроны, которые могут свободно перемещаться, будут перемещаться из места с низким потенциалом в место с высоким потенциалом. Батарея имеет две клеммы с разным потенциалом. Если клеммы соединены проводом, электрический ток (заряды) будет течь, как показано на рисунке 19.2. Затем электроны будут перемещаться от низкопотенциальной клеммы батареи (отрицательный конец ) по проводу и попадут в высокопотенциальную клемму батареи (положительный конец ).

Рис. 19.2 Батарея имеет провод, соединяющий положительную и отрицательную клеммы, который позволяет электронам перемещаться от отрицательной клеммы к положительной.

Электрический ток — это скорость движения электрического заряда. Большой ток, такой как тот, который используется для запуска двигателя грузовика, перемещает большое количество очень быстро, тогда как небольшой ток, такой как тот, который используется для работы портативного калькулятора, перемещает небольшое количество заряда медленнее. В форме уравнения электрический ток I определяется как

, где ΔQΔQ — это количество заряда, которое проходит через заданную область, а ΔtΔt — время, за которое заряд проходит мимо этой области.Единицей измерения электрического тока в системе СИ является ампер (А), названный в честь французского физика Андре-Мари Ампера (1775–1836). Один ампер — это один кулон в секунду, или

1 А = 1 Кл / с. 1 А = 1 Кл / с.

Электрический ток, движущийся по проволоке, во многом похож на ток воды, движущийся по трубе. Чтобы определить поток воды через трубу, мы можем подсчитать молекулы воды, которые проходят мимо данного участка трубы. Как показано на рисунке 19.3, электрический ток очень похож. Считаем количество электрических зарядов, протекающих по участку проводника; в данном случае провод.

Рис. 19.3 Электрический ток, движущийся по этому проводу, — это заряд, который проходит через поперечное сечение A, деленный на время, необходимое этому заряду, чтобы пройти через участок A .

Предположим, что каждая частица q на рисунке 19.3 несет заряд q = 1 нКл = 1 нКл, и в этом случае общий показанный заряд будет ΔQ = 5q = 5 нКлΔQ = 5q = 5 нКл. Если эти заряды пройдут мимо области A и за время Δt = 1 нсΔt = 1 нс, то ток будет

19,1I = ΔQΔt = 5 нКл1 нс = 5 А.I = ΔQΔt = 5 нКл1 нс = 5 А.

Обратите внимание, что мы присвоили зарядам на рис. 19.3 положительный заряд. Обычно отрицательные заряды — электроны — являются подвижным зарядом в проводах, как показано на рисунке 19.2. Положительные заряды обычно застревают в твердых телах и не могут свободно перемещаться. Однако, поскольку положительный ток, движущийся вправо, совпадает с отрицательным током такой же величины, движущимся влево, как показано на рисунке 19.4, мы определяем обычный ток, который течет в том направлении, в котором протекал бы положительный заряд, если бы он мог двигаться. .Таким образом, если не указано иное, предполагается, что электрический ток состоит из положительных зарядов.

Также обратите внимание, что один кулон — это значительная величина электрического заряда, поэтому 5 А — это очень большой ток. Чаще всего вы увидите ток порядка миллиампер (мА).

Рис. 19.4 (a) Электрическое поле указывает вправо, ток движется вправо, а положительные заряды движутся вправо. (б) Эквивалентная ситуация, но с отрицательными зарядами, движущимися влево.Электрическое поле и ток по-прежнему справа.

Snap Lab

Vegetable Current

Эта лабораторная работа помогает студентам понять, как работает ток. Учитывая, что частицы, заключенные в трубе, не могут занимать одно и то же пространство, толкание большего количества частиц в один конец трубы приведет к вытеснению того же количества частиц из противоположного конца. Это создает поток частиц.

Найдите солому и сушеный горох, которые могут свободно перемещаться в соломе. Положите соломинку на стол и засыпьте ее горошком.Когда вы вставляете одну горошину с одного конца, другая горошина должна выходить из другого конца. Эта демонстрация представляет собой модель электрического тока. Определите часть модели, которая представляет электроны, и часть модели, которая представляет собой подачу электроэнергии. В течение 30 секунд подсчитайте, сколько горошин вы можете протолкнуть через соломинку. Когда закончите, вычислите горошин, текущий , разделив количество горошин на время в секундах.

Обратите внимание, что поток гороха основан на том, что горох физически сталкивается друг с другом; электроны толкают друг друга за счет взаимно отталкивающих электростатических сил.

Проверка захвата

Предположим, четыре горошины в секунду проходят через соломинку. Если бы каждая горошина несла заряд в 1 нКл, какой электрический ток проходил бы через соломинку?

1. Электрический ток будет равен заряду гороха, умноженному на 1 нКл / горох.
2. Электрический ток будет равняться пиковому току, вычисленному в лаборатории, умноженному на 1 нКл / горох.
3. Электрический ток будет равняться гороховому току, рассчитанному в лаборатории.
4. Электрический ток равен заряду горошины, разделенному на время.

Направление обычного тока — это направление, в котором будет течь положительный заряд . В зависимости от ситуации могут перемещаться положительные заряды, отрицательные заряды или и то, и другое. В металлических проводах, как мы видели, ток переносится электронами, поэтому отрицательные заряды движутся. В ионных растворах, таких как соленая вода, движутся как положительно заряженные, так и отрицательно заряженные ионы.То же самое и с нервными клетками. Чистые положительные токи относительно редки, но встречаются. История отмечает, что американский политик и ученый Бенджамин Франклин описал ток как направление, в котором положительные заряды проходят через провод. Он назвал тип заряда, связанный с электронами, отрицательным задолго до того, как стало известно, что они переносят ток во многих ситуациях.

Когда электроны движутся по металлической проволоке, они сталкиваются с препятствиями, такими как другие электроны, атомы, примеси и т. Д.Электроны рассеиваются от этих препятствий, как показано на рисунке 19.5. Обычно электроны теряют энергию при каждом взаимодействии. Таким образом, чтобы электроны двигались, требуется сила, создаваемая электрическим полем. Электрическое поле в проводе направлено от конца провода с более высоким потенциалом к ​​концу провода с более низким потенциалом. Электроны, несущие отрицательный заряд, движутся в среднем (или дрейф ) в направлении, противоположном электрическому полю, как показано на рисунке 19.5.

Рис. 19.5. Свободные электроны, движущиеся в проводнике, совершают множество столкновений с другими электронами и атомами. Показан путь одного электрона. Средняя скорость свободных электронов находится в направлении, противоположном электрическому полю. Столкновения обычно передают энергию проводнику, поэтому для поддержания постоянного тока требуется постоянный запас энергии.

До сих пор мы обсуждали ток, который постоянно движется в одном направлении. Это называется постоянным током, потому что электрический заряд течет только в одном направлении.Постоянный ток часто называют током постоянного тока и током.

Многие источники электроэнергии, такие как плотина гидроэлектростанции, показанная в начале этой главы, вырабатывают переменный ток, направление которого меняется взад и вперед. Переменный ток часто называют . Переменный ток . Переменный ток движется вперед и назад через равные промежутки времени, как показано на рисунке 19.6. Переменный ток, который исходит из обычной розетки, не меняет направление внезапно.Скорее, он плавно увеличивается до максимального тока, а затем плавно уменьшается до нуля. Затем он снова растет, но в противоположном направлении, пока не достигнет того же максимального значения. После этого он плавно уменьшается до нуля, и цикл начинается снова.

Рисунок 19.6 При переменном токе направление тока меняется на противоположное через равные промежутки времени. График вверху показывает зависимость тока от времени. Отрицательные максимумы соответствуют движению тока влево.Положительные максимумы соответствуют току, движущемуся вправо. Ток регулярно и плавно чередуется между этими двумя максимумами.

Устройства, использующие переменный ток, включают пылесосы, вентиляторы, электроинструменты, фены и многие другие. Эти устройства получают необходимую мощность, когда вы подключаете их к розетке. Настенная розетка подключена к электросети, которая обеспечивает переменный потенциал (потенциал переменного тока). Когда ваше устройство подключено к сети, потенциал переменного тока толкает заряды вперед и назад в цепи устройства, создавая переменный ток.

Однако во многих устройствах используется постоянный ток, например в компьютерах, сотовых телефонах, фонариках и автомобилях. Одним из источников постоянного тока является аккумулятор, который обеспечивает постоянный потенциал (потенциал постоянного тока) между своими выводами. Когда ваше устройство подключено к батарее, потенциал постоянного тока толкает заряд в одном направлении через цепь вашего устройства, создавая постоянный ток. Другой способ получения постоянного тока — использование трансформатора, который преобразует переменный потенциал в постоянный. Небольшие трансформаторы, которые вы можете подключить к розетке, используются для зарядки вашего ноутбука, мобильного телефона или другого электронного устройства.Люди обычно называют это зарядным устройством или батареей , но это трансформатор, который преобразует напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока. В следующий раз, когда кто-то попросит одолжить зарядное устройство для ноутбука, скажите им, что у вас нет зарядного устройства для ноутбука, но они могут одолжить ваш преобразователь.

