Проводники и диэлектрики
Некоторые делят мир на черное и белое, а мы — на проводники и диэлектрики.
- Проводники — это материалы, через которые электрический ток проходит. Самыми лучшими проводниками являются металлы.
- Диэлектрики — материалы, через которые ток не проходит. Изи!
| Проводники | Диэлектрики |
| Медь, железо, алюминий, олово, свинец, золото, серебро, хром, никель, вольфрам | Воздух, дистиллированная вода, поливинилхлорид, янтарь, стекло, резина, полиэтилен, полипропилен, полиамид, сухое дерево, каучук |
То, что диэлектрик не проводит электрический ток, не значит, что он не может накапливать заряд. Накопление заряда не зависит от возможности его передавать.
Расчет потребляемой мощности
Электромощность является величиной, которая отвечает за факт скорости изменения или передачи электрической энергии. Есть полная и активная мощностная нагрузка, а также активная и реактивная. Полная вычисляется так: S = √ (P2 + Q2), где P является активной частью, а Q реактивной. Для нахождения потребляемого мощностного показателя необходимо знать число электротока, которое потребляется нагрузкой, а также питательное напряжение, которое выдается при помощи источника.
Что касается бытового определения потребляемой электрической энергии, необходимо вычислить общее количество ватт питания электрических приборов и паспортные данные номинальной силы электротока котла. Как правило, все электрические приборы работают с переменным током и напряжением в 220 вольт. Для вычисления тока проще всего воспользоваться амперметром. Зная первый и второй параметры, реально узнать величину потребляемой энергии.
Стоит указать, что измерить мощность через напряжение или сделать расчет мощности по сопротивлению и напряжению возможно не только формулой, но и прибором. Для этого можно воспользоваться мультиметром с токоизмерительными клещами или специализированным измерителем — ваттметром.
Формула тока. Как найти ток. Вычисляем и определяем ток по формуле закона Ома.
Тема: Как вычислить ток по формуле. Находим силу тока по формуле Ома и мощности.
Основополагающей формулой для нахождения силы тока является классический закон Ома, который гласит, что сила тока равна напряжение деленное на сопротивление. И эта основополагающая формула любого электрика и электроника, которая постоянно используется для быстрого вычисления силы тока той или иной цепи. Из любых двух известных величин закона Ома (это ток, напряжение и сопротивление) всегда можно найти третью. В случае нахождения напряжения мы перемножаем ток на сопротивление, ну а при вычислении тока или сопротивления всегда напряжение делим на ту величину, которая известная (сила тока или сопротивление). Стоит сказать, что данная формула тока подходит как для переменного, так и для постоянного тока. Хотя для переменного имеются некоторые нюансы. А именно: это случаи, когда мы используем активную нагрузку (нагреватели, лампочки). Формула тока показывает зависимость напряжения, сопротивления, и собственно силы тока.
Поскольку немаловажной характеристикой, используемой в области электричества, является также электрическая мощность, то для нахождения силы тока применять можно и её. Электрическая мощность, это произведение силы тока на напряжение
И чтобы найти силу тока необходимо мощность поделить на известное напряжение. Например, нам известна мощность нагревательного элемента, которая равна 880 Вт. Мы также знаем напряжение, что будет подаваться на него, равное 220 В. Нам нужно найти силу тока, которая будет протекать по цепи питания данного нагревателя. Для этого мы просто 880 ватт делим на 220 вольт, что даст на силу тока в 4 ампера.
Теперь как можно вычислить по формуле тока (по закону Ома) этот самый ток зная напряжение и сопротивление. Итак, у нас всё то же напряжение 220 вольт, и есть тот же нагревательный элемент. Мы мультиметром, тестером измеряем сопротивление элемента (у нагревателя с мощностью 880 ватт и рассчитанного на напряжение 220 вольт оно будет 55 ом). И что бы найти силу тока мы напряжение 220 вольт делим на сопротивление нагревателя 55 ом, в итоге получаем всю ту же силу тока в 4 ампера.
Просто нужно хорошо запомнить эти две формулы тока (его нахождение через мощность и через сопротивление с известным напряжением). Тогда вы быстро и без труда в голове сможете вычислять как силу тока электрической цепи, так и любые другие электрические величины (напряжение, сопротивление, мощность).
