1 2 3 4 5 6 7 8

 

3. Основы электротехники

Электротехника занимается техническими приборами и установками, предназначенными для производства, распределения и применения электроэнергии. Многие машины и технические установки используют для своей работы электрическую энергию, потому что ее можно без больших потерь превращать в другие формы энергии, например в тепловую энергию или в механическую энергию.

3.1. Основные понятия

Рис. 107. Цепь гидравлического потока
Рис. 107. Цепь гидравлического потока

ЦЕПЬ ЭЛЕКТРОТОКА
Электрическая энергия может передаваться только в замкнутой цепи. Ее называют цепью электрического тока. Движение электрически заряженных частичек в цепи называют электрическим током. В металлических проводниках он состоит из потока электронов, в проводящих жидкостях (электролитах) и в газах (плазма) — из ионов.


Из-за хорошей электропроводности в качестве материалов для проводников электрического тока применяют медь и алюминий. Металлы обладают свободными электронами, которые непрочно связаны с атомами и поэтому могут легко обмениваться между ними. Плохие проводники имеют меньше свободных электронов, непроводящие материалы (изолирующие материалы, которые называют также диэлектриками) почти не имеют свободных электронов, например керамика или синтетические материалы.

Рис. 108. Цепь электрического тока
Рис. 108. Цепь электрического тока

Для понимания цепи электрического тока может служить простейшая гидравлическая цепь (рис. 107). В гидравлической сети насос создает давление; поток жидкости приводит в движение гидравлический мотор. Аналогично в цепи электрического тока генератор создает напряжение, поток электронов приводит в действие электромотор (рис. 108).

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (U)
Гидравлический насос создает с одной стороны избыточное давление, а на другой стороне — пониженное давление. Разница давлений является причиной потока жидкости.

Рис. 109. Измерение напряжения и тока
Рис. 109. Измерение напряжения и тока

В случае генератора на одном полюсе создается недостаток электронов (положительный полюс) и на другом — избыток электронов (отрицательный полюс). Возникшую разницу электронного давления называют электрическим напряжением. Электрическое напряжение измеряется в вольтах (В).


Измерительный прибор для измерения электрического напряжения называют вольтметром. Измерители напряжения показывают разницу напряжений между контактами (рис. 109).

Табл. 20. Проводимость материалов
Табл. 20. Проводимость материалов

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК (I)
Электрический ток может течь, если существует напряжение и цепь замкнута. Проходящее за единицу времени через проводник количество электронов называют электрическим током. Электрический ток измеряется в амперах (А).


Измерительный прибор для измерения электрического тока называют амперметром. Измеритель тока должен так включаться в электрическую цепь, чтобы ток протекал как через электроприбор, так и через измерительный прибор (см. рис. 109).

Рис. 110. Напряжение за счет индукции
Рис. 110. Напряжение за счет индукции

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ (R)
Все электрические провода и приборы создают большее или меньшее сопротивление электрическому току. Величина сопротивления и состояние проводов зависят от размеров сечения провода, а также от температуры окружения (табл. 20). Величина сопротивления измеряется в омах (Ω — омега).

 

3.2. Создание напряжения 

Рис. 111. Принцип генератора
Рис. 111. Принцип генератора

Создание напряжения путем разделения электрических зарядов является основой производства электрической энергии. При этом обычно другие виды энергии превращаются в электрическую энергию.


Напряжение вследствие индукции возникает, когда электрический проводник (катушка) двигается в магнитном поле (рис. 110). Эта возможность создавать напряжение (индуцировать его) в основном используется в генераторах электростанций и в транспортных средствах (рис. 111).

1 2 3 4 5 6 7 8