Определение и характеристики на постоянен ток. постоянен ток е

D.C (постоянен ток) –това е подредено движение на заредени частици в една посока.С други думи
характеризиращи количества електричество, като напрежение или ток, са постоянни както по стойност, така и по посока.

В източник на постоянен ток, например в конвенционален АА батерия, електроните се движат от минус към плюс. Но исторически посоката от плюс към минус се счита за техническа посока на тока.

За постоянен ток се прилагат всички основни закони на електротехниката, като закона на Ом и законите на Кирхоф.

История

Първоначално постоянният ток се нарича - галваничен ток, тъй като за първи път е получен с помощта на галванична реакция. След това, в края на деветнадесети век, Томас Едисън прави опити да организира предаването на постоянен ток през електропроводи. В същото време т.нар "война на теченията", в който имаше избор като основен ток между променлив и постоянен. За съжаление, постоянният ток „загуби“ тази „война“, защото, за разлика от променливия ток, постоянният ток претърпява големи загуби на мощност, когато се предава на разстояния. Променливият ток се трансформира лесно и следователно се предава на големи разстояния.

DC източници

Източниците на постоянен ток могат да бъдат батерии или други източници, в които се появява ток поради химическа реакция (например пръстова батерия).

Също така източниците на постоянен ток могат да бъдат DC генератор, в който токът се генерира поради
явлението електромагнитна индукция и след това се коригира с помощта на колектор.

Правият ток може да се получи чрез изправяне на променлив ток. За това има различни токоизправители и преобразуватели.

Приложение

Прав ток, широко използван в електрически схемии устройства. Например у дома повечето уреди, като модем или мобилно зарядно устройство, работят на постоянен ток. Алтернаторът на автомобила генерира и преобразува постоянен ток за зареждане на акумулатора. Всяко преносимо устройство се захранва от източник на постоянен ток.

В промишлеността постоянният ток се използва в машини с постоянен ток като двигатели или генератори. В някои страни има електропроводи за постоянен ток с високо напрежение.

Постоянният ток намира своето приложение и в медицината, например при електрофореза, лечебна процедура, използваща електрически ток.

В железопътния транспорт освен променлив ток се използва и постоянен ток. Това е така, защото тяговите двигатели, които имат по-строги механични характеристики от асинхронните двигатели, са двигатели с постоянен ток.

Въздействие върху човешкото тяло

Постоянният ток, за разлика от променливия, е по-безопасен за хората. Например, смъртоносният ток за човек е 300 mA, ако е постоянен ток, а ако е променлив ток с честота 50 Hz, тогава 50-100 mA.

Постоянният ток е ток, който има една посока и една големина.

Графично постоянният ток е права линия.

Естеството на електрическия ток

Мед, алуминий, стомана, сребро и други метали се наричат проводници. Те имат много свободни електрони. Следователно те са добри проводници на електричество. Те се използват като проводници и се наричат проводници.

Проводниците имат много свободни електрони. Ако електрическата верига е отворена, тогава свободните електрони в проводниците са в хаотично движение.

Нека затворим електрическата верига. Източникът на ток се формира в електрическа верига електрическо полекойто взаимодейства с електрическите полета на всеки електрон. В резултат на това свободните електрони ще се движат в една посока.

Заключение:Електрическият ток в проводниците е насочен поток от свободни електрони.

Посока на електрическия ток

Електрическият ток е затворен поток от електрони. То няма нито начало, нито край.

Възниква въпросът откъде да се покаже веригата на електрическия ток.

Във веригата може да има много потребители, а източникът на ток обикновено е един; следователно е обичайно да се показва токовата верига от изхода на източника на ток към друг изход.

Има две посоки на електрически ток

1. Истинската посока. Това е посоката от минус източника към неговия плюс. Електроните се движат в тази посока, така че посоката се нарича истинска.

2.Техническо направление

Техническото направление е обратното на истинското. Това е посоката от плюса на източника към неговия минус.

Техническото направление възниква исторически. Когато хората не знаеха природата на тока, те настройваха всичко да показва едно и също от плюс до минус. Когато научихме, че токът е поток от електрони, движещи се от минус към плюс, решихме да оставим тази посока и да я наречем техническа и да я използваме в технологиите.

