แรงดันคือความแรงของกระแสไฟฟ้า ไฟฟ้า. แนวคิดพื้นฐาน

ถึงหมวดหมู่:

เครนอุปกรณ์ไฟฟ้า

แนวความคิดทั่วไปเกี่ยวกับ กระแสไฟฟ้า

กระแสไฟฟ้าเป็นการเคลื่อนที่โดยตรงของประจุไฟฟ้า - อิเล็กตรอน การเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่องอิเล็กตรอนในวงจรปิดจากแหล่งกำเนิด (เครื่องกำเนิดไฟฟ้า) ที่ผลิตให้กับผู้บริโภค (มอเตอร์ไฟฟ้า หลอดไฟ ฯลฯ) ตามตัวนำ (ลวด) ที่เชื่อมต่อองค์ประกอบเหล่านี้เรียกว่ากระแสไฟฟ้า

การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของแรงเคลื่อนไฟฟ้าของกระแสซึ่งรักษาความต่างศักย์หรือที่เรียกว่าแรงดันไฟฟ้าที่จุดต่างๆ ในวงจร

แรงเคลื่อนไฟฟ้า (emf) คืองานที่เกิดจากแหล่งพลังงานไฟฟ้าเพื่อเคลื่อนอิเล็กตรอนไปตามวงจรปิด แรงเคลื่อนไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าวัดเป็นโวลต์ (v) และความแรงของกระแสไฟฟ้าวัดเป็นแอมแปร์ (a)

ปริมาณงานที่ทำโดยกระแสต่อหน่วยเวลาซึ่งแสดงเป็นผลคูณของแรงดันไฟฟ้า (เป็นโวลต์) และกระแส (เป็นแอมแปร์) เรียกว่าพลังงานไฟฟ้า หน่วยกำลัง 1 วัตต์ (W); 1,000 วัตต์ เท่ากับ 1 กิโลวัตต์ (เกตุ) ซึ่งเท่ากับ 1.36 แรงม้า(แรงม้า) ล. กับ. เท่ากับ 736 วัตต์ ผลคูณของกำลังและเวลาเรียกว่า งานไฟฟ้า. งานมีหน่วยเป็นวัตต์ชั่วโมง (Wh) กิโลวัตต์ชั่วโมง (kWh)

กระแสสลับสามเฟสใช้สำหรับจ่ายไฟให้กับมอเตอร์ที่ติดตั้งบนทาวเวอร์เครน เรียกว่าตัวแปรเนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงขนาดและทิศทางอย่างต่อเนื่อง ความแรงของกระแสที่สร้างขึ้นโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในช่วงเวลาสั้น ๆ จะเปลี่ยนจาก 0 เป็นค่าสูงสุดเป็นระยะ แล้วลดลงเป็น 0 อีกครั้ง หลังจากนั้นกระแสน้ำจะเปลี่ยนทิศทาง โดยคงรูปแบบการเปลี่ยนแปลงของความแรงเหมือนเดิม

เวลาที่กระแสไหลผ่านวัฏจักรที่สมบูรณ์ของการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เรียกว่าคาบการสั่นของมัน จำนวนรอบต่อวินาทีเรียกว่าความถี่ กระแสสลับ. หน่วยของความถี่คือเฮิรตซ์ (Hz) ความถี่ไฟฟ้ากระแสสลับมาตรฐานคือ 50 รอบต่อวินาที

กระแสสลับสามเฟสได้มาจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพิเศษ กระแสไฟสามเฟสซึ่งขดลวดสามขดลวดหมุนระหว่างขั้วของแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งอยู่ที่มุม 120 ° ในขดลวดเหล่านี้กระแสสลับจะเกิดขึ้นซึ่งมีขนาดเท่ากัน แต่เปลี่ยนเฟสโดย 7z ของช่วงเวลา ปลายของขดลวดขดลวดเชื่อมต่อกันที่จุดศูนย์และเมื่อรวมกับจุดเริ่มต้นจะนำไปสู่ วงจรภายนอก

ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ค่าปัจจุบันเกิดขึ้นค่อนข้างช้ากว่าค่าแรงดันสำหรับบางส่วนของช่วงเวลาที่สอดคล้องกับมุม φ มุมนี้เรียกว่ามุมเฟส อันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนเฟส พลังงานที่ได้รับจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะลดลงตามค่าที่เรียกว่าโคไซน์ phi (coef) ด้วยการเพิ่มขึ้นของมุมการเปลี่ยนเฟส coef และด้วยพลังที่มีประโยชน์ (แอคทีฟ) ลดลง ในกรณีนี้ part พลังงานเต็มกระแสสลับไม่ทำงาน เนื่องจากมีการบริโภค ตัวอย่างเช่น สำหรับการแปลงเป็น พลังงานกลในมอเตอร์ไฟฟ้าต่อหน้าตัวเหนี่ยวนำ - เพื่อรักษาการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะที่สร้างขึ้นโดยกระแส สนามแม่เหล็ก. ค่าของเครือข่าย coef ขึ้นอยู่กับความเหนี่ยวนำของเครื่องรับ โดยเฉพาะมอเตอร์ไฟฟ้าของเครื่องจักรก่อสร้าง เครื่องมือกล เป็นต้น

การทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้าและเครือข่าย

ตอนนี้เป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงชีวิตมนุษย์โดยปราศจากการใช้กระแสไฟฟ้าที่กว้างที่สุด เครือข่ายและอุปกรณ์ไฟฟ้าไม่ได้อยู่รอบตัวเราเท่านั้น แต่ยังช่วยให้เราเป็นอิสระจากการใช้แรงงานส่วนสำคัญ แรงงานทางจิตที่เป็นกิจวัตร ทำให้ชีวิตของเราสะดวกสบาย รวดเร็ว ร่ำรวย และเกิดผล

พลังงานไฟฟ้ามีคุณสมบัติที่มีค่ามาก:

1. พลังงานไฟฟ้าด้วยการสูญเสียเพียงเล็กน้อยและค่อนข้างง่ายที่จะแปลงจากพลังงานประเภทอื่น เช่น เครื่องกล นิวเคลียร์ ความร้อน เคมี ฯลฯ ซึ่งรองรับการผลิต การสะสม และการอนุรักษ์พลังงานไฟฟ้า

2. ในทางกลับกัน ตัวมันเองถูกแปลงเป็นพลังงานประเภทอื่นได้อย่างง่ายดาย - ทางกล ความร้อน เคมี ฯลฯ ขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ แอปพลิเคชั่นที่กว้างที่สุดพลังงานไฟฟ้า;

3. พลังงานไฟฟ้าถูกส่งโดยวิธีง่ายๆ ไปที่ ระยะทางไกลด้วยความช่วยเหลือของเครือข่ายสาขา

4. มันถูกบดขยี้ ควบคุม และแจกจ่ายอย่างง่ายดายในหมู่ผู้บริโภคเกือบทุกขนาด

5. พลังงานไฟฟ้าถูกควบคุมและคิดอย่างดี

การทำงานของเครือข่ายไฟฟ้า อุปกรณ์ อุปกรณ์ ระบบที่องค์กร (วัตถุ) ของทรงกลมทางสังคมวัฒนธรรมและการท่องเที่ยวเกี่ยวข้องกับการแก้ปัญหาต่อไปนี้:

การดำเนินงานที่มีความสามารถเพิ่มอายุการใช้งานของทั้งเครือข่ายไฟฟ้าและอุปกรณ์อุปกรณ์ระบบ ฯลฯ ;

การสร้างสภาพแวดล้อมที่ปลอดภัยสำหรับพนักงานและลูกค้า

ลดต้นทุนในการซื้อ ซ่อมแซม และใช้งานอุปกรณ์ไฟฟ้า

แนวคิดพื้นฐานและแนวคิดเกี่ยวกับกระแสไฟฟ้า

กระแสไฟฟ้าเป็นกระแสของอนุภาคที่มีประจุคำจำกัดความไม่ได้ระบุตัวกลางในการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุ (อาจเป็นของแข็ง ของเหลว และก๊าซ) ทั้งแหล่งกำเนิดและลักษณะเฉพาะของอนุภาคที่มีประจุ ในแง่หนึ่งคำจำกัดความมีความจุมากผิดปกติ - หมายถึงกรณีที่เป็นไปได้ทั้งหมดของกระแสไฟและในทางกลับกันช่วยให้เราสามารถสรุปกระแสนี้ภายใต้เงื่อนไขที่เราสนใจ ในชีวิตประจำวัน เราต้องเผชิญกับสถานการณ์ที่อิเล็กตรอนและไอออน (อะตอมหรือโมเลกุลที่มีประจุบวกหรือลบ) กลายเป็นพาหะของกระแสไฟฟ้า สารบางชนิดไม่มีอนุภาคที่มีประจุหรือไม่สามารถปล่อยออกมาเพื่อการเคลื่อนไหวด้วยวิธีง่ายๆ ได้ เนื่องจากไม่สามารถนำกระแสไฟฟ้าได้ จึงเป็นไดอิเล็กตริก ฉนวน

การนำไฟฟ้าถูกครอบงำโดยโลหะ โลหะผสม และสารกึ่งตัวนำหลายชนิด สารละลายและการละลายของอิเล็กโทรไลต์ (สารที่มีในองค์ประกอบหรือการก่อตัวในสารละลายที่เป็นน้ำ ไอออน) มีการนำไอออนิก

โลหะและโลหะผสมที่ใช้เป็น ตัวนำไฟฟ้าที่หัวใจของโครงสร้างที่ดีของพวกเขามีตาข่ายคริสตัลในโหนดที่มีอะตอมของโลหะหรือองค์ประกอบที่ประกอบขึ้นเป็นโลหะผสม อิเล็กตรอน (โดยรวมแล้วเปรียบได้กับก๊าซอิเล็กตรอน) เคลื่อนที่ภายใต้การกระทำของ สนามไฟฟ้าในช่องว่างของโครงผลึกคริสตัล แทบไม่มีแรงต้านทางกลระหว่างการเคลื่อนที่ (เนื่องจากขนาดไม่มีความสำคัญเมื่อเทียบกับขนาดของอะตอม) นั่นเป็นเหตุผลที่ ความต้านทานไฟฟ้าโลหะและโลหะผสมเล็กน้อย

