Die Entstehung von elektrischem Strom für Anfänger. Elektriker-Tutorial. Lernen, Elektroinstallation lernen. Beleuchtung des Haushaltsstromnetzes, Strom zum Selbermachen. Elektrischer Schaltplan, Verkabelung. Wo fängt man an, die Grundlagen der Elektrotechnik zu erlernen?
Bevor Sie mit der Arbeit im Zusammenhang mit Elektrizität beginnen, müssen Sie sich ein wenig theoretisches Wissen zu diesem Thema aneignen. Einfach ausgedrückt bezieht sich Elektrizität normalerweise auf die Bewegung von Elektronen unter dem Einfluss eines elektromagnetischen Feldes. Die Hauptsache ist zu verstehen, dass Elektrizität die Energie winziger geladener Teilchen ist, die sich in Leitern in eine bestimmte Richtung bewegen.
D.Cändert seine Richtung und Größe im Laufe der Zeit praktisch nicht. Nehmen wir an, eine normale Batterie hat einen konstanten Strom. Dann fließt die Ladung unverändert von Minus nach Plus, bis sie aufgebraucht ist.
Wechselstrom- Dabei handelt es sich um einen Strom, der mit einer bestimmten Periodizität Richtung und Stärke ändert.
Stellen Sie sich die Strömung als einen Wasserstrahl vor, der durch ein Rohr fließt. Nach einer bestimmten Zeit (z. B. 5 s) strömt das Wasser in die eine und dann in die andere Richtung. Bei Strom geschieht dies viel schneller – 50 Mal pro Sekunde (Frequenz 50 Hz). Während einer Schwingungsperiode steigt der Strom auf ein Maximum an, geht dann durch Null und dann erfolgt der umgekehrte Vorgang, jedoch mit einem anderen Vorzeichen. Auf die Frage, warum dies geschieht und warum ein solcher Strom benötigt wird, können wir antworten, dass das Empfangen und Senden von Wechselstrom viel einfacher ist als Gleichstrom.
Der Empfang und die Übertragung von Wechselstrom hängen eng mit einem Gerät wie einem Transformator zusammen. Ein Generator, der Wechselstrom erzeugt, ist wesentlich einfacher aufgebaut als ein Gleichstromgenerator. Darüber hinaus eignet sich Wechselstrom am besten für die Übertragung von Energie über große Entfernungen. Mit seiner Hilfe geht weniger Energie verloren.
Mithilfe eines Transformators (einem speziellen Gerät in Form von Spulen) wird Wechselstrom von Niederspannung in Hochspannung und umgekehrt umgewandelt, wie in der Abbildung dargestellt. Aus diesem Grund werden die meisten Geräte in einem Netzwerk mit Wechselstrom betrieben. Gleichstrom wird jedoch auch recht häufig eingesetzt – in Batterien aller Art, in der chemischen Industrie und einigen anderen Bereichen.
Viele Menschen haben so mysteriöse Wörter wie eine Phase, drei Phasen, Null, Erde oder Erde gehört und wissen, dass dies wichtige Konzepte in der Welt der Elektrizität sind. Allerdings versteht nicht jeder, was sie bedeuten und wie sie sich auf die umgebende Realität beziehen. Allerdings ist es notwendig, dies zu wissen. Ohne auf technische Details einzugehen, die für einen Heimwerker nicht notwendig sind, können wir sagen, dass ein dreiphasiges Netzwerk eine Methode zur Übertragung von elektrischem Strom ist, wenn Wechselstrom durch drei Drähte fließt und durch einen zurückfließt. Das Obige bedarf einer Klarstellung. Jeder Stromkreis besteht aus zwei Drähten. Auf der einen Seite fließt der Strom zum Verbraucher (z. B. einem Wasserkocher) und auf der anderen Seite zurück. Wenn Sie einen solchen Stromkreis öffnen, fließt kein Strom. Das ist die Beschreibung eines einphasigen Stromkreises.
Der Draht, durch den der Strom fließt, wird Phase oder einfach Phase genannt, und durch den er zurückfließt – Null oder Null. Ein Drehstromkreis besteht aus drei Phasenleitern und einem Rückleiter. Dies ist möglich, weil die Phase des Wechselstroms in jedem der drei Drähte gegenüber dem benachbarten um 120 °C verschoben ist. Ein Lehrbuch zur Elektromechanik hilft, diese Frage genauer zu beantworten. Die Übertragung von Wechselstrom erfolgt präzise über Drehstromnetze. Dies ist wirtschaftlich vorteilhaft – zwei weitere Neutralleiter sind nicht erforderlich.
Bei Annäherung an den Verbraucher wird der Strom in drei Phasen aufgeteilt und jede davon mit einer Null versehen. So gelangt es in Wohnungen und Häuser. Obwohl manchmal ein dreiphasiges Netzwerk direkt an das Haus geliefert wird. In der Regel handelt es sich um den Privatsektor, und dieser Sachverhalt hat seine Vor- und Nachteile. Dies wird später besprochen. Erde, oder genauer gesagt Erdung, ist der dritte Draht in einem einphasigen Netzwerk. Im Wesentlichen trägt es nicht die Arbeitslast, sondern dient als eine Art Sicherung. Dies kann anhand eines Beispiels erläutert werden. Wenn der Strom außer Kontrolle gerät (z. B. durch einen Kurzschluss), besteht die Gefahr eines Brandes oder Stromschlags. Um dies zu verhindern (d. h. der Stromwert sollte einen für Mensch und Gerät ungefährlichen Wert nicht überschreiten), wird eine Erdung eingeführt. Über diesen Draht gelangt überschüssiger Strom buchstäblich in den Boden.