Ну, а если вы больше практик, тогда просто берите в руки измерители и меряйте. Напомню, напряжение мы измеряем параллельным прикладыванием щупов тестера, мультиметра к контактам, на которых будет измерять величину разности потенциалов. Силу тока же мы меряем уже путем разрыва цепи, где нужно измерить силу тока, то есть разрываем электрическую цепь в начале (поближе к источнику питания) и между этим разрывом подсоединяем щупы нашего измерителя тока (амперметра). Не забывайте, что переменный ток должен соответствовать своему положению на переключателе тестера, а постоянный своему месту (иначе вы получите неверные значения измеряемого тока).
P.S. Для лучшего запоминания закона Ома вы просто держите в голове, что при делении напряжение всегда в верху, то есть если по закону Ома мы находим напряжение, то перемножаем ток на сопротивление, ну в двух других случаях (при нахождении сопротивления или тока) мы всегда напряжение делим на известную величину, получая вторую, которая ранее была неизвестна.
Исправность обмоток статора
Для выполнения этой проверки мультиметр переводится в режим измерения сопротивления с максимальной чувствительностью (диапазон 200 Ом или аналогичный).
Трехфазный двигатель
Наиболее сложный случай – 3-фазный электродвигатель, на корпус которого выведено 6 клемм, каждая из которых отвечает за начало и конец конкретной обмотки.
В схематической форме это показано ниже
Важно здесь то, что все обмотки одинаковы
Упрощенная электрическая схема 3-фазного электродвигателя
Порядок проверки:
- сначала мультиметром, который показывает сопротивление, определяются пары клемм, отвечающие за конкретную обмотку;
- точно замеряется сопротивление каждой из них, а полученные значения сравнивается между собой. Отсутствие разницы свидетельствует об исправности обмоток, а также о том, что у них отсутствуют межвитковые замыкания соответствующей обмотки.
Однофазный двигатель
В отличие от своего 3-фазного аналога у однофазного, кроме снижения рабочего напряжения до 220 В, до двух уменьшается также количество обмоток: одна из них считается рабочей, а вторая – пусковой.
При этом примерно равной популярностью пользуются две схемы их соединения, которые условно показаны ниже и внешне отличаются друг от друга количеством клемм.
На практике с одной из таких схем можно столкнуться на таком популярном бытовой устройстве как стиральная машина.
Варианты соединения рабочей и пусковой обмоток однофазного электродвигателя
Вне зависимости от схемы соединения обмоток, которые выбрал разработчик машинки, выполнением нескольких измерений можно проверить сопротивление каждой из обмоток. Более мощная рабочая обмотка будет иметь меньшее сопротивление.
4-контактная схема потребует выполнения шести измерений (АВ, АС, АD, BC, BD и CD – при указании, например, АВ считается, что мультиметр подключается к точкам А и В).
Важно при этом то, что:
- изменение положения щупов на противоположное не должно менять показаний мультиметра (AB = BA);
- у исправного двигателя только два измерения дадут конечное значение сопротивления максимум в десятки Ом (например, AB и CD), остальные покажут разрыв.
Для трехконтактной схемы всего будет получено три результата. Наибольшее сопротивление относится к последовательному соединению двух обмоток (оно измеряется между точками А и С на правом эскизе рисунка, показанного выше), среднее – характерно для пусковой обмотки и наименьшее – для рабочей.
Проверка пробоев и утечек на корпус
Штатным прибором для определения сопротивления изоляции является мегаомметр. Бытовой мультиметр эту функцию не реализует из-за малого напряжения батарейки и относительно невысокой чувствительности самого устройства в части малых токов.
Поэтому с его помощью можно только убедиться в отсутствии пробоев. Например, для схемы, показанной ниже любое измерение DA, DB и DC должно показывать разрыв.
Контрольные точки для измерений отсутствия пробоя на корпус
Более сложная схема показана на следующем рисунке. Суть выполняемого эксперимента состоит в искусственном увеличение тестирующего напряжения, для чего задействуется 220-вольтовая сеть.