Възниква въпросът кога и в коя посока да се използва.

Когато става въпрос за естеството на течението, трябва да използвате истинската посока. В други случаи използвайте техническото направление.

Ще има ли недоразумения.

Няма да е така, тъй като в техниката е важна електрическата верига, а не посоката на тока в нея.

В самото начало нека дадем кратко определение на електрическия ток. Електрически ток се нарича подредено (насочено) движение на заредени частици. Текуще движението на електрони в проводник, волтаж- това е, което ги привежда в движение (електроните).

Сега разгледайте такива понятия като постоянни и променлив токи идентифицирайте основните им различия.

Разликата между постоянен и променлив ток

Основната характеристика на постоянното напрежение е, че то е постоянно както по големина, така и по знак. Постоянният ток "тече" през цялото време в една посока. Например по метални проводници от положителния извод на източника на напрежение до отрицателния (в електролитите се създава от положителни и отрицателни йони). Самите електрони се движат от минус към плюс, но още преди откриването на електрона те се съгласиха да считат, че токът тече от плюс към минус и все още се придържат към това правило при изчисленията.

Каква е разликата между променлив ток (напрежение) и постоянен ток? От самото име следва, че се променя. Но – как точно? Променливият ток променя както своята величина, така и посоката на движение на електроните за определен период. В нашите битови контакти това е ток със синусоидални (хармонични) трептения с честота 50 херца (50 трептения в секунда).

Ако разгледаме затворена верига, използвайки примера на електрическа крушка, тогава получаваме следното:

с постоянен ток, електроните ще текат през крушката винаги в една и съща посока от (-) минус до (+) плюс
при редуване посоката на движение на електроните ще се промени в зависимост от честотата на генератора. т.е. ако в нашата мрежа честотата на променливия ток е 50 херца (Hz), тогава посоката на движение на електроните за 1 секунда ще се промени 100 пъти. По този начин + и - в нашия контакт се разменят сто пъти в секунда (затова можем да включим щепсела в контакта "с главата надолу" и всичко ще работи).

Променливото напрежение в нашия домашен контакт се променя по синусоидален закон. Какво означава? Напрежението се увеличава от нула до стойност на положителна амплитуда (положителен максимум), след това намалява до нула и продължава да намалява допълнително - до стойност на отрицателна амплитуда (отрицателен максимум), след което отново се увеличава, преминавайки през нула и се връща към стойност на положителна амплитуда.

С други думи, при променлив ток неговият заряд непрекъснато се променя. Това означава, че напрежението е или 100%, след това 0%, след това отново 100%. Оказва се, че за една секунда електроните сменят посоката си на движение и полярността си 100 пъти, от положителни на отрицателни (не забравяйте, че честотата им е 50 херца - 50 периода или трептения в секунда?).

Първите електрически мрежи са били с постоянен ток. Няколко проблема бяха свързани с това, един от тях беше сложността на дизайна на самия генератор. А алтернаторът има по-опростен дизайн и следователно е лесен и евтин за работа.

Факт е, че същата мощност може да се предава чрез високо напрежение и нисък ток или обратно: ниско напрежениеи висок ток. как по-актуален, толкова по-голямо напречно сечение е необходимо, т.е. жицата трябва да е по-дебела. За напрежението дебелината на проводника не е важна, ако изолаторите са били добри. AC (за разлика от DC) е просто по-лесен за преобразуване.

И това е удобно. И така, чрез проводник със сравнително малко напречно сечение, електроцентрала може да изпрати петстотин хиляди (а понякога до милион и половина) волта енергия при ток от 100 ампера без практически никакви загуби. Тогава, например, трансформаторът на градската подстанция ще "поеме" 500 000 волта при ток 10 ампера и ще "даде" 10 000 волта при 500 ампера в градската мрежа. А районните трафопости вече преобразуват това напрежение в 220/380 волта при ток около 10 000 ампера, за нуждите на жилищните и промишлени райони на града.

Разбира се, схемата е опростена и се отнася за цялата съвкупност от районни трафопостове в града, а не за някоя конкретно.

