Sähkö, virta, jännite, vastus ja teho. Kuinka löytää virtavastus Sähkövastuksen yksikkö si:nä on

Sanotaan heti, että puhumme sähkövirran vastuksen mittaamisesta. Mikä se on ja miten vastus mitataan?

Kolme valasta

Mistä tämä vastustus edes tulee? Kaikki materiaalit luonnossa, sähkönjohtavuuden kannalta, on jaettu 3 luokkaan - eristimet, puolijohteet ja johteet. Ensimmäiset eivät johda sähkövirtaa ollenkaan (esimerkiksi lasi, muovi, ilma), jälkimmäiset kuljettavat virtaa vain tietyissä olosuhteissa (pii, germanium), ja kaikki nykyaikainen elektroniikka on rakennettu niiden pohjalta. Mutta olemme kiinnostuneita jälkimmäisistä – tutuista oppaista. Tavallinen kuparilanka, johto, joka yhdistää tietokoneen pistorasiaan - kaikki nämä ovat johtimia.

Kuinka johtimet voivat vastustaa sähkövirtaa? Tosiasia on, että luonnossa ei ole ihanteellista johdinta. Kaikissa, jopa "puhtaimmissa" johtimissa, on aina osa epäpuhtauksia, jotka vastustavat johtimen rungossa liikkuvia elektroneja. Elektronien törmäys näiden epäpuhtauksien kanssa aiheuttaa kuumenemista ja joskus (jos vuontiheys on liian suuri, eli liikaa virtaa) ja johtimen tuhoutumista (lämpöelementtien ja sulakkeiden toiminta perustuu tähän).

Vähän matematiikkaa

Miten johtimen tai pikemminkin sähköpiirin resistanssi mitataan? Tämän suuren mittayksikkö on nimetty fyysikko Georg Simon Ohmin mukaan. Kyllä, sama Om, jonka lakia me kaikki opimme koulussa. Teknisessä kirjallisuudessa se on merkitty kirjaimella "omega". Itse vastus on kirjoitettu laskelmissa "R" (U - jännite, I - virta, P - teho jne.). Mitä tämä arvo tarkoittaa? Katsotaanpa esimerkkiä. Saman Ohmin lain mukaan, jos johtimemme vastus on 1 ohm, kohdistamalla sen päihin 220 voltin jännite, saamme virran (virta = jännite jaettuna resistanssilla) 220 ampeeria. Kertomalla virta jännitteellä saadaan teho: 220 volttia * 220 ampeeria = 48 400 wattia tai 48 kilowattia. Tämä on ERITTÄIN suuri teho, jota mikään kotitalousjohto ei kestä. Itse asiassa tällainen virta on oikosulkuvirta. Tämä osoittaa, kuinka tärkeää on tietää piirin resistanssi tarkasti ennen jännitteen kytkemistä! Onneksi sen selvittäminen ei ole niin vaikeaa, eikä edes tarvitse tehdä mitään laskelmia. On olemassa erityisiä mittauslaitteita - ohmimittareita, jotka osoittavat tasavirran vastuksen arvon. Eräänlainen megaohmimittari on suunniteltu suurten resistanssiarvojen mittaamiseen, ja sitä käytetään pääasiassa eristyksen testaamiseen. Nykyään on vaikea löytää ohmimittareita erillisinä laitteina. Suurimmaksi osaksi ne ovat osa yhdistettyjä instrumentteja - avometrejä tai yleismittareita, joita myydään jokaisessa kiinalaisessa tavarakaupassa.

Onnea siis mittojen kanssa!

Tehdään yksinkertainen kokeilu. Yhdistä kahdella lyhyellä johdolla oleva hehkulamppu auton ajovalosta auton akkuun. Hehkulamppu palaa ja melko kirkkaasti. Yhdistetään nyt sama lamppu paljon pidemmillä liittimillä. Valo oli selvästi heikentynyt. Mikä hätänä? Johdon resistanssissa.

Mikä on sähkövastus

Tämän ilmiön kuvaamiseen on olemassa erilaisia ​​​​formulaatioita. Käytetään yhtä niistä:

"Sähkövastus on fysikaalinen suure, joka kuvaa johtimen ominaisuutta vastustaa sähkövirran virtausta."

