وقوع جریان الکتریکی برای مبتدیان. آموزش برقکار. آموزش نصب برق را یاد بگیرید. روشنایی شبکه برق خانگی، برق را خودتان انجام دهید. نمودار سیم کشی برق، سیم کشی. یادگیری اصول مهندسی برق را از کجا شروع کنیم

قبل از شروع کار مرتبط با برق، باید کمی دانش نظری در مورد این موضوع کسب کنید. به زبان ساده، الکتریسیته معمولاً به حرکت الکترون ها تحت تأثیر یک میدان الکترومغناطیسی اشاره دارد. نکته اصلی این است که درک کنیم که الکتریسیته انرژی ذرات باردار ریز است که در داخل هادی ها در جهت خاصی حرکت می کنند.

دی سیعملاً در طول زمان جهت و اندازه خود را تغییر نمی دهد. فرض کنید یک باتری معمولی جریان ثابتی دارد. سپس شارژ از منفی به مثبت، بدون تغییر، جریان می یابد تا زمانی که تمام شود.

جریان متناوب- این جریانی است که جهت و بزرگی را با تناوب خاصی تغییر می دهد.

جریان را به عنوان جریانی از آب در نظر بگیرید که از طریق یک لوله می گذرد. پس از مدت زمان معینی (مثلاً 5 ثانیه)، آب به یک جهت و سپس در جهت دیگر سرازیر می شود. با جریان، این بسیار سریعتر اتفاق می افتد - 50 بار در ثانیه (فرکانس 50 هرتز). در یک دوره نوسان، جریان به حداکثر افزایش می یابد، سپس از صفر می گذرد و سپس روند معکوس رخ می دهد، اما با علامت متفاوت. وقتی پرسیده می شود چرا این اتفاق می افتد و چرا چنین جریانی مورد نیاز است، می توانیم پاسخ دهیم که دریافت و ارسال جریان متناوب بسیار ساده تر از جریان مستقیم است.

دریافت و انتقال جریان متناوب ارتباط تنگاتنگی با دستگاهی مانند ترانسفورماتور دارد. ژنراتوری که جریان متناوب تولید می کند از نظر طراحی بسیار ساده تر از ژنراتور جریان مستقیم است. علاوه بر این، جریان متناوب برای انتقال انرژی در فواصل طولانی بسیار مناسب است. با کمک آن انرژی کمتری از دست می رود.

همانطور که در تصویر نشان داده شده است، با استفاده از ترانسفورماتور (دستگاه ویژه ای به شکل سیم پیچ)، جریان متناوب از ولتاژ پایین به ولتاژ بالا و بالعکس تبدیل می شود. به همین دلیل است که اکثر دستگاه ها از شبکه ای کار می کنند که جریان در آن متناوب است. با این حال، جریان مستقیم نیز به طور گسترده ای استفاده می شود - در انواع باتری ها، در صنایع شیمیایی و برخی مناطق دیگر.

بسیاری از مردم کلمات اسرارآمیزی مانند یک فاز، سه فاز، صفر، زمین یا زمین را شنیده اند و می دانند که اینها مفاهیم مهمی در دنیای برق هستند. با این حال، همه منظور آنها و ارتباط آنها با واقعیت اطراف را درک نمی کنند. با این حال دانستن این امر ضروری است. بدون پرداختن به جزئیات فنی که برای یک دست‌کار خانگی ضروری نیست، می‌توان گفت که شبکه سه فاز روشی برای انتقال جریان الکتریکی است زمانی که جریان متناوب از سه سیم عبور می‌کند و از طریق یکی برمی‌گردد. موارد فوق نیاز به توضیح دارد. هر مدار الکتریکی از دو سیم تشکیل شده است. یک راه جریان به مصرف کننده می رود (مثلاً یک کتری)، و دیگری آن را برمی گرداند. اگر چنین مداری را باز کنید، هیچ جریانی جریان نخواهد داشت. این همه توصیف مدار تک فاز است.

سیمی که جریان از آن عبور می کند فاز یا به سادگی فاز نامیده می شود و از طریق آن بر می گردد - صفر یا صفر. یک مدار سه فاز از سه سیم فاز و یک سیم برگشت تشکیل شده است. این امکان پذیر است زیرا فاز جریان متناوب در هر یک از سه سیم نسبت به سیم مجاور 120 درجه سانتیگراد تغییر می کند. یک کتاب درسی در مورد الکترومکانیک به پاسخ دادن به این سوال با جزئیات بیشتر کمک می کند. انتقال جریان متناوب دقیقاً با استفاده از شبکه های سه فاز انجام می شود. این از نظر اقتصادی مفید است - دو سیم خنثی دیگر مورد نیاز نیست.

با نزدیک شدن به مصرف کننده، جریان به سه فاز تقسیم می شود و به هر یک از آنها صفر داده می شود. اینگونه وارد آپارتمان ها و خانه ها می شود. اگرچه گاهی اوقات یک شبکه سه فاز مستقیماً به خانه عرضه می شود. به عنوان یک قاعده، ما در مورد بخش خصوصی صحبت می کنیم و این وضعیت موافقان و مخالفان خود را دارد. به این موضوع بعدا پرداخته خواهد شد. زمین یا به عبارت صحیح تر، ارت، سومین سیم در یک شبکه تک فاز است. در اصل، حجم کار را تحمل نمی کند، بلکه به عنوان نوعی فیوز عمل می کند. این را می توان با یک مثال توضیح داد. هنگامی که برق از کنترل خارج می شود (مانند اتصال کوتاه)، خطر آتش سوزی یا برق گرفتگی وجود دارد. برای جلوگیری از این اتفاق (یعنی مقدار فعلی نباید از یک سطح ایمن برای انسان و دستگاه تجاوز کند)، اتصال به زمین معرفی شده است. از طریق این سیم، برق اضافی به معنای واقعی کلمه وارد زمین می شود.

