Mis on elektrivool? Elektri olemus. Elektrivool: peamised omadused ja olemasolu tingimused

(elektroniaukude juhtivus). Mõnikord nimetatakse elektrivoolu ka nihkevooluks, mis tuleneb elektrivälja aja muutumisest.

Elektrivoolul on järgmised ilmingud:

Entsüklopeediline YouTube

1 / 5

✪ ELEKTRIVOOLI vool FÜÜSIKA klass 8

✪ Elektrivool

✪ #9 Elektrivool ja elektronid

✪ Mis on elektrivool [Ham Radio TV 2]

✪ MIS JUHTUB ELEKTRILÖÖGI KUI

Subtiitrid

Klassifikatsioon

Kui laetud osakesed liiguvad makroskoopilistes kehades konkreetse keskkonna suhtes, nimetatakse sellist voolu elektriliseks juhtivusvool. Kui makroskoopilised laetud kehad liiguvad (näiteks laetud vihmapiisad), siis seda voolu nimetatakse konvektsioon .

Seal on alalis- ja vahelduvvoolud, aga ka kõikvõimalikud vahelduvvoolud. Sellistes mõistetes jäetakse sõna "elektriline" sageli välja.

• DC vool - vool, mille suund ja suurus ajas ei muutu.

Pöörisvoolud

Pöörisvoolud (Foucault voolud) on "suletud elektrivoolud massiivses juhis, mis tekivad sellesse tungiva magnetvoo muutumisel", seetõttu on pöörisvoolud induktsioonvoolud. Mida kiiremini magnetvoog muutub, seda tugevamad on pöörisvoolud. Pöörisvoolud ei voola juhtmetes teatud radasid mööda, vaid juhis sulgudes moodustavad keeriselaadsed kontuurid.

Pöörisvoolude olemasolu toob kaasa nahaefekti, see tähendab, et vahelduv elektrivool ja magnetvoog levivad peamiselt juhi pinnakihis. Juhtide pöörisvoolu kuumutamine põhjustab energiakadusid, eriti vahelduvvoolu mähistes. Pöörisvooludest tingitud energiakadude vähendamiseks kasutatakse vahelduvvoolu magnetahelate jagamist eraldi plaatideks, mis on üksteisest isoleeritud ja paiknevad pöörisvoolude suunaga risti, mis piirab nende liikumisteede võimalikke kontuure ja vähendab oluliselt nende suurust. nendest vooludest. Väga kõrgetel sagedustel kasutatakse ferromagnetite asemel magnetahelate jaoks magnetoelektrikuid, milles väga suure takistuse tõttu pöörisvoolusid praktiliselt ei teki.

Omadused

See on ajalooliselt aktsepteeritud praegune suund langeb kokku positiivsete laengute liikumissuunaga juhis. Kui sel juhul on ainsad voolukandjad negatiivselt laetud osakesed (näiteks metallis olevad elektronid), siis on voolu suund vastupidine laetud osakeste liikumissuunale. .

Elektronide triivimiskiirus

Kiirgustakistus on tingitud elektromagnetlainete moodustumisest juhtme ümber. See takistus on keerulises sõltuvuses juhi kujust ja mõõtmetest, väljastatava laine lainepikkusest. Ühe sirgjoonelise juhi jaoks, milles vool on kõikjal sama suuna ja tugevusega ning mille pikkus L on palju väiksem tema poolt kiiratava elektromagnetlaine pikkusest λ (\displaystyle \lambda), on takistuse sõltuvus lainepikkusest ja juhist suhteliselt lihtne:

Enimkasutatav elektrivool standardsagedusega 50 Hz vastab umbes 6 tuhande kilomeetri pikkusele lainele, mistõttu on kiirgusvõimsus enamasti tühiselt väike võrreldes soojuskao võimsusega. Voolu sageduse kasvades aga väljastatava laine pikkus väheneb ja vastavalt suureneb ka kiirgusvõimsus. Juhti, mis on võimeline kiirgama märkimisväärset energiat, nimetatakse antenniks.

Sagedus

Sagedus viitab vahelduvvoolule, mis muudab perioodiliselt tugevust ja/või suunda. See hõlmab ka kõige sagedamini kasutatavat voolu, mis varieerub vastavalt sinusoidaalsele seadusele.

Vahelduvvooluperiood on lühim ajavahemik (väljendatud sekundites), mille järel voolu (ja pinge) muutused korduvad. Voolu poolt läbitud perioodide arvu ajaühikus nimetatakse sageduseks. Sagedust mõõdetakse hertsides, üks herts (Hz) vastab ühele tsüklile sekundis.

Nihkevool

Mõnikord tuuakse mugavuse huvides kasutusele nihkevoolu mõiste. Maxwelli võrrandites on nihkevool võrdselt laengute liikumisest põhjustatud vooluga. Magnetvälja intensiivsus sõltub kogu elektrivoolust, mis on võrdne juhtivusvoolu ja nihkevoolu summaga. Definitsiooni järgi eelpinge voolutihedus j D → (\displaystyle (\vec (j_(D))))- vektori suurus, mis on võrdeline elektrivälja muutumise kiirusega E → (\displaystyle (\vec (E)))õigel ajal:

Fakt on see, et nii elektrivälja kui ka voolu voolu muutumisel tekib magnetväli, mis muudab need kaks protsessi üksteisega sarnaseks. Lisaks kaasneb elektrivälja muutusega tavaliselt energia ülekanne. Näiteks kondensaatori laadimisel ja tühjendamisel räägivad nad vaatamata sellele, et selle plaatide vahel laetud osakesed ei liigu, seda läbivast nihkevoolust, mis kannab teatud energiat ja sulgeb omapärasel viisil elektriahela. Nihkevool I D (\displaystyle I_(D)) kondensaatoris määratakse järgmise valemiga:

kus Q (\displaystyle Q)- kondensaatoriplaatide laadimine, U (\displaystyle U)- plaatide potentsiaalide erinevus, C (\displaystyle C) on kondensaatori mahtuvus.

Nihkevool ei ole elektrivool, sest see ei ole seotud elektrilaengu liikumisega.

Juhtide peamised tüübid

Erinevalt dielektrikutest sisaldavad juhid kompenseerimata laengute vabu kandjaid, mis jõu, tavaliselt elektriliste potentsiaalide erinevuse toimel hakkavad liikuma ja tekitavad elektrivoolu. Voolu-pinge karakteristik (voolutugevuse sõltuvus pingest) on juhi kõige olulisem omadus. Metalljuhtide ja elektrolüütide puhul on sellel kõige lihtsam vorm: voolutugevus on otseselt võrdeline pingega (Oomi seadus).

Metallid - siin on voolukandjateks juhtivuselektronid, mida tavaliselt peetakse elektrongaasiks, mis näitab selgelt degenereerunud gaasi kvantomadusi.

Plasma on ioniseeritud gaas. Elektrilaengut kannavad ioonid (positiivsed ja negatiivsed) ja vabad elektronid, mis tekivad kiirguse (ultraviolettkiirgus, röntgenikiirgus jt) ja (või) kuumutamise mõjul.

Elektrolüüdid - "vedelad või tahked ained ja süsteemid, milles ioonid esinevad mis tahes märgatavas kontsentratsioonis, põhjustades elektrivoolu läbipääsu". Ioonid tekivad elektrolüütilise dissotsiatsiooni protsessis. Kuumutamisel elektrolüütide takistus väheneb ioonideks lagunenud molekulide arvu suurenemise tõttu. Voolu läbi elektrolüüdi läbimise tulemusena lähenevad ioonid elektroodidele ja neutraliseeritakse, settides neile. Faraday elektrolüüsiseadused määravad elektroodidele vabaneva aine massi.

Vaakumis on ka elektronide elektrivool, mida kasutatakse katoodkiirseadmetes.

Elektrivoolud looduses

Elektrivoolu kasutatakse erineva keerukuse ja tüüpi signaalide kandjana erinevates piirkondades (telefon, raadio, juhtpaneel, ukseluku nupp jne).

Mõnel juhul ilmnevad soovimatud elektrivoolud, näiteks juhuslikud voolud või lühisvool.