При сборке схемы необходимо использовать обычную лампу накаливания мощностью примерно 60 Вт, которая берет на себя функции токоограничивающего резистора.
Проверка исправности изоляции с помощью сетевого напряжения
Мультиметр используется в режиме амперметра, для защиты от повреждения прибора чрезмерно высоким током измерения начинают на максимально грубой шкале, постепенно увеличивая чувствительность.
Изоляция считается исправной, если измеряемый ток I не превышает I = 1 мкА. С учетом того, что сопротивление лампы много меньше сопротивления изоляции Rиз, величину последнего находят как Rиз = 220/I МОм, причем ток в эту формулу подставляют в мкА.
При проведении описываемого эксперимента задействуется напряжение 220 В, то есть следует соблюдать все правила электробезопасности. Дополнительно двигатель должен быть демонтирован и располагаться на диэлектрическом основании.
Формулы для расчета тока в трехфазной сети
Подсчитать токовую энергию в трехфазной сети сложно, поскольку вместе одной фазы есть три. К тому же, сложность заключается в использовании нескольких схем соединения. Трудность состоит в симметрии или ее отсутствии во время распределения нагрузки по фазам.
Для определения силы тока в трехфазной сети, нужно общее число ватт поделить на показатель 1,73, перемноженный на напряжение и косинус мощностного коэффициента, который отражает активную и реактивную составляющую сопротивления нагрузки. Что касается однофазной сети, то из выражения для подсчета убирается показатель 1,73. Остается формула I = P/(U*cos φ).
Ключевые конструктивные особенности, базовые подходы к выполнению его проверок
Любой электродвигатель, вне зависимости от его исполнения, всегда содержит стационарную часть, которую традиционно называют статором, и взаимодействующий с ним вращающийся элемент конструкции, который обычно называют ротором.
Основные элементы конструкции электродвигателя
Иногда для обозначения ротора привлекается термин якорь. В подавляющем большинстве двигателей ротор находится внутри статора.
Механическая работа снимается с ротора, превращение вращательного движения в прямолинейное или иное перемещение возлагается на иные внешние известные механизмы, рассмотрение которых выходит за рамки данной статьи.
Равным образом не рассматриваются так называемые линейные электродвигатели, которые обеспечивают линейное перемещение подвижной части его конструкции без выполнения промежуточного преобразования вращательного движения.
Подробнее — как работает шаговый двигатель.
Статор включает одну или несколько статорных обмоток, при протекании тока через которую (которые) формируется вращающееся магнитное поле.
Поле статора взаимодействует с полем ротора, в результате чего возникает вращающий момент, позволяющий выполнить механическую работу. Для уменьшения бесполезных потерь и наращивания КПД двигателя в целом ротор монтируется на подшипниках.
Из приведенного кратного описания немедленно следует три основных положения, которые всегда выполняются в исправном электродвигателе:
- при подаче на обмотки номинального напряжения по ним протекают рабочие токи, на которые изначально рассчитана конструкция двигателя;
- изоляция токопроводящих частей конструкции не имеет механических повреждений и обеспечивает заданное значение сопротивления;
- механическая часть системы ротор-статор в части состояния подшипников, значения зазоров, величины затяжки гаек, уровня износа щеток и аналогичные им полностью соответствуют требованиям норм.
Проверки исправности электродвигателя всегда в явной или неявной форме включают контроль этих положений, выполняемых различными способами. К таковым относятся, например, визуальный осмотр подшипников, проверка величины зазоров, легкости вращения ротора и т.д.
В дальнейшем сосредоточим свое внимание на выполнении проверок тех электрических компонентов двигателя, неисправности которых можно выявить только с помощью мультиметра. При построении схемы соответствующих измерений необходимо обязательно учитывать конструктивные особенности проверяемого электромотора
По умолчанию считается, что двигатель подключается к сети 220 или 380 В
При построении схемы соответствующих измерений необходимо обязательно учитывать конструктивные особенности проверяемого электромотора. По умолчанию считается, что двигатель подключается к сети 220 или 380 В.
Дополнительно укажем на такую особенность электродвигателя как его обратимость. Под последним понимается то, что при вращении ротора под воздействием внешнего усилия он вырабатывает электрический ток.