Noch ein Beispiel. Nehmen wir an, dass beim Betrieb des Elektromotors einer Waschmaschine ein kleiner Ausfall auftritt und ein Teil des elektrischen Stroms die äußere Metallhülle des Geräts erreicht. Ohne Erdung wandert diese Ladung weiterhin in der Waschmaschine herum. Wenn eine Person es berührt, wird sie sofort zum bequemsten Ausgang für diese Energie, das heißt, sie erhält einen elektrischen Schlag. Wenn in dieser Situation ein Erdungskabel vorhanden ist, fließt die überschüssige Ladung darüber ab, ohne dass jemand Schaden nimmt. Darüber hinaus kann man sagen, dass der Neutralleiter auch Erdung sein kann und im Prinzip auch erdbar ist, allerdings nur bei einem Kraftwerk. Die Situation, wenn im Haus keine Erdung vorhanden ist, ist unsicher. Wie man damit umgeht, ohne die gesamte Verkabelung im Haus zu ändern, wird später besprochen.
Aufmerksamkeit!
Einige Handwerker, die sich auf Grundkenntnisse der Elektrotechnik verlassen, installieren den Neutralleiter als Erdungskabel. Tun Sie dies niemals. Bei einem Bruch des Neutralleiters stehen die Gehäuse geerdeter Geräte unter Spannung von 220 V.
Inhalt:Es gibt viele Konzepte, die man nicht mit eigenen Augen sehen oder mit den Händen berühren kann. Das auffälligste Beispiel ist die Elektrotechnik, die aus komplexen Schaltkreisen und unklarer Terminologie besteht. Daher ziehen sich viele Menschen einfach vor den Schwierigkeiten zurück, die das bevorstehende Studium dieser wissenschaftlichen und technischen Disziplin mit sich bringt.
Die Grundlagen der Elektrotechnik für Einsteiger, in verständlicher Sprache vermittelt, helfen Ihnen, sich Kenntnisse in diesem Bereich anzueignen. Unterstützt durch historische Fakten und anschauliche Beispiele werden sie auch für diejenigen spannend und verständlich, die zum ersten Mal mit unbekannten Konzepten in Berührung kommen. Durch den schrittweisen Übergang vom Einfachen zum Komplexen ist es durchaus möglich, die präsentierten Materialien zu studieren und in praktischen Aktivitäten anzuwenden.
Konzepte und Eigenschaften des elektrischen Stroms
Elektrische Gesetze und Formeln werden nicht nur zur Durchführung von Berechnungen benötigt. Sie werden auch von denjenigen benötigt, die praktisch Arbeiten im Zusammenhang mit Elektrizität durchführen. Wenn Sie die Grundlagen der Elektrotechnik kennen, können Sie die Ursache einer Störung logisch ermitteln und sehr schnell beheben.
Das Wesen des elektrischen Stroms ist die Bewegung geladener Teilchen, die elektrische Ladung von einem Punkt zum anderen übertragen. Bei der zufälligen thermischen Bewegung geladener Teilchen, nach dem Vorbild freier Elektronen in Metallen, kommt es jedoch nicht zu einer Ladungsübertragung. Die Bewegung elektrischer Ladung durch den Querschnitt eines Leiters erfolgt nur, wenn Ionen oder Elektronen an der geordneten Bewegung teilnehmen.
Elektrischer Strom fließt immer in eine bestimmte Richtung. Seine Anwesenheit wird durch bestimmte Zeichen angezeigt:
- Erhitzen eines Leiters, durch den Strom fließt.
- Veränderung der chemischen Zusammensetzung eines Leiters unter Stromeinfluss.
- Kraft auf benachbarte Ströme, magnetisierte Körper und benachbarte Ströme ausüben.
Elektrischer Strom kann Gleich- oder Wechselstrom sein. Im ersten Fall bleiben alle Parameter unverändert und im zweiten Fall ändert sich die Polarität periodisch von positiv nach negativ. In jedem Halbzyklus ändert sich die Richtung des Elektronenflusses. Die Rate solcher periodischer Änderungen ist die Frequenz, gemessen in Hertz
Grundlegende aktuelle Mengen
Wenn in einem Stromkreis ein elektrischer Strom fließt, findet eine konstante Ladungsübertragung durch den Querschnitt des Leiters statt. Die über eine bestimmte Zeiteinheit übertragene Ladungsmenge nennt man, gemessen in Ampere.
Um die Bewegung geladener Teilchen zu erzeugen und aufrechtzuerhalten, ist es notwendig, dass auf sie eine Kraft in einer bestimmten Richtung ausgeübt wird. Wenn dieser Vorgang aufhört, stoppt auch der Stromfluss. Diese Kraft wird elektrisches Feld genannt, auch bekannt als. Dadurch entsteht die Potentialdifferenz bzw Stromspannung an den Enden des Leiters und gibt Impulse für die Bewegung geladener Teilchen. Um diesen Wert zu messen, wird eine spezielle Einheit verwendet – Volt. Zwischen den Grundgrößen besteht ein gewisser Zusammenhang, der sich im Ohmschen Gesetz widerspiegelt und auf den noch näher eingegangen wird.