Elektrivoolu kasutamine energiakandjana

• mehaanilise energia saamine erinevates elektrimootorites,
• soojusenergia saamine kütteseadmetes, elektriahjudes, elektrikeevitamise ajal,
• valgusenergia saamine valgustus- ja signaalseadmetes,
• kõrgsageduslike, ülikõrgsageduslike ja raadiolainete elektromagnetiliste võnkumiste ergastamine,
• heli vastuvõtmine,
• erinevate ainete saamine elektrolüüsi teel, elektriakude laadimine. See on koht, kus elektromagnetiline energia muundatakse keemiliseks energiaks.
• magnetvälja tekitamine (elektromagnetites).

Elektrivoolu kasutamine meditsiinis

• diagnostika - tervete ja haigete organite biovoolud on erinevad, samas on võimalik kindlaks teha haigus, selle põhjused ja määrata ravi. Füsioloogia haru, mis uurib elektrilisi nähtusi kehas, nimetatakse elektrofüsioloogiaks.
  • Elektroentsefalograafia on meetod aju funktsionaalse seisundi uurimiseks.
  • Elektrokardiograafia on tehnika südame töö ajal tekkivate elektriväljade registreerimiseks ja uurimiseks.
  • Elektrogastrograafia on meetod mao motoorse aktiivsuse uurimiseks.
  • Elektromüograafia on meetod skeletilihastes esinevate bioelektriliste potentsiaalide uurimiseks.
• Ravi ja elustamine: teatud ajupiirkondade elektriline stimulatsioon; Parkinsoni tõve ja epilepsia raviks, ka elektroforeesiks. Südamestimulaatorit, mis stimuleerib südamelihast impulssvooluga, kasutatakse bradükardia ja teiste südame rütmihäirete korral.

elektriohutus

See hõlmab õiguslikke, sotsiaal-majanduslikke, organisatsioonilisi ja tehnilisi, sanitaar- ja hügieenilisi, meditsiinilisi ja ennetavaid, rehabilitatsiooni ja muid meetmeid. Elektriohutuseeskirjad on reguleeritud juriidiliste ja tehniliste dokumentidega, regulatiivse ja tehnilise raamistikuga. Elektripaigaldisi ja elektriseadmeid teenindavale personalile on elektriohutuse aluste tundmine kohustuslik. Inimkeha on elektrivoolu juht. Inimese vastupidavus kuiva ja terve nahaga on vahemikus 3 kuni 100 kOhm.

Inimese või looma keha läbiv vool põhjustab järgmisi toiminguid:

• termilised (põletused, kuumutamine ja veresoonte kahjustused);
• elektrolüütiline (vere lagunemine, füüsikalis-keemilise koostise rikkumine);
• bioloogiline (kehakudede ärritus ja erutus, krambid)
• mehaaniline (veresoonte rebend verevooluga kuumutamisel saadud aururõhu mõjul)

Peamine elektrilöögi tulemust määrav tegur on inimkeha läbiva voolu hulk. Ohutustehnika järgi liigitatakse elektrivool järgmiselt:

• ohutu arvestatakse voolu, mille pikaajaline inimkeha läbimine ei kahjusta teda ega tekita mingeid aistinguid, selle väärtus ei ületa 50 μA (vahelduvvool 50 Hz) ja 100 μA alalisvool;
• minimaalselt tajutav inimese vahelduvvool on umbes 0,6-1,5 mA (vahelduvvool 50 Hz) ja 5-7 mA alalisvool;
• künnis järeleandmatu nimetatakse sellise jõu minimaalseks vooluks, mille juures inimene ei suuda tahtepingutusega enam käsi voolu kandvast osast lahti rebida. Vahelduvvoolu korral on see umbes 10-15 mA, alalisvoolu korral - 50-80 mA;
• fibrillatsiooni lävi nimetatakse vahelduvvooluks (50 Hz) umbes 100 mA ja 300 mA alalisvooluks, mille toime on pikem kui 0,5 s suure tõenäosusega põhjustab südamelihaste virvendust. Seda künnist peetakse samal ajal inimestele tinglikult surmavaks.

Venemaal on vastavalt tarbijate elektripaigaldiste tehnilise käitamise eeskirjadele ja elektripaigaldiste käitamise ajal töökaitse eeskirjadele kehtestatud 5 elektriohutuse kvalifikatsioonirühma, mis sõltuvad töötaja kvalifikatsioonist ja kogemustest ning elektripaigaldiste pinge.

Mida me täna elektrist tegelikult teame? Tänapäeva vaadete järgi palju, aga kui selle teema olemusse lähemalt süveneda, siis selgub, et inimkond kasutab elektrit laialdaselt, mõistmata selle olulise füüsikanähtuse tegelikku olemust.

Käesoleva artikli eesmärk ei ole ümber lükata elektrinähtuste vallas saavutatud teaduslike ja tehniliste rakendusuuringute tulemusi, mida kasutatakse laialdaselt tänapäeva ühiskonna igapäevaelus ja tööstuses. Kuid inimkond seisab pidevalt silmitsi mitmete nähtuste ja paradoksidega, mis ei mahu tänapäevaste teoreetiliste ideede raamistikku elektriliste nähtuste kohta - see viitab selle nähtuse füüsika täieliku mõistmise puudumisele.

Samuti teab tänapäeval teadus fakte, kui näib, et uuritavatel ainetel ja materjalidel on anomaalsed juhtivusomadused ( ) .

Ka sellisel nähtusel nagu materjalide ülijuhtivus ei ole praegu täiesti rahuldavat teooriat. On ainult oletus, et ülijuhtivus on kvantnähtus , mida uurib kvantmehaanika. Kvantmehaanika põhivõrrandi: Schrödingeri võrrandi, von Neumanni võrrandi, Lindbladi võrrandi, Heisenbergi võrrandi ja Pauli võrrandi hoolikas uurimine, siis selgub nende ebaõnnestumine. Fakt on see, et Schrödingeri võrrandit ei tuletata, vaid postuleeritakse analoogia põhjal klassikalise optikaga, tuginedes katseandmete üldistusele. Pauli võrrand kirjeldab 1/2 spinniga laetud osakese (näiteks elektroni) liikumist välises elektromagnetväljas, kuid spinni mõiste ei ole seotud elementaarosakese reaalse pöörlemisega, samuti on see postuleeritud. spinni suhtes, et on olemas olekuteruum, mis ei ole kuidagi seotud elementaarosakeste liikumisega tavaruumis.

Anastasia Novykhi raamatus "Ezoosmos" on viide kvantteooria läbikukkumisele: "Kuid aatomi struktuuri kvantmehaaniline teooria, mis käsitleb aatomit kui mikroosakeste süsteemi, mis ei allu klassikalistele seadustele. mehaanika, absoluutselt ebaoluline . Esmapilgul tunduvad Saksa füüsiku Heisenbergi ja Austria füüsiku Schrödingeri argumendid inimestele veenvad, kuid kui seda kõike teisest vaatenurgast vaadelda, siis on nende järeldused õiged vaid osaliselt ja üldiselt on mõlemad täiesti valed. . Fakt on see, et esimene kirjeldas elektroni osakesena ja teine ​​lainet. Muide, laine-osakeste duaalsuse põhimõte pole samuti oluline, kuna see ei näita osakese üleminekut laineks ja vastupidi. Ehk siis mingi napp saadakse õppinud härrasmeestelt. Tegelikult on kõik väga lihtne. Üldiselt tahan öelda, et tuleviku füüsika on väga lihtne ja arusaadav. Peaasi on elada selle tulevikuni. Mis puutub elektroni, siis see muutub laineks ainult kahel juhul. Esimene on siis, kui väline laeng kaob, st kui elektron ei suhtle teiste materiaalsete objektidega, näiteks sama aatomiga. Teine on eelosmilises olekus, st siis, kui selle sisemine potentsiaal väheneb.

Inimese närvisüsteemi neuronite genereeritud samad elektriimpulsid toetavad organismi aktiivset kompleksset ja mitmekülgset talitlust. Huvitav on märkida, et raku aktsioonipotentsiaal (piki elusraku membraani liikuv erutuslaine membraanipotentsiaali lühiajalise muutuse kujul erututava raku väikeses piirkonnas) on teatud vahemikus (joonis 1).