Чем отличается синхронный двигатель от асинхронного
Виды мощностей
Мощностью называется измеряемая физическая величина, которая равна скорости изменения с преобразованием, передачей или потреблением системной энергии. Согласно более узкому понятию, это показатель, который равен отношению затраченного времени на работы к самому периоду, который тратится на работу. Обозначается в механике символом N. В электротехнической науке используется буква P. Нередко можно увидеть также символ W, от слова ватт.
Мощность переменного тока -это произведение силы тока с напряжением и косинусом сдвига фаз. При этом беспрепятственно можно посчитать только активную и реактивную разновидность. Узнать полное мощностное значение можно через векторную зависимость этих показателей и площади.
Основные мощностные разновидности
Активная мощность
Активной называется полезная сила, определяющая процесс прямого преобразования электроэнергии в необходимый вид силы. В каждом электроприборе преобразовывается она по-своему. К примеру, в лампочке получается свет с теплом, в утюге — тепло, а в электрическом двигателе — механическая энергия. Соответственно, показывает КПД устройства.
Активная разновидность
Реактивная мощность
Реактивной называется та, которая определяется при помощи электромагнитного поля. Образуется при работе электроприборов
Обратите внимание! Это вредная и паразитная мощностная характеристика, которая определяется тем, каков характер нагрузки. Для лампочки она равняется нулю, а для электродвигателя она может быть равна большим значением
Разница между величинами в том, что активно действующая мощностная характеристика показывает КПД устройств, а реактивная является передачей этого КПД. Разница также наблюдается в определении, символе, формуле и значимости.
Обратите внимание! Что касается значения, то вторая нужна лишь для того, чтобы управлять создавшимся напряжением от первой величины и преодолевать мощностные колебания. Обе измеряются в ваттах и имеют большое значение в электромагнитном излучении, механической форме генератора или акустической волне
Активно применяются в промышленности.
Реактивная разновидность
Полная мощность
Полная — это сумма активной с реактивной мощностью. Равна сетевому мощностному показателю. Это произведение напряжения с током в момент игнорирования фазы угла между ними. Вся рассеиваемая с поглощаемой и возвращаемой энергией — это полная энергия.
Это произведение напряжения и тока, единица измерения которого это ватт, перемноженный на ампер. При активности цепи, полная равняется активной. Если речь идет об индуктивной или емкостной схеме, то полная больше, чем активная.
Вам это будет интересно Особенности конденсаторов
Полная разновидность
Комплексная мощность
Это сумма всех мощностных показателей фаз источника электроэнергии. Это комплексный показатель, модуль которого равняется полному мощностному показателю электроцепи. Аргументом является фазовый сдвиг между электротоком с сетевым напряжением. Может быть выражена уравнением, где суммарный мощностный показатель, который генерируют источники электроэнергии, равен суммарному мощностному показателю, который потребляется в электроцепи.
Обратите внимание! Вычисляется посредством использования соответствующей формулы. Так, необходимо комплексное напряжение перемножить на комплексны ток или же удвоенное значение комплексного тока перемножить на импеданс
Также можно удвоенное значение комплексного напряжения поделить на удвоенное значение импеданса.
Комплексная разновидность
Как понять закон Ома?
Чтобы интуитивно понять закон Ома, обратимся к аналогии представления тока в виде жидкости. Именно так думал Георг Ом, когда проводил опыты, благодаря которым был открыт закон, названный его именем.
Представим, что ток – это не движение частиц-носителей заряда в проводнике, а движение потока воды в трубе. Сначала воду насосом поднимают на водокачку, а оттуда, под действием потенциальной энергии, она стремиться вниз и течет по трубе. Причем, чем выше насос закачает воду, тем быстрее она потечет в трубе.
Отсюда следует вывод, что скорость потока воды (сила тока в проводе) будет тем больше, чем больше потенциальная энергия воды (разность потенциалов)
Теперь обратимся к сопротивлению. Гидравлическое сопротивление – это сопротивление трубы, обусловленное ее диаметром и шероховатостью стенок. Логично предположить, что чем больше диаметр, тем меньше сопротивление трубы, и тем большее количество воды (больший ток) протечет через ее сечение.