ไอออนในตัวกลางของสารละลายหรือการหลอมเหลวจะมีความต้านทานเชิงกล (หนืด) ของตัวกลาง นอกจากนั้น พวกมันมีขนาดใหญ่กว่าและหนักกว่าอิเล็กตรอนหลายพันเท่า ดังนั้นจึงเคลื่อนที่ได้น้อยกว่าในสนามไฟฟ้า มีความเฉื่อยมากขึ้น และอ่อนลงตามการเปลี่ยนแปลงใน สนามไฟฟ้า ดังนั้นความต้านทานไฟฟ้าของสารละลายอิเล็กโทรไลต์และการหลอมจึงสูงกว่าความต้านทานของตัวนำโลหะหลายเท่า

ที่ ร่างกายมนุษย์ประกอบด้วยอิเล็กโทรไลต์จำนวนมาก (โพแทสเซียมและโซเดียมไอออน ฯลฯ คลอไรด์ไอออน แอนไอออนอินทรีย์ ฯลฯ) บุคคลคือน้ำ 65 - 70% กระบวนการทางชีวเคมีที่สำคัญทั้งหมดเกิดขึ้นในสารละลายที่เป็นน้ำ ดังนั้นการไหลของกระแสไฟฟ้าผ่านร่างกาย อวัยวะ โครงสร้างของบุคคลและความเสียหายของมนุษย์จึงถูกกำหนดโดยการนำไอออนิก

ตัวนำกระแสไฟฟ้าสามารถเคลื่อนที่ในสนามไฟฟ้าคงที่หรือสลับกันได้ สนามคงที่ถูกสร้างขึ้นโดยแหล่งที่มาของแรงเคลื่อนไฟฟ้า (แบตเตอรี่ไฟฟ้า), แบตเตอรี่, วงจรเรียงกระแส สนามสลับถูกสร้างขึ้นโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (แม่เหล็กไฟฟ้า)

ลองนึกภาพเครือข่ายไฟฟ้ากระแสสลับสองสายที่มีแรงดันไฟฟ้า 220 V (โวลต์) และความถี่ของการแกว่ง 50 Hz (1 Hz (เฮิรตซ์) เท่ากับหนึ่งการสั่นต่อวินาที) (ในรัสเซีย เรามักจะจัดการกับมัน) แรงดันไฟฟ้าหนึ่งในสายเหล่านี้มีค่าเท่ากับ 220 V; สายนี้เรียกว่าเฟส อีกสายหนึ่ง แรงดันไฟเป็นศูนย์และเรียกว่าศูนย์ (สายนี้อยู่ใกล้ผู้บริโภคมากที่สุด สถานีย่อยหม้อแปลงไฟฟ้าโดยใช้ อุปกรณ์พิเศษเชื่อมต่อทางกายภาพกับโลก (ต่อสายดิน) วงจรไฟฟ้าปิดและกระแสไหลผ่านเมื่อต่อสายไฟเหล่านี้ (โดยตรง - ไฟฟ้าลัดวงจรหรือผ่านทางใด ๆ เครื่องใช้ไฟฟ้าเปิดใช้งานโดยเราตามวัตถุประสงค์หรือผ่านบางส่วนของร่างกายมนุษย์ในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุ) จากนี้ไปจะเห็นได้ชัดว่ากระแสไฟฟ้าไหลแม้ภายใต้สภาวะดังกล่าวเมื่อปิดสายเฟสกับวัตถุที่ต่อลงดิน (ไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับวงจรไฟฟ้า เช่น ท่อน้ำหรือท่อแก๊ส ฯลฯ) หรือตัวกราวด์เอง

วงจรไฟฟ้ามีลักษณะความต้านทานไฟฟ้า ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับจะทำงานและตอบสนอง ความต้านทานที่ใช้งาน Rมีตัวนำและองค์ประกอบของวงจรไฟฟ้าที่ร้อนขึ้นเมื่อกระแสไหลผ่าน ปฏิกิริยา Xสร้างองค์ประกอบที่มีการเหนี่ยวนำหรือความจุ อุปกรณ์เหล่านี้คืออุปกรณ์ใดๆ ที่มีมอเตอร์ไฟฟ้าและโช้ก (ตัวเหนี่ยวนำ) - มอเตอร์ไฟฟ้า ตู้เย็น เครื่องปรับอากาศ เครื่องถ่ายเอกสารหรือเลเซอร์ในสำนักงาน หลอดฮาโลเจนและเลเซอร์ ปั๊ม เครื่องซักผ้าและเครื่องล้างจาน เตาอบไมโครเวฟ คอมเพรสเซอร์ ตู้อบผิวสีแทน อุปกรณ์ถ่ายภาพแบบโปรเกรสซีฟ , ฯลฯ. อิมพีแดนซ์วงจรไม่มีแบรนช์ Zประกอบด้วย ความต้านทานที่ใช้งาน อาร์ปฏิกิริยาอุปนัย X L, และ ความต้านทานตัวเก็บประจุ X C:

Z \u003d (R 2 + (X L - X C) 2) ½.