Das wichtigste Merkmal eines Leiters, das direkt mit dem elektrischen Strom zusammenhängt, ist Widerstand, gemessen in Omaha. Dieser Wert ist eine Art Widerstand des Leiters gegenüber dem darin fließenden elektrischen Strom. Durch den Widerstandseinfluss erwärmt sich der Leiter. Mit zunehmender Länge des Leiters und abnehmendem Querschnitt nimmt der Widerstandswert zu. Ein Wert von 1 Ohm liegt vor, wenn die Potentialdifferenz im Leiter 1 V und der Strom 1 A beträgt.
Ohm'sches Gesetz
Dieses Gesetz bezieht sich auf die grundlegenden Bestimmungen und Konzepte der Elektrotechnik. Es spiegelt die Beziehung zwischen Größen wie Strom, Spannung, Widerstand usw. am genauesten wider. Die Definitionen dieser Größen wurden bereits berücksichtigt; nun gilt es, den Grad ihrer Wechselwirkung und Beeinflussung untereinander festzustellen.
Um diesen oder jenen Wert zu berechnen, müssen Sie die folgenden Formeln verwenden:
- Stromstärke: I = U/R (Ampere).
- Spannung: U = I x R (Volt).
- Widerstand: R = U/I (Ohm).
Die Abhängigkeit dieser Größen wird zum besseren Verständnis des Wesens der Prozesse oft mit hydraulischen Eigenschaften verglichen. Beispielsweise ist am Boden eines mit Wasser gefüllten Tanks ein Ventil mit einem daneben liegenden Rohr installiert. Wenn das Ventil öffnet, beginnt Wasser zu fließen, da ein Unterschied zwischen dem hohen Druck am Anfang des Rohrs und dem niedrigen Druck am Ende besteht. Genau die gleiche Situation entsteht an den Enden des Leiters in Form einer Potentialdifferenz – einer Spannung, unter deren Einfluss sich Elektronen entlang des Leiters bewegen. Spannung ist also analog eine Art elektrischer Druck.
Die Stromstärke kann mit dem Wasserdurchfluss verglichen werden, also mit der Wassermenge, die über einen bestimmten Zeitraum durch den Rohrquerschnitt fließt. Mit abnehmendem Rohrdurchmesser nimmt aufgrund des erhöhten Widerstands auch der Wasserdurchfluss ab. Dieser begrenzte Fluss kann mit dem elektrischen Widerstand eines Leiters verglichen werden, der den Elektronenfluss in bestimmten Grenzen hält. Das Zusammenspiel von Strom, Spannung und Widerstand ähnelt hydraulischen Eigenschaften: Bei einer Änderung eines Parameters ändern sich alle anderen.
Energie und Kraft in der Elektrotechnik
In der Elektrotechnik gibt es auch Konzepte wie Energie Und Leistung im Zusammenhang mit dem Ohmschen Gesetz. Energie selbst existiert in mechanischer, thermischer, nuklearer und elektrischer Form. Nach dem Energieerhaltungssatz kann Energie weder zerstört noch erzeugt werden. Es kann nur von einer Form in eine andere umgewandelt werden. Audiosysteme wandeln beispielsweise elektrische Energie in Schall und Wärme um.
Jedes Elektrogerät verbraucht über einen festgelegten Zeitraum eine bestimmte Menge Energie. Dieser Wert ist für jedes Gerät individuell und stellt die Leistung dar, also die Energiemenge, die ein bestimmtes Gerät verbrauchen kann. Dieser Parameter wird nach der Formel berechnet P = I x U, die Maßeinheit ist . Es bedeutet, dass ein Volt durch einen Widerstand von einem Ohm geleitet wird.
Die Grundlagen der Elektrotechnik für Einsteiger helfen Ihnen daher zunächst, die grundlegenden Konzepte und Begriffe zu verstehen. Danach wird es viel einfacher sein, das erworbene Wissen in der Praxis anzuwenden.
Elektrik für Dummies: Elektronik-Grundlagen
Heutzutage kann sich jeder mit den Grundlagen der Elektrotechnik vertraut machen, ohne das Haus verlassen zu müssen. Beginnen Sie diese spannende Aktivität am besten, indem Sie sich mit einem vereinfachten Schaltplan für die Verkabelung und den Anschluss von Schaltern, Steckdosen und Beleuchtungskörpern in Ihrer eigenen Wohnung vertraut machen. Solche Systeme gehören zu den Standarddesignlösungen und werden häufig für die Stromversorgung von Standard-Industrie- und Wohngebäuden sowie für den vorübergehenden Anschluss an das Stromversorgungsnetz einer Reihe von Baustellen verwendet.
Das erste (gleichzeitig größte und wichtigste) Element in einer langen Kette von Geräten für die typische elektrische Verkabelung in Privathaushalten ist die Schalttafel, die über einen Leistungsschalter (oder eine Steckdosensicherung) von der Hauptverteilertafel aus mit Strom versorgt wird auf der Zugangsplattform. Die Wohnungsschalttafel umfasst normalerweise einen Stromzähler, mehrere Leistungsschalter, einen Fehlerstromschutzschalter (RCD), eine DIN-Schiene für die Montage und eine Reihe von Hilfsbussen. Über dieses Eingangspanel wird die Stromversorgung aller Räume Ihrer Wohnung organisiert.
Mehrere Stromversorgungsleitungen (ihre Anzahl hängt von der Anzahl der Räume und der Leistung der elektrischen Verbraucher ab), die aus zwei Drähten bestehen – Phase und Neutralleiter (oder drei, wenn eine Erdungsleitung vorhanden ist) – werden über spezielle Leistungsschalter zu getrennten Räumen geführt der Wohnung.