Рабочий пример

Ток при ударе молнии

Удар молнии может передать до 10201020 электронов из облака на землю. Если удар длится 2 мс, каков средний электрический ток в молнии?

СТРАТЕГИЯ

Используйте определение тока, I = ΔQΔtI = ΔQΔt.Заряд ΔQΔQ из 10201020 электронов ΔQ = neΔQ = ne, где n = 1020n = 1020 — количество электронов, а e = −1.60 × 10−19 Ce = −1.60 × 10−19 C — заряд электрона. Это дает

19,2 ΔQ = 1020 × (−1,60 × 10−19 ° C) = — 16,0 ° C ΔQ = 1020 × (−1,60 × 10−19 ° C) = — 16,0 ° C.

Время Δt = 2 × 10–3 с Δt = 2 × 10–3 с — длительность удара молнии.

Решение

Ток при ударе молнии

19,3I = ΔQΔt = −16,0 C2 × 10−3 с = −8 кА. I = ΔQΔt = −16,0 C2 × 10−3 с = −8 кА.

Обсуждение

Отрицательный знак отражает тот факт, что электроны несут отрицательный заряд.Таким образом, хотя электроны текут от облака к земле, положительный ток должен течь от земли к облаку.

Рабочий пример

Средний ток для заряда конденсатора

В цепи, содержащей конденсатор и резистор, заряд конденсатора емкостью 16 мкФ с использованием батареи 9 В. занимает 1 мин. Какой средний ток в это время?

СТРАТЕГИЯ

Мы можем определить заряд конденсатора, используя определение емкости: C = QVC = QV.Когда конденсатор заряжается батареей 9 В, напряжение на конденсаторе будет V = 9 VV = 9 В. Это дает заряд

.

Подставляя это выражение для заряда в уравнение для тока, I = ΔQΔtI = ΔQΔt, мы можем найти средний ток.

Решение

Средний ток

19,5I = ΔQΔt = CVΔt = (16 × 10−6 F) (9 В) 60 с = 2,4 × 10−6 A = 2,4 мкА I = ΔQΔt = CVΔt = (16 × 10−6 F) (9 В) 60 с = 2,4 × 10-6 А = 2,4 мкА.

Обсуждение

Этот небольшой ток типичен для тока, встречающегося в таких цепях.

Простая схема

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 к Источнику (Батареи). Если у вас где-то в этой цепи произойдет обрыв, у вас будет разрыв электрического тока. Это также известно как «разомкнутая цепь». Напряжение холостого хода измеряется при отсутствии тока в цепи.

Типы цепей

Существует три основных типа цепей: последовательная, параллельная и последовательно-параллельная.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. Устройство управления (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, проводка к земле) обеспечивает электрический путь к источнику питания и от него.

Цепи серии

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 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 приведенной ниже параллельной цепи 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 стороне.

Последовательно-параллельные схемы

Последовательно-параллельная схема имеет 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 резистора и ламп, соединенных последовательно-параллельной цепью. 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 на стороне источника или на стороне 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 чрезмерное нагревание, 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

Предохранитель

A — это наиболее распространенный тип устройства защиты от сверхтоков. 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.

Предохранители 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 плавкие элементы.

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 ножевого 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 маркировку для каждого номинального тока. (Стандартный автоматический режим показан ниже; однако конструкция предохранителей Mini и Maxi одинакова.)

Номинальная сила тока предохранителя Цвет

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 предохранителями 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 предохранителем

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

Идентификация цвета элемента предохранителя

Номинальные значения силы тока 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 сами по себе рядом с аккумулятором.

Плавкие элементы могут также 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.

Устройство 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 установить биметаллическую пластину, как показано.

Тип с автоматическим сбросом — механический

Автоматические выключатели, которые автоматически сбрасываются, называются «циклическими» автоматическими выключателями.Этот тип автоматического выключателя используется для защиты силовых цепей, таких как дверные замки с электроприводом, электрические стеклоподъемники, кондиционер 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

Устройство с полимерным 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 в полимерном 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 для работы требуется физическое движение, в то время как реле и соленоиды работают с электромагнетизмом.

Переключатели

• Однополюсный односторонний (SPST)
• Однополюсный, двойной бросок (SPDT)
• Многополюсный многопозиционный переключатель (MPMT или групповой переключатель)
• Мгновенный контакт
• Меркурий
• Температура (биметалл)
• Время задержки
• 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, одноходовые), SPDT (однополюсные, двухпозиционные) 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. 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

Контактный выключатель мгновенного действия имеет подпружиненный контакт, который не позволяет ему замкнуть цепь, кроме 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.

Задержка по времени

Выключатель с выдержкой времени содержит биметаллическую полосу, контакты и нагревательный элемент. Переключатель задержки времени нормально замкнут. Когда ток протекает 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 — это обогреватель заднего стекла.

Мигалка

Проблесковый маячок работает в основном так же, как выключатель 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 будет отключено 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, в то время как 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

По мере прохождения тока 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.

Управление нажатием / вытягиванием

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.

НАГРУЗОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

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

Фары 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

Моторы

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 разработан 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 электросети. 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, если сопротивление низкое, или ток будет низким, если сопротивление высокое. 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.

Опасности поражения электрическим током и человеческое тело

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Определите термическую опасность, опасность поражения электрическим током и короткого замыкания.
• Объясните, какое влияние различные уровни тока оказывают на человеческое тело.

Есть две известные опасности поражения электрическим током — термическая и ударная. Тепловая опасность — это опасность, при которой чрезмерная электрическая мощность вызывает нежелательные тепловые эффекты, такие как начало пожара в стене дома. Опасность поражения электрическим током возникает, когда электрический ток проходит через человека. Шок варьируется от болезненного, но в остальном безвредного, до смертельного, вызывающего остановку сердца. В этом разделе количественно рассматриваются эти опасности и различные факторы, влияющие на них.Электробезопасность: Системы и устройства будут рассматривать системы и устройства для предотвращения поражения электрическим током.

Электроэнергия вызывает нежелательные эффекты нагрева всякий раз, когда электрическая энергия преобразуется в тепловую со скоростью, превышающей ее безопасное рассеивание. Классическим примером этого является короткое замыкание , путь с низким сопротивлением между выводами источника напряжения. Пример короткого замыкания показан на рисунке 1. Изоляция проводов, ведущих к прибору, изношена, что позволило двум проводам войти в контакт.Такой нежелательный контакт с высоким напряжением называется коротким замыканием . Поскольку сопротивление короткого замыкания r очень мало, мощность, рассеиваемая коротким замыканием, P = В ² / r , очень велика. Например, если В, составляет 120 В, а r составляет 0,100 Ом, тогда мощность составляет 144 кВт, что на намного больше, чем у обычного бытового прибора. Тепловая энергия, передаваемая с такой скоростью, очень быстро поднимет температуру окружающих материалов, плавя или, возможно, воспламеняя их.

Рис. 1. Короткое замыкание — это нежелательный путь с низким сопротивлением через источник напряжения. (а) Изношенная изоляция проводов тостера позволяет им соприкасаться с низким сопротивлением r. Поскольку P = V ² / r , тепловая энергия создается так быстро, что шнур плавится или горит. (б) Схема короткого замыкания.

Один особенно коварный аспект короткого замыкания заключается в том, что его сопротивление может фактически уменьшиться из-за повышения температуры.Это может произойти, если короткое замыкание создает ионизацию. Эти заряженные атомы и молекулы могут свободно перемещаться и, таким образом, снижают сопротивление r . Поскольку P = V ² / r , мощность, рассеиваемая при кратковременном повышении, может вызвать большую ионизацию, большую мощность и т. Д. Высокое напряжение, такое как 480 В переменного тока, используемое в некоторых промышленных приложениях, поддается этой опасности, потому что более высокие напряжения создают более высокую начальную выработку энергии за короткое время.

Другая серьезная, но менее серьезная термическая опасность возникает, когда провода, по которым подается питание к пользователю, перегружены слишком большим током.Как обсуждалось в предыдущем разделе, мощность, рассеиваемая в проводах питания, составляет P = I ² R _w , где R _w — сопротивление проводов, а I — сопротивление проводов. через них протекает ток. Если значение I или R _w слишком велико, провода перегреваются. Например, изношенный шнур электроприбора (с порванной частью плетеной проволоки) может иметь значение R _w = 2,00 Ом, а не 0.100 Ом должно быть. Если через шнур проходит ток 10,0 А, то в шнуре рассеивается P = I ² R _w = 200 Вт — намного больше, чем можно. Точно так же, если провод с сопротивлением 0,100 Ом предназначен для передачи нескольких ампер, а вместо этого имеет ток 100 А, он сильно перегреется. Мощность, рассеиваемая в проводе, в этом случае составит P = 1000 Вт. Для ограничения чрезмерных токов используются предохранители и автоматические выключатели. (См. Рисунок 1 и рисунок 2.) Каждое устройство автоматически размыкает цепь, когда постоянный ток превышает безопасные пределы.