Neuroni aktsioonipotentsiaali alumine piir on -75 mV juures, mis on väga lähedane inimvere redokspotentsiaali väärtusele. Kui analüüsime aktsioonipotentsiaali maksimaalset ja minimaalset väärtust nulli suhtes, siis on see ümardatud protsendile väga lähedal tähenduses kuldne suhe , st. intervalli jagamine 62% ja 38% suhtes:

\(\Delta = 75 mV + 40 mV = 115 mV\)

115 mV / 100% = 75 mV / x 1 või 115 mV / 100% = 40 mV / x 2

x 1 = 65,2%, x 2 = 34,8%

Kõik tänapäeva teadusele teadaolevad ained ja materjalid juhivad ühel või teisel määral elektrit, kuna need sisaldavad elektrone, mis koosnevad 13 fantoom-Po-osakesest, mis omakorda on septonklombid (“PRIMARY ALLATRA FÜÜSIKA”, lk 61). Küsimus on ainult elektrivoolu pinges, mis on vajalik elektritakistuse ületamiseks.

Kuna elektrilised nähtused on elektroniga tihedalt seotud, annab aruanne "PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS" selle olulise elementaarosakese kohta järgmist teavet: "Elektron on aatomi lahutamatu osa, aine üks peamisi struktuurielemente. Elektronid moodustavad kõigi praegu teadaolevate keemiliste elementide aatomite elektronkatted. Nad on seotud peaaegu kõigi elektriliste nähtustega, millest teadlased nüüd teadlikud on. Aga mis elekter tegelikult on, seda ei suuda ametlik teadus veel üldistavate fraasidega piirdudes seletada, et tegemist on näiteks "nähtuste kogumiga, mis on tingitud laetud kehade või elektrilaengukandjate osakeste olemasolust, liikumisest ja vastasmõjust". Teatavasti ei ole elekter pidev voog, vaid see kandub üle portsjonitena - diskreetselt».

Kaasaegsete ideede kohaselt: elektrit - see on nähtuste kogum, mis on tingitud elektrilaengute olemasolust, koostoimest ja liikumisest. Aga mis on elektrilaeng?

Elektrilaeng (elektri hulk) on füüsiline skalaarsuurus (kogus, mille iga väärtust saab väljendada ühe reaalarvuga), mis määrab kehade võime olla elektromagnetväljade allikaks ja osaleda elektromagnetilises vastasmõjus. Elektrilaengud jagunevad positiivseteks ja negatiivseteks (seda valikut peetakse teaduses puhtalt tingimuslikuks ja igale laengule omistatakse täpselt määratletud märk). Sama märgiga laenguga laetud kehad tõrjuvad ja vastupidiselt laetud kehad tõmbavad ligi. Laetud kehade (nii makroskoopilised kehad kui ka mikroskoopilised laetud osakesed, mis kannavad elektrivoolu juhtides) liikumisel tekib magnetväli ja toimuvad nähtused, mis võimaldavad tuvastada elektri ja magnetismi seost (elektromagnetismi).

Elektrodünaamika uurib elektromagnetvälja kõige üldisemal juhul (st vaadeldakse ajast sõltuvaid muutuvaid välju) ja selle vastasmõju elektrilaenguga kehadega. Klassikaline elektrodünaamika võtab arvesse ainult elektromagnetvälja pidevaid omadusi.

kvantelektrodünaamika uurib elektromagnetvälju, millel on katkendlikud (diskreetsed) omadused, mille kandjateks on väljakvandid – footonid. Elektromagnetilise kiirguse vastastikmõju laetud osakestega käsitletakse kvantelektrodünaamikas kui footonite neeldumist ja emissiooni osakeste poolt.

Tasub mõelda, miks tekib magnetväli vooluga juhi või aatomi ümber, mille orbiite mööda elektronid liiguvad? Fakt on see, et" mida tänapäeval nimetatakse elektriks, on tegelikult septonvälja eriline seisund , mille protsessides osaleb elektron enamikul juhtudel võrdsetel alustel oma teiste täiendavate "komponentidega" ” (“PRIMINE ALLATRA FÜÜSIKA”, lk 90) .

Ja magnetvälja toroidaalne kuju on tingitud selle päritolu olemusest. Nagu artiklis öeldakse: "Arvestades universumis esinevaid fraktaalseid mustreid ja ka asjaolu, et septoniväli materiaalses maailmas 6 dimensiooni piires on fundamentaalne, ühtne väli, millel põhinevad kõik tänapäeva teadusele teadaolevad interaktsioonid, võib väita, et need kõik ka on kujul Toora. Ja see väide võib tänapäeva teadlastele erilist teaduslikku huvi pakkuda.. Seetõttu on elektromagnetväli alati torukujuline, nagu septontoru.

Mõelge spiraalile, mille kaudu voolab elektrivool ja kuidas täpselt selle elektromagnetväli moodustub ( https://www.youtube.com/watch?v=0BgV-ST478M).

Riis. 2. Ristkülikukujulise magneti väljajooned

Riis. 3. Vooluga spiraali väljajooned

Riis. 4. Spiraali üksikute lõikude jõujooned

Riis. 5. Analoogia spiraali ja orbitaalelektronidega aatomite jõujoonte vahel

Riis. 6. Eraldi fragment jõujoontega spiraalist ja aatomist

KOKKUVÕTE: inimkond peab veel tundma õppima elektri müstilise nähtuse saladusi.

Petr Totov

Märksõnad: ALGNE ALLATRA FÜÜSIKA, elektrivool, elekter, elektri olemus, elektrilaeng, elektromagnetväli, kvantmehaanika, elektron.

Kirjandus:

Uus. A., Ezoosmos, K.: LOTOS, 2013. - 312 lk. http://schambala.com.ua/book/ezoosmos

Rahvusvahelise avaliku liikumise ALLATRA rahvusvahelise teadlaste rühma aruanne "PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS", toim. Anastasia Novykh, 2015;

Osakeste, elektrilaengukandjate suunatud (korrastatud) liikumine elektromagnetväljas.

Mis on elektrivool erinevates ainetes? Võtame vastavalt liikuvad osakesed:

• metallides - elektronid,
• elektrolüütides - ioonid (katioonid ja anioonid),
• gaasides - ioonid ja elektronid,
• vaakumis teatud tingimustel - elektronid,
• pooljuhtides - augud (elektron-augu juhtivus).

Mõnikord nimetatakse elektrivoolu ka nihkevooluks, mis tuleneb elektrivälja muutumisest ajas.

Elektrivool avaldub järgmiselt:

• soojendab juhte (ülijuhtides nähtust ei täheldata);
• muudab juhi keemilist koostist (see nähtus on iseloomulik eelkõige elektrolüütidele);
• loob magnetvälja (väljendub eranditult kõigis juhtides).

Kui laetud osakesed liiguvad makroskoopilistes kehades konkreetse keskkonna suhtes, nimetatakse sellist voolu elektriliseks "juhtvooluks". Kui makroskoopilised laetud kehad liiguvad (näiteks laetud vihmapiisad), nimetatakse seda voolu "konvektsiooniks".

Voolud jagunevad alalis- ja vahelduvvooludeks. Samuti on erinevat tüüpi vahelduvvoolusid. Voolutüüpide määratlemisel jäetakse sõna "elektriline".

