Z pewnością każdy z nas choć raz w życiu zastanawiał się, czym jest prąd, Napięcie, ładunek itp. Wszystko to są elementy jednego dużego pojęcia fizycznego – elektryczności. Spróbujmy przestudiować podstawowe wzorce zjawisk elektrycznych na prostych przykładach.
Co to jest elektryczność?
Energia elektryczna to zespół zjawisk fizycznych związanych z powstawaniem, gromadzeniem, interakcją i przenoszeniem ładunku elektrycznego. Według większości historyków nauki pierwsze zjawiska elektryczne odkrył starożytny grecki filozof Tales w VII wieku p.n.e. Thales zaobserwował efekt elektryczności statycznej: przyciąganie lekkich przedmiotów i cząstek do bursztynu pocieranego wełną. Aby samodzielnie powtórzyć ten eksperyment, należy potrzeć plastikowy przedmiot (na przykład długopis lub linijkę) o wełnianą lub bawełnianą tkaninę i przyłożyć go do drobno pociętych kawałków papieru.
Pierwszą poważną pracą naukową opisującą badanie zjawisk elektrycznych był traktat angielskiego naukowca Williama Gilberta „O magnesie, ciałach magnetycznych i wielkim magnesie - Ziemi”, opublikowany w 1600 roku. W tej pracy autor opisał wyniki swoich eksperymentów z magnesami i ciałami naelektryzowanymi. Po raz pierwszy pojawia się tu także termin elektryczność.
Badania W. Gilberta dały poważny impuls rozwojowi nauki o elektryczności i magnetyzmie: w okresie od początku XVII do końca XIX wieku przeprowadzono dużą liczbę eksperymentów i poznano podstawowe prawa opisujące elektromagnetyzm. sformułowano zjawiska. W 1897 roku angielski fizyk Joseph Thomson odkrył elektron, elementarną cząstkę naładowaną, która określa właściwości elektryczne i magnetyczne materii. Elektron (w starożytnej Grecji elektron to bursztyn) ma ładunek ujemny w przybliżeniu równy 1,602 * 10-19 C (kulomb) i masę równą 9,109 * 10-31 kg. Dzięki elektronom i innym naładowanym cząstkom w substancjach zachodzą procesy elektryczne i magnetyczne.
Co to jest napięcie?
Istnieją prądy stałe i zmienne. Jeśli naładowane cząstki stale poruszają się w jednym kierunku, wówczas w obwodzie występuje prąd stały i odpowiednio stałe napięcie. Jeżeli kierunek ruchu cząstek zmienia się okresowo (poruszają się w tym czy innym kierunku), wówczas jest to prąd przemienny i powstaje odpowiednio w obecności napięcia przemiennego (tj. Gdy różnica potencjałów zmienia swoją polaryzację). Prąd przemienny charakteryzuje się okresową zmianą natężenia prądu: przyjmuje wartość maksymalną, a następnie minimalną. Te bieżące wartości to amplituda lub szczyt. Częstotliwość zmian polaryzacji napięcia może się różnić. Na przykład w naszym kraju częstotliwość ta wynosi 50 Hz (to znaczy napięcie zmienia swoją polaryzację 50 razy na sekundę), a w USA częstotliwość prądu przemiennego wynosi 60 Hz (Hertz).
Jednostka napięcia została nazwana woltem (V) na cześć włoskiego naukowca Alessandro Volty, który stworzył pierwsze ogniwo galwaniczne.
Za jednostkę napięcia uważa się napięcie elektryczne na końcach przewodnika, przy którym praca wykonana podczas przemieszczania ładunku elektrycznego o wartości 1 C wzdłuż tego przewodnika jest równa 1 J.
1 V = 1 J/C
Oprócz wolta stosowane są jego podwielokrotności i wielokrotności: miliwolt (mV) i kilowolt (kV).
1 mV = 0,001 V;
1 kV = 1000 V.
