Що таке струм напруги опір. Прямий та змінний струм. Як формулюються закони Ома та Кірхгофа

Під час розгляду різних явищ використовується таке поняття, як гіпотеза.

Гіпотеза (від давньогрецької - «основа», «припущення») – це недоведене твердження, припущення чи припущення. Як правило, гіпотеза висловлюється на основі ряду спостережень (прикладів), що підтверджують її, і тому виглядає правдоподібно. Гіпотезу згодом або доводять, перетворюючи її на встановлений факт, або ж спростовують (наприклад, вказуючи контрприклад), переводячи до розряду хибних тверджень.

Гіпотеза має право на існування, якщо вона в необхідній мірі та в необхідному обсязі дозволяє пояснити деяке явище та дати прогноз його розвитку.

Під час розгляду явищ, що у електричних ланцюгах, дуже плідно використовується гіпотезапро те, що електричний струм є спрямованим рухом заряджених частинок. Насправді це не зовсім так. Адже швидкість розповсюдження електричного сигналу в провідниках практично рівніша за швидкість світла у вакуумі, і очевидно, що ніякі частинки так швидко в щільних металевих тілах поширюватися не можуть.

Тим не менш, таке уявлення про електричний струм дозволяє розраховувати електричні ланцюги і схеми, пояснювати явища, що в них відбуваються. Причому результати розрахунків і висновків відповідають явищам, що спостерігаються на практиці, які можна виміряти відповідним інструментом.

Загальноприйнятим є припущення про те, що рухаються у провідниках позитивні заряди, і цей рух відбувається у напрямку від позитивного до негативного висновку джерела струмупід впливом різниці потенціалів. Ця різниця потенціалів називається напругою, яка вимірюється у вольтах і визначається вольтметром.

Розглянемо найпростішу електричну схему (рис. 1).

На рис. 1а позначення G- Джерело живлення з напругою U,HL‑ лампа розжарювання, на якій падає(витрачається) вся напруга U, I – струм, напрямок руху якого (напрямок руху заряджених частинок) показано стрілкою.

На рис. 1б зображена та сама схема з включеними вимірювальними приладами – вольтметром V(може підключатися і безпосередньо до лампочки) та амперметром A. Вольтметр підключається завжди паралельно до джерела живлення (в даному випадку – G) або навантаженню (в даному випадку – HL).

Амперметр завжди підключається послідовно безпосередньо в ділянку ланцюга, в якому вимірюється струм.

Вольтметри на мал. 1б покажуть однакову напругу в тому випадку, якщо опір провідників, що підводять, буде нескінченно мало.

Струм в електричному ланцюзі може бути постійним, пульсуючим та змінним.

Постійним струмом називається струм, що тече в одному напрямку і не змінює своєї величини в часі. Графічно його можна зобразити прямою лінією, паралельною до осі часу в координатах «сила струму I- Час t»(Рис. 2).

Відповідно, щоб у ланцюгу протікав постійний струм, напруга джерела струму теж має бути постійним, а стан ланцюга не повинен змінюватись у часі.

У тому випадку, якщо напрямок руху заряджених частинок не змінюється в часі (струм тече в одному напрямку), але сила струму змінюється за величиною, такий струм слід назвати пульсуючим (рис. 3).

У тому випадку, якщо зміна струму має впорядкований характер, то імпульси характеризують за їхньою формою (синусоїдальні, пилкоподібні, прямокутні тощо). Зокрема, на мал. 3 зображено струм з прямокутними імпульсами з амплітудою А , періодом Тта тривалістю імпульсів τ . Ставлення Т/τназивають шпаруватістю слідування імпульсів.

У разі, якщо з часом струм змінює як величину, а й напрям, такий струм називають змінним (рис. 4).

При цьому форма імпульсів може бути різна, вони можуть бути синусоїдальними (як на рис. 4), пилкоподібними, прямокутними (як на рис. 3), і т.д.

Величина, зворотна до періоду Т(1/Т) називається частотою, позначається буквою f і вимірюється у герцах (Гц). 1 Гц – це одне повне коливання (один повний період) на секунду.