• D.C- vool, mille suund ja suurus ajas ei muutu. Võib olla pulseeriv, näiteks alaldatud muutuja, mis on ühesuunaline.
• Vahelduvvoolu on ajas muutuv elektrivool. Vahelduvvool on igasugune vool, mis ei ole otsene.
• Perioodiline vool- elektrivool, mille hetkeväärtusi korratakse korrapäraste ajavahemike järel muutumatus järjekorras.
• Sinusoidne vool- perioodiline elektrivool, mis on aja siinusfunktsioon. Vahelduvvoolude hulgas on peamine vool, mille väärtus varieerub siinuse seaduse järgi. Iga perioodilist mittesinusoidset voolu saab kujutada kombinatsioonina sinusoidsetest harmoonilistest komponentidest (harmoonikutest) koos vastavate amplituudide, sageduste ja algfaasidega. Sel juhul muutub juhi mõlema otsa elektrostaatiline potentsiaal juhtme teise otsa potentsiaali suhtes vaheldumisi positiivsest negatiivseks ja vastupidi, läbides samal ajal kõiki vahepotentsiaale (sh nullpotentsiaali). Selle tulemusena tekib vool, mis muudab pidevalt suunda: ühes suunas liikudes see suureneb, saavutades maksimumi, mida nimetatakse amplituudi väärtuseks, siis väheneb, muutub mingil hetkel nulliks, siis jälle suureneb, aga teises suunas ja ka saavutab maksimaalse väärtuse , langeb maha, et seejärel uuesti läbida null, misjärel jätkub kõigi muudatuste tsükkel.
• Kvaasistatsionaarne vool- suhteliselt aeglaselt muutuv vahelduvvool, mille hetkväärtuste korral on alalisvoolu seadused piisava täpsusega täidetud. Need seadused on Ohmi seadus, Kirchhoffi reeglid ja teised. Kvaasi-statsionaarne vool, nagu ka alalisvool, on hargnemata vooluahela kõigis osades ühesuguse voolutugevusega. Kvaasistatsionaarsete vooluahelate arvutamisel tulenevalt tekkivast e. d.s. mahtuvuse ja induktiivsuse induktsioonid võetakse arvesse koondparameetritena. Kvaasistatsionaarsed on tavalised tööstusvoolud, välja arvatud kaugülekandeliinide voolud, mille puhul kvaasistatsionaarsuse tingimus piki liini ei ole täidetud.
• kõrgsagedusvool- vahelduvvool (alates sagedusest umbes kümneid kHz), mille puhul muutuvad oluliseks sellised nähtused, mis on kas kasulikud, määravad selle kasutust või kahjulikud, mille vastu võetakse vajalikke meetmeid, näiteks elektromagnetlaine kiirgus ja naha efekt. Lisaks, kui vahelduvvoolu kiirguse lainepikkus muutub võrreldavaks elektriahela elementide mõõtmetega, rikutakse kvaasistatsionaarsuse tingimust, mis nõuab selliste vooluahelate arvutamisel ja kujundamisel spetsiaalset lähenemist.
• Pulsatsioonivool on perioodiline elektrivool, mille keskmine väärtus perioodi jooksul erineb nullist.
• Ühesuunaline vool on elektrivool, mis ei muuda oma suunda.

Pöörisvoolud

Pöörisvoolud (ehk Foucault voolud) on suletud elektrivoolud massiivses juhis, mis tekivad sellesse tungiva magnetvoo muutumisel, seetõttu on pöörisvoolud induktsioonvoolud. Mida kiiremini magnetvoog muutub, seda tugevamad on pöörisvoolud. Pöörisvoolud ei voola juhtmetes teatud radasid mööda, vaid juhis sulgudes moodustavad keeriselaadsed kontuurid.

Pöörisvoolude olemasolu toob kaasa nahaefekti, see tähendab, et vahelduv elektrivool ja magnetvoog levivad peamiselt juhi pinnakihis. Juhtide pöörisvoolu kuumutamine põhjustab energiakadusid, eriti vahelduvvoolu mähistes. Pöörisvooludest tingitud energiakadude vähendamiseks kasutatakse vahelduvvoolu magnetahelate jagamist eraldi plaatideks, mis on üksteisest isoleeritud ja paiknevad pöörisvoolude suunaga risti, mis piirab nende liikumisteede võimalikke kontuure ja vähendab oluliselt nende suurust. nendest vooludest. Väga kõrgetel sagedustel kasutatakse ferromagnetite asemel magnetahelate jaoks magnetoelektrikuid, milles väga suure takistuse tõttu pöörisvoolusid praktiliselt ei teki.

Omadused

Ajalooliselt on aktsepteeritud, et """voolu suund"" langeb kokku positiivsete laengute liikumise suunaga juhis. Kui sel juhul on ainsad voolukandjad negatiivselt laetud osakesed (näiteks metallis olevad elektronid), siis on voolu suund vastupidine laetud osakeste liikumissuunale.

Elektronide triivimiskiirus

Välisväljast põhjustatud osakeste suunatud liikumise triivikiirus juhtides sõltub juhi materjalist, osakeste massist ja laengust, ümbritsevast temperatuurist, rakendatud potentsiaalide erinevusest ning on palju väiksem kui valguse kiirus . 1 sekundi jooksul liiguvad elektronid juhis järjestatud liikumisega vähem kui 0,1 mm võrra. Vaatamata sellele on tegeliku elektrivoolu levimiskiirus võrdne valguse kiirusega (elektromagnetlainefrondi levimiskiirus). See tähendab, et koht, kus elektronid muudavad pärast pinge muutumist oma liikumiskiirust, liigub elektromagnetiliste võnkumiste levimiskiirusega.

Tugevus ja voolutihedus

Elektrivoolul on kvantitatiivsed omadused: skalaar - voolutugevus ja vektor - voolutihedus.

Tugevusvool a on füüsikaline suurus, mis võrdub laengu suuruse suhtega

Mõnda aega läinud

läbi juhi ristlõike selle ajaintervalli väärtuseni.

Voolutugevust SI-s mõõdetakse amprites (rahvusvaheline ja venekeelne tähistus: A).

Ohmi seaduse järgi voolu

vooluringi sektsioonis on otseselt võrdeline elektripingega

Rakendatakse selle vooluringi sektsiooni suhtes ja on pöördvõrdeline selle takistusega

Kui vooluringi voolutugevus ei ole konstantne, siis pinge ja voolutugevus muutuvad pidevalt, tavalisel vahelduvvoolul on pinge ja voolutugevuse keskmised väärtused võrdsed nulliga. Sel juhul eralduva soojuse keskmine võimsus ei ole aga võrdne nulliga.

Seetõttu kasutatakse järgmisi termineid:

• hetkeline pinge ja vool, st mis toimivad antud ajahetkel.
• tipppinge ja vool, st maksimaalsed absoluutväärtused
• efektiivne (efektiivne) pinge ja voolutugevus määratakse voolu termilise efektiga, see tähendab, et neil on samad väärtused, mis neil on sama termilise efektiga alalisvoolul.

voolutihedus- vektor, mille absoluutväärtus on võrdne juhtme teatud lõigu läbiva voolu tugevuse suhtega, mis on risti voolu suunaga, selle lõigu pindala ja voolu suunaga. vektor langeb kokku voolu moodustavate positiivsete laengute liikumissuunaga.

Ohmi seaduse kohaselt diferentsiaalkujul voolutihedus keskkonnas

võrdeline elektrivälja tugevusega

ja keskkonna juhtivus

Võimsus

Voolu olemasolul juhis tehakse tööd takistusjõudude vastu. Iga juhtme elektritakistus koosneb kahest komponendist:

• aktiivne takistus - vastupidavus soojuse tekkele;
• reaktants - takistus, mis tuleneb energia ülekandmisest elektri- või magnetväljale (ja vastupidi).

Üldjuhul vabaneb suurem osa elektrivooluga tehtud tööst soojusena. Soojuskao võimsus on väärtus, mis võrdub ajaühikus vabaneva soojushulgaga. Joule-Lenzi seaduse kohaselt on juhi soojuskao võimsus võrdeline voolava voolu tugevusega ja rakendatud pingega:

Võimsust mõõdetakse vattides.

Pidevas keskkonnas mahuline võimsuskadu

määratakse voolutiheduse vektori skalaarkorrutise järgi

ja elektrivälja tugevuse vektor

sel hetkel:

Mahuvõimsust mõõdetakse vattides kuupmeetri kohta.

Kiirgustakistus on tingitud elektromagnetlainete moodustumisest juhtme ümber. See takistus on keerulises sõltuvuses juhi kujust ja mõõtmetest, väljastatava laine lainepikkusest. Ühe sirgjoonelise juhi jaoks, milles vool on kõikjal sama suuna ja tugevusega ning mille pikkus L on palju väiksem tema poolt kiiratava elektromagnetlaine pikkusest

Takistuse sõltuvus lainepikkusest ja juhist on suhteliselt lihtne:

Enimkasutatav elektrivool standardsagedusega 50 "Hz" vastab umbes 6 tuhande kilomeetri pikkusele lainepikkusele, mistõttu on kiirgusvõimsus enamasti tühiselt väike võrreldes soojuskao võimsusega. Voolu sageduse kasvades aga väljastatava laine pikkus väheneb ja vastavalt suureneb ka kiirgusvõimsus. Juhti, mis on võimeline kiirgama märkimisväärset energiat, nimetatakse antenniks.