Wysokie (wysokie) napięcie zagraża życiu. Załóżmy, że napięcie pomiędzy jednym przewodem linii przesyłowej wysokiego napięcia a ziemią wynosi 100 000 V. Jeśli przewód ten zostanie połączony jakimś przewodnikiem z ziemią, to po przejściu przez niego ładunku elektrycznego o wartości 1 C, praca zostanie wykonana wykonany równy 100 000 J. Mniej więcej taka sama praca będzie wymagała uniesienia ładunku o masie 1000 kg po zrzuceniu z wysokości 10 m. Może to spowodować ogromne zniszczenia. Ten przykład pokazuje, dlaczego prąd o wysokim napięciu jest tak niebezpieczny.
Volta Alessandro (1745-1827)
Włoski fizyk, jeden z twórców doktryny o prądzie elektrycznym, stworzył pierwsze ogniwo galwaniczne.
Należy jednak zachować ostrożność podczas pracy z niższymi napięciami. W zależności od warunków nawet kilkadziesiąt woltów może być niebezpieczne. Do pracy w pomieszczeniach napięcie nie większe niż 42 V uważa się za bezpieczne.
Ogniwa galwaniczne wytwarzają niskie napięcie. Dlatego sieć oświetleniowa wykorzystuje prąd elektryczny z generatorów, które wytwarzają napięcia 127 i 220 V, a więc wytwarzają znacznie więcej energii.
pytania
- Jaka jest jednostka napięcia?
- Jakie napięcie stosuje się w sieci oświetleniowej?
- Jakie jest napięcie na biegunach ogniwa suchego i akumulatora kwasowego?
- Jakie jednostki napięcia, inne niż wolt, są używane w praktyce?
Prąd i napięcie są parametrami ilościowymi stosowanymi w schematy elektryczne. Najczęściej wielkości te zmieniają się w czasie, w przeciwnym razie działanie obwodu elektrycznego nie miałoby sensu.
Napięcie
Tradycyjnie napięcie jest oznaczone literą „Ty”. Praca wykonana podczas przemieszczania jednostki ładunku z punktu o niskim potencjale do punktu o wysokim potencjale to napięcie między tymi dwoma punktami. Innymi słowy, jest to energia uwalniana po przejściu jednostki ładunku z wysokiego do niskiego potencjału.
Napięcie można również nazwać różnicą potencjałów, a także siłą elektromotoryczną. Ten parametr jest mierzony w woltach. Aby przenieść 1 kulomb ładunku pomiędzy dwoma punktami o napięciu 1 wolta, należy wykonać pracę 1 dżula. Kulomby mierzą ładunki elektryczne. 1 kulomb jest równy ładunkowi 6x10 18 elektronów.
Napięcie dzieli się na kilka typów, w zależności od rodzaju prądu.
- Stałe ciśnienie . Występuje w obwodach elektrostatycznych i prądu stałego.
- Napięcie prądu przemiennego
. Ten rodzaj napięcia występuje w obwodach z prądem sinusoidalnym i przemiennym. W przypadku prądu sinusoidalnego uwzględnia się następujące charakterystyki napięciowe:
- amplituda wahań napięcia– jest to jego maksymalne odchylenie od osi x;
- chwilowe napięcie, który jest wyrażany w określonym momencie;
- napięcie efektywne, zależy od pracy czynnej wykonanej w pierwszej połowie cyklu;
- średnie napięcie wyprostowane, określone przez wielkość wyprostowanego napięcia w jednym okresie harmonicznym.
Podczas przesyłania energii elektrycznej liniami napowietrznymi konstrukcja podpór i ich wymiary zależą od wielkości przyłożonego napięcia. Nazywa się napięcie między fazami napięcie sieciowe , a napięcie między masą a każdą fazą wynosi napięcie fazowe . Zasada ta dotyczy wszystkich typów linii napowietrznych. W Rosji w wersji elektrycznej sieci domowe standardem jest napięcie trójfazowe o napięciu sieciowym 380 woltów i napięciu fazowym 220 woltów.
Elektryczność
Prąd w obwodzie elektrycznym to prędkość ruchu elektronów w pewnym punkcie, mierzona w amperach i oznaczona na schematach literą „ I" Stosowane są również pochodne jednostki ampera z odpowiednimi przedrostkami mili-, mikro-, nano itp. Prąd o natężeniu 1 ampera powstaje w wyniku poruszania się jednostki ładunku o wartości 1 kulomba w ciągu 1 sekundy.