Die elektrische Verkabelung in der gesamten Wohnung erfolgt durch die Organisation von Abzweigungen von der Hauptstromleitung, die zum Anschluss einzelner Verbraucher erforderlich sind – einer elektrischen Klingel, Gruppen von Steckdosen oder Schaltern. Zu diesem Zweck werden Installationsverteilerkästen verwendet, bei denen es sich um Kunststoffbecher handelt, die mit Ein- und Auslassöffnungen für Drähte und einem Deckel ausgestattet sind. Im Inneren der Boxen befinden sich spezielle Schraubklemmen zum Anschluss geschalteter Installationsleitungen. In der Regel werden die Drähte in der Box jedoch einfach verdrillt (der sogenannte Twist) und voneinander isoliert (meist mit Isolierband oder Schrumpfschlauch umwickelt). Es wird auch empfohlen, Klemmen (Wago-Klemmen werden in unserem Land häufig verwendet) oder PPE-Verbindungsklemmen (Kappen mit einer Feder im Inneren) zu verwenden.
Es ist zu beachten, dass alle Stromverbraucher im Innenbereich (Klingeln, verschiedene Beleuchtungskörper sowie Schalter, Haushaltsgeräte, Klimaanlagen usw.) parallel an die Wohnungsverkabelung angeschlossen sind. Bei einem solchen Anschlussschema führt eine Fehlfunktion oder Abschaltung eines dieser Verbraucher nicht zu einer „Abschaltung“ der übrigen Geräte, was bei Reihenschaltung unvermeidlich ist. Ein Beispiel für eine Reihenschaltung einzelner Elemente der elektrischen Verkabelung ist der Anschluss eines beliebigen Beleuchtungskörpers und seines Schalters.
Dabei werden die elektrischen Leitungen zunächst an die in jedem Raum befindlichen Verteilerkästen angeschlossen und erst danach an die einzelnen Verbraucher (Beleuchtungskörper mit Schaltern, Steckdosen etc.) verteilt.
Aus dem Anschlussplan für Schalter und Lampen sehen wir, dass Phasendrähte (rot) und Neutralleiter (blau) zum Verteilerkasten führen und von diesem abzweigen. Es ist der abgehende Phasendraht (auf keinen Fall Neutralleiter!), der an einen der Kontakte des Schalters angeschlossen werden muss. Der Neutralleiter muss zum gemeinsamen Kontakt der Lampen führen, aus denen die Lampe besteht. Die vom Schalter kommenden Drähte (in der Abbildung grün) werden an den gemeinsamen Kontakt jeder der beiden Lampengruppen der betreffenden Lampe angeschlossen. Bitte beachten Sie, dass die Abbildung eine Version eines Zwei-Tasten-Schalters mit zwei Lampengruppen und eine Version eines Ein-Tasten-Schalters zeigt.
Das Anschließen von Steckdosen nach dem Verteilerkasten erfolgt auf einfachere Weise: Die Phasen- und Neutralleiter (und ggf. die Erdung) werden direkt an die entsprechenden (zufällig ausgewählten) Kontakte der Steckdose selbst angeschlossen. Ein Paar dieser Leiter von einer bereits angeschlossenen Steckdose wird zur zweiten und gegebenenfalls zur dritten Steckdose geführt (diese Art der Verbindung wird als „Schleifen“-Verbindung bezeichnet).
Es ist sehr wichtig zu berücksichtigen, dass bei einer Parallelschaltung zum Anschluss von Verbrauchern deren Gesamtzahl nicht über einen bestimmten Wert hinaus erhöht werden darf. Bei paralleler Stromversorgung erhöht jedes neu hinzugefügte Elektrogerät (neue Steckdose) die Belastung des für die gesamte Wohnung gemeinsamen Teils der elektrischen Leitungen. Beim Maximalwert des Gesamtstroms im Stromkreis (wenn alle Geräte eingeschaltet sind) funktioniert auf jeden Fall die Überstromschutzvorrichtung – derselbe Leistungsschalter auf dem Schaltschrank, über den diese Leitung mit Strom versorgt wird. Er wird diesen Zweig einfach vom allgemeinen Stromkreis der Wohnung trennen.
Wenn Ihre Maschine falsch ausgewählt ist (der Wert des Überlastreaktionsstroms ist zu hoch), können die Folgen viel katastrophaler sein: Die Drähte halten der Stärke des durch sie fließenden Stroms einfach nicht stand und fangen aufgrund von Überhitzung Feuer.
Aus diesem Grund ist es so wichtig zu lernen, wie man für jede Lastleitung den richtigen Leistungsschalter auswählt und den Querschnitt der in diesen Leitungen betriebenen Drähte genau berechnet.
In der Regel wird bei einer typischen Wohnungsverkabelung auf den Lichtleitungen ein Kupferdraht mit einem Querschnitt von 1,5 mm 2 und auf den Steckdosenleitungen ein Kupferdraht mit einem Querschnitt von 2,5 mm 2 verlegt.
Beginnen wir mit dem Konzept der Elektrizität. Elektrischer Strom ist die geordnete Bewegung geladener Teilchen unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes. Bei den Teilchen kann es sich um freie Elektronen des Metalls handeln, wenn der Strom durch einen Metalldraht fließt, oder um Ionen, wenn der Strom in einem Gas oder einer Flüssigkeit fließt.