У техніці найчастіше використовують синусоїдальний змінний струмз промисловою частотою f = 50 Гц, (у США та Австралії – 60 Гц), з якої електроенергію передають на великі відстані при високій напрузі (сотні кіловольт). Так чинять через те, що передана потужність W(вимірюється у ватах) прямо пропорційна струму і напрузі ( W=I∙U). Якщо передавати велику потужність при низькій напрузі, то знадобляться великі струми, що вимагають передачі електроенергії проводів великого перерізу. Так, наприклад, передачі струму в один ампер потрібен мідний провідник перетином близько 0,25 мм 2 . Якщо потрібно передати потужність в 1000000 Вт (1 МВт), то при напрузі 220 В струм у проводах складе 1000000/220 = 4545,5 А, що вимагатиме провідник перетином 4545,5/0,25 = 18182 мм 2 або діаметром 1 що, звісно, ​​нереально. Якщо передавати струм під напругою 220000 (220 КВ), то струм у проводах складе всього 1000000/220000 = 4,55 А, для чого знадобиться провідник перетином 4,55/0,25 = 18,2 мм 2 або діаметром 4,81 мм, що цілком можливо.

Для перетворення високої напругиу низьке, що використовується на промислових підприємствах (380 В) або в побуті (220 В), застосовуються понижуючі трансформатори, які працюють тільки на змінному струмі, а щоб перетворити змінний струм на постійний – випрямлячі.

На рис. 5 зображено схему передачі струму на велику відстань.

У бортовій електричній системі автомобілів використовується постійний струм з напругою 12 і 24 В. Електрогенеруючої установки є генератор змінного струму, який після проходження блоку діодів стає постійним.

У той же час електронні системи управління агрегатами автомобіля використовують як постійний, так і пульсуючий та змінний струм. Останні генеруються різними датчиками, які контролюють робочі параметри цих агрегатів.

Як правило, струм будь-якої форми буває неідеальним. Це з наявністю різних перешкод його протіканню. Як перешкод, наприклад, можуть служити поширені в довкілляелектромагнітні коливання радіопередавачів або електромагнітні поля провідників електричного струму. Ці перешкоди викликають практично невпорядковані або слабко впорядковані коливання електричного струму з деякою амплітудою Δ I(Рис. 6). Величина Δ I називається шумом, а відношення I CP / Δ I - Відношення "сигнал - шум". Шум шкідливий, т.к. заважає розпізнаванню справжнього сигналу. Для придушення шуму використовують різні електронні фільтри.

При розрахунку електричних та електронних ланцюгів широко використовуються основні закони електрики – закон Ома та закон Кірхгофа.

Закон Ома говорить, що струм Iв ланцюзі дорівнює частці від розподілу напруги U, підведеного до ланцюга, на його опір R:

.

Так, якщо у схемі на рис. 1 напруга U= 12 В, а опір лампочки R= 10 Ом, то струм у ланцюзі дорівнюватиме 12/10 = 1,2 А.

Закон Кірхгофа говорить про те, що сума струмів, що входять у вузол, дорівнює сумі струмів, що виходять із вузла (рис. 7)

Розглянемо просту електричний ланцюгпостійного струму, що складається з кількох елементів (рис. 8).

До схеми підведено постійну напругу U= 12 У. Оскільки напруга є різниця потенціалів, то точці А напруга дорівнює +12 У, а точці Б воно дорівнює нулю (12 – 0 = 12). Вся ця напруга падає на електричному ланцюзі, причому на кожній ділянці ланцюга падає (витрачається) частина напруги, яка залежить від опору цієї ділянки. Очевидно, що сума падінь напруг U 1 та U 2-3 дорівнює U, тобто. 12 вольтів.

Визначимо ці падіння напруги, для чого потрібно знайти всі опори ділянок. На ділянці 1 опір дорівнює R1. Для визначення опору на ділянці 2 скористаємось рівнянням:

або

.