Tradycyjnie uważa się, że prąd płynie w kierunku od potencjału dodatniego do potencjału ujemnego. Jednak z kursu fizyki wiemy, że elektron porusza się w przeciwnym kierunku.
Trzeba wiedzieć, że napięcie mierzone jest pomiędzy 2 punktami obwodu, a prąd przepływa przez jeden konkretny punkt obwodu, czyli przez jego element. Dlatego jeśli ktoś używa wyrażenia „napięcie w oporze”, jest to nieprawidłowe i niepiśmienne. Ale często mówimy o napięciu w pewnym punkcie obwodu. Odnosi się to do napięcia między ziemią a tym punktem.
Napięcie generowane jest w wyniku narażenia na ładunki elektryczne w generatorach i innych urządzeniach. Prąd wytwarza się poprzez przyłożenie napięcia do dwóch punktów obwodu.
Aby zrozumieć, czym jest prąd i napięcie, bardziej poprawne byłoby użycie. Widać na nim prąd i napięcie, które z biegiem czasu zmieniają swoje wartości. W praktyce elementy obwodu elektrycznego są połączone przewodnikami. W niektórych punktach elementy obwodu mają własną wartość napięcia.
Prąd i napięcie podlegają zasadom:
- Suma prądów wpływających do punktu jest równa sumie prądów wypływających z punktu (zasada zachowania ładunku). Zasada ta jest prawem Kirchhoffa dla prądu. Punkt wejścia i wyjścia prądu w tym przypadku nazywany jest węzłem. Konsekwencją tego prawa jest następujące stwierdzenie: w szeregowym obwodzie elektrycznym grupy elementów wartość prądu jest taka sama dla wszystkich punktów.
- W równoległym obwodzie elementów napięcie na wszystkich elementach jest takie samo. Innymi słowy, suma spadków napięcia w obwodzie zamkniętym wynosi zero. To prawo Kirchhoffa ma zastosowanie do naprężeń.
- Pracę wykonaną przez obwód (moc) w jednostce czasu wyraża się w następujący sposób: P = U*I. Moc mierzona jest w watach. 1 dżul pracy wykonanej w ciągu 1 sekundy jest równy 1 watowi. Moc jest rozprowadzana w postaci ciepła, zużywana do wykonywania pracy mechanicznej (w silnikach elektrycznych) i zamieniana na promieniowanie różne rodzaje, gromadzi się w pojemnikach lub bateriach. Przy projektowaniu złożonych układów elektrycznych jednym z wyzwań jest obciążenie termiczne układu.
Charakterystyka prąd elektryczny
Warunkiem istnienia prądu w obwodzie elektrycznym jest obwód zamknięty. Jeśli obwód zostanie przerwany, prąd zatrzymuje się.
Wszyscy w elektrotechnice działają na tej zasadzie. Rozrywają obwód elektryczny za pomocą ruchomych styków mechanicznych, a tym samym zatrzymują przepływ prądu, wyłączając urządzenie.
W energetyce prąd elektryczny przepływa wewnątrz przewodów prądowych, które wykonane są w postaci szyn zbiorczych i innych części przewodzących prąd.
Istnieją również inne sposoby wytwarzania prądu wewnętrznego w:
- Ciecze i gazy powstałe w wyniku ruchu naładowanych jonów.
- Próżnia, gaz i powietrze wykorzystujące emisję termojonową.
- , w wyniku ruchu nośników ładunku.
Warunki wystąpienia prądu elektrycznego:
- Nagrzewanie przewodników (nie nadprzewodników).
- Zastosowanie różnic potencjałów do ładowania nośników.
- Reakcja chemiczna, w wyniku której uwalniają się nowe substancje.
- Uderzenie pole magnetyczne do konduktora.
Aktualne przebiegi
- Linia prosta.
- Zmienna harmoniczna sinusoida.
- Meander, przypominający sinusoidę, ale z ostrymi narożnikami (czasami można je wygładzić).
- Pulsująca forma w jednym kierunku, z amplitudą zmieniającą się od zera do największej wartości zgodnie z pewnym prawem.