Es gibt auch Strom bei Halbleitern, aber das ist ein separates Diskussionsthema. Ein Beispiel ist ein Hochspannungstransformator aus einem Mikrowellenherd – zuerst fließen Elektronen durch die Drähte, dann bewegen sich Ionen zwischen den Drähten bzw. zuerst fließt der Strom durch das Metall und dann durch die Luft. Ein Stoff wird als Leiter oder Halbleiter bezeichnet, wenn er Teilchen enthält, die eine elektrische Ladung tragen können. Wenn solche Teilchen nicht vorhanden sind, wird ein solcher Stoff als Dielektrikum bezeichnet; er leitet keinen Strom. Geladene Teilchen tragen eine elektrische Ladung, die als q in Coulomb gemessen wird. 
Die Maßeinheit der Stromstärke heißt Ampere und wird mit dem Buchstaben I bezeichnet. Ein Strom von 1 Ampere entsteht, wenn eine Ladung von 1 Coulomb in 1 Sekunde durch einen Punkt in einem Stromkreis fließt, also grob gesagt die Die Stromstärke wird in Coulomb pro Sekunde gemessen. Und im Wesentlichen ist die Stromstärke die Strommenge, die pro Zeiteinheit durch den Querschnitt eines Leiters fließt. Je mehr geladene Teilchen entlang des Drahtes laufen, desto größer ist der Strom.
Um geladene Teilchen von einem Pol zum anderen zu bewegen, ist es notwendig, eine Potentialdifferenz oder – Spannung – zwischen den Polen zu erzeugen. Die Spannung wird in Volt gemessen und mit dem Buchstaben V oder U bezeichnet. Um eine Spannung von 1 Volt zu erhalten, muss man eine Ladung von 1 C zwischen den Polen übertragen und dabei 1 J Arbeit verrichten. Ich stimme zu, es ist etwas unklar . 
Stellen Sie sich zur Verdeutlichung einen Wassertank vor, der sich in einer bestimmten Höhe befindet. Aus dem Tank kommt ein Rohr. Wasser fließt unter dem Einfluss der Schwerkraft durch das Rohr. Wasser sei eine elektrische Ladung, die Höhe der Wassersäule sei die Spannung und die Geschwindigkeit des Wasserflusses sei der elektrische Strom. Genauer gesagt, nicht die Durchflussrate, sondern die Menge Wasser, die pro Sekunde ausfließt. Sie wissen, dass der Druck unten umso größer ist, je höher der Wasserstand ist. Und je höher der Druck unten, desto mehr Wasser fließt durch das Rohr, weil die Geschwindigkeit höher ist. Ebenso gilt: Je höher die Spannung, desto mehr Strom wird im Kreislauf fließen. 
Die Beziehung zwischen allen drei betrachteten Größen in einem Gleichstromkreis wird durch das Ohmsche Gesetz bestimmt, das durch diese Formel ausgedrückt wird, und es klingt so, als ob die Stromstärke im Stromkreis direkt proportional zur Spannung und umgekehrt proportional zum Widerstand ist. Je größer der Widerstand, desto geringer der Strom und umgekehrt. 
Ich füge noch ein paar Worte zum Thema Widerstand hinzu. Es kann gemessen oder gezählt werden. Nehmen wir an, wir haben einen Leiter mit bekannter Länge und bekannter Querschnittsfläche. Quadratisch, rund, egal. Verschiedene Stoffe haben unterschiedliche spezifische Widerstände, und für unseren imaginären Leiter gibt es diese Formel, die den Zusammenhang zwischen Länge, Querschnittsfläche und spezifischem Widerstand bestimmt. Der spezifische Widerstand von Stoffen kann im Internet in Form von Tabellen abgerufen werden. 
Auch hier können wir eine Analogie zu Wasser ziehen: Wasser fließt durch ein Rohr, das Rohr soll eine bestimmte Rauheit haben. Es ist logisch anzunehmen, dass je länger und schmaler das Rohr ist, desto weniger Wasser pro Zeiteinheit durchfließt. Sehen Sie, wie einfach es ist? Sie müssen sich nicht einmal die Formel merken, stellen Sie sich einfach eine Pfeife mit Wasser vor.
Für die Widerstandsmessung benötigen Sie ein Gerät, ein Ohmmeter. Heutzutage sind Universalinstrumente beliebter – Multimeter; sie messen Widerstand, Strom, Spannung und viele andere Dinge. Machen wir ein Experiment. Ich nehme ein Stück Nichromdraht mit bekannter Länge und Querschnittsfläche, suche den spezifischen Widerstand auf der Website, auf der ich ihn gekauft habe, und berechne den Widerstand. Jetzt werde ich das gleiche Stück mit dem Gerät messen. Für einen so kleinen Widerstand muss ich den Widerstand der Sonden meines Geräts abziehen, der 0,8 Ohm beträgt. So ist das!
Die Skala des Multimeters ist entsprechend der Größe der Messgrößen unterteilt; dies geschieht für eine höhere Messgenauigkeit. Wenn ich einen Widerstand mit einem Nennwert von 100 kOhm messen möchte, stelle ich den Griff auf den größeren nächstliegenden Widerstand. In meinem Fall sind es 200 Kiloohm. Wenn ich 1 Kiloohm messen möchte, verwende ich 2 Ohm. Dies gilt auch für die Messung anderer Größen. Das heißt, die Skala zeigt die Grenzen der Messung an, in die Sie fallen müssen.