Рис. 1. (a) Предохранитель имеет металлическую полосу с низкой температурой плавления, которая при перегреве чрезмерным током навсегда разрывает соединение цепи с источником напряжения. (b) Автоматический выключатель — это автоматический, но восстанавливаемый электрический выключатель. Показанный здесь имеет биметаллическую полосу, которая изгибается вправо и в выемку при перегреве. Затем пружина толкает металлическую полосу вниз, разрывая электрическое соединение в точках.

Рис. 2. Схема цепи с предохранителем или автоматическим выключателем. Предохранители и автоматические выключатели действуют как автоматические выключатели, которые размыкаются, когда постоянный ток превышает желаемые пределы.

Предохранители и автоматические выключатели для типичных бытовых напряжений и токов относительно просты в изготовлении, но с предохранителями для больших напряжений и токов возникают особые проблемы. Например, когда автоматический выключатель пытается прервать подачу высоковольтного электричества, через его точки может проскочить искра, которая ионизирует воздух в зазоре и позволяет току продолжать течь.В крупных автоматических выключателях, используемых в системах распределения электроэнергии, используется изолирующий газ и даже для гашения таких искр используются струи газа. Здесь переменный ток более безопасен, чем постоянный, поскольку переменный ток проходит через ноль 120 раз в секунду, что дает возможность быстро погасить эти дуги.

Электрические токи, протекающие через людей, производят чрезвычайно разнообразные эффекты. Электрический ток можно использовать для блокирования боли в спине. Возможность использования электрического тока для стимуляции мышечной активности парализованных конечностей, что, возможно, позволит людям с параличом нижних конечностей ходить, изучается.Телевизионные драматизации, в которых электрические разряды используются, чтобы вывести жертву сердечного приступа из состояния фибрилляции желудочков (чрезвычайно нерегулярное, часто со смертельным исходом, сердцебиение), более чем обычны. Тем не менее, большинство смертельных случаев от поражения электрическим током происходит из-за того, что ток вызывает фибрилляцию сердца. Электрокардиостимулятор использует электрические разряды, чтобы заставить сердце биться правильно. Некоторые смертельные удары током не вызывают ожогов, но бородавки можно безопасно сжечь электрическим током (хотя сейчас более распространено замораживание с использованием жидкого азота).Конечно, этим разрозненным эффектам можно найти последовательные объяснения. Основными факторами, от которых зависят последствия поражения электрическим током, являются

1. Сумма тока I
2. Путь, пройденный нынешним
3. Продолжительность шока
4. Частота ф тока ( ф = 0 для постоянного тока)

В таблице 1 приведены эффекты поражения электрическим током в зависимости от тока для типичного случайного поражения электрическим током.Эффекты относятся к сотрясению, которое проходит через туловище, длится 1 с и вызывается мощностью 60 Гц.

Рис. 3. Электрический ток может вызывать мышечные сокращения с различными эффектами. (а) Жертва «отбрасывается» назад из-за непроизвольных сокращений мышц, разгибающих ноги и туловище. (б) Пострадавший не может отпустить проволоку, которая стимулирует все мышцы руки. Смыкающие пальцы сильнее, чем разжимающие.

Таблица 1.Эффекты поражения электрическим током в зависимости от силы тока

Ток (мА)	Эффект
1	Порог ощущения
5	Максимальный безопасный ток
10–20	Начало устойчивого мышечного сокращения; не может отпустить на время шока; сокращение грудных мышц может привести к остановке дыхания во время шока
50	Начало боли
100–300 +	Возможна фибрилляция желудочков; часто со смертельным исходом
300	Начало ожога в зависимости от концентрации тока
6000 (6 А)	Начало устойчивого желудочкового сокращения и паралича дыхания; оба прекращаются, когда заканчивается шок; сердцебиение может вернуться в норму; используется для дефибрилляции сердца

Наши тела являются относительно хорошими проводниками из-за воды в наших телах.Учитывая, что большие токи будут протекать через секции с меньшим сопротивлением (подробнее будет обсуждаться в следующей главе), электрические токи предпочтительно протекают по путям в человеческом теле, которые имеют минимальное сопротивление на прямом пути к земле. Земля — ​​естественный сток электронов. Ношение изолирующей обуви — требование во многих профессиях — препятствует прохождению электронов, обеспечивая на этом пути большое сопротивление. При работе с мощными инструментами (сверлами) или в опасных ситуациях убедитесь, что вы не обеспечиваете путь для прохождения тока (особенно через сердце).

Очень слабые токи проходят через тело безвредно и не чувствуются. Это происходит с вами регулярно без вашего ведома. Порог ощущения составляет всего 1 мА, и, несмотря на неприятные ощущения, разряды, по-видимому, безвредны для токов менее 5 мА. Во многих правилах безопасности значение 5 мА является максимально допустимым током. Ток от 10 до 20 мА и выше может стимулировать длительные мышечные сокращения так же, как обычные нервные импульсы. Иногда люди говорят, что они были сбиты с толку от шока, но на самом деле произошло то, что некоторые мышцы сократились, заставляя их двигаться не по их собственному выбору.(См. Рис. 3 (а).) Более пугающим и потенциально более опасным является эффект «не могу отпустить», проиллюстрированный на рис. 3 (б). Мышцы, закрывающие пальцы, сильнее, чем мышцы, открывающие их, поэтому рука непроизвольно смыкается на проводе, сотрясающем ее. Это может продлить шок на неопределенное время. Это также может быть опасно для человека, пытающегося спасти жертву, потому что рука спасателя может сомкнуться на запястье жертвы. Обычно лучший способ помочь пострадавшему — это сильно ударить кулаком / ударом / встряхнуть изолятором или бросить изолятор в кулак.Современные электрические ограждения, используемые в вольерах для животных, теперь включаются и выключаются, чтобы люди, прикоснувшиеся к ним, могли освободиться, что делает их менее смертоносными, чем в прошлом.

Сильные токи могут повлиять на сердце. Его электрические паттерны могут быть нарушены, так что он будет биться нерегулярно и неэффективно в состоянии, которое называется «фибрилляция желудочков». Это состояние часто сохраняется после шока и приводит к летальному исходу из-за нарушения кровообращения. Порог фибрилляции желудочков составляет от 100 до 300 мА.При токе около 300 мА и выше разряд может вызвать ожоги, в зависимости от концентрации тока — чем более концентрированный, тем выше вероятность ожога.

Очень большие токи заставляют сердце и диафрагму сокращаться на время разряда. И сердце, и дыхание останавливаются. Интересно, что оба часто возвращаются к нормальному состоянию после шока. Электрические паттерны сердца полностью стираются таким образом, что сердце может начать заново при нормальном биении, в отличие от постоянного нарушения, вызванного меньшими токами, которые могут вызвать фибрилляцию желудочков в сердце.Последнее похоже на каракули на доске, тогда как первое полностью стирает его. В телесериалах о поражении электрическим током, используемом для выведения жертвы сердечного приступа из состояния фибрилляции желудочков, также показаны большие лопасти. Они используются для распределения тока, проходящего через пострадавшего, чтобы снизить вероятность ожогов.

Ток является основным фактором, определяющим серьезность удара (при условии, что другие условия, такие как путь, продолжительность и частота, являются фиксированными, например, в таблице и в предыдущем обсуждении).Более высокое напряжение более опасно, но, поскольку I = V / R , серьезность удара зависит от комбинации напряжения и сопротивления. Например, у человека с сухой кожей сопротивление составляет около 200 кОм. Если он соприкасается с 120-В переменного тока, через него безвредно проходит ток I = (120 В) / (200 кОм) = 0,6 мА. Тот же человек, намоченный насквозь, может иметь сопротивление 10,0 кОм, и те же 120 В будут производить ток 12 мА — выше порога «не отпускать» и потенциально опасен.

Большая часть сопротивления тела находится в его сухой коже. Во влажном состоянии соли переходят в ионную форму, что значительно снижает сопротивление. Внутренняя часть тела имеет гораздо меньшее сопротивление, чем сухая кожа, из-за всех содержащихся в ней ионных растворов и жидкостей. Если обойти сопротивление кожи, например, с помощью внутривенной инфузии, катетера или открытого электрокардиостимулятора, человек становится чувствительным к микрошоку . В этом состоянии токи около 1/1000 от перечисленных в таблице 1 производят аналогичные эффекты.Во время операции на открытом сердце можно использовать ток до 20 мкА, чтобы успокоить сердце. Строгие требования к электробезопасности в больницах, особенно в хирургии и реанимации, связаны с вдвойне менее уязвимыми пациентами, чувствительными к микрошоку. Разрыв кожи уменьшил его сопротивление, поэтому одно и то же напряжение вызывает больший ток, а гораздо меньший ток имеет больший эффект.

Рис. 4. График средних значений порога ощущения и тока «не могу отпустить» в зависимости от частоты.Чем ниже значение, тем более чувствительно тело к этой частоте.