Sagedus

Sagedus viitab vahelduvvoolule, mis muudab perioodiliselt tugevust ja/või suunda. See hõlmab ka kõige sagedamini kasutatavat voolu, mis varieerub vastavalt sinusoidaalsele seadusele.

Vahelduvvooluperiood on lühim ajavahemik (väljendatud sekundites), mille järel voolu (ja pinge) muutused korduvad. Voolu poolt läbitud perioodide arvu ajaühikus nimetatakse sageduseks. Sagedust mõõdetakse hertsides, üks herts (Hz) vastab ühele tsüklile sekundis.

Nihkevool

Mõnikord tuuakse mugavuse huvides kasutusele nihkevoolu mõiste. Maxwelli võrrandites on nihkevool võrdselt laengute liikumisest põhjustatud vooluga. Magnetvälja intensiivsus sõltub kogu elektrivoolust, mis on võrdne juhtivusvoolu ja nihkevoolu summaga. Definitsiooni järgi eelpinge voolutihedus

Vektori suurus võrdeline elektrivälja muutumise kiirusega

õigel ajal:

Fakt on see, et elektrivälja muutumisel ja ka voolu liikumisel tekib magnetväli, mis muudab need kaks protsessi üksteisega sarnaseks. Lisaks kaasneb elektrivälja muutusega tavaliselt energia ülekanne. Näiteks kondensaatori laadimisel ja tühjendamisel räägivad nad vaatamata sellele, et selle plaatide vahel laetud osakesed ei liigu, seda läbivast nihkevoolust, mis kannab teatud energiat ja sulgeb omapärasel viisil elektriahela. Nihkevool

kondensaatoris määratakse järgmise valemiga:

Kondensaatori plaatide laeng,

Elektripinge plaatide vahel,

Kondensaatori elektriline mahtuvus.

Nihkevool ei ole elektrivool, sest see ei ole seotud elektrilaengu liikumisega.

Juhtide peamised tüübid

Erinevalt dielektrikutest sisaldavad juhid kompenseerimata laengute vabu kandjaid, mis jõu, tavaliselt elektriliste potentsiaalide erinevuse toimel hakkavad liikuma ja tekitavad elektrivoolu. Voolu-pinge karakteristik (voolutugevuse sõltuvus pingest) on juhi kõige olulisem omadus. Metalljuhtide ja elektrolüütide puhul on sellel kõige lihtsam vorm: voolutugevus on otseselt võrdeline pingega (Oomi seadus).

Metallid - siin on voolukandjateks juhtivuselektronid, mida tavaliselt peetakse elektrongaasiks, mis näitab selgelt degenereerunud gaasi kvantomadusi.

Plasma on ioniseeritud gaas. Elektrilaengut kannavad ioonid (positiivsed ja negatiivsed) ja vabad elektronid, mis tekivad kiirguse (ultraviolettkiirgus, röntgenikiirgus jt) ja (või) kuumutamise mõjul.

Elektrolüüdid on vedelad või tahked ained ja süsteemid, milles ioonid esinevad mis tahes märgatavas kontsentratsioonis, põhjustades elektrivoolu läbipääsu. Ioonid tekivad elektrolüütilise dissotsiatsiooni protsessis. Kuumutamisel elektrolüütide takistus väheneb ioonideks lagunenud molekulide arvu suurenemise tõttu. Voolu läbi elektrolüüdi läbimise tulemusena lähenevad ioonid elektroodidele ja neutraliseeritakse, settides neile. Faraday elektrolüüsiseadused määravad elektroodidele vabaneva aine massi.

Vaakumis on ka elektronide elektrivool, mida kasutatakse katoodkiirseadmetes.

Elektrivoolud looduses

Atmosfäärielekter on õhus sisalduv elekter. Benjamin Franklin näitas esimest korda õhus elektri olemasolu ning selgitas äikese ja välgu põhjust.

Seejärel tehti kindlaks, et elekter koguneb atmosfääri ülemistes kihtides aurude kondenseerumisel, ja märgiti järgmised seadused, mida atmosfääri elekter järgib:

• selge taevaga, nagu ka pilvise taevaga, on atmosfääri elekter alati positiivne, kui vaatluspunktist mingil kaugusel ei saja vihma, rahet ega lund;
• pilvede elektripinge muutub piisavalt tugevaks, et see keskkonnast välja eralduda alles siis, kui pilveaurud kondenseeruvad vihmapiiskadeks, millest annab tunnistust ka asjaolu, et vaatluskohas ei esine äikeselahendusi ilma vihma, lume või raheta, v.a. välgu tagasilöök;
• atmosfääri elekter suureneb niiskuse suurenedes ja saavutab maksimumi vihma, rahe ja lume sajamisel;
• koht, kus sajab, on positiivse elektri reservuaar, mida ümbritseb negatiivse elektrivöö, mis omakorda on ümbritsetud positiivse elektrivööga. Nende vööde piiridel on pinge null.

Ioonide liikumine elektrivälja jõudude toimel moodustab atmosfääris vertikaalse juhtivuse, mille keskmine tihedus on ligikaudu (2÷3)·10 −12 A/m².

Kogu Maa pinnale voolav vool on ligikaudu 1800 A.

Välk on loomulik sädemeid tekitav elektrilahendus. Aurorade elektriline olemus tehti kindlaks. Püha Elmo tulekahjud on looduslik koroona elektrilahendus.

Biovoolud - ioonide ja elektronide liikumine mängib väga olulist rolli kõigis eluprotsessides. Sel juhul loodud biopotentsiaal eksisteerib nii rakusisesel tasandil kui ka üksikutes kehaosades ja elundites. Närviimpulsside ülekanne toimub elektrokeemiliste signaalide abil. Mõned loomad (elektriiired, elektriangerjas) on võimelised koguma mitmesajavoldise potentsiaali ja kasutama seda enesekaitseks.

Rakendus

Elektrivoolu uurimisel avastati palju selle omadusi, mis võimaldasid sellel leida praktilisi rakendusi erinevates inimtegevuse valdkondades ja isegi luua uusi valdkondi, mis poleks võimalikud ilma elektrivoolu olemasoluta. Pärast seda, kui elektrivool leidis praktilise rakenduse ja põhjusel, et elektrivoolu on võimalik saada mitmel viisil, tekkis tööstussfääris uus kontseptsioon - elektrienergia tööstus.

Elektrivoolu kasutatakse erineva keerukuse ja tüüpi signaalide kandjana erinevates piirkondades (telefon, raadio, juhtpaneel, ukseluku nupp jne).

Mõnel juhul ilmnevad soovimatud elektrivoolud, näiteks juhuslikud voolud või lühisvool.

Elektrivoolu kasutamine energiakandjana

• mehaanilise energia saamine erinevates elektrimootorites,
• soojusenergia saamine kütteseadmetes, elektriahjudes, elektrikeevitamise ajal,
• valgusenergia saamine valgustus- ja signaalseadmetes,
• kõrgsageduslike, ülikõrgsageduslike ja raadiolainete elektromagnetiliste võnkumiste ergastamine,
• heli vastuvõtmine,
• erinevate ainete saamine elektrolüüsi teel, elektriakude laadimine. See on koht, kus elektromagnetiline energia muundatakse keemiliseks energiaks.
• magnetvälja tekitamine (elektromagnetites).

Elektrivoolu kasutamine meditsiinis

• diagnostika - tervete ja haigete organite biovoolud on erinevad, samas on võimalik kindlaks teha haigus, selle põhjused ja määrata ravi. Füsioloogia haru, mis uurib elektrilisi nähtusi kehas, nimetatakse elektrofüsioloogiaks.
  • Elektroentsefalograafia on meetod aju funktsionaalse seisundi uurimiseks.
  • Elektrokardiograafia on tehnika südame töö ajal tekkivate elektriväljade registreerimiseks ja uurimiseks.
  • Elektrogastrograafia on meetod mao motoorse aktiivsuse uurimiseks.
  • Elektromüograafia on meetod skeletilihastes esinevate bioelektriliste potentsiaalide uurimiseks.
• Ravi ja elustamine: teatud ajupiirkondade elektriline stimulatsioon; Parkinsoni tõve ja epilepsia raviks, ka elektroforeesiks. Südamestimulaatorit, mis stimuleerib südamelihast impulssvooluga, kasutatakse bradükardia ja teiste südame rütmihäirete korral.

elektriohutus

See hõlmab õiguslikke, sotsiaal-majanduslikke, organisatsioonilisi ja tehnilisi, sanitaar- ja hügieenilisi, meditsiinilisi ja ennetavaid, rehabilitatsiooni ja muid meetmeid. Elektriohutuseeskirjad on reguleeritud juriidiliste ja tehniliste dokumentidega, regulatiivse ja tehnilise raamistikuga. Elektripaigaldisi ja elektriseadmeid teenindavale personalile on elektriohutuse aluste tundmine kohustuslik. Inimkeha on elektrivoolu juht. Inimese vastupidavus kuiva ja terve nahaga on vahemikus 3 kuni 100 kOhm.