Lasst uns weiterhin Spaß mit dem Multimeter haben und versuchen, die restlichen Größen, die wir gelernt haben, zu messen. Ich nehme mehrere verschiedene Gleichstromquellen. Sei es ein 12-Volt-Netzteil, ein USB-Anschluss und ein Transformator, die mein Großvater in seiner Jugend hergestellt hat. 
Wir können die Spannung an diesen Quellen jetzt messen, indem wir ein Voltmeter parallel, also direkt an Plus und Minus der Quellen anschließen. Mit der Spannung ist alles klar, sie kann abgenommen und gemessen werden. Um die Stromstärke zu messen, müssen Sie jedoch einen Stromkreis erstellen, durch den Strom fließt. Im Stromkreis muss sich ein Verbraucher oder eine Last befinden. Verbinden wir einen Verbraucher mit jeder Quelle. Ein Stück LED-Streifen, ein Motor und ein Widerstand (160 Ohm).
Lassen Sie uns den Strom messen, der in den Stromkreisen fließt. Dazu schalte ich das Multimeter in den Strommessmodus und die Sonde auf den Stromeingang. Das Amperemeter wird in Reihe mit dem Messobjekt verbunden. Hier ist das Diagramm, es sollte auch beachtet werden und nicht mit dem Anschluss eines Voltmeters verwechselt werden. Übrigens gibt es so etwas wie Stromzangen. Mit ihnen können Sie den Strom in einem Stromkreis messen, ohne eine direkte Verbindung zum Stromkreis herzustellen. Das heißt, Sie müssen die Drähte nicht abklemmen, Sie werfen sie einfach auf den Draht und sie messen. Okay, kehren wir zu unserem üblichen Amperemeter zurück. 
Also habe ich alle Ströme gemessen. Jetzt wissen wir, wie viel Strom in jedem Stromkreis verbraucht wird. Hier leuchten LEDs, hier dreht sich der Motor und hier... Stehen Sie also da, was macht ein Widerstand? Er singt uns keine Lieder, erleuchtet den Raum nicht und dreht keinen Mechanismus. Wofür gibt er also die ganzen 90 Milliampere aus? Das wird nicht funktionieren, lass es uns herausfinden. Hallo du! Oh, er ist heiß! Hier wird also Energie verbraucht! Kann man irgendwie berechnen, um welche Art von Energie es sich hier handelt? Es stellt sich heraus, dass es möglich ist. Das Gesetz, das die thermische Wirkung von elektrischem Strom beschreibt, wurde im 19. Jahrhundert von zwei Wissenschaftlern, James Joule und Emilius Lenz, entdeckt. 
Das Gesetz wurde Joule-Lenz-Gesetz genannt. Sie wird durch diese Formel ausgedrückt und zeigt numerisch an, wie viele Joule Energie in einem Leiter, in dem Strom fließt, pro Zeiteinheit freigesetzt werden. Aus diesem Gesetz lässt sich die Leistung ermitteln, die auf diesem Leiter abgegeben wird; Leistung wird mit dem englischen Buchstaben P bezeichnet und in Watt gemessen. Ich habe dieses sehr coole Tablet gefunden, das alle Größen verbindet, die wir bisher untersucht haben.
So wird auf meinem Tisch elektrischer Strom zur Beleuchtung, zur Verrichtung mechanischer Arbeiten und zur Erwärmung der Umgebungsluft genutzt. Nach diesem Prinzip funktionieren übrigens diverse Heizgeräte, Wasserkocher, Haartrockner, Lötkolben etc. Überall befindet sich eine dünne Spirale, die sich unter Stromeinfluss erwärmt. 
Dieser Punkt sollte beim Anschluss von Leitungen an die Last berücksichtigt werden, d. h. auch die Verlegung von Leitungen zu Steckdosen in der gesamten Wohnung gehört zu diesem Konzept. Wenn Sie ein Kabel nehmen, das zu dünn ist, um es an eine Steckdose anzuschließen, und einen Computer, einen Wasserkocher und eine Mikrowelle an diese Steckdose anschließen, kann sich das Kabel erhitzen und einen Brand verursachen. Daher gibt es ein solches Zeichen, das die Querschnittsfläche der Drähte mit der maximalen Leistung verbindet, die durch diese Drähte fließt. Wenn Sie sich dazu entschließen, Drähte zu ziehen, vergessen Sie das nicht. 
Außerdem möchte ich im Rahmen dieser Ausgabe auf die Besonderheiten der Parallel- und Reihenschaltung aktueller Verbraucher eingehen. Bei einer Reihenschaltung ist der Strom an allen Verbrauchern gleich, die Spannung wird in Teile aufgeteilt und der Gesamtwiderstand der Verbraucher ist die Summe aller Widerstände. Bei einer Parallelschaltung ist die Spannung an allen Verbrauchern gleich, die Stromstärke wird geteilt und der Gesamtwiderstand wird nach dieser Formel berechnet.
Dies führt zu einem sehr interessanten Punkt, der zur Messung der Stromstärke verwendet werden kann. Nehmen wir an, Sie müssen den Strom in einem Stromkreis von etwa 2 Ampere messen. Da ein Amperemeter dieser Aufgabe nicht gewachsen ist, können Sie das Ohmsche Gesetz in seiner reinen Form nutzen. Wir wissen, dass die Stromstärke in einer Reihenschaltung gleich ist. Nehmen wir einen Widerstand mit sehr kleinem Widerstand und schalten ihn in Reihe mit der Last. Messen wir die Spannung daran. Mithilfe des Ohmschen Gesetzes ermitteln wir nun die Stromstärke. Wie Sie sehen, stimmt es mit der Berechnung des Bandes überein. Hierbei ist vor allem zu beachten, dass dieser zusätzliche Widerstand möglichst niederohmig sein sollte, um die Messungen nur minimal zu beeinflussen. 