یک مثال دیگر فرض کنید یک خرابی کوچک در عملکرد موتور الکتریکی ماشین لباسشویی رخ می دهد و بخشی از جریان الکتریکی به پوسته فلزی بیرونی دستگاه می رسد. در صورت عدم اتصال به زمین، این شارژ همچنان در اطراف ماشین لباسشویی سرگردان خواهد بود. وقتی شخصی آن را لمس می کند، فوراً راحت ترین خروجی برای این انرژی می شود، یعنی یک شوک الکتریکی دریافت می کند. اگر در این شرایط سیم زمین وجود داشته باشد، شارژ اضافی بدون آسیب رساندن به کسی در آن جریان می یابد. علاوه بر این، می توان گفت که هادی خنثی نیز می تواند زمین شود و، در اصل، این است، اما فقط در یک نیروگاه. وضعیتی که در خانه زمینی وجود ندارد ناامن است. نحوه برخورد با آن بدون تغییر تمام سیم کشی های خانه بعداً مورد بحث قرار خواهد گرفت.

توجه!

برخی از صنعتگران با تکیه بر دانش اولیه مهندسی برق، سیم نول را به عنوان سیم زمین نصب می کنند. هرگز این کار را نکنید. در صورت پاره شدن سیم خنثی، محفظه دستگاه های متصل به زمین تحت ولتاژ 220 ولت قرار می گیرد.

مفاهیم زیادی وجود دارد که نمی توان آنها را با چشمان خود دید یا با دستان خود لمس کرد. بارزترین مثال، مهندسی برق است که از مدارهای پیچیده و اصطلاحات مبهم تشکیل شده است. بنابراین، بسیاری از مردم به سادگی قبل از مشکلات مطالعه آینده این رشته علمی و فنی عقب نشینی می کنند.

اصول اولیه مهندسی برق برای مبتدیان که به زبانی قابل دسترس ارائه شده است به شما کمک می کند تا در این زمینه دانش کسب کنید. با پشتوانه حقایق تاریخی و مثال های روشن، آنها حتی برای کسانی که برای اولین بار با مفاهیم ناآشنا روبرو می شوند جذاب و قابل درک می شوند. با حرکت تدریجی از ساده به پیچیده، مطالعه مطالب ارائه شده و استفاده از آنها در فعالیت های عملی کاملاً امکان پذیر است.

مفاهیم و خواص جریان الکتریکی

قوانین و فرمول های الکتریکی نه تنها برای انجام هر گونه محاسبات مورد نیاز است. آنها همچنین مورد نیاز کسانی هستند که عملاً عملیات مربوط به برق را انجام می دهند. با دانستن اصول اولیه مهندسی برق می توانید به طور منطقی علت خرابی را تعیین کرده و خیلی سریع آن را برطرف کنید.

جوهر جریان الکتریکی حرکت ذرات باردار است که بار الکتریکی را از نقطه ای به نقطه دیگر منتقل می کنند. با این حال، با حرکت حرارتی تصادفی ذرات باردار، با الگوبرداری از الکترون‌های آزاد در فلزات، انتقال بار رخ نمی‌دهد. حرکت بار الکتریکی از طریق مقطع یک رسانا تنها در صورتی اتفاق می‌افتد که یون‌ها یا الکترون‌ها در حرکت منظم شرکت کنند.

جریان الکتریکی همیشه در جهت خاصی جریان دارد. حضور آن با علائم خاص نشان داده می شود:

• گرم کردن رسانایی که جریان از آن عبور می کند.
• تغییر در ترکیب شیمیایی یک هادی تحت تأثیر جریان.
• اعمال نیرو بر جریان های مجاور، اجسام مغناطیسی و جریان های مجاور.

جریان الکتریکی می تواند مستقیم یا متناوب باشد. در حالت اول، تمام پارامترهای آن بدون تغییر باقی می مانند و در حالت دوم، قطبیت به طور دوره ای از مثبت به منفی تغییر می کند. در هر نیم چرخه، جهت جریان الکترون تغییر می کند. نرخ چنین تغییرات دوره ای فرکانس است که بر حسب هرتز اندازه گیری می شود

مقادیر جریان اصلی

هنگامی که یک جریان الکتریکی در یک مدار رخ می دهد، انتقال بار ثابت از طریق مقطع هادی اتفاق می افتد. مقدار بار منتقل شده در یک واحد زمان معین را می گویند که در اندازه گیری می شود آمپر.

برای ایجاد و حفظ حرکت ذرات باردار، لازم است نیرویی در جهت خاصی به آنها وارد شود. اگر این عمل متوقف شود، جریان الکتریکی نیز متوقف می شود. این نیرو میدان الکتریکی نامیده می شود که به آن نیز می گویند. این است که باعث اختلاف پتانسیل یا ولتاژدر انتهای هادی قرار دارد و به حرکت ذرات باردار انگیزه می دهد. برای اندازه گیری این مقدار، از یک واحد ویژه استفاده می شود - ولت. رابطه مشخصی بین کمیت های اساسی وجود دارد که در قانون اهم منعکس شده است که به تفصیل مورد بحث قرار خواهد گرفت.