ขนาดของกระแส (ความแรงของกระแส) ในทุกส่วนของวงจรไฟฟ้าที่ไม่มีการแยกย่อยมี ค่าเท่ากัน. ความแรงของกระแส (กระแส) สัมพันธ์กับแรงดันและความต้านทานของวงจรตามกฎของโอห์ม: I=U/Zที่ฉัน - ปัจจุบัน A (แอมแปร์); U - แรงดัน V (โวลต์); Z - ความต้านทานโอห์ม

จากกฎของโอห์ม ขนาดของกระแสจะยิ่งเล็กลง แรงดันไฟก็จะต่ำลง และความต้านทานไฟฟ้าของวงจรก็จะยิ่งมากขึ้น

จากมุมมองด้านความปลอดภัย ควรใช้เครือข่ายไฟฟ้าแรงต่ำ เป็นที่เข้าใจกันว่าเหตุใดจึงใช้วงจรไฟฟ้าแรงต่ำในรถยนต์ เครื่องบิน เรือดำน้ำ และสิ่งอำนวยความสะดวกด้านความปลอดภัยสูงอื่นๆ

หากตัวส่วนของนิพจน์กฎของโอห์มมีค่ามากเป็นอนันต์ ค่าปัจจุบันจะกลายเป็นศูนย์ ซึ่งสอดคล้องกับการแตกในวงจรไฟฟ้า ปรากฎว่ามีสารที่มีความต้านทานมหาศาล พวกเขาเรียกว่าฉนวน

ฉนวนและสิ่งเหล่านี้รวมถึงวัสดุยางและยาง, แก้ว, พอร์ซเลน, อากาศ, ไม้แห้ง, กระดาษแข็ง, กระดาษ, ผ้าแห้ง, วัสดุโพลีเมอร์และพลาสติก ฯลฯ ไม่นำกระแสไฟฟ้านั่นคือทำให้วงจรไฟฟ้าเสียหาย นี้เป็นพื้นฐานสำหรับการใช้งานเป็น อุปกรณ์ป้องกัน(ถุงมือยาง, เสื่ออิเล็กทริก, การเคลือบด้ามจับเครื่องมือ , ฉนวนลวด ฯลฯ )

ในบทความนี้ ฉันแนะนำให้คุณจำแนวคิดพื้นฐานเกี่ยวกับไฟฟ้า โดยที่งานที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้าจะกลายเป็นปัญหา

อะไรก็ได้ วงจรไฟฟ้าคือชุดของเครื่องมือต่างๆ ที่เป็นทางผ่านของกระแสไฟฟ้า วงจรไฟฟ้าที่ง่ายที่สุดอาจประกอบด้วยแหล่งพลังงาน โหลด และตัวนำ

ตัวนำ - สารที่นำไฟฟ้าได้ มีความต้านทานต่ำ กล่าวคือมีความต้านทานน้อยที่สุดต่อการไหลของกระแส) และสามารถนำกระแสไฟฟ้าได้โดยแทบไม่สูญเสีย ตัวนำที่ดีที่สุดคือ ทอง เงิน ทองแดง และอลูมิเนียม ที่แพร่หลายที่สุดเนื่องจากทองคำและเงินมีราคาสูงได้รับทองแดงและอลูมิเนียม ทองแดงเป็นตัวนำไฟฟ้าที่พบได้บ่อยที่สุด ซึ่งต่างจากอะลูมิเนียมซึ่งมีความทนทานต่อการเกิดออกซิเดชันและอิทธิพลทางกายภาพมากกว่า เช่น การดัด การบิด ข้อเสียของทองแดงเมื่อเทียบกับอลูมิเนียมคือต้นทุนที่สูงขึ้น

นอกจากตัวนำแล้วยังมี ไดอิเล็กทริก - สารที่มีความต้านทานไฟฟ้าจำเพาะสูง ( คือ เป็นกระแสไฟฟ้าไม่นำไฟฟ้า). ได้แก่ พลาสติก ไม้ textolite เป็นต้น

ควรสังเกตด้วยว่ามีประเภทอื่น - เซมิคอนดักเตอร์ . ตามสภาพต้านทาน พวกมันครอบครองตำแหน่งกลางระหว่างตัวนำและไดอิเล็กทริก ค่าการนำไฟฟ้าของวัสดุเหล่านี้แตกต่างกันอย่างมากภายใต้อิทธิพลของปัจจัยภายนอก เซมิคอนดักเตอร์จำนวนมาก องค์ประกอบทางเคมีแต่ซิลิคอนและเจอร์เมเนียมมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด

แหล่งพลังงาน - อุปกรณ์ที่แปลงพลังงานกล เคมี ความร้อน และพลังงานประเภทอื่นเป็นพลังงานไฟฟ้า

- ผู้ใช้พลังงานไฟฟ้า เช่น เครื่องใช้ไฟฟ้าใดๆ ที่แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล ความร้อน เคมี ฯลฯ

กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้เฉพาะกับวงจรปิดเท่านั้น

ไฟฟ้าช็อต ในวิศวกรรมไฟฟ้าเรียกว่าการเคลื่อนที่โดยตรงของอนุภาคที่มีประจุภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยแหล่งพลังงาน ค่าที่กำหนดลักษณะของกระแสเรียกว่าความแรงของกระแส ความแรงปัจจุบันวัดเป็นแอมแปร์และแสดงด้วยตัวอักษร แต่. แยกแยะระหว่างกระแสตรงและกระแสสลับ