Другими факторами, помимо силы тока, которые влияют на серьезность разряда, являются его путь, продолжительность и частота переменного тока. Путь имеет очевидные последствия. Например, сердце не поражается электрическим током через мозг, который может использоваться для лечения маниакальной депрессии. И это общая правда, что чем больше продолжительность шока, тем сильнее его последствия. На рисунке 4 представлен график, иллюстрирующий влияние частоты на ударную нагрузку.Кривые показывают минимальный ток для двух различных эффектов как функцию частоты. Чем ниже необходимый ток, тем чувствительнее тело к этой частоте. По иронии судьбы, тело наиболее чувствительно к частотам, близким к обычным частотам 50 или 60 Гц. Тело немного менее чувствительно к постоянному току ( f = 0), что мягко подтверждает утверждения Эдисона о том, что переменный ток представляет большую опасность. На все более высоких частотах организм становится все менее чувствительным к любым воздействиям, затрагивающим нервы.Это связано с максимальной скоростью, с которой нервы могут активироваться или стимулироваться. Электрический ток на очень высоких частотах распространяется только по поверхности человека. Таким образом, бородавку можно сжечь током очень высокой частоты, не вызывая остановки сердца. (Не пытайтесь делать это дома с переменным током 60 Гц!) Некоторые из зрелищных демонстраций электричества, в которых дуги высокого напряжения проходят по воздуху и над телами людей, используют высокие частоты и малые токи. (См. Рис. 5.) Устройства и методы электробезопасности подробно описаны в разделе «Электробезопасность: системы и устройства».

Рис. 5 Опасна ли эта электрическая дуга? Ответ зависит от частоты переменного тока и мощности. (Источник: Химич Алекс, Wikimedia Commons)

Сводка раздела

• Существует два типа опасности поражения электрическим током: термическая (чрезмерная мощность) и поражение электрическим током (ток через человека).
• Сила удара определяется током, длиной пути, продолжительностью и частотой переменного тока.
• В таблице 1 перечислены опасности поражения электрическим током в зависимости от силы тока.
• На рис. 5 показан график порогового тока для двух опасностей в зависимости от частоты.

Концептуальные вопросы

1. С помощью омметра ученик измеряет сопротивление между различными точками своего тела. Он обнаружил, что сопротивление между двумя точками на одном пальце примерно такое же, как сопротивление между двумя точками на противоположных руках — обе составляют несколько сотен тысяч Ом. Кроме того, сопротивление уменьшается, когда большее количество кожи контактирует с щупами омметра. Наконец, наблюдается резкое падение сопротивления (до нескольких тысяч Ом), когда кожа влажная.Объясните эти наблюдения и их значение для кожи и внутреннего сопротивления человеческого тела.
2. Каковы две основные опасности электричества?
3. Почему короткое замыкание не представляет опасности поражения электрическим током?
4. От чего зависит тяжесть шока? Можете ли вы сказать, что определенное напряжение опасно, без дополнительной информации?
5. Электрифицированная игла используется для выжигания бородавок, при этом цепь замыкается путем усаживания пациента на большую пластину приклада.Почему эта тарелка большая?
6. Некоторые операции выполняются при прохождении электричества высокого напряжения от металлического скальпеля через разрезаемую ткань. Учитывая природу электрических полей на поверхности проводников, почему вы ожидаете, что большая часть тока будет течь от острого края скальпеля? Как вы думаете, используется переменный ток высокой или низкой частоты?
7. На некоторых устройствах, которые часто используются в ванных комнатах, например в фенах, есть сообщения о безопасности, в которых говорится: «Не используйте, когда ванна или раковина наполнены водой.«Почему это так?
8. Нам часто советуют не щелкать выключателем мокрыми руками, сначала вытрите руки. Также рекомендуется никогда не поливать электрический огонь водой. Почему это так?
9. Перед работой на линии электропередачи линейные монтеры будут касаться линии тыльной стороной руки в качестве окончательной проверки нулевого напряжения. Почему тыльная сторона руки?
10. Почему сопротивление влажной кожи намного меньше, чем сопротивление сухой, и почему кровь и другие жидкости организма имеют низкое сопротивление?
11. Может ли человек, получающий внутривенное вливание (в / в) быть чувствительным к микрошоку?
12. Принимая во внимание небольшие токи, которые вызывают опасность поражения электрическим током, и большие токи, которые прерывают автоматические выключатели и предохранители, как они играют роль в предотвращении опасности поражения электрическим током?

Задачи и упражнения

1.(a) Сколько мощности рассеивается при коротком замыкании 240 В переменного тока через сопротивление 0,250 Ом? б) Какой ток течет?

2. Какое напряжение возникает при коротком замыкании 1,44 кВт через сопротивление 0,100 Ом?

3. Определите ток, протекающий через человека, и определите вероятное воздействие на него, если он коснется источника переменного тока напряжением 120 В: (а) если он стоит на резиновом коврике и имеет общее сопротивление 300 кОм; (б) если она стоит босиком на мокрой траве и имеет сопротивление всего 4000 кОм.

4. Принимая ванну, человек касается металлического корпуса радиоприемника. Путь через человека к водосточной трубе и земле имеет сопротивление 4000 Ом. Какое наименьшее напряжение на корпусе радио может вызвать фибрилляцию желудочков?

5. Глупо пытаясь выудить горящий кусок хлеба из тостера металлическим ножом для масла, человек контактирует с напряжением 120 В переменного тока. Он даже не чувствует этого, потому что, к счастью, на нем туфли на резиновой подошве. Какое минимальное сопротивление пути, по которому ток проходит через человека?

6.(а) Во время операции ток величиной всего 20,0 мкА, приложенный непосредственно к сердцу, может вызвать фибрилляцию желудочков. Если сопротивление обнаженного сердца составляет 300 Ом, какое наименьшее напряжение представляет эту опасность? (b) Означает ли ваш ответ, что необходимы особые меры предосторожности при работе с электричеством?

7. (a) Каково сопротивление короткого замыкания 220 В переменного тока, которое генерирует пиковую мощность 96,8 кВт? (b) Какой была бы средняя мощность, если бы напряжение составляло 120 В переменного тока?

8.Дефибриллятор сердца пропускает 10,0 А через туловище пациента в течение 5,00 мс в попытке восстановить нормальное сердцебиение. а) Сколько заряда прошло? (б) Какое напряжение было приложено, если было рассеяно 500 Дж энергии? (c) Какое сопротивление было на пути? (d) Найдите повышение температуры в 8,00 кг пораженной ткани.

9. Integrated Concepts Короткое замыкание в шнуре электроприбора на 120 В имеет сопротивление 0,500 Ом. Рассчитайте превышение температуры 2,00 г окружающих материалов, предполагая, что их удельная теплоемкость равна 0.200 кал / г ºC и что автоматическому выключателю требуется 0,0500 с для отключения тока. Это может быть опасно?

10. Температура повышается на 860ºC. Очень вероятно, что это повредит.

11. Создайте свою проблему Представьте себе человека, работающего в среде, где электрические токи могут проходить через ее тело. Постройте задачу, в которой вы рассчитываете сопротивление изоляции, необходимое для защиты человека от повреждений. Среди вещей, которые следует учитывать, — напряжение, которому может подвергнуться человек, вероятное сопротивление тела (сухой, влажный,…) и допустимые токи (безопасные, но ощутимые, безопасные и неощутимые,…).

Глоссарий

термическая опасность:

опасность, при которой электрический ток вызывает нежелательные тепловые эффекты

опасность поражения электрическим током:

при прохождении электрического тока через человека

короткое замыкание:

, также известный как «короткий» путь с низким сопротивлением между выводами источника напряжения

чувствительность к микрошоку:

состояние, при котором сопротивление кожи человека обходится, возможно, с помощью медицинской процедуры, что делает человека уязвимым для поражения электрическим током при токах около 1/1000 обычно необходимого уровня

Избранные решения проблем и упражнения

1.(а) 230 кВт (б) 960 А

3. (а) 0,400 мА, нет эффекта (б) 26,7 мА, мышечное сокращение на время шока (не могу отпустить)

5. 1,20 × 10 ⁵ Ом

7. (а) 1,00 Ом (б) 14,4 кВт

---

Как работают электронные компоненты

Электронные гаджеты стали неотъемлемой частью нашей жизни. Они сделали нашу жизнь комфортнее и удобнее. Электронные гаджеты находят широкое применение в современном мире, от авиации до медицины и здравоохранения.Фактически, революция в электронике и революция в компьютерах идут рука об руку.

Большинство гаджетов имеют крошечные электронные схемы, которые могут управлять машинами и обрабатывать информацию. Проще говоря, электронные схемы — это линия жизни различных электроприборов. Это руководство подробно объясняет общие электронные компоненты, используемые в электронных схемах, и то, как они работают.

В этой статье я дам обзор электронных схем. Затем я предоставлю дополнительную информацию о 7 различных типах компонентов.Для каждого типа я буду обсуждать состав, принцип работы, а также функцию и значение компонента.

1. Конденсатор
2. Резистор
3. Диод
4. Транзистор
5. Индуктор
6. Реле
7. Кристалл кварца

---

Обзор электронной схемы

Электронная схема — это структура, которая направляет и управляет электрическим током для выполнения различных функций, включая усиление сигнала, вычисление и передачу данных.Он состоит из нескольких различных компонентов, таких как резисторы, транзисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и диоды. Для соединения компонентов друг с другом используются токопроводящие провода или дорожки. Однако цепь считается завершенной, только если она начинается и заканчивается в одной и той же точке, образуя цикл.