Персонален компютър (PC) работи на подобен принцип, но в обратна посока. Той преобразува променлив ток в постоянен ток и след това, като го използва, понижава напрежението си до стойностите, необходими за работата на всички компоненти вътре.

В края на 19-ти век световната електрификация може да е тръгнала по обратния път. Томас Едисон (смята се, че именно той е изобретил една от първите търговски успешни лампи с нажежаема жичка) активно популяризира идеята си за постоянен ток. И ако не беше изследването на друг виден човек, който доказа ефективността на променливия ток, тогава всичко можеше да е различно.

Сръбският гений Никола Тесла (който е работил известно време за Едисон) е първият, който проектира и конструира многофазен алтернатор, доказвайки неговата ефективност и превъзходство над подобни конструкции, които работят с постоянен източник на енергия.

Сега нека да разгледаме "местообитанията" на постоянен и променлив ток. Постоянният, например, е в батерията или батериите на телефона ни. Устройство за зарежданете преобразуват променлив ток от мрежата в постоянен ток и вече в този вид той завършва в местата си за съхранение (батерии).

Източници на постоянно напрежение са:

конвенционални батерии, използвани в различни устройства (фенерчета, плейъри, часовници, тестери и др.)
различни батерии (алкални, киселинни и др.)
DC генератори
други специални устройства, например токоизправители, преобразуватели
аварийни източници на захранване (осветление)

Например градският електрически транспорт работи на постоянен ток от 600 волта (трамваи, тролейбуси). За метрото е по-високо - 750-825 волта.

Източници на променливо напрежение:

генератори
различни преобразуватели (трансформатори)
битови електрически мрежи (битови контакти)

Тук говорихме как и с какво да измерваме постоянно и променливо напрежение и накрая (на всички, които са прочели статията до края) искам да разкажа една малка история. Шефът ми го каза и аз ще го преразкажа по негови думи. Болезнено, пасва на днешната ни тема!

Той по някакъв начин отиде при командировкас нашите директори в съседен град. Установете приятелски отношения с местни IT специалисти :) И точно до магистралата има такова прекрасно място: извор с чиста вода. В близост до всички не забравяйте да спрете и да вземете вода. Това е нещо като традиция.

Местните власти, решили да облагородят това място, направиха всичко с най-новите технологии: те изкопаха голяма правоъгълна дупка точно под фонтанелата, облицоваха я с ярки плочки, направиха преливник, LED осветление и басейнът се оказа. Освен това! Самият извор бил „опакован” в маркирани гранитни стърготини, придадена му благородна форма, иконата над отвора била зазидана под стъкло – свято място, изглежда!

И последното докосване - поставяме водоснабдителна система на фотоклетка. Оказва се, че басейнът винаги е пълен и "бълбука" в него, а за да вземете вода директно от фонтанела, трябва да донесете ръцете си със съд до фотоклетката и оттам тя "тече" :)

Трябва да кажа, че по пътя към източника нашият шеф каза на един от директорите колко готино е: нови технологии, Wi-Fi, фотоклетки, сканиране на ретината и т.н. Режисьорът беше класически технофоб, така че беше на противоположното мнение. И така, качват се до фонтанела, слагат си ръцете където трябва, но водата не тече!

Правят това-онова, но резултатът е нулев! Оказа се, че тъпо няма напрежение в електрическата мрежа, която захранваше тази шайтанска система :) Директорът беше "на кон"! Той пусна няколко "контролни" фрази за всички тези n ... x технологии, същите n ... x елемента, всички машини като цяло и тази конкретна в частност. Грабнах кутията директно от басейна и отидох до колата!

Така се оказва, че можем да настроим всичко, да „вдигнем“ претрупан сървър, да предоставим най-добрата и най-търсената услуга, но все пак най-много главен човек- това е чичо Вася, електротехник в подплатено яке, който с едно движение на ръката си може да организира пълно прескачане на цялата тази техническа мощ и благодат :)

Така че помнете: основното е висококачественото захранване. добър (източник) непрекъсваемо захранване) и стабилно напрежение в контактите, а всичко останало ще последва :)

За днес имаме всичко и до следващите статии. Пази се! По-долу има кратко видео по темата на статията.