مهمترین ویژگی یک هادی که مستقیماً با جریان الکتریکی مرتبط است مقاومت، اندازه گیری شده در اوماها. این مقدار نوعی مقاومت هادی در برابر جریان جریان الکتریکی در آن است. در نتیجه تأثیر مقاومت، هادی گرم می شود. با افزایش طول هادی و کاهش سطح مقطع آن، مقدار مقاومت افزایش می یابد. مقدار 1 اهم زمانی رخ می دهد که اختلاف پتانسیل در هادی 1 ولت و جریان 1 آمپر باشد.

قانون اهم

این قانون به مفاد و مفاهیم اساسی مهندسی برق مربوط می شود. ارتباط بین مقادیری مانند جریان، ولتاژ، مقاومت و غیره را با دقت بیشتری منعکس می کند. تعاریف این مقادیر قبلاً مورد توجه قرار گرفته است، اکنون لازم است میزان تأثیر متقابل و تأثیر آنها بر یکدیگر مشخص شود.

برای محاسبه این یا آن مقدار، باید از فرمول های زیر استفاده کنید:

1. قدرت جریان: I = U/R (آمپر).
2. ولتاژ: U = I x R (ولت).
3. مقاومت: R = U/I (اهم).

وابستگی این مقادیر، برای درک بهتر ماهیت فرآیندها، اغلب با ویژگی های هیدرولیک مقایسه می شود. به عنوان مثال، در پایین یک مخزن پر از آب، یک شیر با یک لوله در مجاورت آن نصب شده است. هنگامی که شیر باز می شود، آب شروع به جریان می کند زیرا بین فشار بالا در ابتدای لوله و فشار پایین در انتهای لوله تفاوت وجود دارد. دقیقاً همین وضعیت در انتهای هادی به شکل اختلاف پتانسیل - ولتاژ ایجاد می شود که تحت تأثیر آن الکترون ها در امتداد هادی حرکت می کنند. بنابراین، بر اساس قیاس، ولتاژ نوعی فشار الکتریکی است.

قدرت فعلی را می توان با جریان آب مقایسه کرد، یعنی مقدار آبی که در یک دوره زمانی معین از سطح مقطع لوله عبور می کند. با کاهش قطر لوله، جریان آب نیز به دلیل افزایش مقاومت کاهش می یابد. این جریان محدود را می توان با مقاومت الکتریکی یک رسانا مقایسه کرد که جریان الکترون ها را در محدوده خاصی نگه می دارد. برهمکنش جریان، ولتاژ و مقاومت شبیه به ویژگی های هیدرولیک است: با تغییر در یک پارامتر، همه پارامترهای دیگر تغییر می کنند.

انرژی و توان در مهندسی برق

در مهندسی برق نیز مفاهیمی مانند انرژیو قدرتمربوط به قانون اهم انرژی خود به اشکال مکانیکی، حرارتی، هسته ای و الکتریکی وجود دارد. طبق قانون بقای انرژی، نمی توان آن را از بین برد یا ایجاد کرد. فقط می تواند از یک شکل به شکل دیگر تبدیل شود. به عنوان مثال، سیستم های صوتی، انرژی الکتریکی را به صدا و گرما تبدیل می کنند.

هر وسیله برقی مقدار مشخصی انرژی را در مدت زمان معینی مصرف می کند. این مقدار برای هر دستگاه جداگانه است و نشان دهنده قدرت است، یعنی مقدار انرژی که یک دستگاه خاص می تواند مصرف کند. این پارامتر با فرمول محاسبه می شود P = I x U، واحد اندازه گیری است. این به معنای حرکت یک ولت از طریق مقاومت یک اهم است.

بنابراین، اصول اولیه مهندسی برق برای مبتدیان به شما در درک مفاهیم و اصطلاحات اولیه در ابتدا کمک می کند. پس از این، استفاده از دانش به دست آمده در عمل بسیار آسان تر خواهد بود.

برق برای آدمک ها: اصول الکترونیک

امروزه هر کسی می تواند حتی بدون ترک خانه خود با اصول مهندسی برق آشنا شود. بهتر است این فعالیت هیجان انگیز را با آشنایی با یک نمودار الکتریکی ساده برای سیم کشی و اتصال کلیدها، پریزها و وسایل روشنایی در آپارتمان خود شروع کنید. چنین طرح هایی متعلق به راه حل های طراحی استاندارد هستند و به طور گسترده برای تامین برق اماکن استاندارد صنعتی و مسکونی و همچنین برای اتصال موقت به شبکه برق تعدادی از سایت های ساخت و ساز استفاده می شوند.

اولین (در عین حال بزرگترین و مهمترین) عنصر در یک زنجیره طولانی از تجهیزات برای سیم کشی برق معمولی مسکونی، تابلو برق است که برق از طریق یک قطع کننده مدار (یا فیوز دوشاخه) از تابلوی توزیع اصلی واقع شده به آن تامین می شود. در پلت فرم دسترسی پانل آپارتمان معمولاً شامل یک کنتور الکتریکی، چندین قطع کننده مدار، یک دستگاه جریان باقیمانده (RCD)، یک ریل DIN نصب شده و تعدادی اتوبوس کمکی است. از این پنل ورودی است که منبع تغذیه تمام اتاق های آپارتمان شما سازماندهی می شود.

