Gerilim ve akım nedir?
Bugün akım, gerilim gibi en temel kavramlardan bahsedeceğiz. Genel kanı bu da herhangi bir elektrikli cihazın yapılmasını imkansız hale getiriyor.
Peki gerilim nedir?
Basit ifadeyle Gerilim- iki nokta arasındaki potansiyel fark elektrik devresi , Volt cinsinden ölçülür. Gerilimin her zaman iki nokta arasında ölçüldüğünü belirtmekte fayda var! Yani kontrol ayağındaki voltajın 3 Volt olduğunu söylediklerinde, kontrol ayağı ile toprak arasındaki potansiyel farkının aynı 3 Volt olduğu kastedilmektedir.
Dünya(Kütle, Sıfır) bir noktadır elektrik şeması potansiyel 0 Volt ile. Ancak voltajın her zaman toprağa göre ölçülmediğini belirtmekte fayda var. Örneğin kontrolörün iki terminali arasındaki voltajı ölçerek devredeki bu noktaların elektriksel potansiyelleri arasındaki farkı elde edeceğiz. Yani bir ayakta 3 Volt varsa (Yani verilen nokta toprağa göre 3 Volt potansiyele sahiptir) ve ikinci 5 Voltta (Yine toprağa göre potansiyel), 5 ve 3 Volt noktalar arasındaki potansiyel farkına eşit olan 2 Volt'a eşit bir voltaj değeri elde ederiz. .
Gerilim kavramından şu kavram çıkar: elektrik. Genel fizik dersinden bunu hatırlıyoruz elektrik akımı yüklü parçacıkların bir iletken boyunca yönlendirilmiş hareketidir, Amper cinsinden ölçülür. Yüklü parçacıklar noktalar arasındaki potansiyel farkından dolayı hareket eder. Akımın büyük yüklü bir noktadan küçük yüklü bir noktaya doğru aktığı genel olarak kabul edilir. Yani akımın akışının koşullarını yaratan voltajdır (potansiyel fark). Gerilim olmadığında akım mümkün değildir, yani eşit potansiyele sahip noktalar arasında akım yoktur.
Akım yolda, akışını engelleyen direnç şeklinde bir engelle karşılaşır. Direnç Ohm cinsinden ölçülür. Bir sonraki derste bunun hakkında daha fazla konuşacağız. Ancak akım, gerilim ve direnç arasında uzun süredir aşağıdaki ilişki kurulmuştur:
Burada I - Amper cinsinden Akım, U - Volt cinsinden Gerilim, R - Ohm cinsinden Direnç.
Bu ilişkiye Ohm kanunu denir. Ohm kanunundan aşağıdaki sonuçlar da doğrudur:
Hala sorularınız varsa, yorumlarda onlara sorun. Sadece sorularınız sayesinde bu sitede sunulan materyali geliştirebileceğiz!
Hepsi bu, bir sonraki derste direnç hakkında konuşacağız.
Materyalin veya parçalarının herhangi bir şekilde kopyalanmasına, çoğaltılmasına, alıntılanmasına yalnızca MKPROG .RU yönetiminin yazılı izni ile izin verilir. Yasadışı kopyalama, alıntı yapma, çoğaltma kanunen cezalandırılır!
Fizik derslerinden hatırlıyoruz lise temel varsayım. Şuna benziyor:
Mevcut güç yüklü parçacıkların düzenli hareketini niceliksel olarak karakterize eden bir miktardır
Bu tanımı anlamak için öncelikle “yüklü parçacıkların düzenli hareketinin” ne olduğunu bulmanız gerekir. Elektrik akımı tam olarak budur. Böylece akım gücü, elektrik akımının sayısal olarak ölçülmesine olanak sağlar.
Örneğin belirli bir miktar elektrik ücretleri iletken boyunca 1 saat veya 1 saniye boyunca hareket edebilir. İkinci durumda yüklerin geçiş yoğunluğunun çok daha büyük olacağı açıktır. Buna göre akım daha büyük olacaktır. Beri uluslararası sistem SI zaman birimi 1 saniye olarak kabul edilirse akım kuvvetinin tanımına geliyoruz.
Mevcut güç içinden geçen elektrik miktarıdır enine kesit bir saniyede iletken.
Akım birimi
Akımın birimi Amper. Amper, her saniyede bir iletkenin kesitinden bir coulomb'a eşit miktarda elektriğin geçtiği elektrik akımının gücüdür: 1 amper = 1 coulomb/1 saniye.
Enerji sektöründe en yaygın olarak bulunan ek ölçü birimleri:
- 1 mA (miliamper) = 0,001 A;
- 1 µA (mikroamper) = 0,000001 A;
- 1 kA (kiloamper) = 1000 A.
Artık akımın nasıl ölçüldüğünü biliyoruz.
Mevcut ölçüm
Akım gücünü ölçmek için bir cihaz kullanılır Ampermetre. Çok düşük akımları ölçmek için miliampermetreler ve mikroampermetreler kullanılır.
Ampermetre ve miliammetre sembolleri
Akımı ölçmek için ampermetreyi açık devreye yani seri olarak bağlamanız gerekir. Ölçülen akım kaynaktan ampermetre ve alıcıdan geçer. Ampermetre iğnesi devredeki akımı gösterir. Basit bir kapalı devredeki (dalsız) akım gücü devrenin tüm noktalarında aynı olacağından, devrede ampermetrenin tam olarak nerede açılacağı önemli değildir.
Ampermetre cihazı
Teknolojide çok yüksek akımlar (binlerce amper) ve çok küçük akımlar (bir amperin milyonda biri) vardır.
Örneğin, bir elektrikli sobanın mevcut gücü yaklaşık 4-5 amper, akkor lambalar - 0,3 ila 4 amper (ve daha fazlası) arasındadır. Fotosellerden geçen akım yalnızca birkaç mikroamperdir. Tramvay ağına elektrik sağlayan trafo merkezlerinin ana tellerinde akım binlerce ampere ulaşıyor.
Akım gücü kavramı modern elektrik mühendisliğinin temelidir. Bu temel bilgi olmadan devrelere ilişkin hesaplamalar yapmak, elektriksel işlemleri gerçekleştirmek, devredeki hasarları önlemek, tespit etmek ve ortadan kaldırmak mümkün değildir.
Nasıl ortaya çıkıyor?
Akım gücünün ne olduğunu anlamak için, ortaya çıkma koşulunu - serbest yüklü parçacıkların varlığını - bilmelisiniz. İletkenin (kesitinin) içinden bir noktadan diğerine hareket eder. Akımın fiziği, bir güç kaynağından gelen elektrik alanı tarafından etkilenen elektronların düzenli hareketinden oluşur. Ne kadar çok yüklü parçacık aktarılırsa ve bir yönde ne kadar hızlı hareket ederlerse, hedefine o kadar çok yük ulaşacaktır.
Güç kaynağına ek olarak, kapalı devrenin elemanları, elektriğin içinden geçtiği kabloları ve enerji tüketicilerini (tesisatlar, dirençler) birbirine bağlar.
Ek Bilgiler. Metal iletkenlerde elektronlar yük vericisi görevi görür; gazlı iletkenlerde iyonlar hareket eder; sıvı iletkenlerde yüklü parçacıkların aktarımı her iki parçacık türü kullanılarak gerçekleştirilir. Geçiş sırasının ihlali, devrenin enerjisinin kesileceği yüklerin kaotik bir hareketini gösterir.
Tanım
Bir iletkendeki akım gücü, birim zaman aralığında kesitten geçen elektrik miktarıdır. Bu değeri arttırmak için lambayı devreden çıkarmanız veya pilin oluşturduğu manyetik alanı arttırmanız gerekir.
SI sistemine (Systeme International) göre elektrik akımı ölçüm birimi, adını 19. yüzyılın seçkin Fransız bilim adamı Andre-Marie Ampere'den alan amperdir (A).
Ek Bilgiler. Amper oldukça etkileyici bir elektriksel ölçüdür. 0,1A'e kadar olan akım değeri insan hayatı için ölümcül tehlike oluşturur. 100 W'lık yanan bir ev ampulü yaklaşık 0,5 A elektrik iletir. Bir oda ısıtıcısında bu değer 10 A'ya ulaşırken, taşınabilir bir hesap makinesinin amperin binde birine ihtiyacı olacaktır.
Elektrik mühendisliği uygulamalarında küçük miktarların ölçümleri mikro ve miliamper cinsinden ifade edilebilir.
Akım gücü, onu devrenin istenen bölümüne sırayla bağlayan bir ölçüm cihazı (amper veya galvanometre) tarafından belirlenir. Küçük miktarlar mikro veya miliammetre ile ölçülür. Aletleri kullanarak elektrik miktarını bulmanın ana yöntemleri şunlardır:
- Manyetoelektrik – sabit akım değerine sahip. Bu yöntem, artan doğruluk ve düşük enerji tüketimi ile karakterize edilir;
- Elektromanyetik – sabit ve değişen miktarlar için. Bu yöntemi kullanırken dönüşüm sonucunda devredeki akım bulunur. manyetik alan modülasyon sensörünün çıkış sinyaline;
- Dolaylı - bilinen bir dirençteki voltajın ölçülmesine dayanır. Daha sonra, aşağıda gösterilen Ohm yasasını kullanarak istenen değeri hesaplayın.
Tanıma göre mevcut güç (BEN) aşağıdaki formül kullanılarak bulunabilir:
I = q/t, burada:
- q – iletkenden (C) geçen yük;
- t parçacık(lar)ı hareket ettirmek için harcanan zamanın süresidir.
Akım gücü formülü şu şekildedir: gerekli değer I, iletkenden geçen yükün kullanılan süreye oranıdır.
Not! Akımın gücü yalnızca yük ile değil, aynı zamanda Ohm yasasına dayanan hesaplama formülleriyle de belirlenir: elektriğin gücü, iletkenin voltajıyla doğru orantılıdır ve direnciyle ters orantılıdır.
Ohm yasasının formülü, şu orana benzeyen mevcut gücü bulmanıza yardımcı olacaktır:
ben = U / R, burada:
- U – voltaj (V);
- R – direnç (Ohm).
Fiziksel büyüklüklerin bu belirlenmiş ilişkisi çeşitli hesaplamalar için kullanılır:
- güç kaynağının özelliklerini dikkate alarak;
- herhangi bir yöndeki akım devrelerindeki hesaplamalar için;
- çok fazlı devreler için.
Not!İletkenler seri olarak bağlanırsa her birinin elektriği eşittir. Paralel bağlantı, her iletkenin akım değerlerinin toplamı olan bir dizi amper sağlar.
Mevcut değeri kullanarak güç (enerji aktarım veya dönüşüm hızı) nasıl bulunur? Bunu yapmak için aşağıdaki formülü kullanmanız gerekir:
Yukarıda çarpılan değerlerin belirtildiği P = U*I.
çeşitler
Sabit ve alternatif elektrikle gücü değişir. Sabit yönde parçacık hareketi olan bir zincir için tüm parametreler değişmeden kalır. Değişken bir tür, aynı yönde veya yön değiştirerek büyüklüğünü değiştirme yeteneğine sahiptir. Bu durumda elektrik miktarı:
- açısal frekansla ilişkili salınımların genliğine ve frekansına bağlı olarak anlık;
- genlik - belirli bir süre için anlık akımın maksimum değeri;
- verimli - enerjiyi dönüştürürken her iki akım türünden gelen ısı miktarı aynıdır.
Ev amaçlı elektrik ağları sızdırıyor alternatif akım, bir elektrikli cihazın (bilgisayar, TV) güç kaynağından geçerken sabite dönüştürülür.
Akımın büyüklüğü, günlük yaşam için büyük önem taşıyan elektrik enerjisi ile yakından ilgili bir kavramdır. Ulusal ekonomi, stratejik nesneler. Ayrıca elektrik enerjisi endüstrisi devletin ekonomik temelidir ve ülke içinde ve uluslararası düzeyde kalkınmanın belirleyici vektörüdür.
Video
Elektrik mühendisliğinde elektrik akımı, yüklü parçacıkların bir iletken boyunca hareketidir. Bu miktar yalnızca iletkenden geçen elektrik enerjisi miktarıyla karakterize edilmez, çünkü aynı iletken farklı zaman dilimlerinde hem farklı hem de eşit güçte bir akım geçirebilir. Bu yüzden her şey göründüğü kadar basit değil. Elektrik akımının daha ayrıntılı tanımlarını, neye eşit olduğunu ve nasıl hesaplandığını öğrenmeniz önerilir. Bu makale bir iletkendeki akımın nasıl bulunacağını açıklayacak ve bu denklemin formülünü verecektir.
Belirli bir iletkenden farklı zaman aralıklarında geçen elektrik miktarı dikkate alındığında akımın kısa sürede daha yoğun akacağı anlaşılacaktır, dolayısıyla bir tanımın daha yapılması gerekmektedir. Bir iletkenden saniye başına geçen akım anlamına gelir.
Elektron akışını karakterize eden temel büyüklükler
Yukarıdakilerin hepsine dayanarak bir tanım formüle edersek, elektrik akımının gücü, iletkenin kesitinden saniyede geçen elektrik miktarıdır. Değer Latin harfi “I” ile işaretlenmiştir.
Küçük akımları ölçmek için galvanometre
Önemli! Uzmanlar, elektrik akımının gücünü, bir iletkenin kesitinden bir saniyede bir coulomb elektriğin geçmesi durumunda bir amper olarak tanımlıyor.
Genellikle elektrik mühendisliğinde elektrik akımını ölçmek için başka birimler de görebilirsiniz: miliamper, mikroamper vb. Bunun nedeni, bu tür miktarların modern devrelere güç sağlamak için oldukça yeterli olmasıdır. 1 amper çok büyük önem 100 miliamperlik bir akım bir kişiyi öldürebileceğinden ve bu nedenle bir elektrik prizi bir kişi için örneğin hız yapan bir arabadan daha az tehlikeli değildir.
Söz konusu kavramı tanımlayan şema
Belirli bir süre içinde iletkenden geçen elektrik miktarını biliyorsanız, o zaman resimde gösterilen formül kullanılarak kuvvet (güç değil) hesaplanabilir.
Elektrik şebekesi kapalı ve şubesiz olduğunda her kesitten saniyede aynı miktarda elektrik akar. Teorik olarak bu şu şekilde gerekçelendirilir: yük belirli bir yerde birikemez ve elektrik akımının gücü her yerde aynıdır.
Akım türleri
Güncel kaynaklar
Elektrik akımı kaynağı, belirli bir enerji türünü elektrik enerjisine dönüştüren elektrikli bir cihazdır. Bu tür cihazlar fiziksel ve kimyasal olarak ikiye ayrılır.
Kimyasal kaynakların çalışma prensibi kimyasal enerjinin elektrik enerjisine dönüştürülmesine dayanmaktadır. Bu dönüşüm bağımsız olarak gerçekleşir ve dışarıdan katılım gerektirmez. Elementlerin yenilenebilirliğine ve reaksiyon türüne bağlı olarak bunlar aşağıdakilere ayrılır:
- Birincil (piller) Birincil kaynaklar, içlerinde meydana gelen kimyasal reaksiyonların geri döndürülemez olması nedeniyle deşarj edildikleri takdirde ikinci kez kullanılamazlar. Yakıt ve yarı yakıt hücrelerine ayrılırlar. Yakıtlı olanlar pillere benzer, ancak kimyasal maddeler yiyecek gibi ayrı ayrı doldurulurlar Kimyasal reaksiyon dışarı çıkıyorlar. Bu onların uzun süre çalışmasına yardımcı olur. Yarı yakıt aşağıdakilerden birini içerir: kimyasal elementler ve ikincisi kullanım boyunca yavaş yavaş gelir. Hizmet ömürleri yenilenemeyen maddenin temini ile belirlenir. Böyle bir elemanın şarj yoluyla yenilenmesi mümkünse, pil olarak yeteneklerini sürdürür.
Piller - birincil kimyasal akım kaynakları olarak
- İkincil (piller) kullanımdan önce bir şarj döngüsüne tabi tutulur. İşlem sırasında aldıkları şarj, cihazlarla birlikte taşınabilir. Yük tüketildikten sonra, yükleme ve kimyasal reaksiyonun tersinirliği nedeniyle yeniden oluşturulabilir. Ayrıca mekanik veya kimyasal olarak yüklenen ve cihazlara güç sağlama yeteneklerini geri kazandıran yenilenebilir elementler de ikincil olarak sınıflandırılır. Reaksiyonun devam edebilmesi için belirli bir süre sonra belirli parçaların değiştirilmesini gerektirecek şekilde tasarlanmışlardır.
Elektrik güç kaynağı türleri
Önemli! Pillere ve akümülatörlere bölünmenin şartlı olduğu anlaşılmalıdır. Pilin özellikleri, örneğin belirli bir şarj durumunda yeniden canlandırılabilen alkalin pillerde kendini gösterebilir.
Ayrıca reaktif türüne göre kimyasal kaynaklar ikiye ayrılır:
- Asidik.
- Tuzlu.
- Alkali.
Elektrik akımının fiziksel kaynakları, mekanik, nükleer, termal veya ışık enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürülmesine dayanır.
Endüstriyel üç fazlı akım jeneratörü
Mevcut güç - neye eşittir, hangi birimlerde ölçülür, formülü kullanarak mevcut gücün nasıl bulunacağı
Daha önce açıkça görüldüğü gibi, elektrik akımının gücü, birim zamanda bir iletkenden geçen yükü gösteren fiziksel bir niceliktir. Bunu hesaplamanın temel formülü şuna benzer: I = q/t, burada q, iletken boyunca coulomb cinsinden akan yüktür ve t, saniye cinsinden zaman aralığıdır.
Ohm yasasını kullanarak elektrik akımının gücünü de hesaplayabilirsiniz. Bu değerin volt cinsinden şebeke voltajının ohm cinsinden direncine bölünmesine eşit olduğunu belirtir. Bu bakımdan şöyle bir formül var: I = U/R. Bu yasa DC değerlerinin hesaplanmasında geçerlidir.
Elektriğin değişken parametrelerini hesaplamak için bulunan değerleri bölmeniz gerekir. Kare kök ikiden.
Bilginize! Bu daha pratik bir ölçüm yöntemidir ve ev veya ofisteki tüm cihazlara alternatif akım sağlayan prizlerden güç verildiği için sıklıkla kullanılması gerekir. Bunun yapılmasının nedeni, üzerinde çalışılmasının daha kolay olması ve dönüştürülmesinin daha uygun olmasıdır.
Tablodaki Ohm yasası
Önemli! Floresan lambalar açıldığında alternatif elektrik akımının çalışmasının açık bir örneği gözlemlenebilir. Tamamen yanana kadar, içlerinde akım ileri geri hareket ettiği için yanıp söneceklerdir.
Akımın birimi amperdir. En küçük dairesel kesite sahip (minimum dairesel kesit alanına sahip), birbirinden 1 metre uzakta ve havasız bir vakum boşluğunda bulunan sonsuz paralel iletkenlerden geçen sabit bir akımın gücü olarak tanımlanır. Bu iletkenlerin bir metre uzunluğundaki bu etkileşimi 2 × 10 üzeri Newton'un eksi 7. kuvvetine eşittir. Bir saniye içinde bir iletkenden bir coulomb yük geçerse, içindeki akım bir ampere eşittir.
Şarj edilebilir piller ikincil kaynaklardır ancak pillere ayrılmaz biçimde bağlıdırlar.
Neden akımı ölçmeniz gerekiyor?
Belirli bir iletkenin veya devrenin özellikleri hakkında fikir sahibi olmak için bir iletken veya elektrik devresinin bir bölümündeki akım gücü ölçülür. Akım gücü elektriğin ana parametrelerinden biri olduğundan, voltaj ve direnç gibi diğer değerlerle ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdır. Üstelik daha önce de açıkça görüldüğü gibi bu üç nicelik orantılı olarak birbirini belirleyebilir.
Güneş paneli aynı zamanda ışık enerjisini dönüştüren bir kaynaktır
Elektrik akımı gücünün hesaplamaları farklı durumlarda yapılır:
- Elektrik ağlarını döşerken.
- Cihazları oluştururken.
- Eğitim amaçlı.
- Belirli eylemleri gerçekleştirmek için uygun parçaları seçerken.