---

Элементы электронной схемы

Сложность и количество компонентов в электронной схеме может изменяться в зависимости от ее применения. Однако простейшая схема состоит из трех элементов, включая токопроводящую дорожку, источник напряжения и нагрузку.

Элемент 1: токопроводящий путь

Электрический ток течет по токопроводящей дорожке. Хотя медные провода используются в простых цепях, они быстро заменяются токопроводящими дорожками. Проводящие дорожки — это не что иное, как медные листы, наклеенные на непроводящую основу. Они часто используются в небольших и сложных схемах, таких как печатные платы (PCB).

Элемент 2: Источник напряжения

Основная функция цепи — обеспечить безопасное прохождение электрического тока через нее.Итак, первый ключевой элемент — это источник напряжения. Это двухконтактное устройство, такое как батарея, генераторы или энергосистемы, которые обеспечивают разность потенциалов (напряжение) между двумя точками в цепи, так что ток может течь через них.

Элемент 3: Нагрузка

Нагрузка — это элемент в цепи, который потребляет мощность для выполнения определенной функции. Лампочка — простейшая нагрузка. Однако сложные схемы имеют разные нагрузки, такие как резисторы, конденсаторы, транзисторы и транзисторы.

---

Факты об электронных схемах

Факт 1: Обрыв цепи

Как упоминалось ранее, цепь всегда должна образовывать петлю, чтобы через нее протекал ток. Однако, когда дело доходит до разомкнутой цепи, ток не может протекать, поскольку один или несколько компонентов отключены намеренно (с помощью переключателя) или случайно (сломанные части). Другими словами, любая цепь, не образующая петли, является разомкнутой.

Факт 2: Замкнутый контур

Замкнутый контур — это контур, который образует контур без каких-либо прерываний.Таким образом, это полная противоположность разомкнутой цепи. Однако полная цепь, которая не выполняет никаких функций, остается замкнутой цепью. Например, цепь, подключенная к разряженной батарее, может не работать, но это все равно замкнутая цепь.

Факт 3: Короткое замыкание

В случае короткого замыкания между двумя точками электрической цепи образуется соединение с низким сопротивлением. В результате ток имеет тенденцию течь через это вновь образованное соединение, а не по намеченному пути.Например, если есть прямое соединение между отрицательной и положительной клеммами батареи, ток будет проходить через нее, а не через цепь.

Однако короткое замыкание обычно приводит к серьезным несчастным случаям, так как ток может протекать на опасно высоких уровнях. Следовательно, короткое замыкание может повредить электронное оборудование, вызвать взрыв батарей и даже вызвать пожар в коммерческих и жилых зданиях.

Факт 4: Печатные платы (PCB)

Для большинства электронных устройств требуются сложные электронные схемы.Вот почему разработчикам приходится размещать крошечные электронные компоненты на печатной плате. Он состоит из пластиковой платы с соединительными медными дорожками с одной стороны и множества отверстий для крепления компонентов. Когда макет печатной платы наносится химическим способом на пластиковую плату, она называется печатной платой или печатной платой.

Рисунок 1: Печатная плата . [Источник изображения]

Факт 5: Интегральные схемы (ИС)

Хотя печатные платы могут предложить множество преимуществ, для большинства современных приборов, таких как компьютеры и мобильные телефоны, требуются сложные схемы, состоящие из тысяч и даже миллионов компонентов.Вот тут-то и пригодятся интегральные схемы. Это крошечные электронные схемы, которые могут поместиться внутри небольшого кремниевого чипа. Джек Килби изобрел первую интегральную схему в 1958 году в компании Texas Instruments. Единственная цель ИС — повысить эффективность электронных устройств при уменьшении их размера и стоимости производства. С годами интегральные схемы становились все более сложными, поскольку технологии продолжают развиваться. Вот почему персональные компьютеры, ноутбуки, мобильные телефоны и другая бытовая электроника с каждым днем ​​становятся все дешевле и лучше.

Рисунок 2: интегральных схем. [Источник изображения]

---

Электронные компоненты

Благодаря современным технологиям, процесс сборки электронных схем был полностью автоматизирован, особенно это касается изготовления микросхем и печатных плат. Количество и расположение компонентов в схеме может варьироваться в зависимости от ее сложности. Однако он построен с использованием небольшого количества стандартных компонентов.

Следующие компоненты используются для создания электронных схем.

---

Компонент 1: Конденсатор

Конденсаторы

широко используются для построения различных типов электронных схем.Конденсатор — это пассивный двухконтактный электрический компонент, который может электростатически накапливать энергию в электрическом поле. Проще говоря, он работает как небольшая аккумуляторная батарея, накапливающая электричество. Однако, в отличие от аккумулятора, он может заряжаться и разряжаться за доли секунды.

Рисунок 3: Конденсаторы [Источник изображения]

A. Состав

Конденсаторы бывают всех форм и размеров, но обычно они имеют одинаковые первичные компоненты. Между ними уложены два электрических проводника или пластины, разделенные диэлектриком или изолятором.Пластины состоят из проводящего материала, такого как тонкие пленки из металла или алюминиевой фольги. С другой стороны, диэлектрик — это непроводящий материал, такой как стекло, керамика, пластиковая пленка, воздух, бумага или слюда. Вы можете вставить два электрических соединения, выступающих из пластин, чтобы зафиксировать конденсатор в цепи.

B. Как это работает?

Когда вы прикладываете напряжение к двум пластинам или подключаете их к источнику, на изоляторе возникает электрическое поле, в результате чего на одной пластине накапливается положительный заряд, а на другой накапливается отрицательный заряд.Конденсатор продолжает сохранять заряд, даже если вы отключите его от источника. В тот момент, когда вы подключаете его к нагрузке, накопленная энергия перетекает от конденсатора к нагрузке.

Емкость — это количество энергии, хранящейся в конденсаторе. Чем выше емкость, тем больше энергии он может хранить. Увеличить емкость можно, сдвинув пластины ближе друг к другу или увеличив их размер. В качестве альтернативы вы также можете улучшить изоляционные качества, чтобы увеличить емкость.

C. Функция и значение

Хотя конденсаторы выглядят как батареи, они могут выполнять различные типы функций в цепи, такие как блокировка постоянного тока с одновременным пропусканием переменного тока или сглаживание выходного сигнала от источника питания. Они также используются в системах передачи электроэнергии для стабилизации напряжения и потока мощности. Одной из наиболее важных функций конденсатора в системах переменного тока является коррекция коэффициента мощности, без которой вы не сможете обеспечить достаточный пусковой момент для однофазных двигателей.

Фильтры для конденсаторов

Если вы используете микроконтроллер в цепи для запуска определенной программы, вы не хотите, чтобы его напряжение упало, поскольку это приведет к сбросу контроллера. Вот почему дизайнеры используют конденсатор. Он может обеспечить микроконтроллер необходимой мощностью на долю секунды, чтобы избежать перезапуска. Другими словами, он отфильтровывает шумы в линии питания и стабилизирует источник питания.

Применения удерживающего конденсатора

В отличие от батареи, конденсатор быстро разряжается.Вот почему он используется для кратковременного питания цепи. Батареи вашей камеры заряжают конденсатор, прикрепленный к вспышке. Когда вы делаете снимок со вспышкой, конденсатор высвобождает свой заряд за доли секунды, генерируя вспышку света.

Применение конденсатора таймера

В резонансной или зависящей от времени схеме конденсаторы используются вместе с резистором или катушкой индуктивности в качестве элемента синхронизации. Время, необходимое для зарядки и разрядки конденсатора, определяет работу схемы.

---

Компонент 2: Резистор

Резистор — это пассивное двухконтактное электрическое устройство, которое препятствует прохождению тока. Это, наверное, самый простой элемент в электронной схеме. Это также один из наиболее распространенных компонентов, поскольку сопротивление является неотъемлемым элементом почти всех электронных схем. Обычно они имеют цветовую маркировку.

Рисунок 4: Резисторы [Источник изображения]

A. Состав

Резистор — это совсем не модное устройство, потому что сопротивление — это естественное свойство, которым обладают почти все проводники.Итак, конденсатор состоит из медной проволоки, обернутой вокруг изоляционного материала, такого как керамический стержень. Количество витков и толщина медной проволоки прямо пропорциональны сопротивлению. Чем больше количество витков и чем тоньше провод, тем выше сопротивление.

Также можно встретить резисторы, изготовленные по спирали из углеродной пленки. Отсюда и название резисторы с углеродной пленкой. Они предназначены для схем с низким энергопотреблением, потому что резисторы с углеродной пленкой не так точны, как их аналоги с проволочной обмоткой.Однако они дешевле проводных резисторов. К обоим концам прикреплены клеммы проводов. Поскольку резисторы не учитывают полярность в цепи, ток может протекать в любом направлении. Таким образом, не нужно беспокоиться о том, чтобы прикрепить их вперед или назад.