Kokeessamme johdot, jotka syöttävät jännitettä akusta hehkulampulle, antavat sähköisen vastuksen suljetun piirin läpi kulkevalle virralle. Jännitelähteestä - akusta, johtojen - johtimien kautta kuormaan - lamppu.

Ilmiön fyysinen olemus

Kun kuorma kytketään jännitelähteeseen liittimillä, syntyy suljettu piiri, jossa syntyy sähkökenttä, joka aiheuttaa elektronien suunnatun liikkeen metallijohtimissa akun negatiivisesta navasta positiiviseen. Elektronit toimittavat sähköä lähteestä kuormaan ja saavat lampun hehkulangan hehkumaan. Elektronit törmäävät liikeradalla johtimen kidehilan ioneihin ja menettävät osan liittimien materiaalin lämmittämiseen kuluvasta energiasta.

Toinen määritelmä: "Syy sähköisen vastuksen esiintymiseen on seurausta elektronien virtauksen vuorovaikutuksesta johtimen muodostavien molekyylien (ionien) kanssa."

Tärkeä muistiinpano! Vaikka elektronit siirtyvät jännitelähteen negatiivisesta positiiviseen, sähkövirran suunnan on historiallisesti katsottu olevan päinvastainen - positiivisesta negatiiviseen.

Virta voi virrata kiinteiden materiaalien, metallien lisäksi myös nestemäisissä aineissa, suolojen, happojen ja emästen liuoksissa. Siellä tärkeimmät energian kantajat ovat positiivisen ja negatiivisen varauksen ionit. Esimerkiksi auton akuissa virta kulkee rikkihapon vesiliuoksen läpi.

Johtimen resistanssin mittaus

Sähkövastuksen yksikkö SI-järjestelmässä on 1 ohm. Jos käytämme Ohmin lakia sähköpiirin osalle:

I = U/R,

• I – virtapiirissä virtaava virta;
• U – jännite;
• R – sähkövastus.

muuttamalla kaavaa R = U / I, voimme sanoa, että 1 ohm on yhtä suuri kuin 1 voltin jännitteen suhde 1 ampeerin virtaan.

R tässä kaavassa on vakioarvo, eikä se riipu jännitteen ja virran arvoista.

Suuremmille arvoille käytetyt yksiköt ovat:

• 1 kOhm = 1 000 ohmia;
• 1 MOhm = 1 000 000 ohmia;
• 1 GOhm = 1 000 000 000 ohmia.

Mistä johtimen sähkövastus riippuu?

Ensinnäkin se riippuu materiaalista, josta liitin on valmistettu. Eri metallit estävät sähkövirran kulkua eri tavoin. Tiedetään, että hopea, kupari ja alumiini johtavat sähköä hyvin, mutta teräs on paljon huonompi.

On olemassa käsite materiaalin sähköisestä resistiivisyydestä, jota merkitään kreikkalaisella kirjaimella p (rho). Tämä ominaisuus riippuu vain sen aineen sisäisistä ominaisuuksista, josta johdin on valmistettu. Mutta sen kokonaisvastus riippuu myös pituudesta ja poikkileikkausalasta. Tässä on kaava, joka yhdistää kaikki nämä suuret:

R = r * L /S,

• p – materiaalin ominaisvastus;
• L - pituus;
• S – poikkileikkausala.

Käytännön sähkötekniikassa poikkipinta-alaa S tarkastellaan yleensä neliömetrinä, jolloin mitta p ilmaistaan ​​muodossa Ohm*sq.mm/meter.

Johtopäätös: sähköisen vastuksen ja siten sähköpiirin häviöiden vähentämiseksi materiaalilla on oltava pienin resistanssi, ja itse johtimen on oltava mahdollisimman lyhyt ja riittävän suuri poikkileikkaus.

Kiinteiden materiaalien indikaattorit

Taulukko osoittaa, että hopea, kupari ja alumiini soveltuvat parhaiten sellaisten liittimien valmistukseen, joissa minimaalinen määrä sähköä häviää, mutta lämpösähköiset lämmittimet (TEH) valmistetaan fekraalista ja nikromista.