Такую аналогию можно проводить лишь для принципиального понимания закона Ома, так как его первозданный вид – на самом деле довольно грубое приближение, которое, тем не менее, находит отличное применение на практике.
В действительности, сопротивление вещества обусловлено колебанием атомов кристаллической решетки, а ток – движением свободных носителей заряда. В металлах свободными носителями являются электроны, сорвавшиеся с атомных орбит.
Ток в проводнике
В данной статье мы постарались дать простое объяснение закона Ома. Знание этих на первый взгляд простых вещей может сослужить Вам неплохую службу на экзамене. Конечно, мы привели его простейшую формулировку закона Ома и не будем сейчас лезть в дебри высшей физики, разбираясь с активным и реактивным сопротивлениями и прочими тонкостями.
Если у Вас возникнет такая необходимость, Вам с удовольствием помогут сотрудники нашего студенческого сервиса. А напоследок предлагаем Вам посмотреть интересное видео про закон Ома. Это действительно познавательно!
Если всё же выбивает защиту?
После проделанных замеров при плавающих неисправностях не рекомендуется подключаться к сети для проверки. Можно вывести мотор из строя окончательно, не подозревая о проблеме. Как проверить обмотку электродвигателя мультиметром, подскажет мастер сервисного центра по телефону. Под его руководством будет проще определить тип конструкции и порядок диагностики неисправной стиральной машины.
Однако часто и опытные мастера не справляются с ремонтом сложных случаев, когда неисправность плавающая. Для проверки в сервисе требуется использовать стиральную машинку, решающее значение имеют механические узлы. Перекос вала двигателя является частным случаем проблем с вращением барабана.
Однофазными двигателями являются электрические машины небольшой мощности. В магнитопроводе однофазных двигателей находится двухфазная обмотка, которая состоит из основной и пусковой обмотки.
Самые распространенные двигатели такого типа можно разделить на две группы: однофазные двигатели с пусковой обмоткой и двигатели с рабочим конденсатором.
У двигателей первого типа пусковая обмотка включается через конденсатор только на момент пуска и после того как двигатель развил нормальную скорость вращения, она отключается от сети, после чего двигатель продолжает работать с одной рабочей обмоткой. Ёмкость конденсатора обычно указывается на табличке-шильдике двигателя и зависит от его конструктивного исполнения.
У однофазных асинхронных двигателей переменного тока с рабочим конденсатором вспомогательная обмотка включена постоянно через конденсатор. Величина рабочей емкости конденсатора определяется конструктивным исполнением двигателя.
Если вспомогательная обмотка однофазного двигателя пусковая, ее подключение будет происходить только на время пуска. Если вспомогательная обмотка является конденсаторной, то ее подключение будет происходить через конденсатор. И он остается включенным в процессе работы двигателя.
В большинстве случаев пусковые и рабочие обмотки однофазных двигателей отличаются и по сечению провода и по количеству витков. Рабочая обмотка однофазного двигателя всегда имеет сечение провода большее, а следовательно ее сопротивление будет меньше.
Обмотка, у которой сопротивление меньше является рабочей.
Если у двигателя 4 вывода, то замерив на между ними сопротивление, можно определить- меньшее сопротивление меньше у рабочей обмотки, и соответственно большее сопротивление у пусковой.
Подключить все довольно просто. На толстые провода подается 220в. И один кончик пусковой обмотки, на один из рабочих, не имеет значение на какой, направление вращения от этого не зависит. Так же и от того как вы вставите вилку в розетку. Вращение, будет изменятся, от подключения пусковой обмотки, а именно – меняя концы пусковой обмотки.
В случае, когда двигатель имеет 3 вывода, замеры будут выглядеть следующим образом, например – 10 ом, 25 ом, 15 ом. Путём измерений необходимо найти кончик, от которого показания, с двумя другими, будут 15 ом и 10 ом. Это будет, один из сетевых проводов. Кончик с 10-ю Омами, это тоже сетевой и третий 15 ом будет пусковым, он подключается ко второму сетевому через конденсатор. В данном случае, чтобы изменить направление вращения надо добираться до схемы обмотки.