Въпреки факта, че електричеството е твърдо навлязло в живота ни, по-голямата част от потребителите на тази благословия на цивилизацията дори нямат повърхностно разбиране за това какво е ток, да не говорим за това как постоянният ток се различава от променливия ток, каква е разликата между тях , и изобщо какво е актуално . Първият шокиран беше Алесандро Волта, след което посвети целия си живот на тази тема. Нека обърнем внимание и на тази тема, за да имаме обща представа за природата на електричеството.

Откъде идва токът и защо е различен?

Ще се опитаме да избегнем сложната физика и ще използваме метода на аналогиите и опростяванията, за да разгледаме този въпрос. Но преди това нека си припомним старата шега за изпита, когато честен студент извади билет „Какво е електрически ток“.

„Съжалявам, професоре, подготвях се, но забравих“, отговорил честният студент. - Как можа! Професорът го смъмри, Ти си единственият човек на Земята, който знае това! (със)

Това е шега, разбира се, но в нея има много истина. Затова няма да търсим Нобелови лаври, а просто да разберем, променлив ток и постоянен ток, каква е разликата и какво се счита за източници на ток.

Като основа ще приемем, че токът не е движението на частици (въпреки че движението на заредени частици също пренася заряд и следователно създава токове), а движението (прехвърлянето) на излишния заряд в проводник от точка на голям заряд (потенциал) до точка с по-нисък заряд. Аналогия е резервоар, водата винаги има тенденция да заема едно ниво (изравняване на потенциалите). Ако отворите дупка в язовира, водата ще започне да тече надолу, ще има постоянен ток. Колкото по-голяма е дупката, толкова повече вода ще тече, силата на тока ще се увеличи, както и мощността и количеството работа, което този ток може да извърши. Ако процесът не се контролира, водата ще разруши язовира и веднага ще създаде зона на наводнение с равна повърхност. Това е късо съединение с изравняване на потенциала, придружено с големи разрушения.

Така в източника се появява постоянен ток (като правило поради химични реакции), в който има потенциална разлика в две точки. Преместването на заряда от по-висок "+" към по-нисък "-" изравнява потенциала, докато химическата реакция продължава. Резултатът от пълното изравняване на потенциала, ние знаем - "батерията на селото." Това води до разбиране защо постоянното и променливото напрежение се различават значително в стабилността на характеристиките. Батериите (акумулаторите) консумират заряд, така че постояннотоковото напрежение намалява с времето. За да се поддържа на същото ниво, се използват допълнителни конвертори. Първоначално човечеството дълго време решава как постоянният ток се различава от променливия ток за широко използване, т.нар. "Война на теченията". Завърши с победата на променливия ток, не само защото има по-малко загуби при предаване на разстояние, но и генерирането на постоянен ток от променлив ток се оказа по-лесно. Очевидно полученият по този начин постоянен ток (без консумативен източник) има много по-стабилни характеристики. Всъщност в този случай променливата и постоянно наляганеса твърдо свързани и във времето зависят само от генерирането на енергия и количеството потребление.

По този начин постоянният ток по своята същност е появата на неравномерен заряд в обема (химическа реакция), който може да бъде преразпределен с помощта на проводници, свързващи точка с висок и нисък заряд (потенциал).

Нека се спрем на такова определение като общоприето. Всички други постоянни токове (без батерии и акумулатори) се получават от източник на променлив ток. Например на тази снимка синята вълнообразна линия е нашият постоянен ток в резултат на преобразуване на променлив ток.

Обърнете внимание на коментарите към снимката, " голям бройвериги и колекторни плочи. Ако преобразувателят е друг, картината ще бъде различна. Същата синя токова линия е почти постоянна, но пулсираща, запомнете тази дума. Тук, между другото, чистият постоянен ток е червената линия.

Връзка между магнетизъм и електричество

Сега нека видим как променливият ток се различава от постоянния ток, което зависи от материала. Най-важните - възникването на променлив ток не зависи от реакциите в материала. Работейки с галванични (постоянен ток), бързо се установи, че проводниците се привличат един към друг като магнити. Последствието беше откритието, че магнитното поле при определени условия генерира електрически ток. Тоест магнетизмът и електричеството се оказаха взаимосвързано явление с обратна трансформация. Магнит може да даде ток на проводник, а проводник с ток може да бъде магнит. На тази снимка симулацията на експериментите на Фарадей, които всъщност са открили това явление.

Сега аналогията за променлив ток. Ще имаме притегателна сила като магнит и пясъчен часовник с вода като генератор на ток. На едната половина на часовника ще напишем „горе“, на другата „долу“. Обръщаме часовника си и виждаме как водата тече „надолу“, когато цялата вода изтече, обръщаме го отново и нашата вода тече „нагоре“. Въпреки факта, че имаме наличен ток, той променя посоката си два пъти в пълен цикъл. В науката ще изглежда така: честотата на тока зависи от честотата на въртене на генератора в магнитно поле. При определени условия получаваме чиста синусоида или просто променлив ток с различни амплитуди.

Отново! Това е много важно за разбирането на разликата между постоянен и променлив ток. И в двете аналогии водата тече "надолу". Но при постоянен ток резервоарът рано или късно ще се изпразни, а при променлив ток часовникът ще излива вода много дълго време, той е в затворен обем. Но в същото време и в двата случая водата тече надолу. Вярно, че при променлив ток тече половината време надолу, но нагоре. С други думи, посоката на движение на променливия ток е алгебрична стойност, т.е. "+" и "-" непрекъснато сменят местата си, докато посоката на движение на тока остава непроменена. Опитайте се да помислите и разберете тази разлика. Колко модерно е да се каже онлайн: „Разбрахте това, сега знаете всичко“.

Какво причинява голямо разнообразие от течения

Ако разберете каква е разликата между постоянен и променлив ток, възниква естествен въпрос - защо има толкова много от тях, токове? Бих избрал един ток като стандарт и всичко щеше да е същото.

Но, както се казва, „не всички токове са еднакво полезни“, между другото, нека помислим кой ток е по-опасен: постоянен или променлив, ако грубо си представим не природата на тока, а по-скоро неговите характеристики. Човекът е колодий, който добре провежда електричеството. Набор от различни елементи във водата (ние сме 70% от водата, ако някой не знае). Ако към такъв колодий се приложи напрежение – токов удар, тогава частиците вътре в нас ще започнат да прехвърлят заряд. Както трябва да бъде от точка с висок потенциал до точка с нисък потенциал. Най-опасното е да стоиш на земята, която по принцип е точка с безкрайно нулев потенциал. С други думи, ще прехвърлим целия ток към земята, тоест разликата в зарядите. Така че, при постоянна посока на движение на заряда, процесът на изравняване на потенциала в нашето тяло протича гладко. Ние сме като пясък, който пропуска вода през нас. И спокойно можем да „попием“ много вода. При променлив ток картината е малко по-различна - всички наши частици ще „дърпат“ тук и там. Пясъкът няма да може спокойно да премине вода и всичко ще се раздвижи. Следователно отговорът на въпроса кой ток е по-опасен, постоянен или променлив, е недвусмислен - променлив. За справка, животозастрашаващият праг на постоянен ток е 300 mA. За AC тези стойности зависят от честотата и започват от 35mA. При ток 50 херца 100mA. Съгласете се, разликата от 3-10 пъти сама по себе си отговаря на въпроса: кое е по-опасно? Но това не е основният аргумент при избора на сегашния стандарт. Нека поръчаме всичко, което се взема предвид при избора на вида ток:

Доставка на ток на големи разстояния. Правият ток ще бъде почти целият;
Трансформация в разнородни електрически вериги с неопределено ниво на потребление. За постоянен ток, практически неразрешим проблем;
Поддържането на постоянно напрежение за променлив ток е с два порядъка по-евтино, отколкото за постоянен ток;
трансформация електрическа енергияв механична сила е много по-евтино в AC двигатели и механизми. Такива двигатели имат своите недостатъци и в редица области не могат да заменят постояннотоковите двигатели;
Следователно за масово използване постоянният ток има едно предимство - по-безопасен е за хората.

Оттук и разумният компромис, който човечеството е избрало. Не само един ток, а целият набор от налични трансформации от генериране, доставка до потребителя, разпространение и използване. Няма да изброяваме всичко, но считаме основния отговор на въпроса на статията „каква е разликата между постоянен ток и променлив ток“, с една дума - характеристики. Това е може би най-правилният отговор за всякакви домашни цели. И за да разберем стандартите, предлагаме да разгледаме основните характеристики на тези токове.

Основните характеристики на използваните днес токове

Ако за постоянен ток от откриването характеристиките са останали като цяло непроменени, тогава с променливи токове всичко е много по-сложно. Вижте тази снимка - модел на протичане на ток в трифазна система от генериране до потребление

От наша гледна точка това е много показателен модел, на който е ясно как се премахва една фаза, две или три. В същото време можете да видите как стига до потребителя.

В резултат на това имаме верига за генериране, AC и DC напрежение (токове) на потребителския етап. Съответно, колкото по-далеч от потребителя, толкова по-високи са токовете и напрежението. Всъщност в нашия контакт най-простият и най-слабият е еднофазен променлив ток, 220V с фиксирана честота 50 Hz. Само увеличаване на честотата е в състояние да направи тока висока честота при това напрежение. Най-простият пример е във вашата кухня. Микровълновият печат преобразува простия ток във висока честота, което всъщност помага при готвене. Между другото, нека отговорим на въпроса за микровълновата мощност - това е точно колко "обикновен" ток преобразува във високочестотни токове.

Струва си да се помни, че всяка трансформация на течения не е "за нищо". За да получите променлив ток, трябва да завъртите вала с нещо. За да получите постоянен ток от него, трябва да разсеете част от енергията като топлина. Дори токовете за предаване на мощност ще трябва да се разсейват под формата на топлина, когато се доставят в апартамента с помощта на трансформатор. Тоест всяка промяна в текущите параметри е придружена със загуби. И разбира се, загубите са придружени от доставка на ток към потребителя. Това привидно теоретично знание ни позволява да разберем откъде идват нашите надплащания за енергия, премахвайки половината от въпросите защо има 100 рубли на брояча и 115 на разписката.

Да се върнем на теченията. Споменахме всичко и дори знаем как постоянният ток се различава от променливия, така че нека си припомним какви токове има като цяло.

D.C, източникът е физиката на химичните реакции с промяна на заряда, може да се получи чрез преобразуване на променлив ток. Разнообразие - импулсен ток, който променя параметрите си в широк диапазон, но не променя посоката на движение.
Променлив ток. Може да бъде монофазен, двуфазен или трифазен. Стандартна или висока честота. Такава проста класификация е достатъчна.

Заключение или всеки ток има собствено устройство

Снимката показва генератор на ток в Саяно-Шушенската ВЕЦ. И на тази снимка мястото на инсталирането му.

И това е просто крушка.

Не е ли вярно, че разликата в мащабите е фрапираща, въпреки че първият е създаден включително и за работата на втория? Ако мислите за тази статия, става ясно, че колкото по-близо е устройството до човек, толкова по-често се използва постоянен ток в него. С изключение на постояннотокови двигатели и промишлени приложения, това наистина е стандарт, базиран точно на факта, че открихме кой ток е по-опасен постоянен или променлив. Характеристиките на битовите токове се основават на същия принцип, тъй като променливият ток 220V 50Hz е компромис между опасност и загуби. Цената на компромиса е защитната автоматизация: от предпазител до RCD. Отдалечавайки се от човека, ние се оказваме в зоната на преходните характеристики, където и токовете, и напреженията са по-високи и където опасността за хората не се взема предвид, но се обръща внимание на безопасността - зоната на промишлено използване на ток . Най-отдалечено от човека, дори и в индустрията, е преносът и производството на енергия. Простосмъртният няма какво да прави тук - това е зона на професионалисти и специалисти, които знаят как да контролират тази сила. Но дори и при домашно използване на електричество и, разбира се, при работа с електротехник, разбирането на основите на природата на токовете никога няма да бъде излишно.

постоянен токнарича електрически ток, който не се променя във времето по посока и стойност.

Източниците на постоянен ток са галванични клетки, батерии и генератори за постоянен ток.

Електрическият ток има определена посока. За посока на тока се приема посоката на движение на положително заредените частици. Ако токът се образува от движението на отрицателно заредени частици, посоката на тока се счита за противоположна на посоката на движение на тези частици.

Концепцията за силата на тока се използва за количествено определяне на тока в електрическа верига. Силата на тока е количеството електричество Q, преминаващо през напречното сечение на проводника за единица време.

Ако през времето t през напречното сечение на проводника количеството електричество Q се е преместило, тогава силата на тока е I \u003d Q / t.

Единицата за сила на тока е ампер (A).

Плътността на тока A / mm 2 е съотношението на силата на тока I към площта напречно сечение F проводник:

В затворена електрическа верига токът възниква под действието на източник на електрическа енергия, който създава и поддържа потенциална разлика на своите клеми; измерено във волтове (V).

Важна характеристика на електрическата верига е съпротивлението; от тази стойност зависи силата на тока в проводника при дадено напрежение. Съпротивлението на проводника е вид мярка за съпротивлението на проводника спрямо протичащия в него електрически ток. Електрическото съпротивление се измерва в ома (Ohm). Широко използвана и реципрочната стойност на съпротивлението (1 / Ohm), което се нарича проводимост.

Съпротивлението зависи от материала на проводника, дължината му l и площта на напречното сечение F, т.е.

Където ρ е съпротивлението на проводника.

Съпротивлението в единици SI е числено равно на съпротивлението на проводник с форма на куб с ръб 1 m, ако токът преминава между две противоположни страни на куба.

Съпротивлението на проводниците се променя с промяна на температурата им. С повишаване на температурата съпротивлението на металните проводници се увеличава. Устойчивостта на въглища, разтвори и стопилки на соли и киселини намалява с повишаване на температурата.

Означавайки чрез R 0 съпротивлението на проводника при температура 0 ° C, получаваме за съпротивлението при всяка температура формулата R \u003d R 0 (l + αt), където α е топлинният коефициент на съпротивление, показващ относителната нарастване съпротивлениекогато проводникът се нагрее с 1 ° C.

Това свойство се използва в телени температурни сензори.

Връзката между потенциалната разлика (напрежението) на клемите на електрическата верига, съпротивлението и тока във веригата се изразява чрез закона на Ом.

Съгласно закона на Ом за участък от хомогенна верига силата на тока е право пропорционална на стойността на приложеното напрежение, т.е. I \u003d U / R, където U е напрежението на клемите на веригата B; R - съпротивление, Ohm; I - сила на тока, A.

На практика паралелни, последователни и смесена връзкаелементи на електрически вериги. При паралелна връзкаелементи, като резистори, техните изводи са свързани към общи възлови точки и всеки резистор е включен за напрежение, приложено към възлови точки А и В (фиг. 1).

Общото съпротивление на веригата се определя по формулата: 1 / R 0 \u003d 1 / R 1 +1 / R 2 +1 / R 3

При серийна връзкаелементите на електрическите мишени се включват един след друг, т.е. началото на следващата е свързано с края на предишната (фиг. 2).

Електрическият ток във верига с последователна връзка е общ за всички елементи.

Общото съпротивление на веригата, когато резисторите са свързани последователно, се изчислява по формулата R 0 \u003d R 1 + R 2 + R 3

Формулите по-горе могат да се използват за изчисляване на общото съпротивление на произволен брой резистори, свързани паралелно или последователно.

Работата, извършена от електрически ток за единица време (секунда), се нарича мощност и се обозначава с буквата P. Тази стойност се характеризира с интензивността на работата, извършена от тока. Мощността се определя по формулата P=W/t=UIt/t=UI.

Мерната единица за мощност е ват (W). Един ват е мощността, при която един джаул работа се извършва равномерно за секунда. Тогава формулата по-горе може да се напише по следния начин: W=Pt.

Множество единици за мощност: киловат-1 kW = 1000 W и мегават-1 MW = 1 000 000 W.

Мерната единица за електрическа енергия - киловатчас (kWh) е извършената работа при постоянна мощност от 1 kW за 1 час.

Изразът за мощността на електрически ток може да бъде преобразуван чрез заместване, въз основа на закона на Ом, напрежението U = IR. В резултат на това получаваме три израза за мощността на електрическия ток

P=UI = I 2 R=U 2 /R

От голямо практическо значение е фактът, че една и съща мощност на електрически ток може да се получи при ниско напрежение и висок ток или при високо напрежение и нисък ток.