On huomattava, että kaikki nämä arvot ovat voimassa 20 0 C:n lämpötilassa. Lämpötilan noustessa metallien sähkövastus kasvaa ja sen pienentyessä laskee, Constantania lukuun ottamatta sen ominaisominaisuudet muuttuvat hieman. .

Lämpötilan voimakkaalla laskulla, lähellä absoluuttista nollaa, metallien resistanssi voi muuttua nollaan ja esiintyy suprajohtavuusilmiö. Tämä selittyy sillä, että kidehilan ionit "jäätyvät", lakkaavat värähtelemästä eivätkä häiritse elektronien liikkumista.

Nestejohtimien indikaattorit

Suolojen, happojen ja emästen liuosten ominaissähköresistanssit eivät riipu pelkästään niiden kemiallisesta koostumuksesta, vaan myös liuoksen pitoisuudesta. Riippuvuus lämpötilasta on päinvastainen kuin metallien. Kuumennettaessa ominaisvastus pienenee ja jäähdytettäessä kasvaa. Neste voi jäätyä alhaisissa lämpötiloissa ja lakata johtamasta virtaa.

Hyvä esimerkki on auton akkujen käyttäytyminen kovassa pakkasessa. Elektrolyytti - rikkihapon liuos, merkittävissä pakkasen lämpötiloissa (-20, -30C 0) lisää akun sisäistä sähkövastusta, ja virran täydellinen toimittaminen käynnistimeen tulee mahdottomaksi.

Sähkönjohtavuus

Joissakin tapauksissa on kätevämpää käyttää sähkövirran johtavuuden käsitettä. Tämä ominaisuus mitataan Siemensissä (cm):

• G – johtavuus;
• R – vastus,
• a 1 cm = 1/ Ohm.

Tapaustutkimus

Saatuaan tietoa sähkövastuksesta, kannattaa suorittaa yksinkertainen laskelma ja selvittää, kuinka liittimien ominaisuudet vaikuttavat sähköpiirien parametreihin.

Palataan yksinkertaisimpaan sähköpiiriin, joka koostuu akusta, hehkulampusta ja johdoista:

• Akun jännite 12,5V.
• Lampun teho on 21 W.
• Kupariliittimet, pituus 1 metri x 2 kpl, poikkileikkaus 1,5 neliömm.

Selvitetään johtimien sähkövastus: R = p* L/S. Korvaamme tietomme: R = 0,017 * 2 / 1,5 = 0,023 ohmia.

Selvitetään lampun vastus. Sen sähköteho on 21 W, kun se on kytketty 12,5 V virtalähteeseen. Virta piirissä on yhtä suuri:

I = P/U,

• I – haluttu virta;
• P – lampun teho;
• U – lähdejännite.

Korvaamme luvut: I = 21/12,5 = 1,68 A.

Löydämme lampun resistanssin käyttämällä Ohmin lakia piirin osalle. Jos I = U/R, niin R = U/I. Tai: R = 12,5/1,68 = 7,44 ohmia.

Laskennassa jätimme huomioimatta johtimien resistanssin, se on yli 300 kertaa pienempi kuin kuorman sähkövastus.

Etsitään johtojen tehohäviö ja verrataan sitä kuorman hyötytehoon. Tiedämme virtapiirin virran, tiedämme liittimien parametrit, etsitään johtoihin menetetty teho:

P = U*I,

korvaa jännite kaavassa Ohmin lain mukaan: U = I*R, korvaa se tehokaavassa:

P = I*R*I = I2*R.

Numeroiden korvaamisen jälkeen: P = 1,68 2 * 0,023 = 0,065 W.

Tulos on erinomainen, liittimet vievät vain 0,3 % kuormitustehosta.

Mutta jos kytket lampun pitkien (20 metriä) ja jopa ohuiden johtojen läpi, joiden poikkileikkaus on 0,75 neliömetriä, kuva muuttuu. Toistamatta koko laskelmaa tässä, voidaan todeta, että tällaisilla liittimillä lampun tehollinen teho laskee lähes 11%, ja johtimien energiahäviöt ovat 6%.

Muistakaamme sääntö - sähköverkkojen häviöiden vähentämiseksi on tarpeen vähentää johtojen sähkövastusta, käyttää kuparia tai alumiinia ja, jos mahdollista, vähentää johtimien pituutta ja lisätä poikkileikkausta.