Случай, когда замеры например показывают 10 Ом, 10 Ом, 20 Ом. тоже является одной из разновидностей обмоток. например в некоторых стиральных машинах и не только. В таких случаях рабочая и пусковая обмотки являются одинаковыми (по конструкции трехфазных обмоток). В данном случае не имеет значения какая обмотка будет выполнять роль рабочей, а какая пусковой обмотки. Подключение производится также, через конденсатор.
Схема прибора для проверки межвиткового замыкания
Схема прибора описывалась в журнале «Радио» №7 за 1990 год, но до сих пор не потеряла свою актуальность благодаря своей простоте и надежности. С таким пробором проверка межвиткового замыкания осуществляется за считанные секунды.
Собранный для сайта тестер немного отличается от этой схемы. О внесенных изменениях в схему читаем в конце статьи.
Основу тестера составляет измерительный генератор. Он собран на транзисторах VT1, VT2. Частота этого генератора не постоянная и зависит от колебательного контура, который образуется конденсатором С1, а также подключаемой катушкой, она подсоединяется к ХР1 и ХР2. Резистором R1 устанавливается нужная глубина положительной обратной связи, для обеспечения надежной работы измерительного генератора. VT3, включен в диодном режиме, он создает нужный сдвиг напряжения между эмиттером VT2 и базой VT4.
VT4, VT5 представляют собой генератор импульсов, вместе с усилителем мощности на транзисторе VT6 способен обеспечить горение светодиода в трех различных режимах: не горит, мигает с постоянной частотой, а также простое свечение. Выбор режима работы генератора импульсов определяется напряжением смещения на базе транзистора VT4.
При сборке устройства целесообразно проверять правильность схемы постепенно. Проверку работоспособности генератора импульсов можно осуществить подключением переменного резистора на 1 кОм, как показано на схеме. Вращая движок этого резистора можно убедиться, что генератор импульсов работает правильно во всех режимах
При установки сопротивления 200-300 Ом, важно убедиться, что происходит мигание светодиода
Работа тестера осуществляется следующим образом. Если выводы тестера замкнуты, измерительный генератор не возбуждается вовсе, VT2 будет открытым. Напряжения на эмиттере VT2, а значит, на базе транзистора VT4 будет недостаточно, что бы заработал генератора импульсов. VT5, VT6 в таком случае будут открыты, а диод будет гореть постоянно, что сигнализирует о целостности цепи.
В случае подключения к измерительным выводам устройства исправной катушки, припустим, осуществляется проверка трансформатора на межвитковое замыкание, а также произведя подстройку с помощью R1, измерительный генератор начнет возбуждаться. На эмиттере VT2 напряжение будет увеличиваться, это все приведет к увеличению напряжения смещения на базе VT4, а также пуска генератора импульсов. Диод должен мигать.
Если окажется, что обмотка, которую проверяют, имеет короткозамкнутые витки, тогда измерительный генератор не будет возбуждаться, а прибор заработает также, как и в случе замкнутых выводов (контрольный диод засветится).
Когда измерительные выводы будут отключены или появится обрыв, тогда VT2 будет закрыт. Напряжение на его эмиттере, а это значит, что и на базе VT4 возрастает. Он открывается до насыщения, а колебания генератора импульсов будут сорваны. VT5, VT6 закроются, а контрольный диод не засветиться вовсе.
Еще одной особенностью этого тестера есть возможность проверки p-n переходов. Подключая к аппарату кремниевый диод или транзистор (анод к ХР1, катод к ХР2), контрольный светодиод должен мигать. При пробое светодиод просто горит, а в случае обрыва не светится.
Вместо VT1— VT3 можно ставить КТ358В или КТ312В. КТ361Б легко заменяются на КТ502, КТ209. При использовании светодиода необходимо последовательно с ним включать сопротивление около 30-60 Ом.; питания прибора осуществляется от источника — 3В. При использовании кроны целесообразно применить стабилизатор на 3,3В.
Иногда в крайнем правом положении переменного резистора, а также разомкнутых щупах тестера диод может засветиться. Необходимо изменить сопротивление резистора R3 (немного его увеличить), добиться, чтобы диод потух.