Inimese või looma keha läbiv vool põhjustab järgmisi toiminguid:

• termilised (põletused, kuumutamine ja veresoonte kahjustused);
• elektrolüütiline (vere lagunemine, füüsikalis-keemilise koostise rikkumine);
• bioloogiline (kehakudede ärritus ja erutus, krambid)
• mehaaniline (veresoonte rebend verevooluga kuumutamisel saadud aururõhu mõjul)

Peamine elektrilöögi tulemust määrav tegur on inimkeha läbiva voolu hulk. Ohutusmeetmete kohaselt liigitatakse elektrivool järgmiselt:

• ""ohutu"" on vool, mille pikk läbimine inimkehast ei kahjusta teda ega tekita mingeid aistinguid, selle väärtus ei ületa 50 μA (vahelduvvool 50 Hz) ja 100 μA alalisvool;
• "Minimaalselt tajutav" vahelduvvool on umbes 0,6-1,5 mA (vahelduvvool 50 Hz) ja 5-7 mA alalisvool;
• lävi "mittelaskmine" on sellise jõu minimaalne vool, mille juures inimene ei suuda tahtejõul enam käsi voolu kandvast osast lahti rebida. Vahelduvvoolu korral on see umbes 10-15 mA, alalisvoolu korral - 50-80 mA;
• "Fibrillatsioonilävi" viitab umbes 100 mA ja 300 mA alalisvoolule vahelduvvoolule (50 Hz), mis põhjustab tõenäoliselt südamelihase virvendust rohkem kui 0,5 s. Seda künnist peetakse samal ajal inimestele tinglikult surmavaks.

Venemaal vastavalt tarbijate elektripaigaldiste tehnilise käitamise eeskirjadele (Vene Föderatsiooni Energeetikaministeeriumi 13. jaanuari 2003. aasta korraldus nr 6 „Venemaa elektripaigaldiste tehnilise käitamise eeskirjade kinnitamise kohta). tarbijad) ja elektripaigaldiste käitamise ajal töökaitse eeskirjad (Vene Föderatsiooni Energeetikaministeeriumi 27. detsembri 2000. aasta korraldus N 163 „Kasutuse töökaitse valdkonnaüleste eeskirjade (ohutuseeskirjade) kinnitamise kohta elektripaigaldiste kohta”), on kehtestatud 5 elektriohutuse kvalifikatsioonirühma sõltuvalt töötaja kvalifikatsioonist ja tööstaažist ning elektripaigaldiste pingest.

Märkmed

• Baumgart K. K., Elektrivool.
• A.S. Kasatkin. Elektrotehnika.
• LÕUNA. Sindejev. Elektrotehnika koos elektrooniliste elementidega.

Mida nimetatakse voolutugevuseks? See küsimus tekkis erinevate küsimuste arutamise käigus rohkem kui üks või kaks korda. Seetõttu otsustasime sellega üksikasjalikumalt tegeleda ja püüame muuta selle võimalikult kättesaadavaks ilma tohutu hulga valemite ja arusaamatute terminiteta.

Mida siis nimetatakse elektrivooluks? See on laetud osakeste suunatud voog. Aga mis need osakesed on, miks nad äkki liiguvad ja kuhu? See ei ole väga selge. Nii et vaatame seda probleemi üksikasjalikumalt.

• Alustame küsimusega laetud osakeste kohta, mis tegelikult on elektrivoolu kandjad. Erinevates ainetes on need erinevad. Näiteks, mis on elektrivool metallides? Need on elektronid. Gaasides, elektronides ja ioonides; pooljuhtides - augud; ja elektrolüütides on need katioonid ja anioonid.

• Nendel osakestel on teatud laeng. See võib olla positiivne või negatiivne. Positiivse ja negatiivse laengu määratlus on antud tinglikult. Ühesuguse laenguga osakesed tõrjuvad üksteist, vastassuunalise laenguga osakesed aga tõmbavad ligi.

• Selle põhjal selgub loogiline, et liikumine toimub positiivsest poolusest negatiivsesse. Ja mida rohkem on ühel laetud poolusel laetud osakesi, seda rohkem liigub neid teise märgiga poolusele.
• Kuid see kõik on sügav teooria, nii et võtame konkreetse näite. Oletame, et meil on pistikupesa, kuhu pole ühendatud ühtegi seadet. Kas seal on vool?
• Sellele küsimusele vastamiseks peame teadma, mis on pinge ja vool. Et see oleks selgem, vaatame seda veega toru näitel. Lihtsamalt öeldes on toru meie traat. Selle toru ristlõige on elektrivõrgu pinge ja voolukiirus on meie elektrivool.
• Me pöördume tagasi oma müügipunkti. Kui tuua analoogia toruga, siis ilma sellega ühendatud elektriseadmeteta väljalaskeava on ventiiliga suletud toru. See tähendab, et elektrit pole.

• Kuid seal on pinge. Ja kui torus on voolu ilmumiseks vaja klapp avada, siis juhis elektrivoolu tekitamiseks on vaja koormus ühendada. Seda saab teha, ühendades pistiku pistikupessa.
• Loomulikult on see küsimuse väga lihtsustatud esitlus ja mõned spetsialistid leiavad minus vigu ja juhivad tähelepanu ebatäpsustele. Kuid see annab aimu sellest, mida nimetatakse elektrivooluks.

Alalis- ja vahelduvvool

Järgmine küsimus, mida me mõistame, on järgmine: mis on vahelduvvool ja alalisvool. Lõppude lõpuks ei saa paljud neist mõistetest päris õigesti aru.

Püsiv vool on vool, mis ei muuda aja jooksul oma suurust ja suunda. Üsna sageli nimetatakse pulseerivat voolu ka konstantseks, kuid räägime kõigest järjekorras.

• Alalisvoolu iseloomustab asjaolu, et sama arv elektrilaenguid asendavad pidevalt üksteist samas suunas. Suund on ühest poolusest teise.
• Selgub, et juhil on alati kas positiivne või negatiivne laeng. Ja aja jooksul on see muutumatu.

Märge! Alalisvoolu suuna määramisel võib esineda ebakõlasid. Kui vool tekib positiivselt laetud osakeste liikumisel, siis selle suund vastab osakeste liikumisele. Kui vool tekib negatiivselt laetud osakeste liikumisel, siis loetakse selle suunda osakeste liikumisele vastupidiseks.

• Kuid alalisvoolu mõiste all viidatakse üsna sageli ka nn pulseerivale voolule. Konstandist erineb see ainult selle poolest, et selle väärtus muutub ajas, kuid samas ei muuda ta märki.
• Oletame, et meil on vool 5A. Alalisvoolu puhul ei muutu see väärtus kogu aja jooksul. Pulseeriva voolu korral on see ühel perioodil 5, teisel 4 ja kolmandal 4,5. Kuid samal ajal ei lange see mingil juhul alla nulli ega muuda oma märki.

• See pulsatsioonivool on vahelduvvoolu alalisvooluks teisendamisel väga levinud. Just seda pulseerivat voolu toodab teie inverter või dioodsild elektroonikas.
• Alalisvoolu üks peamisi eeliseid on see, et seda saab salvestada. Seda saate teha oma kätega, kasutades patareisid või kondensaatoreid.

Vahelduvvoolu

Et mõista, mis on vahelduvvool, peame ette kujutama sinusoidi. Just see tasane kõver iseloomustab alalisvoolu muutust kõige paremini ja on standard.