Mikä on vastus: video

Resistanssi on fysikaalinen suure, joka luonnehtii kappaleen (objektin) ominaisuuksia estääkseen sähkövirran kulkeutumisen. Jossain määrin vastus on samanlainen kuin kitkavoima, joka syntyy, kun kappale liikkuu tiettyä pintaa pitkin. Resistanssi mitataan ohmeina (ohmeina): 1 Ohm = 1 V (voltit, jännite) / 1 A (ampeerit, virta). Resistanssi mitataan ohmimittarilla tai digitaalisella tai analogisella yleismittarilla.

Askeleet

Resistanssin mittaus digitaalisella yleismittarilla

1. Kosketa elementin yhtä napaa yhdellä anturilla ja kosketa elementin vastakkaista napaa toisella mittapäällä. Odota, kunnes ilmaisimen numerot lakkaavat muuttumasta ja kirjoita muistiin näytössä oleva luku, joka on vastuksen resistanssiarvo.

   • Esimerkiksi jos mittari näyttää "0,6" ja sen oikeassa yläkulmassa on "MΩ", vastuksen arvo on 0,6 MΩ.

2. Sammuta yleismittari. Kun olet lopettanut vastusten resistanssin mittauksen, sammuta yleismittari ja irrota anturit.

   Resistanssin mittaus analogisella yleismittarilla

   1. Valitse elementti, jonka vastuksen haluat mitata. Tarkan tuloksen saamiseksi mittaa piirin (piirin) jokaisen elementin vastus. Voit tehdä tämän joko poistamalla elementin piiristä tai mittaamalla resistanssin ennen kuin liität elementin piiriin. Piiriin kytketyn elementin resistanssin mittaus voi johtaa epätarkkoihin tuloksiin muiden elementtien vaikutuksesta.

      Liitä yleismittarin anturit asianmukaisiin liittimiin. Useimmissa yleismittareissa on kaksi anturia - musta ja punainen, sekä useita liittimiä, jotka on suunniteltu mittaamaan erilaisia ​​​​suureita - vastus, jännite tai virta. Yleensä resistanssin mittaamiseen tarkoitetut liittimet on merkitty kirjaimilla "COM" (englanniksi "common" - standardi) ja kreikkalaisella kirjaimella Ω (omega), joka on ohmin mittayksikön symboli.

      • Liitä musta johto liittimeen, jossa on merkintä "COM", ja punainen johto liittimeen, jossa on merkintä "Ohm".

   2. Kytke yleismittari päälle ja aseta mittausalue. Elementin resistanssi voi vaihdella useista ohmista (1 ohm) useisiin megaohmiin (1 000 000 ohmiin). Tarkkoja tuloksia varten aseta resistanssiarvoalue, joka vastaa valittua elementtiä. Jotkut digitaaliset yleismittarit asettavat tämän alueen automaattisesti, kun taas toiset tekevät sen manuaalisesti. Jos tiedät, millä alueella valitun elementin vastus on, aseta sopiva alue; muussa tapauksessa määritä alue yrityksen ja erehdyksen avulla.

      • Jos et tiedä aluetta, aseta ensin keskialue; Tyypillisesti tämä alue on 0–20 kOhm.
      • Kosketa elementin (vastuksen) yhtä napaa yhdellä mittapäällä ja kosketa elementin vastakkaista napaa toisella mittapäällä.
      • Ilmaisinnuoli alkaa liikkua asteikolla ja pysähtyy tiettyyn numeroon, mikä osoittaa elementin vastusarvon.
      • Jos neula liikkuu kohti enimmäisalueen rajaa (vasen puoli), kavenna asetettua aluetta, nollaa yleismittari (aseta neula nollaan) ja toista mittaus.
      • Jos neula liikkuu kohti vähimmäisalueen rajaa (oikea puoli), laajenna määritettyä aluetta, nollaa yleismittari ja toista mittaus.
      • Analogiset yleismittarit tulee nollata jokaisen alueen muutoksen jälkeen. Voit tehdä tämän koskettamalla yhtä anturia toiseen aiheuttaaksesi oikosulun. Jos neula ei saavuta nollaa, säädä sen asentoa erityisellä säätimellä ("Ohm regulator" tai "Zero control").