Когда проверяются катушки небольшой индуктивности, интенсивность перестройки переменного резистора, возможно, будет чрезмерной. Можно с легкостью выйти из этого положения включением последовательно с резистором R1 дополнительного переменного резистора с небольшим максимальным сопротивлением, например 1 кОм.
Параллельное соединение резисторов
При параллельном расположении резисторов в сети, они имеют общую точку контакта на входе и на выходе. В этом случае общее напряжение будет соответствовать значению напряжения на каждом отрезке, а вот ток будет суммироваться (I об= I1 + I2 +I3). Это соотношение имеет большое значение для практического применения и получило название – закон разветвленной цепи.
Несмотря на то, что общий ток в цепочке резисторов, соединенных параллельно на выходе равен сумме токов в самостоятельной ветке, для конкретного участка он может отличаться. Это обусловлено тем же законом Ома, при условии разности сопротивлений. Чтобы узнать силу тока на каждом резисторе в соответствующей ветке, необходимо знать их сопротивление. При параллельном соединении, напряжение на обособленном участке, является постоянной величиной. Соответственно сила тока отельного резистора легко вычисляется по закону Ома для участка цепи.
09-б. Сила электрического тока
- Главная
- Справочник
- Физика
- Книги, лекции и конспекты по физике
- Физика 8 класс
- Постоянный электрический ток
- 09-б. Сила электрического тока
§ 09-б. Сила электрического тока
В § 8-и мы рассмотрели опыт с лампочкй и двумя спиралями. Мы отметили, что под изменением силы тока будем понимать изменение потока электронов внутри проводника. Это относилось к твёрдым металлическим проводникам. Напомним: в газообразных и жидких проводниках, например, в расплавленных или растворённых веществах электроток создаётся как электронами, так и ионами (см. § 8-й).
Важно: все движущиеся заряженные частицы являются носителями (переносчиками) электрического заряда. Следовательно, под силой тока более верно понимать не общее количество самых разнообразных заряженных частиц (электронов и/или ионов), переносящих разные заряды за выбранное время наблюдения, аобщий заряд, переносимый через проводник за единицу времени
В виде формулы это выглядит так:
Следовательно, под силой тока более верно понимать не общее количество самых разнообразных заряженных частиц (электронов и/или ионов), переносящих разные заряды за выбранное время наблюдения, аобщий заряд, переносимый через проводник за единицу времени. В виде формулы это выглядит так:
Формула для вычисления силы электрического тока через заряд и время его протекания.
| I = | q | I
– сила электрического тока в проводнике, Аq – протекающий через проводник заряд, Клt – время наблюдения, с |
|||
| t |
Итак, сила тока
– физическая величина, показывающая заряд, проходящий через проводник за единицу времени.
Для измерения силы тока используют прибор амперметр
(см. рисунок). Его всегда включают последовательно с тем участком цепи, в котором нужно измерить силу тока. Единица силы тока –1 ампер (1 А). Её устанавливают, измеряя силу взаимодействия (притяжения или отталкивания) проводников с током. В качестве пояснения посмотрите на рисунок с полосками фольги на странице, открывающей эту тему.
За 1 ампер принимают силу такого тока, который при прохождении по двум параллельным прямым проводникам бесконечной длины и малого диаметра, расположенным на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме, вызывает на каждый 1 м длины силу взаимодействия 0,0000002 H.
Познакомимся теперь с законами распределения сил токов
в цепях с различными соединениями проводников. Проведём опыты. На схемах а-б-в лампа и реостат соединены последовательно
. Сначала амперметр включён между реостатом и лампой (схема а), и сила тока обозначена символомIобщ . Затем амперметр помещён слева от реостата (схема б), и сила тока обозначена символомI1 . После амперметр помещён слева от лампы (схема в), и сила тока обозначена символомI2 .