Es gibt noch einen weiteren sehr wichtigen Punkt, den Sie wissen müssen. Alle Quellen haben einen maximalen Ausgangsstrom; bei Überschreitung dieses Stroms kann sich die Quelle erhitzen, ausfallen und im schlimmsten Fall sogar Feuer fangen. Das günstigste Ergebnis ist, wenn die Quelle über einen Überstromschutz verfügt. In diesem Fall wird der Strom einfach abgeschaltet. Wie wir uns aus dem Ohmschen Gesetz erinnern, ist der Strom umso höher, je niedriger der Widerstand ist. Das heißt, wenn man ein Stück Draht als Last nimmt, also die Quelle an sich selbst schließt, dann springt die Stromstärke im Stromkreis auf enorme Werte, man spricht von einem Kurzschluss. Wenn Sie sich an den Anfang der Ausgabe erinnern, können Sie eine Analogie zu Wasser ziehen. Wenn wir den Widerstand Null in das Ohmsche Gesetz einsetzen, erhalten wir einen unendlich großen Strom. In der Praxis passiert dies natürlich nicht, da die Quelle über einen in Reihe geschalteten Innenwiderstand verfügt. Dieses Gesetz wird als Ohmsches Gesetz für einen vollständigen Stromkreis bezeichnet. Somit hängt der Kurzschlussstrom vom Wert des Innenwiderstands der Quelle ab.
Kehren wir nun zum maximalen Strom zurück, den die Quelle erzeugen kann. Wie ich bereits sagte, wird der Strom im Stromkreis durch die Last bestimmt. Viele Leute haben mir auf VK geschrieben und so etwas wie diese Frage gestellt, ich übertreibe es etwas: Sanya, ich habe eine Stromversorgung von 12 Volt und 50 Ampere. Wenn ich ein kleines Stück LED-Streifen daran anschließe, brennt es dann durch? Nein, natürlich brennt es nicht. 50 Ampere ist der maximale Strom, den die Quelle erzeugen kann. Wenn man ein Stück Klebeband daran anschließt, verträgt es gut, sagen wir 100 Milliampere, und das war's. Der Strom im Stromkreis beträgt 100 Milliampere und niemand wird irgendwo brennen. Eine andere Sache ist, dass, wenn Sie einen Kilometer LED-Streifen nehmen und ihn an dieses Netzteil anschließen, der Strom dort höher als zulässig ist und das Netzteil höchstwahrscheinlich überhitzt und ausfällt. Denken Sie daran, dass der Verbraucher die Strommenge im Stromkreis bestimmt. Dieses Gerät kann maximal 2 Ampere ausgeben, und wenn ich es mit dem Bolzen kurzschließe, passiert dem Bolzen nichts. Aber das gefällt dem Netzteil nicht, es funktioniert unter extremen Bedingungen. Wenn Sie jedoch eine Quelle nehmen, die mehrere zehn Ampere liefern kann, wird dem Bolzen diese Situation nicht gefallen. 
Berechnen wir als Beispiel die Stromversorgung, die erforderlich ist, um einen bekannten Abschnitt des LED-Streifens mit Strom zu versorgen. Also haben wir eine Rolle LED-Streifen von den Chinesen gekauft und wollen drei Meter genau dieses Streifens mit Strom versorgen. Zuerst gehen wir auf die Produktseite und versuchen herauszufinden, wie viel Watt ein Meter Klebeband verbraucht. Ich konnte diese Informationen nicht finden, daher gibt es dieses Schild. Mal sehen, was für ein Band wir haben. Dioden 5050, 60 Stück pro Meter. Und wir sehen, dass die Leistung 14 Watt pro Meter beträgt. Ich möchte 3 Meter, was bedeutet, dass die Leistung 42 Watt beträgt. Es empfiehlt sich, ein Netzteil mit 30 % Gangreserve zu verwenden, damit es nicht im kritischen Modus arbeitet. Als Ergebnis erhalten wir 55 Watt. Die am besten geeignete Stromversorgung ist 60 Watt. Anhand der Leistungsformel drücken wir die Stromstärke aus und ermitteln sie, wobei wir wissen, dass LEDs mit einer Spannung von 12 Volt betrieben werden. Es stellt sich heraus, dass wir ein Gerät mit einer Stromstärke von 5 Ampere benötigen. Wir gehen zum Beispiel zu Ali, finden es und kaufen es.
Es ist sehr wichtig, den Stromverbrauch zu kennen, wenn Sie selbstgemachte USB-Produkte herstellen. Der maximale Strom, der über USB entnommen werden kann, beträgt 500 Milliampere und sollte besser nicht überschritten werden.
Und zum Schluss noch ein kurzes Wort zu den Sicherheitsvorkehrungen. Hier können Sie sehen, nach welchen Werten Strom als harmlos für das menschliche Leben gilt. 
Im Alltag beschäftigen wir uns ständig mit Elektrizität. Ohne die Bewegung geladener Teilchen ist die Funktion der von uns verwendeten Instrumente und Geräte unmöglich. Und um diese Errungenschaften der Zivilisation in vollen Zügen genießen und ihren langfristigen Nutzen gewährleisten zu können, müssen Sie das Funktionsprinzip kennen und verstehen.