   3. Kosketa yleismittarin johtimet sen vastuksen liittimiin, jonka vastuksen haluat mitata. Kosketa elementin yhtä napaa yhdellä anturilla ja kosketa elementin vastakkaista napaa toisella mittapäällä. Nuoli alkaa liikkua oikealta vasemmalle - pienin vastusarvo (oikea) on nolla ja maksimiarvo (vasemmalla) on 2000 ohmia (2 kOhmia). Analogisessa yleismittarissa on useita asteikkoja, joten etsi vastusarvo asteikosta, jossa on merkintä "Ω" (Ohm).

      • Kun arvot nousevat, asteikon numerot ryhmittyvät lähemmäs toisiaan. Siksi oikean alueen asettaminen on tärkeää tarkkojen lukemien saamiseksi.

   4. Määritelmä vastuksen. Koskettamalla vastusliittimiä antureilla, neula pysähtyy jonnekin asteikon keskelle. Varmista, että luet arvon asteikosta, jossa on merkintä "Ω" (ohmia); Kirjoita muistiin numero, johon nuoli osoittaa - se on vastuksen resistanssiarvo.

      • Jos esimerkiksi asettamasi alue on 0-10 ohmia ja nuoli pysähtyy numeroon 9, elementin vastus on 9 ohmia.

   5. Aseta maksimijännitealue. Kun lopetat yleismittarin käytön, sammuta se kunnolla. Voit tehdä tämän asettamalla jännitealueen maksimiarvoon, jotta et vahingoita laitetta seuraavan kerran, kun (tai joku muu) unohdat asettaa alueen alun perin. Sammuta yleismittari ja irrota anturit.

   Tarkkojen mittaustulosten saaminen

   Mittaa vastus, kun elementtejä ei ole kytketty piiriin. Jos vastus on kytketty piiriin, sen resistanssiarvo on epätarkka, koska yleismittari mittaa tarvitsemasi vastuksen resistanssin lisäksi myös muiden piiriin sisältyvien vastusten vastuksen. Joskus on kuitenkin tarpeen mitata piiriin kytketyn vastuksen vastus.

   1. Mittaa jännitteettömän elementin resistanssi. Piirin läpi kulkeva virta vaikuttaa negatiivisesti yleismittarin lukemien tarkkuuteen, koska se vaikuttaa vastusten resistanssiarvoon. Lisäksi lisäjännite voi vahingoittaa yleismittaria (jolloin pariston tai akun vastuksen mittaamista ei suositella).

      • Kun mittaat kondensaattorin resistanssia piirissä, sinun on ensin purettava se. Yleismittari lataa purkautunutta kondensaattoria, mikä johtaa lyhytaikaisiin hyppyihin laitteen lukemissa.

Käsitteen "vastus" olemus

Määritelmä 1

Resistanssi on fysikaalinen suure, joka luonnehtii väliainetta (johdinta), jonka läpi sähkövirta kulkee.

Fysikaalisesta näkökulmasta resistanssi johtuu siitä, että varautuneet hiukkaset, jotka liikkuvat johtimen päästä toiseen, törmäävät sen kidehilan atomien tai väliaineen muihin alkuainehiukkasiin. Siksi virran virtaus normaaleissa olosuhteissa liittyy tietyn määrän lämpöä vapautumiseen tällaisten törmäysten seurauksena, ts. energiahäviöiden kanssa.

Huomautus 1

Kun johtimet jäähdytetään erittäin alhaisiin lämpötiloihin, niissä tapahtuu suprajohtavuusilmiö, kun resistanssi on nolla.

Vastus riippuu seuraavista tekijöistä:

• materiaali (esimerkiksi volframilla on suurempi vastus kuin kuparilla);
• geometrinen muoto (mitä pidempi johdin ja mitä ohuempi sen poikkileikkaus, sitä suurempi vastus);
• lämpötila (mitä korkeampi se on, sitä suurempi vastus) jne.

Ohmin laista resistanssi voidaan ilmaista seuraavasti

$R = \frac(U)(I)$,

missä $U$ on jännite, $I$ on virta.

Vastusyksikkö

SI-järjestelmässä resistanssi mitataan ohmeina.