چندین خط منبع تغذیه (تعداد آنها به تعداد اتاق ها و قدرت بارهای الکتریکی بستگی دارد) که از دو سیم - فاز و خنثی (یا سه، در صورت وجود خط زمین) تشکیل شده است) از طریق قطع کننده های مدار اختصاصی به اتاق های جداگانه هدایت می شوند. از آپارتمان

سیم کشی برق در سرتاسر آپارتمان با سازماندهی شاخه هایی از خط سیم کشی اصلی انجام می شود که برای اتصال مصرف کنندگان فردی - زنگ برق، گروه هایی از پریزها یا سوئیچ ها لازم است. برای این منظور از جعبه های توزیع نصب استفاده می شود که فنجان های پلاستیکی مجهز به دهانه های ورودی و خروجی سیم ها و درب هستند. در داخل جعبه ها ترمینال های پیچی مخصوصی برای اتصال سیم های نصب سوئیچ وجود دارد. اما به عنوان یک قاعده، سیم های داخل جعبه به سادگی پیچ خورده (به اصطلاح پیچ و تاب) و از یکدیگر عایق بندی می شوند (معمولاً با نوار الکتریکی یا لوله های جمع شونده حرارت پیچیده می شوند). همچنین استفاده از گیره (گیره واگو در کشور ما پرکاربرد است) و یا گیره اتصال PPE (کلاهک دارای فنر در داخل) نیز توصیه می شود.

لازم به ذکر است که کلیه مصرف کننده های برق داخلی (زنگ، انواع وسایل روشنایی به همراه کلید، لوازم خانگی، کولر و ...) به صورت موازی به سیم کشی آپارتمان متصل می شوند. با چنین طرح اتصال، نقص یا قطع اتصال یکی از این مصرف کنندگان باعث "قطع انرژی" دستگاه های باقی مانده نمی شود، که در صورت اتصال سری به یکدیگر اجتناب ناپذیر است. نمونه ای از اتصال سری عناصر جداگانه سیم کشی برق، اتصال هر وسیله روشنایی و سوئیچ آن است.

بدین ترتیب خطوط سیم کشی برق ابتدا به جعبه های توزیع واقع در هر اتاق متصل شده و تنها پس از آن به بارهای جداگانه (لوازم روشنایی با کلید، پریز و غیره) توزیع می شود.

از نمودار اتصال کلیدها و لامپ ها می بینیم که سیم های فاز (قرمز) و سیم های نول (آبی) به جعبه توزیع نزدیک شده و از آن منشعب می شوند. این سیم فاز خروجی (به هیچ وجه نول!) است که باید به یکی از کنتاکت های سوئیچ وصل شود. سیم خنثی باید به محل تماس مشترک لامپ های سازنده لامپ برود. سیم هایی که از کلید می آیند (در شکل سبز رنگ) به کنتاکت مشترک هر یک از دو گروه لامپ لامپ مورد نظر متصل می شوند. لطفا توجه داشته باشید که شکل یک نسخه از یک کلید دو کلید با دو گروه لامپ و یک نسخه از یک کلید تک کلید را نشان می دهد.

اتصال سوکت ها پس از جعبه توزیع به روشی ساده تر انجام می شود - هادی های فاز و خنثی (و زمین، در صورت وجود) مستقیماً به مخاطبین مربوطه (به طور تصادفی انتخاب شده) خود سوکت متصل می شوند. یک جفت از این هادی ها از یک خروجی از قبل متصل شده به خروجی دوم و در صورت لزوم به سومین خروجی هدایت می شود (این نوع اتصال، اتصال "حلقه" نامیده می شود).

بسیار مهم است که این واقعیت را در نظر بگیریم که با یک مدار موازی برای اتصال مصرف کنندگان، مجاز نیست تعداد کل آنها بالاتر از یک مقدار مشخص افزایش یابد. با منبع تغذیه موازی، هر وسیله برقی جدید اضافه شده (پریز جدید) بار روی بخشی از سیم کشی برق مشترک در کل آپارتمان را افزایش می دهد. در حداکثر مقدار جریان کل در مدار (در حالتی که همه دستگاه ها روشن هستند)، دستگاه حفاظت از جریان اضافه قطعاً کار خواهد کرد - همان قطع کننده مدار روی پانل که این خط از آن تغذیه می شود. او به سادگی این انشعاب را از مدار تغذیه عمومی آپارتمان جدا می کند.

اگر دستگاه شما اشتباه انتخاب شده باشد (مقدار بیش از حدی از جریان پاسخ اضافه بار دارد)، ممکن است عواقب آن بسیار فاجعه بارتر باشد - سیم ها ممکن است به سادگی قدرت جریان عبوری از آنها را تحمل نکنند و به دلیل گرمای بیش از حد آتش بگیرند.
به همین دلیل است که یادگیری نحوه انتخاب مدار شکن صحیح برای هر خط بار و محاسبه دقیق مقطع سیم های فعال در این خطوط بسیار مهم است.
به عنوان یک قاعده، در یک سیم کشی معمولی آپارتمان، یک سیم مسی با سطح مقطع 1.5 میلی متر مربع روی خطوط روشنایی و 2.5 میلی متر مربع بر روی خطوط سوکت گذاشته می شود.