กระแสตรง (DC ในภาษาอังกฤษ Direct Current) เป็นกระแสซึ่งคุณสมบัติและทิศทางไม่เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา ระบุ กระแสตรง.และแรงดันไฟฟ้าในรูปของเส้นประแนวนอนสั้น ๆ หรือเส้นขนานสองเส้นซึ่งหนึ่งในนั้นเป็นเส้นประ

กระแสสลับ (AC in English Alternating Current) เป็นกระแสที่เปลี่ยนแปลงขนาดและทิศทางเมื่อเวลาผ่านไป บนเครื่องใช้ไฟฟ้าจะแสดงด้วยส่วนของไซนัส "~" พารามิเตอร์หลักของกระแสสลับคือคาบ แอมพลิจูด และความถี่

ระยะเวลา - ช่วงเวลาระหว่างที่กระแสสั่นสมบูรณ์หนึ่งครั้ง

ความถี่ คือส่วนกลับของคาบ จำนวนคาบต่อวินาที วัดเป็นเฮิรตซ์ (Hz)

กระแสและแรงดันในการโหลดเพิ่มขึ้นและลดลงและความแตกต่างระหว่างค่าต่ำสุดและสูงสุดเรียกว่า แอมพลิจูด .

การวัดกระแสจะดำเนินการโดยแอมมิเตอร์ซึ่งเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับโหลด

ตัวนำใด ๆ ในวงจรขึ้นอยู่กับหน้าตัด ความยาว วัสดุ ต้านทานการผ่านของกระแสไฟฟ้า คุณสมบัติของตัวนำเพื่อป้องกันกระแสไฟผ่านเรียกว่า ความต้านทาน . ความต้านทานวัดเป็น โอมาห์ (โอห์ม).

ความต่างศักย์ที่ปลายแหล่งจ่ายไฟเรียกว่า แรงดันไฟฟ้า . แรงดันถูกวัดเป็นโวลต์และเขียนแทนด้วยตัวอักษร วี (วี). ในสามเฟส เครือข่ายไฟฟ้าแยกความแตกต่างระหว่างแนวคิดเช่นแรงดันเชิงเส้นและเฟส แรงดันสาย(หรืออย่างอื่นระหว่างเฟส) คือแรงดันไฟฟ้าระหว่างสายสองเฟส (380V) แรงดันเฟสคือ แรงดันไฟระหว่างสายกลางกับสายเฟสหนึ่งเส้น (220V) แรงดันไฟวัดด้วยโวลต์มิเตอร์ซึ่งต่อขนานกับโหลด

แนวคิดที่สำคัญอีกประการหนึ่งในวิศวกรรมไฟฟ้าคือแนวคิด พลัง . แหล่งที่มากำหนดอัตราการส่งหรือการแปลงไฟฟ้า กำลังวัดเป็น วัตต์ (W, W).

พลังงานทั้งหมดของผู้บริโภคที่เชื่อมต่อทั้งหมดนั้นเท่ากับผลรวมของพลังงานที่ผู้บริโภคแต่ละรายใช้ ผลรวม = Р1+Р2+...Рn

แยกแยะระหว่างแนวคิดของ active และ re พลังที่ใช้งาน. พี- พลังงานแอคทีฟ (มีประสิทธิภาพ) ที่เกี่ยวข้องกับพลังงานไฟฟ้าที่สามารถแปลงเป็นพลังงานประเภทอื่นได้ - ความร้อน แสง เครื่องกล ฯลฯ วัดเป็นวัตต์ (W) เป็นพลังงานที่มีประโยชน์ที่สามารถนำไปใช้ในการทำงานได้

P = IUcosf - สำหรับ วงจรเฟสเดียว, P = √3IUcosph- สำหรับ วงจรสามเฟส, P = U*I- ในวงจรที่มีความต้านทานเชิงแอคทีฟเท่านั้น

คิว- กำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟที่เกี่ยวข้องกับการแลกเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าระหว่างแหล่งกำเนิดและผู้ใช้ไฟฟ้า วัดเป็นโวลต์แอมแปร์รีแอกทีฟ (var) เมื่อค่าพลังงานเฉลี่ยในช่วงเวลานั้นเป็นศูนย์ พลังงานแอคทีฟจะเป็นศูนย์ พลังงานที่สะสมโดย สนามแม่เหล็กของตัวเหนี่ยวนำกลับสู่แหล่งกำเนิด กระแสไม่ทำงานในวงจร กระแสปฏิกิริยาโหลดแหล่งพลังงานและสายไฟของสายส่งอย่างไร้ประโยชน์ แหล่งที่มา พลังงานปฏิกิริยาอาจเป็นองค์ประกอบที่มีความเหนี่ยวนำ - มอเตอร์ไฟฟ้า หม้อแปลงไฟฟ้า เพื่อลดกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟที่ขั้วของผู้บริโภค ตัวเก็บประจุจะเชื่อมต่อ (แบบอนุกรมหรือแบบขนาน)