Muistio 2

Mittayksikkö Ohm on nimetty saksalaisen fyysikon Georg Ohmin (1787 - 1854) mukaan, joka antoi merkittävän panoksen sähkötekniikan kehitykseen.

SI Ohm otettiin käyttöön SI-järjestelmässä vuonna 1960. Venäjän federaatiossa on voimassa GOST 8.417-2002, joka määrittelee ohmin sähkövastuksen mittayksiköksi.

Ohm on johdettu yksikkö, joka vastaa sen johtimen resistanssia, jonka läpi virtaa 1 ampeerin virta, mikä aiheuttaa 1 voltin jännitehäviön tämän johtimen päissä. SI-voltti on ei-systeeminen yksikkö, joten ohmit ilmaistaan ​​kilogrammoina, sekunteina ja ampeereina:

$Ohm = \frac(m^2 \cdot kg)(s^3 \cdot A^2)$.

Centimeter, Gram, Second (CGS) -järjestelmässä vastusyksiköllä ei ole omaa nimeä, eikä myöskään virran ja jännitteen yksiköillä. SGS- ja SI-järjestelmien välisen resistanssin uudelleen laskemiseen käytetään seuraavaa suhdetta:

1 dollarin yksikkö GHS = 9\cdot 10^11 ohmia $.

SGSE-järjestelmässä ja Gaussin järjestelmässä vastus mitataan tilastoissa. Stat on statampereina ilmaistun jännitteen osamäärä jaettuna virralla.

1 $ stat \noin 8,99 \cdot 10^11 ohmia $.

SGSM-järjestelmässä resistanssi mitataan abomeina (jännite - abvoltteina, virta - ampeereina):

1 dollari abom = 1nOhm = 10^(-9) Ohm$.

Sähkövastuksen mittaamiseen käytetään ohmimittareita - laitteita, jotka on varustettu omilla virtalähteillään. Tämän tyyppiset nykyaikaiset laitteet näyttävät mittaustuloksen elektronisilla näytöillä. Vanhat ohmimittarit osoittivat tuloksen mekaanisilla neuloilla, mikä on vähemmän käytännöllistä, mutta osoittaa selvästi mitatun arvon luonteen.

Klassisen ohmimittarin neula on kiinnitetty jatkuvassa magneettikentässä pyörivään virtaa kuljettavaan jousikuormitteiseen runkoon, ja kun virta kulkee sen läpi, syntyy sähkömagneettinen voima, joka on vuorovaikutuksessa magneettikentän kanssa. Mitä enemmän virtaa kulkee johtimen läpi, sitä enemmän neula poikkeaa ja siten vastus on pienempi. Siksi tällaisten laitteiden asteikkojen lukemia ei usein mitata vasemmalta oikealle, vaan oikealta vasemmalle.

Kuva 1. Ohmimittarin asteikko (ylempi), jossa lukema oikealta vasemmalle. Author24 - opiskelijatöiden verkkovaihto

Käytännössä käytetään usein ohmin kerrannaisia ​​mittayksiköitä - kiloohmeja, megaohmeja.

Vastusten - tietyn resistanssin omaavien elektronisten komponenttien - merkitsemiseen käytetään värillisten raitojen järjestelmää, jonka avulla osiin ei voida laittaa vaikealukuista pientä tekstiä.

Ilman perustietoja sähköstä on vaikea kuvitella, miten sähkölaitteet toimivat, miksi ne ylipäätään toimivat, miksi TV pitää kytkeä pistorasiaan, jotta se toimii ja miksi taskulamppu tarvitsee vain pienen pariston loistaakseen pimeässä. .

Ja niin ymmärrämme kaiken järjestyksessä.

Sähkö

Sähkö on luonnonilmiö, joka vahvistaa sähkövarausten olemassaolon, vuorovaikutuksen ja liikkumisen. Sähkö löydettiin ensimmäisen kerran 700-luvulla eKr. Kreikkalainen filosofi Thales. Thales huomasi, että jos meripihkan palaa hierotaan villaan, se alkaa houkutella kevyitä esineitä. Amber muinaisessa kreikassa on elektroni.