Аналіз отриманого рівняння дозволяє зробити висновок про те, що при паралельному з'єднанні опорів сумарний опір завжди буде менше найменшого зі з'єднаних паралельно опорів. Пояснимо це на прикладі. Наприклад, якщо R 2 = 1 Ом, а R 3 = 100 Ом, то сумарний опір R 2-3 дорівнюватиме:

Відомо, що падіння напруги прямо пропорційно до опору ділянки ланцюга, тобто. можна записати:

Крім того, як було сказано раніше

Останні два рівняння (система рівнянь) дозволяють розрахувати величини U 1 та U 2-3 (два невідомі та два рівняння). Виразимо з другого рівняння U 1 через Uі U 2-3 та отримаємо

Підставимо отриманий результат у перше рівняння:

або

, Звідки шляхом алгебраїчних перетворень отримуємо:

.

Розглянемо наступний приклад: U= 12B, R 1 = 10 Ом, R 2 = 20 Ом, R 3 = 40 Ом.

Визначимо R 2-3:

Визначимо U 2-3:

Визначимо U 1:

Визначимо величину струму I 1:

.

У точці В(Рис. 8) струм I 1 «роздвоюється» обернено пропорційно опору ділянок ланцюга, тобто:

за умови, що

(Закон Кірхгофа).

Тобто, знову є два рівняння та два невідомі ( I 2 та I 3).

Висловимо I 2 у вигляді I 2 =I 1 –I 3 та отримаємо:

, або

Для цього прикладу при I 1 = 0,51 А

Залежність падіння напруги при послідовному включенні опорів від величини цих опорів часто використовують у про дільниках напруг (рис. 9).

Наприклад, якщо U 1 = 12 В , R1 = 6Oм, R2 = 4 Ом, то напруга U 2 визначиться, як

.

Дільники напруги використовуються для живлення окремих ділянок електричних та електронних схем, де необхідна напруга, відмінна від напруги джерела живлення.

Однак при розрахунку дільника напруги необхідно враховувати вхідний опір тієї ділянки ланцюга, яку живить (рис. 10).

Якщо R ВХдосить велике, у кілька разів більше R2 , то величина U 2 визначатиметься практично напругою U 1 та співвідношенням опору R1 і R2 . В іншому випадку при розрахунку U 2 необхідно враховувати спільний опір паралельно увімкнених R2 і R ВХ .

У зв'язку з цим у переважної більшості приладів, що служать для вимірювання величини сигналу, пов'язаного з виміром падіння напруги на ділянці контрольованого ланцюга, вхідний опір дуже високий і становить кілька миг (мільйонів Ом). Зокрема, таким приладом є вольтметр.

У приладів, що вимірюють силу струму (амперметри) навпаки, внутрішній опір дуже мало (частки Ома), так як чутливий елемент (додатковий резистор) включається в розрив ланцюга, через нього проходить контрольований струм, і він не повинен вносити помітних змін у роботу електричного ланцюга (Рис. 11).

Таким чином, при вимірі сили струму фактично вимірюється падіння напруги на додатковому резисторі, тобто. сам процес виміру аналогічний роботі вольтметра, має великий вхідний опір.

Деякі правила читання електронних схем

Зазвичай в електронних схемах відбувається перетворення вхідного сигналу та створення вихідного сигналу. Як правило, вхід сигналу зображується у лівій частині схеми, а вихід – у правій частині. Таким чином, читання схем здійснюється зліва направо.

Місце підключення джерела живлення найчастіше відображається у правій частині. Це зумовлено тим, що права частина найчастіше насичена потужнішими електронними компонентами (вихідний сигнал завжди потужніший за вхідний).

Зазвичай електронна схемабудується в такий спосіб, що у ній виділяється «загальний» провідник, який іноді називають «землею». Як правило, цей провідник з'єднаний із «мінусом» джерела живлення.

Для спрощення схем часто мінусовий виведення елементів або блоків не доводять до лінії загального "мінусу", а позначають його короткою короткою горизонтальною лінією.

На рис. 12 та 13 зображені дві довільні електронні схеми, причому на рис. 12 використаний "загальний мінусовий" провідник, а на рис. 13 - використано його умовне позначення.