Многократные измерения в этом и во всех других аналогичных опытах показывают, что во всех участках цепи с последовательным соединением проводников силы токов равны друг другу (то есть одинаковы):
Сила тока между последовательно соединёнными потребителями равна силам токов в проводах, подводящих энергию к потребителям.
| Iобщ = I1 = I2 = … |
На схемах г-д-е две лампы соединены параллельно
. Сначала амперметр расположен в неразветвлённой части цепи (схема г), и сила тока обозначена символомIобщ . Затем амперметр помещён слева от первой лампы (схема д), и сила тока обозначенаI1 . После амперметр помещён слева от второй лампы (схема е), и сила тока обозначенаI2 .
Многократные измерения показывают, что сила тока в неразветвлённой части цепи с параллельным соединением проводников (общая сила тока) равна сумме сил токов во всех параллельных ветвях этой цепи:
Сила тока в проводах, подводящих энергию источника к параллельному соединению, равна сумме сил токов, идущих в каждом из потребителей.
| Iобщ = I1 + I2 + … |
Постоянный электрический токФормулы Физика Теория 8 класс
Источник
Схемы построения электродвигателей
Функции источника энергии для двигателя может выполнять сеть постоянного и перемененного тока.
Изменение направления протекания тока, необходимое для создания вращающегося магнитного поля, обеспечивается различными способами. В частности, широко распространены коммутаторы.
Коммутатор может быть:
- внутренним механическим (он применяется в коллекторных двигателях постоянного и переменного токов);
- внутренним электронным (так называемые бесколлекторные электронные двигатели);
- внешним (на этом принципе построены однофазные и трехфазные асинхронные электродвигатели переменного тока.
Коллекторные и бесколлекторные электродвигатели
Принцип действия коллекторного электродвигателя иллюстрирует картинка ниже, на которой схематически представлено взаимодействие одного из витков роторной обмотки с магнитным полем.
Схема создания вращающего момента в коллекторных электродвигателях
В такой структуре после выполнения ротором половины оборота направление тока меняется на противоположное (правая часть изображения) и магнитное поле вместо ускорения начинает тормозить ротор.
Для устранения этого нежелательного эффекта в состав конструкции двигателя вводят механический или электронный коммутатор, который через каждую половину оборота меняет направление тока, протекающего через статорную обмотку на противоположное.
В результате этого поддерживается постоянный по направлению вращающийся момент.
Подача напряжения на обмотки ротора при наличии такой необходимости выполняется через специально предназначенные для этого токосъемные кольца, к которым подключают начало и конец соответствующей обмотки.
Управление подачей тока в коллекторных двигателях осуществляется механическим коммутатором, в бесколлекторных – эту функцию выполняет его электронный аналог.
Греется электродвигатель: причины неисправности у электромоторов на 220 и трехфазных на 380 вольт
Асинхронные электродвигатели
Асинхронные электродвигатели переменного тока используют другой принцип создания вращающего момента. Суть этой схемы состоит в том, что статором формируется вращающееся магнитного поле, которое увлекает за собой ротор. При этом в зависимости от типа сети и требуемой мощности задействуется две немного отличающихся друг от друга схемы.
В случае необходимости получения более высоких мощностей обращаются к 3-фазной сети на 380 В.
Если изначально задать угол сдвига тока (напряжения) между отдельными фазами в треть периода или 120 градусов, то образуется равномерное вращающееся магнитное поле.
3-фазную сеть можно рассматривать как комбинацию из трех источников тока, специальным образом соединенных между собой.
Схема формирования вращающегося магнитного поля в трехфазной (слева) и однофазной (справа) сетях. Стрелкой указано направление вращения поля
Сильная сторона такой конфигурации – возможность нарастить мощность по сравнению со случаем однофазной 220-вольтовой сети.
Для большинства бытовых потребителей 3-фазная сеть оказывается избыточно мощной, и они подключаются к более экономичной сети 220 В.
В этом случае для получения вращающегося магнитного поля приходится прибегать к небольшой инженерной хитрости.
Суть ее состоит в том, что конденсатор как реактивный элемент всегда имеет 90-градусный фазовый сдвиг между векторами напряжения и тока.
Таким образом, используя конденсатор как фазовращающий элемент, можно искусственно превратить однофазную сеть в квазидвухфазную, решив, тем самым, задачу получения вращающегося магнитного поля. Схематически это показано в правой части рисунка выше.
Источник: