Supakorn Kaewinta / EyeEm / Getty Images
Для більшості людей електрика - це таємнича сила, яка якось чарівно з’являється, коли ми перемикаємо вимикач світла чи підключаємо прилад. Однак, хоча наука, що стоїть за потоком електричної енергії, дуже складна, основи електричного потоку чи струму легко зрозуміти, якщо ви вивчите деякі ключові терміни та функції. Це також допомагає порівняти потік електроенергії по проводах з потоком води по трубах. Хоча аналогія не є досконалою, багато характеристик електричного потоку в провідних ланцюгах аналогічні потоку води в водопровідній системі.
-
Рухомі електрони
Шаріф Тарабай / Гетті Гейтіс
Те, що ми називаємо електричним струмом, відбувається на рівні частинок серед атомів провідного матеріалу - в побутовій схемі - це мідна проводка. У кожному атомі є три типи частинок: нейтрони, протони (які несуть позитивний електромагнітний заряд) та електрони (які несуть негативний заряд). Важливою частиною тут є електрон, оскільки він має унікальну характеристику того, що він може відокремитись від свого атома і перейти до сусіднього атома. Цей потік електронів створює електричний струм - стрибок негативно заряджених електронів від атома до атома.
Як працюють генератори
Що посилає електрони в рух? Фізика складна, але, по суті, електричний потік в ланцюгах проводять завдяки комунальному генератору (турбіні, що працює від вітру, води, атомного реактора або спалювання викопного палива). У 1931 році Майкл Фарадей виявив, що електричні заряди створюються, коли матеріал, який проводить електрику (металевий дріт), переміщується в межах магнітного поля. Це головне, над чим працюють сучасні генератори: турбіни - працюючі від падіння води або пари, створені ядерними реакторами - обертають величезні котушки металевого дроту всередині гігантських магнітів, тим самим спричиняючи течію електричних зарядів.
При створенні цього масивного електричного поля позитивних і негативних зарядів електрони в проводах по всій електромережі стрибають в дію і починають текти в каденції з електричним полем. Коли ви перемикаєте вимикач світла або підключаєте до лампи або тостеру, ви насправді пробираєте великий потік електронів, що витягуються та штовхаються генераторними програмами, що можуть бути за сотні миль.
Електричні генератори іноді уподібнюються водяним насосам - вони не створюють електрику (подібно до того, як водяний насос не створює води), але вони роблять можливим потік електронів.
-
Струм = Потік електроенергії
Віктор Де Шванберг / Бібліотека наукових фотографій / Getty Images
Термін " струм" означає простий потік електронів в ланцюзі або електричній системі. Ви також можете порівняти електричний струм з кількістю або об'ємом води, що протікає через водогін. Електричний струм вимірюється в амперажі або амперах.
Змінного та постійного струму
Електричний струм існує двох типів: змінного струму (змінного струму) і постійного струму (постійного струму). Технічно постійний струм тече лише в одному напрямку, тоді як струм змінного струму повертає напрямок. У повсякденному розумінні змінного струму - це форма електричної енергії, створеної генератором, яка керує світлом, приладами та розетками у вашому домі, тоді як постійний струм - це форма живлення, яку забезпечують батареї. Наприклад, ваші ліхтарики - це системи постійного струму, тоді як у відділеннях вашого будинку використовується система змінного струму.
Багато поновлюваних джерел енергії, наприклад, сонячні та вітрогенератори, виробляють постійну електрику, яка перетворюється на змінного струму для використання в побуті. Акумулятор автомобіля - це система постійного струму, яка використовується для запуску двигуна, але після запуску двигуна в електричній системі автомобіля є генератор, який починає створювати струм змінного струму для запуску різних систем.
-
Напруга = тиск
Marek Jagoda / EyeEm / Getty Images
Напруга, також відоме як електрорушійна сила , часто визначається як тиск електронів у системі. Це можна порівняти з тиском води в трубі. Стандартні схеми у вашому будинку мають або близько 120 вольт (фактична напруга може коливатися приблизно від 115 до 125 вольт), або 240 вольт (фактичний діапазон: 230 - 250 вольт). Більшість освітлювальних приладів та розеток живляться ланцюгами 120 вольт, тоді як сушарки, колонки та інші великі прилади зазвичай використовують контури 240 вольт.
-
Вплив = витрата
Том Шанс / Гетті Зображення
Термін "потужність" означає швидкість, з якою електрична енергія розсіюється або споживається. Загальний обсяг енергії, спожитої електричною системою у вашому будинку, зчитується за допомогою електролічильника комунальної компанії. Він вимірюється в кіловат-годинах або 1000 ват-годин, і саме так ви виставляєте рахунок.
Кожен електричний пристрій, наприклад, світильник або прилад, має витрату, виміряну у ватах. Наприклад, 100-ваттна лампочка, що горить протягом 10 годин, використовує одну кіловат-годину електроенергії.
Ампер, вольт і ват існують в математичному відношенні один до одного, виражаючись так: Вт = Вольт х А
Якщо прилад розрахований на 120 вольт і 10 ампер, при роботі він буде використовувати до 1200 Вт: 120 вольт х 10 ампер = 1200 Вт.
-
Ом = Опір
Стенлі К Патц / Гетті Зображення
Ом - це вимірювання опору потоку електронів через електропровідний матеріал. Чим більший опір, тим менший потік електронів. Цей опір викликає певну кількість тепла, яке виробляється в ланцюзі. Причиною того, що феном дме гаряче повітря, наприклад, через опір у внутрішній електропроводці, яка виробляє тепло. І саме опір у крихітних дротах лампи розжарювання викликає нагрівання та світіння світла. Це також опір, який може перегріти подовжувальний шнур, якщо його використовувати на приладі, який подає занадто великий струм.
У електричній проводці занадто великий опір може перевантажувати ланцюг і викликати електричний пожежу. Оскільки погані з'єднання, спричинені такими речами, як розпущені гвинтові клеми та корозія, є ймовірними винуватцями, електричні з'єднання слід регулярно перевіряти, щоб забезпечити безпеку в електричній системі.