Märge! Tavalise lambipirni näitel on selgelt näha, mis on vahelduv- ja alalisvool. Eriti paistab see välja ebakvaliteetsete dioodlampide puhul, kuid tähelepanelikult vaadates on seda näha ka tavalisel hõõglambil. Alalisvoolul töötades põlevad need ühtlase valgusega, vahelduvvoolul töötades vilguvad kergelt.

Mis on võimsus ja voolutihedus?

Noh, saime teada, mis on alalisvool ja mis vahelduvvool. Kuid tõenäoliselt on teil veel palju küsimusi. Püüame neid oma artikli selles osas kaaluda.

Sellest videost saate lisateavet selle kohta, mis on jõud.

• Ja esimene neist küsimustest on järgmine: milline on elektrivoolu pinge? Pinge on kahe punkti potentsiaalide erinevus.

• Kohe tekib küsimus, mis on potentsiaal? Nüüd leiavad professionaalid jälle minus viga, kuid ütleme nii: see on laetud osakeste liig. See tähendab, et on üks punkt, kus on laetud osakesi liiga palju – ja on teine ​​punkt, kus neid laetud osakesi on kas rohkem või vähem. Seda erinevust nimetatakse pingeks. Seda mõõdetakse voltides (V).

• Võtame näiteks tavalise pistikupesa. Tõenäoliselt teavad kõik, et selle pinge on 220 V. Meil on pistikupesas kaks juhet ja 220V pinge tähendab, et ühe juhtme potentsiaal on suurem kui teise juhtme potentsiaal just nende 220V puhul.
• Peame mõistma pinge mõistet, et mõista, mis on elektrivoolu võimsus. Kuigi professionaalsest vaatenurgast ei vasta see väide täiesti tõele. Elektrivoolul ei ole võimsust, vaid see on selle tuletis.

• Selle punkti mõistmiseks pöördume tagasi meie veetoru analoogia juurde. Nagu mäletate, on selle toru ristlõige pinge ja voolukiirus torus on vool. Niisiis: võimsus on vee hulk, mis läbi selle toru voolab.
• On loogiline eeldada, et võrdsete ristlõigete, st pingete korral, mida tugevam on vool, see tähendab elektrivool, seda suurem on vee vool läbi toru liikumise. Seega, mida rohkem võimsust tarbijale üle kantakse.
• Kuid kui analoogselt veega saame teatud sektsiooniga toru kaudu üle kanda rangelt määratletud koguse vett, kuna vesi ei suru kokku, siis elektrivooluga pole kõik nii. Iga juhtme kaudu saame teoreetiliselt edastada mis tahes voolu. Kuid praktikas põleb suure voolutihedusega väikese ristlõikega juht lihtsalt läbi.

• Sellega seoses peame mõistma, mis on voolutihedus. Jämedalt öeldes on see elektronide arv, mis liiguvad läbi teatud osa juhist ajaühikus.
• See arv peaks olema optimaalne. Lõppude lõpuks, kui me võtame suure ristlõikega juhi ja edastame selle kaudu väikese voolu, siis on sellise elektripaigaldise hind kõrge. Samal ajal, kui võtame väikese ristlõikega juhi, kuumeneb see suure voolutiheduse tõttu üle ja põleb kiiresti läbi.
• Sellega seoses on PUE-l vastav jaotis, mis võimaldab teil valida juhtmeid majandusliku voolutiheduse alusel.

• Aga tagasi mõiste juurde, mis on praegune võim? Nagu me oma analoogiast aru saime, sõltub sama toruosa puhul edastatav võimsus ainult voolutugevusest. Kuid kui meie toru ristlõiget suurendatakse, st pinget suurendatakse, edastatakse sel juhul samade voolukiiruse väärtuste korral täiesti erinevad veekogused. Sama lugu on elektriga.

• Mida kõrgem on pinge, seda vähem on sama võimsuse ülekandmiseks vaja voolu. Seetõttu kasutatakse kõrgepingeliine suure võimsuse edastamiseks pikkade vahemaade taha.

Lõppude lõpuks on 120 mm 2 juhtme ristlõikega liin pingel 330 kV võimeline edastama mitu korda rohkem võimsust võrreldes sama ristlõikega, kuid 35 kV pingega liiniga. Kuigi praeguseks tugevuseks kutsutakse, on need samad.

Elektrivoolu edastamise meetodid

Mis on vool ja pinge, saime aru. On aeg välja mõelda, kuidas elektrivoolu jaotada. See võimaldab teil end tulevikus elektriseadmetega tegelemisel kindlamalt tunda.

Nagu me juba ütlesime, võib vool olla muutuv ja konstantne. Tööstuses ja teie pistikupesades kasutatakse vahelduvvoolu. See on tavalisem, kuna seda on lihtsam ühendada. Fakt on see, et alalispinge muutmine on üsna keeruline ja kulukas ning vahelduvpinget saab muuta tavaliste trafode abil.

Märge! Ükski vahelduvvoolutrafo ei tööta alalisvoolul. Kuna selle kasutatavad omadused on omased ainult vahelduvvoolule.

• Kuid see ei tähenda üldse, et alalisvoolu kuskil ei kasutata. Sellel on veel üks kasulik omadus, mis ei ole muutujale omane. Seda saab koguda ja säilitada.
• Sellega seoses kasutatakse alalisvoolu kõigis kaasaskantavates elektriseadmetes, raudteetranspordis, aga ka mõnedes tööstusrajatistes, kus on vaja säilitada töövõime ka pärast täielikku elektrikatkestust.

• Patareid on kõige levinum viis elektrienergia salvestamiseks. Neil on spetsiaalsed keemilised omadused, mis võimaldavad neil koguneda ja seejärel vajadusel alalisvoolu välja anda.
• Igal akul on rangelt piiratud kogus salvestatud energiat. Seda nimetatakse aku mahtuvuseks ja osaliselt määrab selle aku käivitusvool.
• Mis on aku käivitusvool? See on energiahulk, mida aku on võimeline andma koormuse ühendamise alguses. Fakt on see, et sõltuvalt füüsikalistest ja keemilistest omadustest erinevad akud kogunenud energia vabastamise viisi poolest.

• Mõni võib anda kohe ja palju. Seetõttu said nad loomulikult kiiresti tühjaks. Ja teine ​​annab kaua, aga natuke. Lisaks on aku oluline aspekt võime säilitada pinget.
• Fakt on see, et nagu juhistes öeldakse, väheneb mõne aku puhul võimsuse taastudes järk-järgult ka nende pinge. Ja teised akud suudavad anda peaaegu kogu võimsuse sama pingega. Nende põhiomaduste põhjal valitakse need elektrihoidlad.
• Alalisvoolu edastamiseks kasutatakse kõigil juhtudel kahte juhtmest. See on positiivne ja negatiivne juhe. Punane ja sinine.

Vahelduvvoolu

Kuid vahelduvvooluga on kõik palju keerulisem. Seda saab edastada ühe, kahe, kolme või nelja juhtme kaudu. Selle selgitamiseks peame tegelema küsimusega: mis on kolmefaasiline vool?

• Vahelduvvoolu genereerib generaator. Tavaliselt on peaaegu kõigil neil kolmefaasiline struktuur. See tähendab, et generaatoril on kolm väljundit ja igaüks neist väljunditest toodab elektrivoolu, mis erineb eelmistest 120⁰ nurga võrra.

• Selle mõistmiseks meenutagem meie siinusoidi, mis on vahelduvvoolu kirjeldamise mudel ja mille seaduste järgi see muutub. Võtame kolm faasi - "A", "B" ja "C" ning võtame teatud ajahetke. Sel hetkel on faasi "A" siinuslaine nullpunktis, faasi "B" siinuslaine äärmises positiivses punktis ja faasi "C" siinuslaine äärmises negatiivses punktis.
• Iga järgneva ajaühiku vahel muutub nende faaside vahelduvvool, kuid sünkroonselt. See tähendab, et teatud aja pärast on faasis "A" negatiivne maksimum. Faas "B" on null ja faasis "C" - positiivne maksimum. Ja mõne aja pärast muutuvad nad uuesti.