Näin kuvittelen Thalesin istuvan, hieroen meripihkan palaa himaatiotaan (tämä on muinaisten kreikkalaisten villaiset päällysvaatteet), ja sitten hän hämmentyneellä katseella katselee, kuinka hiukset, langanpalat, höyhenet ja paperinpalat houkuttelevat puoleensa. meripihkaan.

Tätä ilmiötä kutsutaan staattinen sähkö. Voit toistaa tämän kokemuksen. Hiero tätä varten tavallista muovista viivainta huolellisesti villakankaalla ja vie se pieniin paperipaloihin.

On huomattava, että tätä ilmiötä ei ole tutkittu pitkään aikaan. Ja vasta vuonna 1600 englantilainen luonnontieteilijä William Gilbert esitteli esseessään "Magnetista, magneettikappaleista ja suuresta magneetista - maasta" termin sähkö. Työssään hän kuvaili kokeitaan sähköistetyillä esineillä ja totesi myös, että muut aineet voivat sähköistyä.

Sitten kolmen vuosisadan ajan maailman edistyneimmät tiedemiehet tutkivat sähköä, kirjoittivat tutkielmia, muotoilivat lakeja, keksivät sähkökoneet, ja vasta vuonna 1897 Joseph Thomson löysi ensimmäisen sähkön materiaalikantajan - elektronin, hiukkasen, joka tekee sähköisiä prosesseja aineet mahdollisia.

Elektroni– tämä on alkuainehiukkanen, jonka negatiivinen varaus on suunnilleen yhtä suuri kuin -1,602·10 -19 Cl (riipus). Nimetty e tai e –.

Jännite

Jotta varautuneet hiukkaset siirtyisivät napasta toiseen, on välttämätöntä luoda napojen väliin mahdollinen eroavaisuus tai - Jännite. Jänniteyksikkö - Volt (SISÄÄN tai V). Kaavoissa ja laskelmissa jännite merkitään kirjaimella V . 1 V:n jännitteen saamiseksi sinun on siirrettävä 1 C:n varaus napojen välillä samalla kun teet 1 J (Joule) työtä.

Selvyyden vuoksi kuvittele vesisäiliö, joka sijaitsee tietyllä korkeudella. Säiliöstä tulee putki. Luonnonpaineinen vesi poistuu säiliöstä putken kautta. Sovitaan, että vesi on sähkövaraus, vesipatsaan korkeus (paine) on Jännite, ja veden virtausnopeus on sähköä.

Joten mitä enemmän vettä säiliössä on, sitä korkeampi paine. Samoin sähköisestä näkökulmasta, mitä suurempi varaus, sitä korkeampi jännite.

Aloitetaan veden tyhjennys, paine laskee. Nuo. Lataustaso laskee - jännite laskee. Tämä ilmiö voidaan havaita taskulampussa; hehkulamppu himmenee akkujen tyhjentyessä. Huomaa, että mitä pienempi vedenpaine (jännite), sitä pienempi on veden virtaus (virta).

Sähkö

Sähkö on fyysinen prosessi, jossa varautuneita hiukkasia siirretään sähkömagneettisen kentän vaikutuksesta suljetun sähköpiirin napasta toiseen. Varausta kantaviin hiukkasiin voi kuulua elektroneja, protoneja, ioneja ja reikiä. Ilman suljettua virtapiiriä ei ole mahdollista saada virtaa. Kaikissa aineissa ei ole hiukkasia, jotka pystyvät kuljettamaan sähkövarauksia, vaan niitä, joissa niitä on, kutsutaan johtimia Ja puolijohteet. Ja aineet, joissa ei ole sellaisia ​​hiukkasia - dielektrikot.

Nykyinen yksikkö - Ampeeri (A). Kaavoissa ja laskelmissa virran voimakkuus ilmoitetaan kirjaimella minä . 1 ampeerin virta syntyy, kun 1 Coulomb (6.241·10 18 elektronin) varaus kulkee sähköpiirin pisteen läpi 1 sekunnissa.

Katsotaanpa uudelleen vesi-sähkön analogiaamme. Otetaan nyt vain kaksi säiliötä ja täytetään ne yhtä suurella määrällä vettä. Säiliöiden välinen ero on poistoputken halkaisija.

