§1 Электрический ток. Закон ома. С этого всё начинается.

1.1 Водяная модель электричества
1.2 Как устроен источник электроэнергии
1.3 Закон Ома

1.1 Водяная (пивная, водочная, лимонадная...) модель электричества

Чтобы понять основные законы электричества, удобнее всего, как мне кажется, сравнить его с водой.

Представим, что у нас есть два бака, находящиеся на одном уровне и соединённые трубой. На трубе установлена турбина, а перед ней - задвижка.

Теперь, наполним первый бак водой и откроем задвижку. Что произойдёт?
Поскольку во втором баке давление ниже (т.к там пусто), чем в первом, то вода устремится по трубе во 2-й бак. В результате перемещения, уровень первого бака станет убывать, а второго - возрастать. Через некоторое время они сравняются. При этом давления воды в обоих баках станут одинаковыми и течение воды прекратится.

Попробуем определить, от каких факторов зависит скорость перетекания воды из одного бака в другой. Иными словами, чем определяется время, за которое уровни в баках сравняются. Очевидно, что скорость зависит от двух вещей:
1 - давление, а точнее - разность давлений воды в двух баках.
Если давления в баках одинаковы, их разность равна 0, значит уровни воды в них одинаковы и вода не течёт.
Чем больше давление в левом баке и меньше - в правом, тем быстрее будет течь вода. Давление определяет мгновенную скорость воды в трубе.
2 - толщина трубы.
Чем толще труба, тем больше воды сможет по ней пройти. Если заменить трубу между баками на более тонкую, то мгновенная скорость потока не изменится, но за единицу времени через трубу станет протекать меньше воды. Как результат - увеличится время перетекания воды. Можно провести такую аналогию: есть две комнаты, соединённые коридором. В одной комнате - куда народа, в другой - пусто. Народ начинает шагом двигаться из полной комнаты в пустую. Понятно, что чем шире будет коридор, тем скорее все люди перейдут в пустую (когда-то пустую) комнату. Но при этом скорость движения каждого отдельно взятого человека остается неизменной, будь коридор шириной 2 или 22 метра.

Итак, мы выяснили, что поток воды на определённом отрезке трубы можно охарактеризовать тремя параметрами:

- скорость
- разность давлений в конце и в начале отрезка
- толщина трубы

Если на трубу поставить водяную турбину, то вода, протекая, заставит её вращаться. Таким образом, текущая в трубе вода является источником энергии вращения турбины. Но эта лафа продолжается, как уже сказано, не долго. Что же нужно для "вечного кайфа"? А необходимо просто-напросто, перекачать воду из 2 сосуда в первый. Если делать это систематически, то между сосудами постоянно будет разность уровней, и вода в трубе постоянно будет течь. При этом существует условие: объём воды, перекачиваемой в единицу времени из 2 сосуда в 1, должен быть не меньше объёма, перетекающего в это же время из 1 во 2.


Таким образом, из вышесказанного можно сделать следующие выводы:

1. Вода течёт, когда есть разность уровней.
2. Чем больше разность уровней, тем быстрее течёт вода.
3. Чем толще труба, тем вода быстрее перетечёт, т.к. увеличится объём перетекающей воды в единицу времени.
4. Чтобы поддерживать разность уровней, нужно перекачивать воду из 2 сосуда в 1, причем удельный объём воды, перекачиваемой из2 в 1, не должен быть меньше удельного объёма воды, перетекающей из 1 во 2

1.2 Как устроен источник электроэнергии

Любой электрический источник питания работает так же, как и водяная модель. Два бака - два электрических полюса: "плюс" - положительный и "минус" - отрицательный. На положительном полюсе сосредоточены заряды, на отрицательном их нет. Теперь, если между положительным и отрицательным полюсами включить, скажем, лампочку, то заряды с "+" начнут через нее перетекать в "-", то есть, возникнет электрический ток. При этом они будут отдавать энергию для свечения лампочки. На отрицательном полюсе начнут скапливаться заряды, и если с ними ничего не делать, то через некоторое время количество зарядов на полюсах сравняется и ток прекратится. Чтобы этого не произошло, необходим "насос", который перекачивал бы заряды обратно - из минуса в плюс. В электротехнике этот насос называется ЭДС - электродвижущая сила. Она вызывается различными явлениями: химическими (батарейки, аккумуляторы), электромагнитными (динамо-машины) и пр.

Таким образом, теперь мы можем соотнести водяную модель электрической цепи с реальной эл. цепью. Перейдём к электротехнической терминологии.

Разность давлений = разность потенциалов, или напряжение
Скорость перетекания воды = сила тока
Сопротивление водяному потоку, оказываемое трубой = электрическое сопротивление. (Чем тоньше труба - тем больше сопротивление.)

Эти три величины являются основными параметрами электрической цепи.

Величина Обозначение Единицы измерения

Сила тока - I, [А] (Ампер)
Напряжение - U, [В] (Вольт)
Сопротивление - R, [Ом] (Ом)

1.3 Закон Ома.

Исходя из вышесказанного, можно выявить зависимость между тремя основными параметрами электрической цепи, который называется законом Ома.

Закон Ома: Сила тока (на участке цепи) тем больше, чем меньше сопротивление и больше напряжение. Основная формула: Следствия:

Это самый главный закон электротехники, его надо непременно знать!

Очень удобно при работе с законом Ома использовать треугольник, как на рисунке справа. Для того, чтобы узнать формулу для расчёта какой-либо величины, необходимо эту величину прикрыть пальцем. Если не закрытые буквы стоят друг над другом, то это - дробь, то есть верхнее число надо поделить на нижнее. Если они располагаются рядом, в строчку, то их надо перемножить.

Назад Теория - начало раздела		Вверх Электрический ток. Закон Ома		Дальше Электрическая мощность
Главная | Новости | Программа | Теория | Практика | Разработки | Справочник | Литература | Ссылки | Конференция | Гостевая | Обратная связь |