У цих схемах вхідний сигнал подається на Вхід, а виходом служить силовий елемент 2.

Контрольні питання

Що таке гіпотеза і коли вона має право на існування?

Яка гіпотеза використовується для пояснення явища електричного струму в провідниках?

Як підключаються до електричним схемамвольтметр та амперметр?

Що таке постійний струм?

Що таке пульсуючий струм?

Що таке змінний струм?

Як передається електроенергія великі відстані?

Що таке "шум" в електричному ланцюзі?

Як формулюються закони Ома та Кірхгофа?

Що таке «падіння напруги» і як його виміряти?

Що таке дільник напруги, і для чого він використовується?

Яким чином читаються електронні схеми?

Електричний струм – це електричний заряд у русі. Він може набувати форми раптового розряду статичної електрики, такого як, наприклад, блискавка. Або це може бути контрольований процес у генераторах, батареях, сонячних або паливних елементах. Сьогодні ми розглянемо саме поняття "електричний струм" та умови існування електричного струму.

Електрична енергія

Більшість електроенергії, яку ми використовуємо, надходить у вигляді змінного струму з електричної мережі. Він створюється генераторами, що працюють за законом індукції Фарадея, завдяки якому магнітне поле, що змінюється, може індукувати електричний струм у провіднику.

Генератори мають котушки дроти, що обертаються, які проходять через магнітні поля в міру їх обертання. Коли котушки обертаються, вони відкриваються і закриваються щодо магнітного поля та створюють електричний струм, що змінює напрямок на кожному повороті. Струм проходить через повний цикл вперед і назад 60 разів на секунду.

Генератори можуть харчуватися від парових турбін, нагрітих вугіллям, газом, нафтою або ядерним реактором. З генератора струм проходить через ряд трансформаторів, де зростає його напруга. Діаметр проводів визначає величину та силу струму, яку вони можуть переносити без перегріву та втрати енергії, а напруга обмежена лише тим, наскільки добре лінії ізольовані від землі.

Цікаво відзначити, що струм переноситься лише одним дротом, а не двома. Дві його сторони позначаються як позитивна та негативна. Однак, оскільки полярність змінного струму змінюється 60 разів на секунду, вони мають інші назви - гарячі (магістральні лінії електропередач) і заземлені (що проходять під землею для замикання ланцюга).

Навіщо потрібний електричний струм?

Існує маса можливостей застосування електроструму: він може висвітлити ваш будинок, вимити та висушити одяг, підняти двері вашого гаража, змусити закипіти воду в чайнику та дати можливість працювати іншим побутовим предметам, які значно полегшують нам життя. Проте дедалі важливішим стає здатність струму передавати інформацію.

При підключенні до Інтернету комп'ютером використовується лише невелика частина електричного струму, але це без чого сучасна людинане уявляє свого життя.

Поняття про електричний струм

Подібно до річкової течії, потоку молекул води, електричний струм - це потік заряджених частинок. Що це таке, що його викликає і чому він не завжди йде в одному напрямку? Коли ви чуєте слово тече, про що ви думаєте? Можливо це буде річка. Це хороша асоціація, тому що саме через це електричний струм отримав свою назву. Він дуже схожий на потік води, тільки замість молекул води, що рухаються руслом, заряджені частинки рухаються провідником.

Серед умов, необхідних існування електричного струму, є пункт, який передбачає наявність електронів. Атоми у провідному матеріалі мають багато цих вільних заряджених частинок, які плавають навколо та між атомами. Їхній рух є випадковим, тому потік у якомусь заданому напрямку відсутній. Що ж потрібне, щоб існував електричний струм?

Умови існування електричного струму включають наявність напруги. Коли воно застосовується до провідника, всі вільні електрони рухатимуться в одному напрямку, створюючи струм.