B. Как это работает?

А резистор может выглядеть не очень. Можно подумать, что он ничего не делает, кроме как потребляет энергию. Однако он выполняет жизненно важную функцию: контролирует напряжение и ток в вашей цепи.Другими словами, резисторы дают вам контроль над конструкцией вашей схемы.

Когда электрический ток начинает течь по проводу, все электроны начинают двигаться в одном направлении. Это похоже на воду, текущую по трубе. По тонкой трубе будет течь меньше воды, потому что у нее меньше места для ее движения.

Точно так же, когда ток проходит через тонкий провод в резисторе, электронам становится все труднее двигаться через него. Короче говоря, количество электронов, проходящих через резистор, уменьшается с увеличением длины и толщины провода.

C. Функция и значение У резисторов

есть множество применений, но три наиболее распространенных — это управление током, деление напряжения и цепи резистор-конденсатор.

Ограничение тока

Если вы не добавите резисторы в цепь, ток будет опасно высоким. Это может привести к перегреву других компонентов и их повреждению. Например, если вы подключите светодиод непосредственно к батарее, он все равно будет работать.Однако через некоторое время светодиод нагреется, как огненный шар. В конечном итоге он сгорит, поскольку светодиоды менее устойчивы к нагреванию.

Но, если ввести в схему резистор, он снизит протекание тока до оптимального уровня. Таким образом, вы можете дольше держать светодиод включенным, не перегревая его.

Делительное напряжение Резисторы

также используются для понижения напряжения до нужного уровня. Иногда для определенной части схемы, такой как микроконтроллер, может потребоваться более низкое напряжение, чем для самой схемы.Здесь на помощь приходит резистор.

Допустим, ваша схема работает от аккумулятора 12 В. Однако для микроконтроллера требуется только питание 6 В. Итак, чтобы разделить напряжение пополам, все, что вам нужно сделать, это подключить последовательно два резистора с равным сопротивлением. Проволока между двумя резисторами снизит наполовину напряжение вашей цепи, к которой может быть подключен микроконтроллер. Используя соответствующие резисторы, вы можете снизить напряжение в цепи до любого уровня.

Резисторно-конденсаторные цепи Резисторы

также используются в сочетании с конденсаторами для создания интегральных схем, содержащих массивы резистор-конденсатор в одной микросхеме.Их также называют RC-фильтрами или RC-сетями. Они часто используются для подавления электромагнитных помех (EMI) или радиочастотных помех (RFI) в различных инструментах, включая порты ввода / вывода компьютеров и ноутбуков, локальные сети (LAN) и глобальные сети (WAN), среди прочего. Они также используются в станках, распределительных устройствах, контроллерах двигателей, автоматизированном оборудовании, промышленных приборах, лифтах и ​​эскалаторах.

---

Компонент 3: Диод

Диод — это устройство с двумя выводами, которое позволяет электрическому току течь только в одном направлении.Таким образом, это электронный эквивалент обратного клапана или улицы с односторонним движением. Он обычно используется для преобразования переменного тока (AC) в постоянный ток (DC). Он изготовлен либо из полупроводникового материала (полупроводниковый диод), либо из вакуумной трубки (вакуумный ламповый диод). Однако сегодня большинство диодов изготовлено из полупроводникового материала, особенно из кремния.

Рисунок 5: Диод [Источник изображения]

A. Состав

Как упоминалось ранее, существует два типа диодов: вакуумные диоды и полупроводниковые диоды.Вакуумный диод состоит из двух электродов (катода и анода), помещенных внутри герметичной вакуумной стеклянной трубки. Полупроводниковый диод состоит из полупроводников p-типа и n-типа. Поэтому он известен как диод с p-n переходом. Обычно он изготавливается из кремния, но также можно использовать германий или селен.

B. Как это работает?

Вакуумный диод

Когда катод нагревается нитью накала, в вакууме образуется невидимое облако электронов, называемое пространственным зарядом.Хотя электроны испускаются катодом, отрицательный объемный заряд отталкивает их. Поскольку электроны не могут достичь анода, через цепь не протекает ток. Однако, когда анод становится положительным, объемный заряд исчезает. В результате ток начинает течь от катода к аноду. Таким образом, электрический ток внутри диода течет только от катода к аноду и никогда от анода к катоду.

Соединительный диод P-N

Диод с p-n переходом состоит из кремниевых полупроводников p-типа и n-типа.Полупроводник p-типа обычно легируется бором, оставляя в нем дырки (положительный заряд). С другой стороны, полупроводник n-типа легирован сурьмой, добавляя в него несколько дополнительных электронов (отрицательный заряд). Таким образом, электрический ток может протекать через оба полупроводника.

Когда вы складываете блоки p-типа и n-типа вместе, лишние электроны n-типа объединяются с дырками p-типа, создавая зону обеднения без каких-либо свободных электронов или дырок. Короче, ток через диод больше не может проходить.

Когда вы подключаете отрицательную клемму батареи к кремнию n-типа, а положительную клемму к p-типу (прямое смещение), ток начинает течь, поскольку электроны и дырки теперь могут перемещаться по переходу. Однако, если вы перевернете клеммы (обратное смещение), ток через диод не будет протекать, потому что дырки и электроны отталкиваются друг от друга, расширяя зону обеднения. Таким образом, как и вакуумный диод, переходной диод может пропускать ток только в одном направлении.

С.Функция и значение

Хотя диоды являются одними из простейших компонентов электронной схемы, они находят уникальное применение в различных отраслях промышленности.

Преобразование переменного тока в постоянный

Наиболее распространенное и важное применение диодов — преобразование переменного тока в постоянный. Обычно полуволновой (один диод) или двухполупериодный (четыре диода) выпрямитель используется для преобразования мощности переменного тока в мощность постоянного тока, особенно в бытовых источниках питания. Когда вы пропускаете источник питания переменного тока через диод, через него проходит только половина формы волны переменного тока.Поскольку этот импульс напряжения используется для зарядки конденсатора, он создает устойчивые и непрерывные постоянные токи без каких-либо пульсаций. Различные комбинации диодов и конденсаторов также используются для создания различных типов умножителей напряжения для умножения небольшого переменного напряжения на высокие выходы постоянного тока.

Обходные диоды

Обходные диоды часто используются для защиты солнечных батарей. Когда ток от остальных элементов проходит через поврежденный или пыльный солнечный элемент, это вызывает перегрев.В результате общая выходная мощность снижается, создавая горячие точки. Диоды подключаются параллельно солнечным элементам, чтобы защитить их от перегрева. Эта простая конструкция ограничивает напряжение на неисправном солнечном элементе, позволяя току проходить через неповрежденные элементы во внешнюю цепь.

Защита от скачков напряжения

Когда источник питания внезапно прерывается, в большинстве индуктивных нагрузок возникает высокое напряжение.Этот неожиданный скачок напряжения может повредить нагрузку. Однако вы можете защитить дорогое оборудование, подключив диод к индуктивным нагрузкам. В зависимости от типа безопасности эти диоды известны под разными названиями, включая демпферный диод, обратный диод, подавляющий диод и диод свободного хода, среди других.

Демодуляция сигнала

Они также используются в процессе модуляции сигнала, поскольку диоды могут эффективно удалять отрицательный элемент сигнала переменного тока.Диод выпрямляет несущую волну, превращая ее в постоянный ток. Звуковой сигнал извлекается из несущей волны, этот процесс называется звуковой частотной модуляцией. Вы можете слышать звук после некоторой фильтрации и усиления. Следовательно, диоды обычно используются в радиоприемниках для извлечения сигнала из несущей волны.

Защита от обратного тока

Изменение полярности источника постоянного тока или неправильное подключение батареи может привести к протеканию значительного тока через цепь.Такое обратное подключение может повредить подключенную нагрузку. Вот почему защитный диод включен последовательно с положительной стороной клеммы аккумулятора. В случае правильной полярности диод становится смещенным в прямом направлении, и ток течет по цепи. Однако в случае неправильного подключения он становится смещенным в обратном направлении, блокируя ток. Таким образом, он может защитить ваше оборудование от возможных повреждений.

---

Компонент 4: Транзистор

Один из важнейших компонентов электронной схемы, транзисторы произвели революцию в области электроники.Эти крошечные полупроводниковые устройства с тремя выводами существуют уже более пяти десятилетий. Их часто используют как усилители и переключающие устройства. Вы можете думать о них как о реле без каких-либо движущихся частей, потому что они могут включать или выключать что-то без какого-либо движения.

Рисунок 6: Транзисторы [Источник изображения]

A. Состав

Вначале германий использовался для создания транзисторов, которые были чрезвычайно чувствительны к температуре. Однако сегодня они изготавливаются из кремния, полупроводникового материала, обнаруженного в песке, потому что кремниевые транзисторы гораздо более устойчивы к температуре и дешевле в производстве.Есть два разных типа биполярных переходных транзисторов (BJT), NPN и PNP. Каждый транзистор имеет три контакта, которые называются базой (b), коллектором (c) и эмиттером (e). NPN и PNP относятся к слоям полупроводникового материала, из которых изготовлен транзистор.