بیایید با مفهوم برق شروع کنیم. جریان الکتریکی حرکت منظم ذرات باردار تحت تأثیر میدان الکتریکی است. اگر جریان از سیم فلزی عبور کند، ذرات می‌توانند الکترون‌های آزاد فلز یا اگر جریان در گاز یا مایع جریان دارد، یون باشند.
در نیمه هادی ها نیز جریان وجود دارد، اما این یک موضوع جداگانه برای بحث است. به عنوان مثال یک ترانسفورماتور ولتاژ بالا از یک اجاق مایکروویو است - ابتدا الکترون ها از طریق سیم ها جریان می یابند، سپس یون ها بین سیم ها حرکت می کنند، به ترتیب، ابتدا جریان از طریق فلز و سپس از طریق هوا عبور می کند. به ماده ای رسانا یا نیمه هادی گفته می شود که دارای ذرات باشد که می توانند بار الکتریکی را حمل کنند. اگر چنین ذرات وجود نداشته باشد، پس چنین ماده ای دی الکتریک نامیده می شود، آن الکتریسیته را هدایت نمی کند. ذرات باردار حامل بار الکتریکی هستند که به صورت q در کولن اندازه گیری می شود.
واحد اندازه گیری قدرت جریان آمپر نامیده می شود و با حرف I مشخص می شود، جریان 1 آمپر زمانی ایجاد می شود که بار 1 کولن از نقطه ای در مدار الکتریکی در 1 ثانیه عبور کند، یعنی به طور تقریبی، قدرت جریان بر حسب کولن در ثانیه اندازه گیری می شود. و در اصل، قدرت جریان مقدار برقی است که در واحد زمان از سطح مقطع یک هادی عبور می کند. هرچه ذرات باردار بیشتری در امتداد سیم جریان داشته باشند، جریان نیز بیشتر می شود.
برای اینکه ذرات باردار از یک قطب به قطب دیگر حرکت کنند، لازم است بین قطب ها اختلاف پتانسیل یا ولتاژ ایجاد شود. ولتاژ بر حسب ولت اندازه گیری می شود و با حرف V یا U مشخص می شود. برای به دست آوردن ولتاژ 1 ولت، باید در حین انجام 1 ژول کار، شارژ 1 C را بین قطب ها انتقال دهید. موافقم، کمی نامشخص است. .

برای وضوح، مخزن آب را در ارتفاع معینی تصور کنید. یک لوله از مخزن خارج می شود. آب تحت تأثیر گرانش از طریق لوله جریان می یابد. بگذارید آب یک بار الکتریکی، ارتفاع ستون آب ولتاژ و سرعت جریان آب جریان الکتریکی باشد. به طور دقیق تر، نه سرعت جریان، بلکه میزان آب جاری در هر ثانیه. شما می دانید که هر چه سطح آب بالاتر باشد فشار زیر بیشتر می شود و هر چه فشار پایین تر باشد آب بیشتری از لوله عبور می کند زیرا سرعت بیشتر می شود. همچنین هر چه ولتاژ بالاتر باشد جریان بیشتر می شود. در مدار جاری خواهد شد.

رابطه بین هر سه کمیت در نظر گرفته شده در مدار جریان مستقیم توسط قانون اهم تعیین می شود که با این فرمول بیان می شود و به نظر می رسد که قدرت جریان در مدار با ولتاژ نسبت مستقیم و با مقاومت نسبت عکس دارد. هر چه مقاومت بیشتر باشد جریان کمتر است و بالعکس.

من چند کلمه دیگر در مورد مقاومت اضافه می کنم. می توان آن را اندازه گیری کرد، یا می توان آن را شمارش کرد. فرض کنید یک هادی داریم که طول و سطح مقطع مشخصی دارد. مربع، گرد، مهم نیست. مواد مختلف مقاومت های متفاوتی دارند و برای هادی خیالی ما این فرمول وجود دارد که رابطه بین طول، سطح مقطع و مقاومت را تعیین می کند. مقاومت مواد را می توان در اینترنت به شکل جداول یافت.
باز هم می‌توانیم قیاسی با آب ترسیم کنیم: آب از لوله عبور می‌کند، اجازه دهید لوله زبری خاصی داشته باشد. منطقی است که فرض کنیم هرچه لوله طولانی تر و باریک تر باشد، آب کمتری در واحد زمان از آن عبور می کند. ببینید چقدر ساده است؟ شما حتی نیازی به حفظ فرمول ندارید، فقط یک لوله با آب را تصور کنید.
در مورد اندازه گیری مقاومت، شما به یک دستگاه، یک اهم متر نیاز دارید. امروزه ابزارهای جهانی محبوب تر هستند - مولتی متر؛ آنها مقاومت، جریان، ولتاژ و یک سری چیزهای دیگر را اندازه گیری می کنند. بیایید یک آزمایش انجام دهیم. من یک تکه سیم نیکروم با طول و سطح مقطع مشخص می‌گیرم، مقاومت را در وب‌سایتی که آن را خریدم پیدا می‌کنم و مقاومت را محاسبه می‌کنم. حالا همان قطعه را با استفاده از دستگاه اندازه می‌گیرم. برای چنین مقاومت کوچکی باید مقاومت پروب های دستگاهم را که 0.8 اهم است کم کنم. همینطوری!
مقیاس مولتی متر بر اساس اندازه مقادیر اندازه گیری شده تقسیم می شود؛ این کار برای دقت اندازه گیری بالاتر انجام می شود. اگر بخواهم مقاومتی با مقدار اسمی 100 کیلو اهم اندازه گیری کنم، دسته را روی نزدیکترین مقاومت بزرگتر تنظیم می کنم. در مورد من 200 کیلو اهم است. اگر بخواهم 1 کیلو اهم اندازه بگیرم از 2 اهم استفاده می کنم. این برای اندازه گیری مقادیر دیگر صادق است. یعنی مقیاس محدودیت های اندازه گیری را نشان می دهد که باید در آن قرار بگیرید.
بیایید به سرگرمی با مولتی متر ادامه دهیم و سعی کنیم بقیه مقادیری را که یاد گرفته ایم اندازه گیری کنیم. من چندین منبع DC مختلف می گیرم. یک منبع تغذیه 12 ولت، یک پورت USB و یک ترانسفورماتور باشد که پدربزرگ من در جوانی ساخته است.
می توانیم ولتاژ این منابع را همین الان با اتصال موازی یک ولت متر یعنی مستقیماً به مثبت و منفی منابع اندازه گیری کنیم. همه چیز با ولتاژ مشخص است، می توان آن را گرفت و اندازه گرفت. اما برای اندازه گیری قدرت جریان، باید یک مدار الکتریکی ایجاد کنید که جریان از آن عبور کند. در مدار الکتریکی باید مصرف کننده یا بار وجود داشته باشد. بیایید یک مصرف کننده را به هر منبع متصل کنیم. یک قطعه نوار LED، یک موتور و یک مقاومت (160 اهم).
بیایید جریان جریان در مدارها را اندازه گیری کنیم. برای انجام این کار، مولتی متر را به حالت اندازه گیری جریان تغییر می دهم و پروب را به ورودی جریان سوئیچ می کنم. آمپرمتر به صورت سری به جسم مورد اندازه گیری متصل می شود. در اینجا نمودار است، همچنین باید به خاطر داشت و نباید با اتصال ولت متر اشتباه گرفته شود. به هر حال، چیزی به نام گیره های فعلی وجود دارد. آنها به شما این امکان را می دهند که جریان را بدون اتصال مستقیم به مدار اندازه گیری کنید. یعنی نیازی نیست سیم ها را جدا کنید، فقط آنها را روی سیم بیندازید و اندازه می گیرند. خوب، بیایید به آمپرمتر معمولی خود برگردیم.