Цікаво про електричний струм

Цікаво, що коли електрична енергія передається через провідник зі швидкістю світла, самі електрони рухаються набагато повільніше. Насправді, якби ви не поспішаючи пройшли поряд із струмопровідним дротом, ваша швидкість була б у 100 разів швидше, ніж рухаються електрони. Це зумовлено тим, що їм не потрібно долати величезних відстаней, щоб передавати енергію один одному.

Прямий та змінний струм

Сьогодні широко використовуються два різних типуструму - постійний та змінний. У першому електрони рухаються в одному напрямку, з "негативної" сторони на "позитивну". Змінний струм штовхає електрони назад і вперед, змінюючи напрямок потоку кілька разів на секунду.

Генератори, що використовуються на електростанціях для електроенергії, призначені для виробництва змінного струму. Ви, напевно, ніколи не звертали увагу на те, що світло у вашому будинку насправді мерехтить, оскільки поточний напрямок змінюється, але це відбувається занадто швидко, щоб очі змогли це розпізнати.

Якими є умови існування постійного електричного струму? Навіщо нам потрібні обидва типи і який із них кращий? Це добрі питання. Той факт, що ми все ще використовуємо обидва типи струму, говорить про те, що вони служать певним цілям. Ще в XIX столітті було зрозуміло, що ефективна передача потужності на великі відстані між електростанцією та будинком була можлива лише за дуже високої напруги. Але проблема полягала в тому, що відправлення справді високої напруги було надзвичайно небезпечним для людей.

Вирішення цієї проблеми полягало в тому, щоб зменшити напругу поза домом, перш ніж відправляти її всередину. І до цього дня постійний електричний струм використовується для передачі на великі відстані, в основному через його здатність легко перетворюватися на інші напруги.

Як працює електричний струм

Умови існування електричного струму включають наявність заряджених частинок, провідника і напруги. Багато вчених вивчали електрику та виявили, що існує два його типи: статичне та поточне.

Саме друге грає величезну роль у повсякденному життібудь-якої людини, оскільки є електричний струм, який проходить через ланцюг. Ми щодня використовуємо його для харчування наших будинків та багато іншого.

Що таке електричний струм?

Коли ланцюги циркулюють електричні заряди з одного місця до іншого, виникає електричний струм. Умови існування електричного струму включають, крім заряджених частинок, наявність провідника. Найчастіше це провід. Схема його є замкнутий контур, у якому струм проходить від джерела живлення. Коли ж ланцюг розімкнений, він не може закінчити шлях. Наприклад, коли світло у вашій кімнаті вимкнене, ланцюг розімкнений, але коли ланцюг замкнутий, світло горить.

Потужність струму

На умови існування електричного струму у провіднику великий вплив має така характеристика напруги, як потужність. Це показник того, скільки енергії використовується протягом певного періоду часу.

Існує багато різних одиниць, які можуть бути використані для вираження даної характеристики. Проте електрична потужністьмайже вимірюється у ватах. Один ват дорівнює одному джоулю за секунду.

Електричний заряд у русі

Якими є умови існування електричного струму? Він може набувати форми раптового розряду статичної електрики, такого як блискавка або іскра від тертя з вовняною тканиною. Однак частіше, коли ми говоримо про електричний струм, ми маємо на увазі більш контрольовану форму електрики, завдяки якій світиться світло і працюють прилади. Більшість електричного заряду переноситься негативними електронами та позитивними протонами всередині атома. Однак другі переважно іммобілізовані всередині атомних ядер, тому робота з перенесення заряду з одного місця в інше проходить електронами.

Електрони у провідному матеріалі, такому як метал, значною мірою вільні для переходу від одного атома до іншого вздовж їх зон провідності, які є найвищими електронними орбітами. Достатня електрорушійна сила або напруга створює дисбаланс заряду, який може спричинити рух електронів через провідник у вигляді електричного струму.

Якщо провести аналогію з водою, візьмемо, наприклад, трубу. Коли ми відкриваємо клапан на одному кінці, щоб вода потрапила в трубу, то нам не потрібно чекати, поки ця вода прокладе весь шлях до кінця. Ми отримуємо воду на іншому кінці майже миттєво, тому що вода, що входить, штовхає воду, яка вже знаходиться в трубі. Це те, що відбувається у разі електричного струму у дроті.

Електричний струм: умови існування електричного струму

Електричний струм зазвичай сприймається як потік електронів. Коли два кінці батареї з'єднані один з одним за допомогою металевого дроту, ця заряджена маса через провід потрапляє з одного кінця (електрода або полюса) на протилежний. Отже, назвемо умови існування електричного струму:

1. Заряджені частки.
2. Провідник.
3. Джерело напруги.

Проте не все так просто. Які умови потрібні для існування електричного струму? На це запитання можна відповісти більш детально, розглянувши такі характеристики:

• Різниця потенціалів (напруга).Це одна з обов'язкових умов. Між двома точками має бути різниця потенціалів, що означає, що відштовхувальна сила, яка створюється зарядженими частинками в одному місці, повинна бути більшою, ніж їхня сила в іншій точці. Джерела напруги, як правило, не зустрічаються в природі, і електрони розподіляються у навколишньому середовищі досить рівномірно. Все ж таки вченим вдалося винайти певні типи приладів, де ці заряджені частинки можуть накопичуватися, тим самим створюючи ту саму необхідну напругу (наприклад, в батарейках).
• Електричний опір (провідник).Це друга важлива умова, яка потрібна для існування електроструму. Це шлях, яким переміщуються заряджені частинки. Як провідники виступають ті матеріали, які дають можливість електронам вільно переміщатися. Ті ж, що не мають цієї здібності, називаються ізоляторами. Наприклад, дріт із металу буде відмінним провідником, тоді як його гумова оболонка буде чудовим ізолятором.

Ретельно вивчивши умови виникнення та існування електричного струму, люди змогли приручити цю потужну та небезпечну стихію та спрямувати її на благо людства.

ЕКСПЛУАТАЦІЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ ПРИСТРІЙ І МЕРЕЖ

Сьогодні неможливо уявити життя людини без найширшого застосування електричного струму. Електричні мережі та прилади не просто оточують нас - вони звільняють нас від значної частини фізичної праці, рутинної розумової праці, роблять наше життя комфортним, стрімким, насиченим, плідним.

Електрична енергія має дуже цінні властивості:

1. електрична енергія з невеликими втратами і досить просто перетворюється з інших видів енергії – механічної, ядерної, теплової, хімічної та ін. Це є основою отримання, накопичення та збереження електричної енергії;

2. своєю чергою вона легко перетворюється на інші види енергії – механічну, теплову, хімічну тощо. На цьому засноване найширше застосування електричної енергії;

3. електрична енергія порівняно простими засобамипередається великі відстані за допомогою розгалужених мереж;

4. вона легко дробиться, регулюється та розподіляється по споживачам практично будь-якої потужності;

5. електрична енергія добре контролюється та враховується.

Експлуатація електричних мереж, приладів, обладнання, систем на підприємствах (об'єктах) соціально-культурної сфери та туризму пов'язана з вирішенням таких проблем:

· грамотна експлуатація, що максимізує термін служби, як електричних мереж, так і приладів, обладнання, систем тощо;

· створіння безпечних умовдля персоналу та клієнтів;

· Мінімізація витрат на придбання, ремонт та експлуатацію електрообладнання.

Основні уявлення та поняття про електричний струм

Електричний струм – це потік заряджених частинок.Визначення не обумовлює середовище, в якому рухаються заряджені частинки (вона може бути твердою, рідкою та газоподібною), ні походження, ні конкретних характеристик заряджених частинок. Визначення, з одного боку, надзвичайно ємно - воно відноситься до всіх уявних випадків перебігу електричного струму, а, з іншого - дозволяє конкретизувати це протікання в певних, цікавих для нас умовах. У повсякденному житті ми зустрічаємося з ситуаціями, коли носіями електричного струму виявляються електрони та іони (позитивно чи негативно заряджені атоми чи молекули). У деяких речовинах відсутні заряджені частинки або вони простими засобами не можуть бути звільнені для руху – вони не можуть проводити електричний струм, отже вони – діелектрики, ізолятори.