Elektrotechnik ist eine wichtige Wissenschaft
Was untersucht diese mysteriöse Wissenschaft, welche Kenntnisse und Fähigkeiten können durch ihre Beherrschung erworben werden?
Beschreibung der Disziplin „Theoretische Grundlagen der Elektrotechnik“
In den Schulbüchern der Studierenden technischer Fachrichtungen findet sich die geheimnisvolle Abkürzung „TOE“. Das ist genau die Wissenschaft, die wir brauchen.
Als Geburtsdatum der Elektrotechnik kann der Zeitraum des frühen 19. Jahrhunderts angesehen werden, als Die erste Gleichstromquelle wurde erfunden. Die Physik wurde zur Mutter des „neugeborenen“ Wissenszweigs. Spätere Entdeckungen auf dem Gebiet der Elektrizität und des Magnetismus bereicherten diese Wissenschaft mit neuen Fakten und Konzepten, die von großer praktischer Bedeutung waren.
Seine moderne Form als eigenständiger Industriezweig nahm es Ende des 19. Jahrhunderts und seitdem an im Lehrplan technischer Universitäten enthalten und interagiert aktiv mit anderen Disziplinen. Für ein erfolgreiches Studium der Elektrotechnik sind daher theoretische Kenntnisse aus einem Schulkurs in Physik, Chemie und Mathematik erforderlich. Im Gegenzug so wichtige Disziplinen wie:
- Elektronik und Funkelektronik;
- Elektromechanik;
- Energie, Lichttechnik usw.
Im Mittelpunkt der Elektrotechnik steht natürlich der Strom und seine Eigenschaften. Als nächstes geht es in der Theorie um elektromagnetische Felder, ihre Eigenschaften und praktische Anwendungen. Der letzte Teil der Disziplin beleuchtet Geräte, in denen energetische Elektronik arbeitet. Jeder, der diese Wissenschaft beherrscht, wird viel über die Welt um ihn herum verstehen.
Welche Bedeutung hat die Elektrotechnik heute? Elektrofachkräfte können auf Kenntnisse dieser Disziplin nicht verzichten:
- Elektriker;
- an den Monteur;
- Energie.
Die Allgegenwärtigkeit der Elektrizität macht es für den einfachen Menschen notwendig, sie zu studieren, um ein gebildeter Mensch zu sein und sein Wissen im Alltag anwenden zu können.
Es ist schwer zu verstehen, was man nicht sehen und „anfassen“ kann. Die meisten Elektrolehrbücher sind voll von obskuren Begriffen und umständlichen Diagrammen. Daher bleiben die guten Absichten von Anfängern, diese Wissenschaft zu studieren, oft nur Pläne.
Tatsächlich ist Elektrotechnik eine sehr interessante Wissenschaft, und die Grundprinzipien der Elektrizität können in einer für Dummies verständlichen Sprache dargestellt werden. Wenn Sie den Bildungsprozess kreativ und mit der gebotenen Sorgfalt angehen, wird vieles verständlich und spannend. Hier finden Sie einige nützliche Tipps zum Erlernen der Elektrotechnik für Dummies.
Reise in die Welt der Elektronen Sie müssen mit dem Studium der theoretischen Grundlagen beginnen- Konzepte und Gesetze. Kaufen Sie ein Schulungshandbuch, zum Beispiel „Elektrotechnik für Dummies“, das in einer für Sie verständlichen Sprache verfasst ist, oder mehrere solcher Lehrbücher. Das Vorhandensein anschaulicher Beispiele und historischer Fakten wird den Lernprozess abwechslungsreicher gestalten und zu einer besseren Wissensaufnahme beitragen. Sie können Ihren Fortschritt anhand verschiedener Tests, Aufgaben und Prüfungsfragen überprüfen. Gehen Sie noch einmal auf die Absätze zurück, in denen Sie bei der Überprüfung Fehler gemacht haben.
Wenn Sie sicher sind, dass Sie den physikalischen Teil der Disziplin vollständig studiert haben, können Sie mit komplexerem Material fortfahren – einer Beschreibung elektrischer Schaltkreise und Geräte.
Fühlen Sie sich theoretisch ausreichend „versiert“? Es ist an der Zeit, praktische Fähigkeiten zu entwickeln. Materialien zum Erstellen einfacher Schaltkreise und Mechanismen sind leicht in Elektro- und Haushaltswarengeschäften zu finden. Jedoch, Beeilen Sie sich nicht, sofort mit dem Modellieren zu beginnen- Machen Sie sich zunächst mit dem Abschnitt „elektrische Sicherheit“ vertraut, um Ihre Gesundheit nicht zu gefährden.
Versuchen Sie, defekte Haushaltsgeräte zu reparieren, um von Ihrem neu gewonnenen Wissen praktischen Nutzen zu ziehen. Informieren Sie sich unbedingt über die Betriebsanforderungen, befolgen Sie die Anweisungen oder laden Sie einen erfahrenen Elektriker ein, mit Ihnen zusammenzuarbeiten. Die Zeit zum Experimentieren ist noch nicht gekommen, und mit der Elektrizität darf nicht leichtfertig umgegangen werden.
Versuchen Sie es, beeilen Sie sich nicht, seien Sie neugierig und fleißig, studieren Sie alle verfügbaren Materialien und dann vom „dunklen Pferd“ elektrischer Strom wird zu einem guten und treuen Freund Für Sie. Und vielleicht gelingt es Ihnen sogar, eine große elektrische Entdeckung zu machen und über Nacht reich und berühmt zu werden.