B. Как это работает?

Когда вы помещаете кремниевую пластину p-типа между двумя стержнями n-типа, вы получаете NPN-транзистор. Эмиттер присоединен к одному n-типу, а коллектор — к другому.Основание прикреплено к р-образному типу. Избыточные дырки в кремнии p-типа действуют как барьеры, блокирующие прохождение тока. Однако, если вы приложите положительное напряжение к базе и коллектору и отрицательно зарядите эмиттер, электроны начнут течь от эмиттера к коллектору.

Расположение и количество блоков p-типа и n-типа остаются инвертированными в транзисторе PNP. В этом типе транзистора один n-тип находится между двумя блоками p-типа. Поскольку распределение напряжения отличается, транзистор PNP работает иначе.Транзистор NPN требует положительного напряжения на базу, в то время как PNP требует отрицательного напряжения. Короче говоря, ток должен течь от базы, чтобы включить PNP-транзистор.

C. Функция и значение Транзисторы

работают как переключатели и усилители в большинстве электронных схем. Дизайнеры часто используют транзистор в качестве переключателя, потому что, в отличие от простого переключателя, он может превратить небольшой ток в гораздо больший. Хотя вы можете использовать простой переключатель в обычной цепи, для усовершенствованной схемы может потребоваться различное количество токов на разных этапах.

Транзисторы в слуховых аппаратах

Одно из самых известных применений транзисторов — слуховой аппарат. Обычно небольшой микрофон в слуховом аппарате улавливает звуковые волны, преобразовывая их в колеблющиеся электрические импульсы или токи. Когда эти токи проходят через транзистор, они усиливаются. Затем усиленные импульсы проходят через динамик, снова преобразуя их в звуковые волны. Таким образом, вы можете слышать значительно более громкую версию окружающего шума.

Транзисторы в компьютерах и калькуляторах

Все мы знаем, что компьютеры хранят и обрабатывают информацию, используя двоичный язык «ноль» и «единица». Однако большинство людей не знают, что транзисторы играют решающую роль в создании чего-то, что называется логическими вентилями, которые являются основой компьютерных программ. Транзисторы часто соединяются с логическими вентилями, чтобы создать уникальный элемент устройства, называемый триггером. В этой системе транзистор остается включенным, даже если вы уберете ток базы.Теперь он переключается или выключается всякий раз, когда через него проходит новый ток. Таким образом, транзистор может хранить ноль, когда он выключен, или единицу, когда он включен, что является принципом работы компьютеров.

Транзисторы Дарлингтона

Транзистор Дарлингтона состоит из двух соединенных вместе транзисторов с полярным соединением PNP или NPN. Он назван в честь своего изобретателя Сидни Дарлингтона. Единственное назначение транзистора Дарлингтона — обеспечить высокий коэффициент усиления по току при низком базовом токе.Вы можете найти эти транзисторы в приборах, которым требуется высокий коэффициент усиления по току на низкой частоте, таких как регуляторы мощности, драйверы дисплея, контроллеры двигателей, световые и сенсорные датчики, системы сигнализации и усилители звука.

IGBT и MOSFET транзисторы

Биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) часто используются в качестве усилителей и переключателей в различных инструментах, включая электромобили, поезда, холодильники, кондиционеры и даже стереосистемы.С другой стороны, полевые транзисторы металл-оксид-полупроводник (MOSFET) обычно используются в интегральных схемах для управления уровнями мощности устройства или для хранения данных.

---

Компонент 5: Индуктор

Катушка индуктивности, также известная как реактор, представляет собой пассивный компонент цепи, имеющей два вывода. Это устройство хранит энергию в своем магнитном поле, возвращая ее в цепь при необходимости. Было обнаружено, что когда две катушки индуктивности помещаются рядом, не касаясь друг друга, магнитное поле, создаваемое первой катушкой индуктивности, воздействует на вторую катушку индуктивности.Это был решающий прорыв, который привел к изобретению первых трансформаторов.

Рисунок 7: Катушки индуктивности [Источник изображения]

A. Состав

Это, вероятно, простейший компонент, состоящий только из мотка медной проволоки. Индуктивность прямо пропорциональна количеству витков в катушке. Однако иногда катушка наматывается на ферромагнитный материал, такой как железо, слоистое железо и порошковое железо, для увеличения индуктивности. Форма этого сердечника также может увеличить индуктивность.Тороидальные (в форме пончика) сердечники обеспечивают лучшую индуктивность по сравнению с соленоидными (стержневыми) сердечниками на такое же количество витков. К сожалению, индукторы в интегральной схеме сложно соединить, поэтому их обычно заменяют резисторами.

B. Как это работает?

Когда ток проходит по проводу, он создает магнитное поле. Однако уникальная форма индуктора приводит к созданию гораздо более сильного магнитного поля. Это мощное магнитное поле, в свою очередь, сопротивляется переменному току, но пропускает через него постоянный ток.Это магнитное поле также хранит энергию.

Рассмотрим простую схему, состоящую из батареи, переключателя и лампочки. Лампа загорится ярко, как только вы включите выключатель. Добавьте в эту цепь индуктивность. Как только вы включаете выключатель, лампочка переключается с яркой на тусклую. С другой стороны, когда переключатель выключен, он становится очень ярким, всего на долю секунды до полного выключения.

Когда вы включаете выключатель, индуктор начинает использовать электричество для создания магнитного поля, временно блокируя прохождение тока.Но только постоянный ток проходит через индуктор, как только магнитное поле заполнено. Вот почему лампочка переключается с яркой на тусклую. Все это время индуктор накапливает некоторую электрическую энергию в виде магнитного поля. Итак, когда вы выключаете выключатель, магнитное поле поддерживает постоянный ток в катушке. Таким образом, лампочка некоторое время горит ярко перед тем, как погаснуть.

C. Функция и значение

Хотя индукторы полезны, их сложно включить в электронные схемы из-за их размера.Поскольку они более громоздкие по сравнению с другими компонентами, они увеличивают вес и занимают много места. Следовательно, их обычно заменяют резисторами в интегральных схемах (ИС). Тем не менее, индукторы находят широкое применение в промышленности.

Фильтры в настроенных схемах

Одним из наиболее распространенных применений индукторов является выбор желаемой частоты в настроенных схемах. Они широко используются с конденсаторами и резисторами, подключенными параллельно или последовательно, для создания фильтров.Импеданс катушки индуктивности увеличивается с увеличением частоты сигнала. Таким образом, автономная катушка индуктивности может действовать только как фильтр нижних частот. Однако, когда вы объединяете его с конденсатором, вы можете создать режекторный фильтр, потому что сопротивление конденсатора уменьшается с увеличением частоты сигнала. Таким образом, вы можете использовать различные комбинации конденсаторов, катушек индуктивности и резисторов для создания различных типов фильтров. Они присутствуют в большинстве электронных устройств, включая телевизоры, настольные компьютеры и радио.

Дроссели как дроссели

Если через катушку индуктивности протекает переменный ток, он создает противоположный ток. Таким образом, он может преобразовывать источник переменного тока в постоянный. Другими словами, он подавляет подачу переменного тока, но позволяет постоянному току проходить через него, отсюда и название «дроссель». Обычно они используются в цепях питания, которым необходимо преобразовать подачу переменного тока в подачу постоянного тока.

Ферритовые бусины

Ферритовый шарик или ферритовый дроссель используется для подавления высокочастотного шума в электронных схемах.Некоторые из распространенных применений ферритовых шариков включают компьютерные кабели, телевизионные кабели и кабели для зарядки мобильных устройств. Эти кабели иногда могут действовать как антенны, взаимодействуя с аудио- и видеовыходами вашего телевизора и компьютера. Таким образом, индукторы используются в ферритовых шариках, чтобы уменьшить такие радиочастотные помехи.

Индукторы в датчиках приближения

Большинство датчиков приближения работают по принципу индуктивности. Индуктивный датчик приближения состоит из четырех частей, включая индуктор или катушку, генератор, схему обнаружения и выходную схему.Осциллятор генерирует флуктуирующее магнитное поле. Когда объект приближается к этому магнитному полю, начинают накапливаться вихревые токи, уменьшая магнитное поле датчика.

Схема обнаружения определяет силу датчика, в то время как выходная схема вызывает соответствующий ответ. Индуктивные датчики приближения, также называемые бесконтактными датчиками, ценятся за их надежность. Они используются на светофорах для определения плотности движения, а также в качестве датчиков парковки легковых и грузовых автомобилей.

Асинхронные двигатели

Асинхронный двигатель, вероятно, является наиболее распространенным примером применения индукторов. Обычно в асинхронном двигателе индукторы устанавливаются в фиксированном положении. Другими словами, им не разрешается выравниваться с близлежащим магнитным полем. Источник питания переменного тока используется для создания вращающегося магнитного поля, которое затем вращает вал. Потребляемая мощность регулирует скорость вращения. Следовательно, асинхронные двигатели часто используются в приложениях с фиксированной скоростью.Асинхронные двигатели очень надежны и прочны, поскольку нет прямого контакта между двигателем и ротором.

Трансформаторы

Как упоминалось ранее, открытие индукторов привело к изобретению трансформаторов, одного из основных компонентов систем передачи энергии. Вы можете создать трансформатор, объединив индукторы общего магнитного поля. Обычно они используются для повышения или понижения напряжения в линиях электропередач до желаемого уровня.