بنابراین تمام جریان ها را اندازه گرفتم. اکنون می دانیم که در هر مدار چه مقدار جریان مصرف می شود. در اینجا ما LED هایی داریم که می درخشند، در اینجا موتور در حال چرخش است و اینجا ... پس همانجا بایستید، یک مقاومت چه کار می کند؟ او برای ما آهنگ نمی خواند، اتاق را روشن نمی کند و هیچ مکانیزمی را نمی چرخاند. پس او کل 90 میلی آمپر را صرف چه چیزی می کند؟ این کار نمی کند، بیایید آن را بفهمیم. هی تو! اوه، او داغ است! پس این جایی است که انرژی صرف می شود! آیا می توان به نحوی محاسبه کرد که چه نوع انرژی در اینجا وجود دارد؟ معلوم می شود که ممکن است. قانون توصیف اثر حرارتی جریان الکتریکی در قرن نوزدهم توسط دو دانشمند به نام‌های جیمز ژول و امیلیوس لنز کشف شد.
این قانون را قانون ژول لنز می نامیدند. با این فرمول بیان می شود و به صورت عددی نشان می دهد که چند ژول انرژی در رسانایی که در آن جریان در واحد زمان جریان دارد آزاد می شود. از این قانون می توانید توانی را که بر روی این هادی آزاد می شود پیدا کنید؛ توان با حرف انگلیسی P نشان داده می شود و با وات اندازه گیری می شود. من این تبلت بسیار جالب را پیدا کردم که تمام مقادیری را که تاکنون مطالعه کرده ایم به هم متصل می کند.
بنابراین، روی میز من، برق برای روشنایی، برای انجام کارهای مکانیکی و برای گرم کردن هوای اطراف استفاده می شود. به هر حال، بر اساس این اصل است که انواع بخاری، کتری برقی، سشوار، لحیم کاری و غیره کار می کنند. همه جا یک مارپیچ نازک وجود دارد که تحت تأثیر جریان گرم می شود.

این نکته باید هنگام اتصال سیم به بار در نظر گرفته شود، یعنی سیم کشی به پریزها در سراسر آپارتمان نیز در این مفهوم گنجانده شده است. اگر سیمی را که برای اتصال به پریز خیلی نازک است بردارید و کامپیوتر، کتری و مایکروویو را به این پریز وصل کنید، ممکن است سیم گرم شود و باعث آتش سوزی شود. بنابراین، چنین علامتی وجود دارد که سطح مقطع سیم ها را با حداکثر توانی که از این سیم ها عبور می کند، متصل می کند. اگر تصمیم به کشیدن سیم دارید، آن را فراموش نکنید.

همچنین، به عنوان بخشی از این شماره، می خواهم ویژگی های اتصالات موازی و سری مصرف کنندگان فعلی را یادآوری کنم. با اتصال سری، جریان در همه مصرف کننده ها یکسان است، ولتاژ به قطعات تقسیم می شود و مقاومت کل مصرف کننده ها مجموع تمام مقاومت ها است. با اتصال موازی، ولتاژ روی همه مصرف کنندگان یکسان است، قدرت جریان تقسیم می شود و مقاومت کل با استفاده از این فرمول محاسبه می شود.
این یک نکته بسیار جالب را نشان می دهد که می توان از آن برای اندازه گیری قدرت جریان استفاده کرد. فرض کنید باید جریان را در مداری حدود 2 آمپر اندازه بگیرید. آمپرمتر نمی تواند با این کار کنار بیاید، بنابراین می توانید از قانون اهم به شکل خالص آن استفاده کنید. می دانیم که قدرت فعلی در اتصال سری یکسان است. بیایید یک مقاومت با مقاومت بسیار کم برداریم و آن را به صورت سری با بار وارد کنیم. بیایید ولتاژ روی آن را اندازه گیری کنیم. اکنون با استفاده از قانون اهم، قدرت فعلی را پیدا می کنیم. همانطور که می بینید، با محاسبه نوار همزمان است. نکته اصلی که در اینجا باید به خاطر داشته باشید این است که این مقاومت اضافی باید تا حد امکان مقاومت پایینی داشته باشد تا کمترین تأثیر را در اندازه گیری ها داشته باشد.

یک نکته بسیار مهم دیگر وجود دارد که باید در مورد آن بدانید. همه منابع دارای حداکثر جریان خروجی هستند، اگر از این جریان بیشتر شود، منبع می تواند گرم شود، از کار بیفتد و در بدترین حالت حتی آتش بگیرد. مطلوب ترین نتیجه زمانی است که منبع دارای حفاظت بیش از حد جریان باشد، در این صورت به سادگی جریان را خاموش می کند. همانطور که از قانون اهم به یاد داریم، هر چه مقاومت کمتر باشد، جریان بیشتر است. یعنی اگر یک تکه سیم را به عنوان بار بردارید، یعنی منبع را به روی خود ببندید، قدرت جریان در مدار به مقادیر عظیمی خواهد پرید، به این اتصال کوتاه می گویند. اگر ابتدای موضوع را به خاطر دارید، می توانید با آب قیاس کنید. اگر مقاومت صفر را با قانون اهم جایگزین کنیم، جریان بی نهایت بزرگی به دست می آید. در عمل، البته این اتفاق نمی افتد، زیرا منبع دارای مقاومت داخلی است که به صورت سری متصل می شود. این قانون را قانون اهم برای یک مدار کامل می نامند. بنابراین، جریان اتصال کوتاه به مقدار مقاومت داخلی منبع بستگی دارد.
حالا بیایید به حداکثر جریانی که منبع می تواند تولید کند برگردیم. همانطور که قبلاً گفتم، جریان در مدار توسط بار تعیین می شود. بسیاری از مردم برای من در VK نوشتند و چیزی شبیه به این سؤال پرسیدند، من کمی اغراق می کنم: سانیا، من منبع تغذیه 12 ولت و 50 آمپر دارم. اگر تکه کوچکی از نوار LED را به آن وصل کنم، می سوزد؟ نه البته نمیسوزه 50 آمپر حداکثر جریانی است که منبع می تواند تولید کند. اگر یک تکه نوار را به آن وصل کنید، خوب می شود، مثلاً 100 میلی آمپر، و تمام. جریان در مدار 100 میلی آمپر خواهد بود و هیچ کس در جایی نمی سوزد. نکته دیگر این است که اگر یک کیلومتر نوار LED بردارید و آن را به این منبع تغذیه وصل کنید، جریان در آنجا بالاتر از حد مجاز خواهد بود و به احتمال زیاد منبع تغذیه بیش از حد گرم می شود و از کار می افتد. به یاد داشته باشید، این مصرف کننده است که مقدار جریان در مدار را تعیین می کند. این واحد حداکثر 2 آمپر می تواند خروجی دهد و وقتی آن را به بولت کوتاه می کنم هیچ اتفاقی برای پیچ نمی افتد. اما منبع تغذیه این را دوست ندارد؛ در شرایط شدید کار می کند. اما اگر از منبعی استفاده کنید که قادر به ارائه ده ها آمپر باشد، پیچ این وضعیت را دوست ندارد.

به عنوان مثال، بیایید منبع تغذیه مورد نیاز برای تامین انرژی یک بخش شناخته شده از نوار LED را محاسبه کنیم. بنابراین، ما یک حلقه نوار LED از چینی ها خریدیم و می خواهیم سه متر از این نوار را برق دهیم. ابتدا به صفحه محصول می رویم و سعی می کنیم بفهمیم که یک متر نوار چقدر وات مصرف می کند. من نتوانستم این اطلاعات را پیدا کنم، بنابراین این علامت وجود دارد. بیایید ببینیم چه نوع نواری داریم. دیود 5050 متری 60 عدد. و می بینیم که توان 14 وات بر متر است. من 3 متر میخوام یعنی قدرتش 42 وات میشه. توصیه می شود از منبع تغذیه با ذخیره برق 30٪ استفاده کنید تا در حالت بحرانی کار نکند. در نتیجه 55 وات دریافت می کنیم. نزدیکترین منبع تغذیه مناسب 60 وات خواهد بود. با توجه به اینکه LED ها با ولتاژ 12 ولت کار می کنند، از فرمول قدرت، قدرت جریان را بیان می کنیم و آن را پیدا می کنیم. معلوم می شود که ما به یک واحد با جریان 5 آمپر نیاز داریم. مثلاً می رویم علی، پیدا می کنیم، می خریم.
دانستن میزان مصرف فعلی هنگام ساخت هر محصول خانگی USB بسیار مهم است. حداکثر جریانی که می توان از USB گرفت 500 میلی آمپر است و بهتر است از آن بیشتر نشود.
و در نهایت، یک کلمه کوتاه در مورد اقدامات احتیاطی ایمنی. در اینجا می توانید ببینید که برق به چه ارزش هایی برای زندگی انسان بی ضرر تلقی می شود.

در زندگی روزمره، ما دائماً با برق سروکار داریم. بدون حرکت ذرات باردار، کارکرد ابزارها و وسایلی که استفاده می کنیم غیرممکن است. و برای لذت بردن کامل از این دستاوردهای تمدن و اطمینان از خدمات طولانی مدت آنها، باید اصل عملیات را بدانید و درک کنید.

مهندسی برق یک علم مهم است

مهندسی برق به سوالات مربوط به تولید و استفاده از انرژی فعلی برای اهداف عملی پاسخ می دهد. با این حال، توصیف دنیایی که برای ما نامرئی است، جایی که جریان و ولتاژ در آن حاکم است، به زبانی قابل دسترس به هیچ وجه آسان نیست. از همین رو مزایا در تقاضای ثابت هستند"برق برای آدمک ها" یا "مهندسی برق برای مبتدیان".