Rodzaje pracy prądu elektrycznego
- Promieniowanie świetlne wytwarzane przez urządzenia oświetleniowe.
- Wytwarzanie ciepła za pomocą elementów grzejnych.
- Prace mechaniczne (obracanie silników elektrycznych, obsługa innych urządzeń elektrycznych).
- Tworzenie promieniowania elektromagnetycznego.
Negatywne zjawiska wywołane prądem elektrycznym
- Przegrzanie styków i części pod napięciem.
- Występowanie prądów wirowych w rdzeniach urządzeń elektrycznych.
- Promieniowanie elektromagnetyczne do środowiska zewnętrznego.
Projektując, twórcy urządzeń elektrycznych i różnych obwodów muszą uwzględniać w swoich projektach powyższe właściwości prądu elektrycznego. Na przykład szkodliwe działanie prądów wirowych w silnikach elektrycznych, transformatorach i generatorach jest redukowane poprzez stapianie rdzeni wykorzystywanych do przepuszczania strumieni magnetycznych. Laminowanie rdzenia polega na jego wykonaniu nie z jednego kawałka metalu, ale z zestawu pojedynczych cienkich płyt ze specjalnej stali elektrotechnicznej.
Ale z drugiej strony prądy wirowe są wykorzystywane do pracy kuchenka mikrofalowa, piekarniki działające na zasadzie indukcji magnetycznej. Dlatego możemy powiedzieć, że prądy wirowe są nie tylko szkodliwe, ale także korzystne.
Prąd przemienny z sygnałem w postaci sinusoidy może różnić się częstotliwością oscylacji w jednostce czasu. W naszym kraju częstotliwość przemysłowa prądu elektrycznego jest standardowa i wynosi 50 herców. W niektórych krajach stosowana jest częstotliwość prądu 60 herców.
Do różnych celów w elektrotechnice i radiotechnice stosuje się inne wartości częstotliwości:
- Sygnały o niskiej częstotliwości z niższą częstotliwością prądu.
- Sygnały o wysokiej częstotliwości, które są znacznie wyższe niż częstotliwość prądu przemysłowego.
Uważa się, że prąd elektryczny powstaje w wyniku ruchu elektronów w przewodniku, dlatego nazywany jest prądem przewodzenia. Istnieje jednak inny rodzaj prądu elektrycznego, który nazywa się konwekcją. Dzieje się tak, gdy poruszają się naładowane makrociała, na przykład krople deszczu.
Prąd elektryczny w metalach
Ruch elektronów poddawanych działaniu stałej siły porównuje się do ruchu spadochroniarza schodzącego na ziemię. W tych dwóch przypadkach zachodzi ruch jednostajny. Na skoczka działa siła ciężkości, a siła oporu powietrza przeciwdziała jej. Na ruch elektronów wpływa siła pola elektrycznego, a jony sieci krystalicznych stawiają opór temu ruchowi. Średnia prędkość elektronów osiąga stałą wartość, podobnie jak prędkość spadochroniarza.
W metalowym przewodniku prędkość ruchu jednego elektronu wynosi 0,1 mm na sekundę, a prędkość prądu elektrycznego wynosi około 300 tysięcy km na sekundę. Dzieje się tak, ponieważ prąd elektryczny płynie tylko tam, gdzie do naładowanych cząstek przyłożone jest napięcie. W ten sposób osiąga się wysokie natężenie przepływu prądu.
Kiedy elektrony poruszają się w sieci krystalicznej, istnieje następujący wzór. Elektrony nie zderzają się ze wszystkimi nadlatującymi jonami, ale tylko z co dziesiątymi z nich. Wyjaśniają to prawa mechaniki kwantowej, które można uprościć w następujący sposób.
Ruch elektronów jest utrudniany przez duże jony, które stawiają opór. Jest to szczególnie zauważalne podczas podgrzewania metali, gdy ciężkie jony „kołyszą się”, zwiększają swój rozmiar i zmniejszają przewodność elektryczną sieci krystalicznych przewodnika. Dlatego gdy metale są podgrzewane, ich opór zawsze wzrasta. Wraz ze spadkiem temperatury wzrasta przewodność elektryczna. Obniżając temperaturę metalu do zera absolutnego, można uzyskać efekt nadprzewodnictwa.
Na tej stronie krótko podsumowano podstawowe wielkości prądu elektrycznego. W razie potrzeby strona zostanie zaktualizowana o nowe wartości i formuły.
Aktualna siła– ilościowa miara prądu elektrycznego przepływającego przez przekrój przewodnika. Im grubszy przewodnik, tym więcej prądu może przez niego przepłynąć. Prąd mierzy się za pomocą urządzenia zwanego amperomierzem. Jednostką miary jest amper (A). Aktualna siła jest oznaczona literą - I.
Należy dodać, że przez cały przekrój przewodu przepływa prąd stały i przemienny o małej częstotliwości. Prąd przemienny o wysokiej częstotliwości płynie tylko po powierzchni przewodnika - warstwie skóry. Im wyższa częstotliwość prądu, tym cieńszy warstwa skóry przewodnik, przez który przepływa prąd o wysokiej częstotliwości. Dotyczy to wszelkich elementów wysokiej częstotliwości - przewodników, cewek, falowodów. Dlatego, aby zmniejszyć rezystancję czynną przewodnika na prąd o wysokiej częstotliwości, wybiera się przewodnik o dużej średnicy, dodatkowo jest on srebrzony (jak wiadomo srebro ma bardzo niską rezystancję).
Napięcie (spadek napięcia)– ilościowa miara różnicy potencjałów (energii elektrycznej) pomiędzy dwoma punktami obwodu elektrycznego. Napięcie źródła prądu to różnica potencjałów na zaciskach źródła prądu. Napięcie mierzy się woltomierzem. Jednostką miary jest wolt (V). Napięcie jest oznaczone literą – U, napięcie źródła prądu (synonim siły elektromotorycznej) można oznaczyć literą – mi.
Więcej informacji znajdziesz w naszym artykule.
– ilościowa miara prądu, charakteryzująca jego właściwości energetyczne. Określają to główne parametry - prąd i napięcie. Moc prądu elektrycznego mierzy się za pomocą urządzenia zwanego watomierzem. Jednostką miary jest wat (W). Moc prądu elektrycznego jest oznaczona literą - R. Moc jest określona przez zależność:
Dotknę praktyczne zastosowanie używając tego wzoru jako przykładu: Wyobraź sobie, że masz elektryczne urządzenie grzewcze, którego mocy nie znasz. Aby dowiedzieć się, jaką moc pobiera urządzenie, zmierz prąd i pomnóż jego wartość przez napięcie. Lub odwrotnie, istnieje urządzenie o mocy 2 kW (kilowatów) i napięciu sieciowym 220 woltów. Jak sprawdzić natężenie prądu w kablu zasilającym to urządzenie? Podziel moc przez napięcie, aby otrzymać prąd: I=P/U= 2000 W/220 V = 9,1 A.
Pobór prądu– sumaryczna wartość poboru mocy ze źródła sieci elektrycznej w jednostce czasu. Zużycie energii elektrycznej mierzone jest licznikiem (zwykłym licznikiem mieszkaniowym). Jednostką miary jest kilowatogodzina (kWh).
Rezystancja elementu obwodu– miara ilościowa charakteryzująca zdolność elementu obwodu elektrycznego do przeciwstawiania się prądowi elektrycznemu. W w prostej formie, rezystancja jest zwykłym rezystorem. Rezystor może służyć: jako ogranicznik prądu - rezystor dodatkowy, jako odbiornik prądu - rezystor obciążenia. Źródło prądu elektrycznego ma również opór wewnętrzny. Opór mierzy się za pomocą urządzenia zwanego omomierzem. Jednostką miary jest om (Ω). Opór jest oznaczony literą - R. Jest to powiązane z prądem i napięciem zgodnie z prawem Ohma (wzór):
Gdzie U– spadek napięcia na elemencie obwodu elektrycznego, I– prąd płynący przez element obwodu.
Rozproszona (pochłonięta) moc elementu obwodu elektrycznego– wartość mocy wydzielanej na elemencie obwodu, którą element może przejąć (wytrzymać) bez zmiany swoich parametrów nominalnych (awaria). Rozpraszanie mocy rezystorów jest wskazane w jego nazwie (na przykład: rezystor dwuwatowy - OMLT-2, dziesięciowatowy rezystor drutowy - PEV-10). Podczas obliczania schematy obwodów wartość wymaganego rozproszenia mocy elementu obwodu oblicza się ze wzorów:
Aby zapewnić niezawodną pracę, wartość mocy rozproszonej elementu, wyznaczoną ze wzorów, mnoży się przez współczynnik 1,5, biorąc pod uwagę konieczność zapewnienia rezerwy mocy.
Przewodność elementu obwodu– zdolność elementu obwodu do przewodzenia prądu elektrycznego. Jednostką przewodności jest Siemens (Cm). Przewodność jest oznaczona literą - σ . Przewodność jest odwrotnością oporu i jest z nią powiązana wzorem:
Jeśli rezystancja przewodnika wynosi 0,25 oma (lub 1/4 oma), wówczas przewodność wyniesie 4 siemensy.
Częstotliwość prądu elektrycznego– miara ilościowa charakteryzująca szybkość zmian kierunku przepływu prądu elektrycznego. Istnieją koncepcje - częstotliwość kołowa (lub cykliczna) - ω, który określa szybkość zmiany wektora fazowego pola elektrycznego (magnetycznego) i częstotliwość prądu elektrycznego - f, charakteryzujący szybkość zmian kierunku prądu elektrycznego (czasy lub oscylacje) na sekundę. Częstotliwość mierzy się za pomocą urządzenia zwanego miernikiem częstotliwości. Jednostką miary jest herc (Hz). Obie częstotliwości są ze sobą powiązane poprzez wyrażenie:
Okres prądu elektrycznego– odwrotność częstotliwości, pokazująca, jak długo prąd elektryczny wykonuje jedno cykliczne oscylowanie. Okres mierzy się zwykle za pomocą oscyloskopu. Jednostką okresu jest sekunda (s). Okres oscylacji prądu elektrycznego jest oznaczony literą - T. Okres jest powiązany z częstotliwością prądu elektrycznego za pomocą wyrażenia:
Długość fali pola elektromagnetycznego wysokiej częstotliwości– wielkość wymiarowa charakteryzująca jeden okres oscylacji pola elektromagnetycznego w przestrzeni. Długość fali mierzy się w metrach (m). Długość fali jest oznaczona literą – λ . Długość fali jest powiązana z częstotliwością i jest określana na podstawie prędkości światła:
– miara ilościowa charakteryzująca zdolność do gromadzenia energii prądu elektrycznego w postaci ładunku elektrycznego na płytkach kondensatora. Pojemność elektryczna jest oznaczona literą - Z. Jednostką miary pojemności elektrycznej jest farad (F).
Indukcyjność magnetyczna– miara ilościowa charakteryzująca zdolność do akumulacji energii prądu elektrycznego w polu magnetycznym cewki indukcyjnej (dławika). Indukcyjność magnetyczna jest oznaczona literą – L. Jednostką indukcyjności jest Henry (H).
Reaktancja kondensatora (pojemność)– wartość rezystancji wewnętrznej kondensatora na prąd harmoniczny przemienny o określonej częstotliwości. Reaktancja kondensatora jest oznaczona przez - X C i jest wyznaczany ze wzoru:
Reakcja cewki indukcyjnej (dławika)– wartość rezystancji wewnętrznej cewki indukcyjnej na prąd harmoniczny przemienny o określonej częstotliwości. Oznacza się reaktancję cewki indukcyjnej X L i jest wyznaczany ze wzoru:
Częstotliwość rezonansowa obwodu oscylacyjnego– częstotliwość harmonicznego prądu przemiennego, przy której obwód oscylacyjny ma wyraźną odpowiedź amplitudowo-częstotliwościową (AFC). Częstotliwość rezonansową obwodu oscylacyjnego określa wzór:
, Lub
Współczynnik jakości obwodu oscylacyjnego- charakterystyka określająca szerokość odpowiedzi częstotliwościowej rezonansu i pokazująca, ile razy rezerwy energii w obwodzie są większe niż straty energii w jednym okresie oscylacji. Współczynnik jakości uwzględnia obecność czynnej rezystancji obciążenia. Współczynnik jakości jest oznaczony literą - Q.