Q = ไอยูซินฟ- สำหรับวงจรเฟสเดียว Q = √3IUsinf– สำหรับวงจรสามเฟส

การเปลี่ยนเฟสระหว่างกระแสและแรงดันจะแสดงโดยมุม φ ตัวประกอบกำลังคืออัตราส่วนของกำลังงานต่อกำลังทั้งหมด ค่าของ cos เท่ากับมุมเฟสระหว่างแรงดันและกระแส ยิ่ง cos φ สูงขึ้น กระแสไฟฟ้าก็จะยิ่งน้อยลงในการแปลงไฟฟ้าเป็นพลังงานรูปแบบอื่น สิ่งนี้นำไปสู่การสูญเสียพลังงานที่ลดลง การประหยัดของมัน

นั่นคือทั้งหมดสำหรับตอนนี้ และในตอนต่อไป เราจะทำความคุ้นเคยกับกฎพื้นฐานของวิศวกรรมไฟฟ้าที่ผู้ที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้าจำเป็นต้องรู้

ช่างไฟฟ้าผู้มีประสบการณ์ไม่เคยพูดว่า - ฉันคิดผิด เขาพูดว่า: ว้าว กลายเป็นว่าน่าสนใจจัง

กระแสไฟฟ้าคือประจุไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ อาจอยู่ในรูปแบบของการคายประจุไฟฟ้าสถิตอย่างกะทันหัน เช่น ฟ้าผ่า หรืออาจเป็นกระบวนการควบคุมในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า แบตเตอรี่ เซลล์แสงอาทิตย์ หรือเซลล์เชื้อเพลิง วันนี้เราจะพิจารณาแนวคิดของ "กระแสไฟฟ้า" และเงื่อนไขการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้า

พลังงานไฟฟ้า

ส่วนใหญ่ของไฟฟ้าที่เราใช้มาในรูปของกระแสสลับจากโครงข่ายไฟฟ้า มันถูกสร้างขึ้นโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ทำงานตามกฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์ เนื่องจากสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงสามารถเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าในตัวนำได้

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีขดลวดหมุนที่เคลื่อนที่ผ่านสนามแม่เหล็กขณะหมุน เมื่อขดลวดหมุน ขดลวดจะเปิดและปิดตามสนามแม่เหล็กและสร้างกระแสไฟฟ้าที่เปลี่ยนทิศทางทุกครั้งที่หมุน กระแสไหลวนเต็มรอบกลับไปกลับมา 60 ครั้งต่อวินาที

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถขับเคลื่อนด้วยกังหันไอน้ำที่ให้ความร้อนด้วยถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติ น้ำมัน หรือเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า กระแสจะไหลผ่านชุดของหม้อแปลงไฟฟ้า โดยที่แรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นลวดเป็นตัวกำหนดปริมาณและความแข็งแรงของกระแสไฟฟ้าที่พวกมันสามารถขนส่งได้โดยไม่เกิดความร้อนสูงเกินไปและสิ้นเปลืองพลังงาน และแรงดันไฟฟ้าจะถูกจำกัดด้วยเส้นฉนวนจากพื้นดินได้ดีเพียงใด

เป็นที่น่าสนใจที่จะสังเกตว่ากระแสไฟฟ้ามีสายเพียงเส้นเดียวไม่ใช่สองเส้น ทั้งสองด้านถูกกำหนดให้เป็นบวกและลบ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากกระแสสลับเปลี่ยน 60 ครั้งต่อวินาที จึงมีชื่อเรียกอื่น - ร้อน (สายไฟหลัก) และต่อสายดิน (ผ่านใต้ดินเพื่อทำให้วงจรสมบูรณ์)

ทำไมจึงต้องใช้ไฟฟ้า?

ไฟฟ้ามีประโยชน์หลายอย่าง: มันสามารถส่องสว่างบ้านของคุณ ซักและตากเสื้อผ้าของคุณ ยกประตูโรงรถของคุณ ต้มน้ำในกาต้มน้ำ และจ่ายไฟให้กับของใช้ในครัวเรือนอื่นๆ ที่ทำให้ชีวิตของเราง่ายขึ้นมาก อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการส่งข้อมูลในปัจจุบันมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ

เมื่อเชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ต คอมพิวเตอร์ใช้กระแสไฟฟ้าเพียงส่วนเล็ก ๆ เท่านั้น แต่นี่คือสิ่งที่คนสมัยใหม่ไม่สามารถจินตนาการถึงชีวิตของเขาได้

แนวคิดของกระแสไฟฟ้า

เช่นเดียวกับกระแสน้ำในแม่น้ำ กระแสโมเลกุลของน้ำ กระแสไฟฟ้าคือกระแสของอนุภาคที่มีประจุ อะไรเป็นสาเหตุของมัน และทำไมมันไม่ไปในทิศทางเดียวกันเสมอไป? เมื่อได้ยินคำว่า Flow คุณนึกถึงอะไร? บางทีมันอาจจะเป็นแม่น้ำ เป็นความสัมพันธ์ที่ดี เพราะนั่นคือเหตุผลที่กระแสไฟฟ้าได้รับชื่อ มันคล้ายกันมากกับการไหลของน้ำ แทนที่จะเป็นโมเลกุลของน้ำที่เคลื่อนที่ไปตามช่องทาง อนุภาคที่มีประจุจะเคลื่อนที่ไปตามตัวนำ

ท่ามกลางเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้า มีรายการที่จัดให้มีอิเล็กตรอน อะตอมในวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้ามีอนุภาคที่มีประจุอิสระจำนวนมากที่ลอยอยู่รอบ ๆ และระหว่างอะตอม การเคลื่อนที่ของพวกมันเป็นแบบสุ่ม ดังนั้นจึงไม่มีการไหลในทิศทางใดๆ กระแสไฟฟ้าจะมีอยู่ได้อย่างไร?

เงื่อนไขสำหรับการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้ารวมถึงการมีอยู่ของแรงดันไฟฟ้า เมื่อนำไปใช้กับตัวนำ อิเล็กตรอนอิสระทั้งหมดจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกัน ทำให้เกิดกระแส

อยากรู้กระแสไฟฟ้า

ที่น่าสนใจคือเมื่อพลังงานไฟฟ้าถูกส่งผ่านตัวนำด้วยความเร็วแสง อิเล็กตรอนเองก็เคลื่อนที่ได้ช้ากว่ามาก ที่จริงแล้ว ถ้าคุณเดินสบายๆ ข้างๆ ลวดนำไฟฟ้า ความเร็วของคุณจะเร็วกว่าอิเล็กตรอน 100 เท่า เนื่องจากไม่จำเป็นต้องเดินทางไกลเพื่อส่งพลังงานให้กันและกัน

กระแสตรงและกระแสสลับ

ปัจจุบันมีการใช้กระแสสองประเภทอย่างแพร่หลาย - ทางตรงและทางกระแสสลับ ในตอนแรก อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียว จากด้าน "ลบ" ไปทางด้าน "บวก" กระแสสลับผลักอิเล็กตรอนไปมา โดยเปลี่ยนทิศทางการไหลหลายครั้งต่อวินาที

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ใช้ในโรงไฟฟ้าเพื่อผลิตไฟฟ้าได้รับการออกแบบเพื่อผลิตไฟฟ้ากระแสสลับ คุณอาจไม่เคยสังเกตว่าแสงในบ้านของคุณกำลังกะพริบจริง ๆ เมื่อทิศทางปัจจุบันเปลี่ยนไป แต่มันเกิดขึ้นเร็วเกินไปที่ดวงตาจะรับรู้

อะไรคือเงื่อนไขสำหรับการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้าตรง? ทำไมเราต้องการทั้งสองประเภทและแบบไหนดีกว่ากัน? นี่เป็นคำถามที่ดี ความจริงที่ว่าเรายังคงใช้กระแสทั้งสองประเภท แสดงว่าทั้งสองมีจุดประสงค์เฉพาะ ย้อนกลับไปในศตวรรษที่ 19 เป็นที่ชัดเจนว่าการส่งพลังงานที่มีประสิทธิภาพในระยะทางไกลระหว่างโรงไฟฟ้าและบ้านเรือนสามารถทำได้ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่สูงมากเท่านั้น แต่ปัญหาคือการส่งไฟฟ้าแรงสูงจริงๆ เป็นอันตรายต่อผู้คนอย่างมาก

วิธีแก้ไขปัญหานี้คือการลดความเครียดนอกบ้านก่อนส่งเข้าบ้าน จนถึงทุกวันนี้ กระแสไฟฟ้าตรงถูกใช้สำหรับการส่งในระยะทางไกล สาเหตุหลักมาจากความสามารถในการแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าอื่นๆ ได้อย่างง่ายดาย

กระแสไฟฟ้าทำงานอย่างไร

เงื่อนไขการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้า ได้แก่ การมีอยู่ของอนุภาคที่มีประจุ ตัวนำ และแรงดันไฟฟ้า นักวิทยาศาสตร์หลายคนได้ศึกษาไฟฟ้าและพบว่ามีสองประเภท: ไฟฟ้าสถิตย์และกระแส

เป็นตัวหลังที่มีบทบาทสำคัญใน ชีวิตประจำวันบุคคลใด ๆ เนื่องจากเป็นกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านวงจร เราใช้ทุกวันเพื่อให้พลังงานแก่บ้านของเราและอื่นๆ อีกมากมาย

กระแสไฟฟ้าคืออะไร?

เมื่อประจุไฟฟ้าหมุนเวียนในวงจรจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง จะเกิดกระแสไฟฟ้าขึ้น เงื่อนไขสำหรับการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้านั้นรวมถึงนอกเหนือจากอนุภาคที่มีประจุแล้ว การมีอยู่ของตัวนำด้วย ส่วนใหญ่มักจะเป็นลวด วงจรของมันคือวงจรปิดซึ่งกระแสไหลจากแหล่งพลังงาน เมื่อวงจรเปิด เขาไม่สามารถเดินทางให้เสร็จสิ้นได้ ตัวอย่างเช่น เมื่อไฟในห้องของคุณดับ วงจรจะเปิด แต่เมื่อวงจรปิด ไฟจะสว่างขึ้น

กำลังไฟฟ้า

เงื่อนไขสำหรับการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้าในตัวนำนั้นได้รับอิทธิพลอย่างมากจากลักษณะเฉพาะของแรงดันไฟฟ้าเช่นกำลังไฟฟ้า นี่คือการวัดปริมาณการใช้พลังงานในช่วงเวลาหนึ่ง

มีมากมาย หน่วยต่าง ๆซึ่งสามารถใช้เพื่อแสดงถึงคุณลักษณะนี้ได้ อย่างไรก็ตาม พลังงานไฟฟ้าเกือบวัดเป็นวัตต์ หนึ่งวัตต์เท่ากับหนึ่งจูลต่อวินาที

ประจุไฟฟ้าในการเคลื่อนที่

อะไรคือเงื่อนไขสำหรับการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้า? อาจอยู่ในรูปแบบของการปล่อยไฟฟ้าสถิตอย่างกะทันหัน เช่น ฟ้าผ่าหรือประกายไฟจากการเสียดสีด้วยผ้าขนสัตว์ อย่างไรก็ตาม บ่อยครั้งเมื่อเราพูดถึงกระแสไฟฟ้า เราหมายถึงรูปแบบไฟฟ้าที่มีการควบคุมมากขึ้นซึ่งทำให้ไฟและเครื่องใช้ทำงานได้ ส่วนใหญ่ของ ค่าไฟฟ้าดำเนินการโดยอิเล็กตรอนเชิงลบและโปรตอนบวกภายในอะตอม อย่างไรก็ตามหลังส่วนใหญ่ถูกตรึงอยู่ภายใน นิวเคลียสของอะตอมดังนั้นงานของการย้ายประจุจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งจึงทำโดยอิเล็กตรอน

อิเล็กตรอนในวัสดุนำไฟฟ้า เช่น โลหะ ส่วนใหญ่จะเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระจากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่งตามแถบการนำไฟฟ้า ซึ่งเป็นวงโคจรของอิเล็กตรอนที่สูงกว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้าที่เพียงพอจะสร้างความไม่สมดุลของประจุซึ่งอาจทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านตัวนำในรูปของกระแสไฟฟ้า

หากเราเปรียบเสมือนน้ำ ให้ยกตัวอย่างท่อ เมื่อเราเปิดวาล์วที่ปลายด้านหนึ่งเพื่อให้น้ำเข้าสู่ท่อ เราไม่ต้องรอให้น้ำนั้นทำงานตลอดทางจนถึงปลายท่อ เราได้รับน้ำที่ปลายอีกด้านเกือบจะในทันทีเพราะน้ำที่เข้ามาดันน้ำที่อยู่ในท่ออยู่แล้ว นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นในกรณีของกระแสไฟฟ้าในเส้นลวด

กระแสไฟฟ้า: เงื่อนไขสำหรับการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้า

กระแสไฟฟ้ามักจะถูกมองว่าเป็นการไหลของอิเล็กตรอน เมื่อปลายทั้งสองของแบตเตอรี่เชื่อมต่อกันด้วยลวดโลหะ มวลที่ชาร์จนี้จะส่งผ่านลวดจากปลายด้านหนึ่ง (ขั้วไฟฟ้าหรือขั้วไฟฟ้า) ของแบตเตอรี่ไปยังอีกฝั่งตรงข้าม เรามาเรียกเงื่อนไขสำหรับการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้ากัน:

1. อนุภาคที่มีประจุ
2. ตัวนำ
3. แหล่งจ่ายแรงดัน

อย่างไรก็ตามไม่ง่ายนัก เงื่อนไขใดที่จำเป็นสำหรับการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้า? คำถามนี้สามารถตอบได้ในรายละเอียดเพิ่มเติมโดยพิจารณาจากลักษณะดังต่อไปนี้:

• ความต่างศักย์ (แรงดัน).นี่เป็นหนึ่งในข้อกำหนดเบื้องต้น ระหว่างจุด 2 จุดจะต้องมีความต่างศักย์ หมายความว่าแรงผลักที่เกิดจากอนุภาคที่มีประจุในที่หนึ่งจะต้องมากกว่าแรงที่จุดอื่น ตามกฎแล้วแหล่งจ่ายแรงดันจะไม่เกิดขึ้นในธรรมชาติและอิเล็กตรอนจะถูกกระจายอย่างเท่าเทียมกันในสภาพแวดล้อม อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์สามารถคิดค้นอุปกรณ์บางประเภทที่สามารถสะสมอนุภาคที่มีประจุเหล่านี้ได้ ดังนั้นจึงสร้างแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นมาก (เช่น ในแบตเตอรี่)
• ความต้านทานไฟฟ้า (ตัวนำ)นี่คือที่สอง เงื่อนไขสำคัญซึ่งจำเป็นต่อการดำรงอยู่ของกระแสไฟฟ้า นี่คือเส้นทางที่อนุภาคที่มีประจุเดินทาง เฉพาะวัสดุที่อนุญาตให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระเท่านั้นที่ทำหน้าที่เป็นตัวนำ ผู้ที่ไม่มีความสามารถนี้เรียกว่าฉนวน ตัวอย่างเช่น ลวดโลหะจะเป็นตัวนำที่ดีเยี่ยม ในขณะที่ปลอกยางจะเป็นฉนวนที่ดีเยี่ยม

เมื่อศึกษาเงื่อนไขการเกิดขึ้นและการดำรงอยู่ของกระแสไฟฟ้าอย่างละเอียดถี่ถ้วนแล้ว ผู้คนสามารถเชื่ององค์ประกอบที่ทรงพลังและอันตรายนี้ และชี้นำเพื่อประโยชน์ของมนุษยชาติ