Накопитель энергии

Катушка индуктивности, как и конденсатор, также может накапливать энергию. Однако, в отличие от конденсатора, он может накапливать энергию в течение ограниченного времени. Поскольку энергия хранится в магнитном поле, она схлопывается, как только отключается источник питания. Тем не менее, индукторы функционируют как надежные накопители энергии в импульсных источниках питания, таких как настольные компьютеры.

---

Компонент 6: реле

Реле — это электромагнитный переключатель, который может размыкать и замыкать цепи электромеханическим или электронным способом.Для работы реле необходим относительно небольшой ток. Обычно они используются для регулирования малых токов в цепи управления. Однако вы также можете использовать реле для управления большими электрическими токами. Реле — это электрический эквивалент рычага. Вы можете включить его небольшим током, чтобы включить (или усилить) другую цепь, использующую большой ток. Реле могут быть либо электромеханическими, либо твердотельными.

Рисунок 8: Реле [Источник изображения]

A. Состав

Электромеханическое реле (ЭМИ) состоит из рамы, катушки, якоря, пружины и контактов.Рама поддерживает различные части реле. Якорь — это подвижная часть релейного переключателя. Катушка (в основном из медной проволоки), намотанная на металлический стержень, создает магнитное поле, которое перемещает якорь. Контакты — это токопроводящие части, которые размыкают и замыкают цепь.

Твердотельное реле (SSR) состоит из входной цепи, цепи управления и выходной цепи. Входная цепь эквивалентна катушке электромеханического реле. Схема управления действует как связующее устройство между входными и выходными цепями, в то время как выходная цепь выполняет ту же функцию, что и контакты в ЭМИ.Твердотельные реле становятся все более популярными, поскольку они дешевле, быстрее и надежнее электромеханических реле.

B. Как это работает?

Используете ли вы электромеханическое реле или твердотельное реле, это нормально замкнутое (NC) или нормально разомкнутое (NO) реле. В случае реле NC контакты остаются замкнутыми при отсутствии питания. Однако в нормально разомкнутом реле контакты остаются разомкнутыми при отсутствии питания.Короче говоря, всякий раз, когда через реле протекает ток, контакты либо размыкаются, либо замыкаются.

В ЭМИ источник питания возбуждает катушку реле, создавая магнитное поле. Магнитная катушка притягивает металлическую пластину, установленную на якоре. Когда ток прекращается, якорь возвращается в исходное положение под действием пружины. EMR также может иметь один или несколько контактов в одном пакете. Если в цепи используется только один контакт, она называется цепью с одиночным разрывом (SB). С другой стороны, цепь двойного размыкания (DB) идет с буксировочными контактами.Обычно реле с одинарным размыканием используются для управления маломощными устройствами, такими как индикаторные лампы, в то время как контакты с двойным размыканием используются для управления мощными устройствами, такими как соленоиды.

Когда дело доходит до работы SSR, вам необходимо подать напряжение выше, чем указанное напряжение срабатывания реле, чтобы активировать входную цепь. Вы должны подать напряжение ниже установленного минимального напряжения падения реле, чтобы деактивировать входную цепь. Схема управления передает сигнал от входной цепи к выходной цепи.Выходная цепь включает нагрузку или выполняет желаемое действие.

C. Функция и значение

Поскольку они могут управлять сильноточной цепью с помощью слаботочного сигнала, в большинстве процессов управления используются реле в качестве первичных устройств защиты и переключения. Они также могут обнаруживать неисправности и нарушения, возникающие в системах распределения электроэнергии. Типичные приложения включают телекоммуникации, автомобили, системы управления дорожным движением, бытовую технику и компьютеры, среди прочего.

Реле защиты

Защитные реле используются для отключения или отключения цепи при обнаружении каких-либо нарушений. Иногда они также могут подавать сигнал тревоги при обнаружении неисправности. Типы реле защиты зависят от их функции. Например, реле максимального тока предназначено для определения тока, превышающего заданное значение. При обнаружении такого тока реле срабатывает, отключая автоматический выключатель, чтобы защитить оборудование от возможного повреждения.

Дистанционное реле или реле импеданса, с другой стороны, может обнаруживать отклонения в соотношении тока и напряжения, а не контролировать их величину независимо. Он срабатывает, когда отношение V / I падает ниже заданного значения. Обычно защитные реле используются для защиты оборудования, такого как двигатели, генераторы, трансформаторы и т. Д.

Реле автоматического повторного включения

Реле автоматического повторного включения предназначено для многократного повторного включения автоматического выключателя, который уже отключен с помощью защитного реле.Например, при резком падении напряжения в электрической цепи вашего дома может наблюдаться несколько кратковременных перебоев в подаче электроэнергии. Эти сбои происходят из-за того, что реле повторного включения пытается автоматически включить защитное реле. В случае успеха питание будет восстановлено. В противном случае произойдет полное отключение электроэнергии.

Тепловые реле

Тепловое воздействие электрической энергии — принцип работы теплового реле. Короче говоря, он может обнаруживать повышение температуры окружающей среды и соответственно включать или выключать цепь.Он состоит из биметаллической полосы, которая нагревается при прохождении через нее сверхтока. Нагретая полоса изгибается и замыкает замыкающий контакт, отключая автоматический выключатель. Наиболее распространенное применение теплового реле — защита электродвигателя от перегрузки.

---

Компонент 7. Кристалл кварца

Кристаллы кварца находят несколько применений в электронной промышленности. Однако в основном они используются в качестве резонаторов в электронных схемах. Кварц — это встречающаяся в природе форма кремния.Однако теперь его производят синтетически, чтобы удовлетворить растущий спрос. Проявляет пьезоэлектрический эффект. Если вы приложите физическое давление к одной стороне, возникающие в результате вибрации создадут переменное напряжение на кристалле. Резонаторы из кварцевого кристалла доступны во многих размерах в зависимости от требуемых применений.

Рисунок 9: Кристалл кварца [Источник изображения]

A. Состав

Как упоминалось ранее, кристаллы кварца либо производятся синтетическим путем, либо встречаются в природе.Их часто используют для создания кварцевых генераторов для создания электрического сигнала с точной частотой. Обычно форма кристаллов кварца гексагональная с пирамидками на концах. Однако для практических целей их разрезают на плиты прямоугольной формы. К наиболее распространенным типам форматов резки относятся X, Y и AT. Эта плита помещается между двумя металлическими пластинами, называемыми удерживающими пластинами. Внешняя форма кварцевого кристалла или кварцевого генератора может быть цилиндрической, прямоугольной или квадратной.

Б.Как это работает?

Если подать на кристалл переменное напряжение, он вызовет механические колебания. Огранка и размер кристалла кварца определяют резонансную частоту этих колебаний или колебаний. Таким образом, он генерирует постоянный сигнал. Кварцевые генераторы дешевы и просты в изготовлении синтетическим способом. Они доступны в диапазоне от нескольких кГц до нескольких МГц. Поскольку кварцевые генераторы имеют более высокую добротность или добротность, они очень стабильны во времени и температуре.

C. Функция и значение

Исключительно высокая добротность позволяет использовать кристаллы кварца и резонансный элемент в генераторах, а также в фильтрах в электронных схемах. Вы можете найти этот высоконадежный компонент в радиочастотных приложениях, как схемы генератора тактовых импульсов в платах микропроцессоров, а также как элемент синхронизации в цифровых часах.

Кварцевые часы

Проблема традиционных часов с винтовой пружиной заключается в том, что вам нужно периодически заводить катушку.С другой стороны, маятниковые часы зависят от силы тяжести. Таким образом, они по-разному показывают время на разных уровнях моря и высотах из-за изменений силы тяжести. Однако на характеристики кварцевых часов не влияет ни один из этих факторов. Кварцевые часы питаются от батареек. Обычно крошечный кристалл кварца регулирует шестеренки, которые управляют секундной, минутной и часовой стрелками. Поскольку кварцевые часы потребляют очень мало энергии, батарея часто может работать дольше.

Фильтры

Вы также можете использовать кристаллы кварца в электронных схемах в качестве фильтров.Они часто используются для фильтрации нежелательных сигналов в радиоприемниках и микроконтроллерах. Большинство основных фильтров состоят из одного кристалла кварца. Однако усовершенствованные фильтры могут содержать более одного кристалла, чтобы соответствовать требованиям к рабочим характеристикам. Эти кварцевые фильтры намного превосходят фильтры, изготовленные с использованием ЖК-компонентов.

---

Заключение

Электронные гаджеты затрагивают практически все аспекты нашей жизни — от общения с близкими, живущими на разных континентах, до приготовления горячей чашки кофе.Однако что заставляет эти электронные устройства выполнять, казалось бы, трудоемкие задачи всего за несколько минут? Крошечные электронные схемы — основа всего электронного оборудования. Чтение о различных компонентах электронной схемы поможет вам понять их функции и значение. Поделитесь своими предложениями и мнениями по этому поводу в разделе комментариев ниже.

// Эта статья изначально была опубликована на ICRFQ.

.