Dla szeregowego obwodu oscylacyjnego w obwodach RLC, w którym wszystkie trzy elementy są połączone szeregowo, oblicza się współczynnik jakości:
Gdzie R, L I C- odpowiednio rezystancja, indukcyjność i pojemność obwodu rezonansowego.
W przypadku równoległego obwodu oscylacyjnego, w którym indukcyjność, pojemność i rezystancja są połączone równolegle, współczynnik jakości oblicza się:
Cykl pracy impulsu jest stosunkiem okresu powtarzania impulsów do czasu ich trwania. Cykl pracy impulsów jest określony przez wzór.
Prąd elektryczny (I) to kierunkowy ruch ładunków elektrycznych (jonów w elektrolitach, elektronów przewodzących w metalach).
Warunkiem koniecznym przepływu prądu elektrycznego jest obwód zamknięty.
Prąd elektryczny mierzony jest w amperach (A).
Jednostki pochodne prądu to:
1 kiloamper (kA) = 1000 A;
1 miliamper (mA) 0,001 A;
1 mikroamper (µA) = 0,000001 A.
Osoba zaczyna odczuwać przepływający przez ciało prąd o natężeniu 0,005 A. Prąd większy niż 0,05 A jest niebezpieczny dla życia ludzkiego.
Napięcie elektryczne (U) nazywa się różnicą potencjałów między dwoma punktami pola elektrycznego.
Jednostka różnica potencjałów elektrycznych to wolt (V).
1 V = (1 W): (1 A).
Wyprowadzone jednostki napięcia to:
1 kilowolt (kV) = 1000 V;
1 miliwolt (mV) = 0,001 V;
1 mikrowolt (µV) = 0,00000 1 V.
Rezystancja odcinka obwodu elektrycznego jest wielkością zależną od materiału przewodnika, jego długości i przekroju.
Oporność elektryczną mierzy się w omach (omach).
1 om = (1 V): (1 A).
Pochodne jednostki oporu to:
1 kiloom (kOhm) = 1000 omów;
1 megaom (MΩ) = 1 000 000 omów;
1 miliom (mOhm) = 0,001 oma;
1 mikroom (µOhm) = 0,00000 1 om.
Opór elektryczny ludzkiego ciała, w zależności od szeregu warunków, waha się od 2000 do 10 000 omów.
Rezystywność elektryczna (ρ) nazywa się oporem drutu o długości 1 m i przekroju 1 mm2 w temperaturze 20 ° C.
Odwrotność rezystywności nazywana jest przewodnością elektryczną (γ).
Moc (P) jest wielkością charakteryzującą szybkość przetwarzania energii lub szybkość wykonywania pracy.
Moc generatora to wielkość charakteryzująca szybkość, z jaką energia mechaniczna lub inna jest przekształcana w energię elektryczną w generatorze.
Moc odbiorcza to wielkość charakteryzująca prędkość, z jaką energia elektryczna jest przekształcana w poszczególnych odcinkach obwodu w inne. przydatne gatunki energia.
Jednostką mocy w systemie SI jest wat (W). Jest równa mocy, z jaką praca 1 dżula jest wykonywana w ciągu 1 sekundy:
1W = 1J/1sek
Pochodne jednostki miary mocy elektrycznej to:
1 kilowat (kW) = 1000 W;
1 megawat (MW) = 1000 kW = 1 000 000 W;
1 miliwat (mW) = 0,001 W; o1i
1 moc (KM) = 736 W = 0,736 kW.
Jednostki miary energii elektrycznej Czy:
1 watosekunda (W s) = 1 J = (1 N) (1 m);
1 kilowatogodzina (kW · h) = 3,6 · 106 W sek.
Przykład. Prąd pobierany przez silnik elektryczny podłączony do sieci 220 V wynosił 10 A przez 15 minut. Określ energię pobieraną przez silnik.
W*sec, czyli dzieląc tę wartość przez 1000 i 3600, otrzymujemy energię w kilowatogodzinach:
Szer. = 1980000/(1000*3600) = 0,55 kWh
Tabela 1. Wielkości i jednostki elektryczne