• Selle tulemusena selgub, et igal neist faasidest on oma potentsiaal, mis erineb naaberfaasi potentsiaalist. Seetõttu peab nende vahel olema midagi, mis ei juhi elektrit.
• Seda kahe faasi potentsiaalset erinevust nimetatakse liinipingeks. Lisaks on neil maapinna suhtes potentsiaalide erinevus – seda pinget nimetatakse faasiks.
• Ja nii, kui nende faaside vaheline liini pinge on 380 V, siis faasipinge on 220 V. See erineb väärtuse võrra √3. See reegel kehtib alati mis tahes pinge korral.

• Selle põhjal, kui vajame pinget 220 V, siis võime võtta ühe faasijuhtme ja juhtme, mis on jäigalt maandusega ühendatud. Ja me saame ühefaasilise 220 V võrgu. Kui vajame 380 V võrku, siis saame võtta ainult 2 faasi ja ühendada mingi kütteseadme nagu videos.

Kuid enamikul juhtudel kasutatakse kõiki kolme faasi. Kõik võimsad tarbijad on ühendatud kolmefaasilise võrguga.

Järeldus

Mis on induktsioonvool, mahtuvusvool, käivitusvool, tühivooluvool, negatiivse järjestusega voolud, hulkvoolud ja palju muud, me lihtsalt ei saa ühes artiklis käsitleda.

Lõppude lõpuks on elektrivoolu küsimus üsna mahukas ja selle käsitlemiseks on loodud terve elektrotehnika teadus. Kuid loodame väga, et suutsime selle probleemi põhiaspekte arusaadavas keeles selgitada ja nüüd pole elektrivool teie jaoks midagi kohutavat ja arusaamatut.

Tänasel kohtumisel räägime elektrist, millest on saanud tänapäevase tsivilisatsiooni lahutamatu osa. Energeetika on tunginud meie elu igasse valdkonda. Ja elektrivoolu kasutavate kodumasinate olemasolu igas kodus on nii loomulik ja elu lahutamatu osa, et peame seda iseenesestmõistetavaks.

Niisiis, meie lugejatele pakutakse põhiteavet elektrivoolu kohta.

Mis on elektrivool

Elektrivoolu all mõeldakse laetud osakeste suunatud liikumine. Aineid, mis sisaldavad piisavas koguses vabu laenguid, nimetatakse juhtideks. Ja kõiki juhtmetega ühendatud seadmeid nimetatakse elektriahelaks.

Igapäevaelus kasutame metalljuhte läbivat elektrit. Laengukandjad neis on vabad elektronid.

Tavaliselt tormavad nad juhuslikult aatomite vahel, kuid elektriväli sunnib neid teatud suunas liikuma.

Kuidas see juhtub

Elektronide voolu vooluringis võib võrrelda veevooluga, mis langeb kõrgelt tasemelt madalale. Taseme rolli elektriahelates mängib potentsiaal.

Voolu liikumiseks ahelas tuleb selle otstes säilitada konstantne potentsiaalide erinevus, s.t. Pinge.

Tavaliselt tähistatakse seda tähega U ja mõõdetakse voltides (B).

Rakendatud pinge tõttu tekib ahelas elektriväli, mis annab elektronidele suunatud liikumise. Mida kõrgem on pinge, seda tugevam on elektriväli ja sellest tulenevalt ka suunas liikuvate elektronide voolu intensiivsus.

Elektrivoolu levimiskiirus on võrdne vooluringis elektrivälja tekkimise kiirusega, s.o 300 000 km/s, kuid elektronide kiirus ulatub vaevalt vaid mõne mm sekundis.

Üldiselt on aktsepteeritud, et vool voolab suure potentsiaaliga punktist, st punktist (+) madalama potentsiaaliga punkti, st punkti (-). Ahela pinget hoiab vooluallikas, näiteks aku. Märk (+) selle lõpus tähendab elektronide puudumist, märk (-) nende ülejääki, kuna elektronid on täpselt negatiivse laengu kandjad. Niipea, kui vooluahel vooluallikaga suletakse, tormavad elektronid üleliigsest kohast vooluallika positiivsele poolusele. Nende tee kulgeb läbi juhtmete, tarbijate, mõõteriistade ja muude vooluahela elementide.

Pange tähele, et voolu suund on vastupidine elektronide suunale.

Lihtsalt voolu suund määrati teadlaste kokkuleppel enne metallide voolu iseloomu kindlakstegemist.

Mõned elektrivoolu iseloomustavad suurused

Praegune tugevus. Elektrilaengut, mis läbib juhi ristlõike 1 sekundiga, nimetatakse voolutugevuseks. Selle tähistamiseks kasutatakse I tähte, mõõdetuna amprites (A).

Vastupidavus. Järgmine väärtus, mida peaksite teadma, on vastupanu. See tekib suunatult liikuvate elektronide kokkupõrkest kristallvõre ioonidega. Selliste kokkupõrgete tulemusena kannavad elektronid osa oma kineetilisest energiast ioonidele. Selle tulemusena soojeneb juht ja vool väheneb. Takistus on tähistatud tähega R ja seda mõõdetakse oomides (Ohm).

Metalljuhi takistus on seda suurem, mida pikem on juht ja seda väiksem on selle ristlõikepindala. Sama pikkuse ja läbimõõduga traadi korral on hõbedast, vasest, kullast ja alumiiniumist valmistatud juhtmetel kõige väiksem takistus. Arusaadavatel põhjustel kasutatakse praktikas alumiinium- ja vasktraate.

Võimsus. Elektriliste ahelate arvutuste tegemisel on mõnikord vaja määrata voolutarve (P).

Selleks tuleks vooluahelat läbiv vool korrutada pingega.

Võimsuse mõõtühik on vatt (W).

Alalis- ja vahelduvvool

Erinevate patareide ja akude vool on konstantne. See tähendab, et voolutugevust sellises vooluringis saab muuta ainult selle takistuse muutmisega mitmel viisil, samal ajal kui selle suund jääb muutumatuks.

Aga enamik kodumasinaid tarbivad vahelduvvoolu, st vool, mille suurus ja suund on teatud seaduse järgi pidevas muutumises.

Seda toodetakse elektrijaamades ja transporditakse seejärel kõrgepingeliinide kaudu meie kodudesse ja ettevõtetesse.

Enamikus riikides on voolu tagasipööramise sagedus 50 Hz, st toimub 50 korda sekundis. Sel juhul iga kord, kui voolutugevus järk-järgult suureneb, saavutab maksimumi, seejärel väheneb 0-ni. Seejärel korratakse seda protsessi, kuid voolu vastupidises suunas.

USA-s töötavad kõik seadmed sagedusel 60 Hz. Jaapanis on kujunenud huvitav olukord. Seal kasutab kolmandik riigist vahelduvvoolu sagedusega 60 Hz ja ülejäänud - 50 Hz.

Ettevaatust – elekter

Elektrilööke võib põhjustada elektriseadmete kasutamine ja pikselöögid, sest Inimkeha on hea voolujuht. Tihti saadakse elektrivigastusi maas lebavale juhtmele astudes või kätega rippuvaid elektrijuhtmeid eemale lükates.

Üle 36 V pinget peetakse inimestele ohtlikuks. Kui inimkeha läbib ainult 0,05 A vool, võib see põhjustada tahtmatut lihaste kokkutõmbumist, mis ei lase inimesel iseseisvalt kahjustuse allikast lahti murda. Vool 0,1 A on surmav.

Vahelduvvool on veelgi ohtlikum, kuna sellel on inimesele tugevam mõju. See meie sõber ja abiline muutub paljudel juhtudel halastamatuks vaenlaseks, põhjustades hingamis- ja südamefunktsiooni häireid kuni selle täieliku seiskumiseni. See jätab kehale kohutavad jäljed tõsiste põletuste kujul.

Kuidas ohvrit aidata? Kõigepealt lülitage kahjustuse allikas välja. Ja siis hoolitsege esmaabi eest.

Meie tutvus elektriga hakkab lõppema. Lisame paar sõna mereelu kohta "elektrirelvadega". Need on teatud tüüpi kalad, meriangerjas ja rai. Kõige ohtlikum neist on meriangerjas.

Ärge ujuge tema juurde vähem kui 3 meetri kaugusel. Tema löök ei ole surmav, kuid teadvus võib kaotada.

Kui see sõnum oli teile kasulik, oleks mul hea meel teid näha