Електронну провідність мають метали, сплави і багато напівпровідників. Розчини і розплави електролітів (речовин, що містять у своєму складі або утворюють у водному розчині, іони) мають іонну провідність.

Метали та сплави, що використовуються як електричні провідники, в основі своєї тонкої структури мають кристалічну решітку, у вузлах якої знаходяться атоми металу або елементів, що складають сплав. Електрони (в сукупності своєї уподібнені до електронного газу) рухаються під дією електричного поля в порожнинах кристалічної решітки, практично не зустрічаючи при своєму русі механічного опору (через нікчемність своїх розмірів у порівнянні з розмірами атомів). Тому електричний опірметалів та сплавів незначно.

Іони, що знаходяться в середовищі розчину або розплаву, відчувають механічний (в'язкісний) опір середовища, а крім того вони в тисячі разів більші і важчі електронів, тому вони менш рухливі в електричному полі, більш інерційні, слабші йдуть за змінами електричного поля. Тому електричний опір розчинів і розплавів електролітів у багато разів вищий за опір металевих провідників.

У людському організмі міститься багато електролітів (іони калію та натрію та ін, іони хлору, органічні аніони та ін). Людина на 65 – 70% складається із води, у водному розчині відбуваються всі життєво важливі біохімічні процеси. Тому проходження електричного струму через тіло, органи, структури людини та ураження людини визначається іонною провідністю.

Носії електричного струму можуть переміщатися у постійному або змінному електричному полі. Постійне поле створюють джерела електрорушійної сили(електричні батареї), акумуляторні батареї, випрямляючі пристрої. Змінне поле створюють електричні (електромагнітні) генератори.

Уявімо собі двопровідну електричну мережузмінного струму напругою 220 (вольт) і частотою його коливань 50 Гц (1 Гц (герц) дорівнює одному коливанню в секунду). (У Росії ми найчастіше маємо справу з нею.) Електрична напругана одному з цих проводів дорівнює 220; цей провід називається фазним. На іншому дроті напруга дорівнює нулю і він називається нульовим (цей провід на найближчій до споживача трансформаторної підстанції за допомогою спеціального пристрою фізично з'єднаний із землею - заземлений). Електричний ланцюг виявляється замкненим і по ньому тече струм, коли ці дроти з'єднані (прямо – коротке замикання, або через якийсь електричний прилад, включений нами за своїм прямим призначенням, або через окремі ділянки тіла людини при нещасному випадку). Звідси стає зрозумілим, що електричний струм протікає навіть у таких умовах, коли фазний провід замикається на заземлений предмет (що не має прямого відношення до електричного ланцюга, наприклад, водопровідну чи газову трубу та ін.) або саму землю.

Електричний ланцюг характеризується електричним опором. У ланцюгах змінного струму воно буває активним та реактивним. Активним опором Rмають провідники та елементи електричного ланцюга, які нагріваються при проходженні через них струму. Реактивний опір Xстворюють елементи, що мають індуктивність або ємність. Це будь-які пристрої, що містять електромотори та дроселі (котушки індуктивності) – електродвигуни, холодильники, кондиціонери, копіювальні або лазерні офісні прилади, галогенові та лазерні світильники, насоси, пральні та посудомийні машини, мікрохвильові печі, компресори, солярії, фотопроявну апаратуру і т.д. Повний опір нерозгалуженого ланцюга Zскладається з активного опору R,індуктивного опору X L, та ємнісного опору X C:

Z = (R 2 + (X L - X C) 2) ½.

Величина струму (сила струму) на всіх ділянках нерозгалуженого електричного ланцюга має однакове значення. Сила струму пов'язана з напругою і опором ланцюга законом Ома: I = U/Z, де I - Струм, А (ампер); U - напруга, В (вольт); Z - Опір, Ом.

З закону Ома випливає, що величина струму тим менше, що менше напруга і більше електричний опір ланцюга.

З точки зору безпеки переважно використання низьковольтних мереж. Зрозуміло, чому в автомобілях, літаках, підводних човнах та інших об'єктах підвищеної безпеки використовують низьковольтні електричні ланцюги.