Akım jeneratörü cihaz şeması
Akımı ölçmek için elektrikli cihaz
Elektrik akımının gücünü ölçmek için şunu kullanın: özel cihaz ampermetre denir. Çeşitli güçlerdeki akımları ölçmek gerekiyorsa, miliampermetre ve makroampermetrelerin kullanımına başvurulur. Gerekli değeri ölçmek için devreye seri olarak bağlanır. Cihazdan geçen akım değiştirilecek ve veriler dijital ekranda veya analog terazide görüntülenecektir.
Önemli! Dalları olmayan basit bir kapalı devredeki akım gücü tüm noktalarda aynı olduğundan ampermetreyi ağın herhangi bir yerinde açabileceğinizi hatırlamakta fayda var.
Modern test cihazları ve multimetreler, elektrik akımını ölçme işlevini içerir, bu nedenle endüstriyel kullanıma yönelik büyük cihazlara başvurmaya gerek yoktur.
Evdeki mevcut güç bir multimetre kullanılarak ölçülebilir
Bu nedenle elektrik akımının gücü, hareketli parçacıkların temel bir özelliğidir. Yalnızca ağdaki voltajın ve direncin ne olduğunu netleştirmekle kalmaz, aynı zamanda EMF vb. gibi diğer önemli miktarları da belirler.
3451
Bir önceki yazımızda elektrik akımına bakmıştık. Bu yazımızda ölçü birimlerine bakacağız. Onlar olmadan nasıl yaşayabiliriz? Ancak işleri karmaşıklaştırmamak için yalnızca en gerekli olanları ele alacağız ve gelecekte prensip olarak yalnızca bunlara ihtiyaç duyulacak.
Elektrik akımının parçacıkların hareketi olduğunu zaten biliyoruz. Bu parçacıkların hareket edebilmesi için dışarıdan yönlendirilmiş bir kuvvet (örneğin bir elektrik alanı) gereklidir. Ve parçacıkları hareket ettiren bu kuvvetin korunması gerekir.
Güç kaynağının (gerilim kaynağı, akım kaynağı) iki terminali veya iki kutbu vardır. Hangilerinin potansiyel farkı var? Basit kelimelerle açıklanırsa potansiyel fark, birbirine yönelen parçacıkların arzıdır. Yani mümkünse (-) terminaldeki parçacıklar (+) terminale yönelecektir.
Şimdi resme bakalım.
Canlandırmak için üzerine gelin veya tıklayın
Resimde güç kaynağını ve iletkeni görüyoruz. Fareyi resmin üzerine getirirsek, güç kaynağı "döner", yani parçacıkları aktarmak için orada bir tür kuvvet korunur. İletken güç kaynağına bağlı değil, yani devre kapalı değil. Elektrik akımının oluşabilmesi için devrenin kapalı olması gerekir.
Bir örneğe bakalım.
İletkende bir elektrik akımı, yani parçacıkların düzenli hareketi ortaya çıkar. Yüklü parçacıklar hareket ettiğinde ne görüyoruz?
- 1. Kaç tane parçacık hareket ediyor?
- 2. Parçacığı hareket ettirmek için ne kadar enerji harcanır?
Mevcut güç
Akım gücü, bir iletkenin kesitinden geçen yük miktarının geçiş zamanına oranına eşit bir miktardır. Yani bu, bir iletkenin kesitinden belirli bir sürede kaç yükün geçtiğine dair ilk sorumuzun cevabıdır.
Akımın birimi Amper (A)'dir.
Sembol: ben
Aşağıdaki resim bu anı göstermektedir:
Gerilim
Mevcut güç daha çok niceliksel bir göstergedir. Parçacıkların hareket edebilmesi için enerji (iş) gereklidir.
Gerilim ( elektrik voltajı) bir yükü hareket ettirirken tüketilen enerjidir. Basit kelimelerle Bu, yükleri bir iletken boyunca hareket ettiren kuvvettir (basınç). Böylece ikinci soruyu cevaplamış olduk.
Akım voltajının ölçü birimi Volt'tur (V).
Sembol: U
Artık akım kuvvetinin, akım voltajının ve bunların sembollerinin ne olduğunu biliyoruz. Bu süreçleri açıklamak için borudaki su örneğinin sıklıkla kullanıldığını da eklemek isterim. Boruyu içeri al bu durumda bu iletkendir, suyu iten basınç voltajdır ve su miktarı (kesitten geçen) akımdır.