Електрическият ток, протичащ през проводник, го загрява. Количеството топлина, отделена в проводника, се определя от nj формула Q-I 2 Rt.

Тази зависимост се нарича закон на Джаул-Ленц.

Проводниците обикновено са електрическа изолация, което влошава условията за охлаждане на тоководещата сърцевина. Освен това изолацията, в зависимост от вида на материала, от който е направена, може да издържи на определена (допустима) температура на нагряване. Броят на проводниците и начинът им на полагане също оказват значително влияние върху условията за тяхното охлаждане.

При проектирането на електрически проводници се избират такива секции и марки проводници, така че тяхната температура да не надвишава допустимите стойности. Минималното напречно сечение на проводника за дадена сила на тока се определя от таблицата на дългосрочните допустими токови натоварвания на проводниците и кабелите. Тези таблици са дадени в електрически справочници и в "Правила за електрическа инсталация" (PUE).

Въз основа на закона на Ом и закона на Джаул-Ленц е възможно да се анализира явлението, което възниква, когато проводниците са директно свързани един с друг, подавайки електрически ток към товара. Забележително е явлението, при което токът протича по по-къс път, заобикаляйки товара (късо съединение).

Фигура 3 показва схема на включване на електрическа лампа с нажежаема жичка електрическа мрежа. Ако съпротивлението на тази лампа е R \u003d 484 Ohm, а мрежовото напрежение е U \u003d 220V, тогава токът във веригата на лампата в съответствие с уравнението

Помислете за случая, при който проводниците, водещи до лампа с нажежаема жичка, са свързани чрез много малко съпротивление, като например дебел метален прът. В този случай токът на веригата, преминавайки към точка А, се разклонява по два пътя: единият, по-голямата част от него, ще следва пътя с ниско съпротивление - металния прът, а другият, малка част от тока - по пътя с голяма устойчивост- лампа с нажежаема жичка.

Всъщност по време на късо съединение мрежовото напрежение ще бъде по-малко от 220 V, тъй като голям ток във веригата ще причини голям спад на напрежението и следователно токът, протичащ през металния прът, ще бъде малко по-малък. Но въпреки това този ток ще бъде многократно по-голям от тока, който преди това е протичал през веригата.

В съответствие със зависимостта Q=I 2 Rt токът, преминаващ през проводниците, генерира топлина и проводниците се нагряват. В нашия пример напречното сечение на проводниците е проектирано за малък ток - 0,455 A. При свързване на проводниците по по-къс начин, заобикаляйки товара, през веригата протича много голям ток - 22 000 A. Такъв ток ще предизвика да се отдели огромно количество топлина, което ще доведе до овъгляване и запалване на изолационните проводници, стопяване на материала на проводника, повреда на електрически измервателни уреди, стопяване на контактите на ключове, ножови превключватели и др. Източникът на електрическа енергия захранването на такава верига също може да се повреди. Прегряването на проводниците може да причини пожар.

Всяко електрическо окабеляване е проектирано за определен ток за него.

Аварийният режим на работа на веригата, когато поради намаляване на нейното съпротивление токът в нея рязко се увеличава в сравнение с нормалния, се нарича късо съединение.

Поради опасните, разрушителни и понякога непоправими последици от късо съединение, трябва да се спазват определени условия по време на монтажа и експлоатацията. електрически инсталации. Основните са следните:

1. Изолацията на проводниците трябва да отговаря на мрежовото напрежение и условията на работа.
2. Напречното сечение на проводниците трябва да бъде такова, че нагряването им при нормално натоварване да не достига опасна стойност.
3. Положените проводници трябва да бъдат защитени от механични повреди.
4. Връзките и разклоненията трябва да бъдат толкова добре изолирани, колкото и проводниците.
5. Проводниците трябва да бъдат положени през стени, тавани и подове, така че да са защитени от механични и химически повреди, влага и да не се допират един до друг.

За да се избегне внезапно, опасно увеличение на тока в електрическата верига по време на нейното късо съединение, веригата е защитена с предпазители или релета за максимален ток.