Якщо у знаменнику виразу закону Ома буде нескінченно велика величинато значення струму стане нульовим, що відповідає розриву електричного ланцюга. Виявляється, існують речовини, що володіють таким нескінченно великим опором; вони називаються ізоляторами.

Ізолятори, а до них відносяться гума та прогумовані матеріали, скло, фарфор, повітря, сухе дерево, картон, папір, сухі тканини, полімерні матеріали та пластмаси та ін., не проводять електричний струм, тобто розривають електричний ланцюг. На цьому засноване застосування їх як захисні засоби (гумові рукавички, діелектричні килимки, покриття ручок інструментів, ізоляція проводів тощо).

Електричним струмом називається впорядкований потік негативно заряджених елементарних частинок – електронів. Електричний струмнеобхідний для освітлення будинків та вулиць, забезпечення працездатності побутової та виробничої техніки, рухи міського та магістрального електротранспорту і.т.п.

Електричний струм

• R н – опір навантаження
• A – індикатор
• К – комутатор ланцюга

Струм– кількість зарядів, що пройшли в одиницю часу через поперечний переріз провідника.

• I – сила струму
• q – кількість електрики
• t – час

Одиницю сили струму називають амперам А, на ім'я французького вченого Ампера.

1А = 10 3 мА = 10 6 мкА

Електричний струмпритаманний ряд фізичних характеристик, що мають кількісні значення, що виражаються у певних одиницях. Основними фізичними характеристиками електроструму є його сила та потужність. Сила струмукількісно виявляється у амперах, а потужність струму – у ватах. Не менш важливою фізичною величиноювважається векторна характеристика електричного струму або щільність струму. Зокрема, поняття щільності струму користуються при проектуванні ліній електропередач.

• J – щільність електричного струму А/ММ 2
• S – площа поперечного перерізу
• I – струм

Електроживлення всіх електричних пристроїв здійснюється постійнимабо змінним струмом.

Електричний струм, напрям і значення якого не змінюються, називається постійним.

Електричний струм, напрям і значення якого здатні змінюватися називається змінним.

Електроживлення багатьох електротехнічних пристроїв здійснюється змінним струмом, Зміна якого графічно представлена ​​у вигляді синусоїди.

Можна впевнено констатувати, що найбільшим досягненням людства є відкриття електричного струмута його використання. Від електричного струмузалежать тепло і світло в будинках, надходження інформації із зовнішнього світу, спілкування людей, що знаходяться в різних точках планети, та багато іншого.

Сучасне життя неможливо уявити без повної електрики. Електрикаприсутній абсолютно у всіх сферах життєдіяльності людей: у промисловості та сільському господарстві, у науці та космосі.

Електрикатакож є незмінною складовою повсякденного побутулюдини. Таке повсюдне поширення електрики стало можливим завдяки його унікальним властивостям. Електрична енергія може миттєво передаватися на величезні відстані та перетворюватися на різні видиенергій іншої генези.

Основними споживачами електричної енергії є промислова та виробнича сфери. За допомогою електроенергії приводяться в дію різні механізми та пристрої, здійснюються багатоетапні технологічні процеси.

Неможливо переоцінити роль електроенергії у забезпеченні роботи транспорту. Майже повністю електрифікований залізничний транспорт. Електрифікація залізничного транспорту зіграла значну роль у забезпеченні пропускної спроможності доріг, збільшенні швидкості пересування, зниженні собівартості пасажироперевезень, вирішенні проблеми економії палива.

Наявність електрики є обов'язковою умовою забезпечення комфортних умов життя людей. Вся побутова техніка: телевізори, пральні машини, мікрохвильові печі, нагрівальні прилади – знайшла своє місце у житті лише завдяки розвитку електротехнічного виробництва.

Чільну роль електроенергії у розвитку цивілізації незаперечна. Немає такої області в житті людства, яка б обходилася без споживання електричної енергії та альтернативу якої могла б скласти м'язова сила.