Avataan hanat ja varmistetaan, että veden virtaus vasemmasta säiliöstä on suurempi (putken halkaisija suurempi) kuin oikealta. Tämä kokemus on selkeä todiste virtausnopeuden riippuvuudesta putken halkaisijasta. Yritetään nyt tasata nämä kaksi virtausta. Voit tehdä tämän lisäämällä vettä (lataus) oikeaan säiliöön. Tämä lisää painetta (jännite) ja lisää virtausnopeutta (virtaa). Sähköpiirissä pelataan putken halkaisijalla vastus.

Suoritetut kokeet osoittavat selkeästi välisen suhteen Jännite, sähköisku Ja vastus. Puhumme enemmän resistanssista hieman myöhemmin, mutta nyt muutama sana lisää sähkövirran ominaisuuksista.

Jos jännite ei muuta napaisuuttaan, plus miinus, ja virta kulkee yhteen suuntaan, tämä on DC. ja vastaavasti jatkuva paine. Jos jännitelähde muuttaa napaisuuttaan ja virta kulkee ensin yhteen suuntaan, sitten toiseen, tämä on jo vaihtovirta Ja AC jännite. Maksimi- ja minimiarvot (merkitty kaaviossa muodossa Io ) - Tämä amplitudi tai huippuvirran arvot. Kotipistorasioissa jännite muuttaa napaisuuttaan 50 kertaa sekunnissa, ts. virta värähtelee sinne tänne, käy ilmi, että näiden värähtelyjen taajuus on 50 hertsiä tai lyhyesti 50 Hz. Joissakin maissa, esimerkiksi Yhdysvalloissa, taajuus on 60 Hz.

Resistanssi

Sähkövastus– fyysinen suure, joka määrittää johtimen ominaisuuden estää (vastustaa) virran kulkua. Vastusyksikkö - Ohm(merkitty Ohm tai kreikkalainen kirjain omega Ω ). Kaavoissa ja laskelmissa vastus on merkitty kirjaimella R . Johtimen vastus on 1 ohm, jonka napoihin syötetään 1 V jännite ja virtaa 1 A.

Johtimet johtavat virtaa eri tavalla. Heidän johtavuus riippuu ennen kaikkea johtimen materiaalista sekä poikkileikkauksesta ja pituudesta. Mitä suurempi poikkileikkaus, sitä suurempi johtavuus, mutta mitä pidempi pituus, sitä pienempi johtavuus. Resistanssi on johtavuuden käänteinen käsite.

Käyttämällä esimerkkinä putkimallia, vastus voidaan esittää putken halkaisijana. Mitä pienempi se on, sitä huonompi johtavuus ja suurempi vastus.

Johtimen resistanssi ilmenee esimerkiksi johtimen lämpenemisenä, kun virta kulkee sen läpi. Lisäksi mitä suurempi virta ja pienempi johtimen poikkileikkaus, sitä voimakkaampi on lämmitys.

Tehoa

Sähkövoima on fysikaalinen suure, joka määrittää sähkön muuntonopeuden. Olet esimerkiksi kuullut useammin kuin kerran: "hehkulamppu on niin monta wattia." Tämä on hehkulampun kuluttamaa tehoa aikayksikköä kohden käytön aikana, ts. muuntaa yhden tyyppistä energiaa toiseksi tietyllä nopeudella.

Sähkönlähteille, kuten generaattoreille, on myös tunnusomaista teho, mutta ne on jo tuotettu aikayksikköä kohti.

Virtalähde - Watt(merkitty W tai W). Kaavoissa ja laskelmissa teho ilmaistaan ​​kirjaimella P . Vaihtovirtapiireille käytetään termiä Täysi voima, yksikkö - Voltti-vahvistimet (VA tai V·A), merkitty kirjaimella S .

Ja lopuksi noin Virtapiiri. Tämä piiri on tietty joukko sähköisiä komponentteja, jotka kykenevät johtamaan sähkövirtaa ja jotka on kytketty toisiinsa vastaavasti.

Tässä kuvassa näemme perussähkölaitteen (taskulamppu). Jännitteen ali U(B) sähkön lähde (akut) johtimien ja muiden komponenttien kautta, joilla on eri resistanssi 4,59 (237 ääntä)