این علم اسرارآمیز چه چیزی را مطالعه می کند، در اثر تسلط بر آن چه دانش و مهارت هایی می توان به دست آورد؟

شرح رشته "مبانی نظری مهندسی برق"

در کتاب رکوردهای دانش آموزان دریافت کننده تخصص های فنی، می توانید مخفف مرموز "TOE" را مشاهده کنید. این دقیقا همان علمی است که ما به آن نیاز داریم.

تاریخ تولد مهندسی برق را می توان دوره اوایل قرن 19 در نظر گرفت، زمانی که اولین منبع جریان مستقیم اختراع شد. فیزیک مادر شاخه دانش "نوزاد" شد. اکتشافات بعدی در زمینه الکتریسیته و مغناطیس این علم را با حقایق و مفاهیم جدیدی که از اهمیت عملی زیادی برخوردار بودند، غنی کرد.

شکل مدرن خود را به عنوان یک صنعت مستقل در پایان قرن نوزدهم و از آن پس به خود گرفت در برنامه درسی دانشگاه های فنی گنجانده شده استو فعالانه با سایر رشته ها تعامل دارد. بنابراین، برای مطالعه موفقیت آمیز مهندسی برق، باید دانش نظری از یک دوره مدرسه در فیزیک، شیمی و ریاضیات داشته باشید. به نوبه خود، رشته های مهمی مانند:

• الکترونیک و الکترونیک رادیویی؛
• الکترومکانیک؛
• انرژی، مهندسی روشنایی و غیره

تمرکز اصلی مهندسی برق، البته، جریان و ویژگی های آن است. در مرحله بعد، این نظریه در مورد میدان های الکترومغناطیسی، خواص و کاربردهای عملی آنها صحبت می کند. بخش پایانی این رشته، دستگاه‌هایی را که الکترونیک پرانرژی در آنها کار می‌کند، برجسته می‌کند. هر کسی که به این علم تسلط داشته باشد، چیزهای زیادی در مورد دنیای اطراف خود خواهد فهمید.

امروزه اهمیت مهندسی برق چیست؟ کارگران برق بدون آگاهی از این رشته نمی توانند انجام دهند:

• تکنسین برق؛
• به برازنده؛
• انرژی.

حضور همه جانبه الکتریسیته مطالعه آن را برای انسان عادی ضروری می کند تا بتواند فردی باسواد باشد و بتواند دانش خود را در زندگی روزمره به کار گیرد.

درک آنچه نمی توانید ببینید و "لمس" کنید دشوار است. بیشتر کتاب های درسی برق پر از اصطلاحات مبهم و نمودارهای دست و پا گیر هستند. بنابراین، نیت خیر مبتدیان برای مطالعه این علم اغلب فقط یک برنامه باقی می ماند.

در واقع مهندسی برق علم بسیار جالبی است و اصول اولیه برق را می توان به زبانی در دسترس برای آدمک ها ارائه کرد. اگر خلاقانه و با دقت کافی به فرآیند آموزشی بپردازید، خیلی چیزها قابل درک و هیجان انگیز خواهند بود. در اینجا چند نکته مفید برای یادگیری برق برای آدمک آورده شده است.

به دنیای الکترون ها سفر کنید شما باید با مطالعه مبانی نظری شروع کنید- مفاهیم و قوانین یک کتابچه راهنمای آموزشی، به عنوان مثال، «مهندسی برق برای آدمک‌ها»، که به زبانی نوشته شده است، یا چندین کتاب درسی از این قبیل بخرید. وجود مثال‌های بصری و حقایق تاریخی، فرآیند یادگیری را متنوع می‌کند و به جذب بهتر دانش کمک می‌کند. شما می توانید با استفاده از تست های مختلف، تکالیف و سوالات امتحانی پیشرفت خود را بررسی کنید. دوباره به آن پاراگراف هایی که هنگام بررسی در آنها اشتباه کرده اید بازگردید.

اگر مطمئن هستید که بخش فیزیکی این رشته را به طور کامل مطالعه کرده اید، می توانید به مواد پیچیده تر بروید - شرح مدارها و دستگاه های الکتریکی.

آیا از نظر تئوری به اندازه کافی «دانا» هستید؟ زمان توسعه مهارت های عملی فرا رسیده است. مواد برای ایجاد مدارها و مکانیسم های ساده را می توان به راحتی در فروشگاه های لوازم برقی و خانگی پیدا کرد. با این حال، برای شروع فورا مدلینگ عجله نکنید- ابتدا بخش "ایمنی الکتریکی" را یاد بگیرید تا به سلامتی خود آسیب نرسانید.

برای به دست آوردن مزایای عملی از دانش جدید خود، تعمیر لوازم خانگی خراب را امتحان کنید. حتماً شرایط عملیاتی را مطالعه کنید، دستورالعمل ها را دنبال کنید یا از یک برقکار مجرب دعوت کنید تا با شما کار کند. زمان آزمایش هنوز فرا نرسیده است و نباید برق را کمرنگ کرد.

سعی کنید، عجله نکنید، کنجکاو و کوشا باشید، همه مواد موجود را مطالعه کنید و سپس از "اسب تاریک" جریان الکتریکی به یک دوست خوب و وفادار تبدیل خواهد شدبرای شما. و حتی ممکن است بتوانید یک اکتشاف الکتریکی بزرگ انجام دهید و یک شبه ثروتمند و مشهور شوید.