Электричество. Теория и основные понятия.

 Электричество. Теория и основные понятия.

 Электрический ток.

Определение:
Электрическим током (он обычно обозначается буквой I) в случае электропроводки называется направленное движение электронов в проводах электропроводки и внутри включенных электроприборов.

Напомним, что все окружающие нас вещества состоят из атомов, в которых отрицательно заряженные электроны вращаются вокруг положительно заряженных ядер. В электротехнике находят применение вещества, обладающие различной концентрацией электронов и, соответственно, различной электропроводностью (проводники и диэлектрики).

  Сопротивление проводников

Поступательное движение электронов, дрейфующих по металлическому проводнику, тормозится вследствие столкновения их с ионами атомов проводника. Частота столкновений зависит от структуры материала и его температуры.

Определение:

Возникающее при столкновениях противодействие проводника направленному движению электронов (электрическому току), называется электрическим сопротивлением проводника и обозначается буквой R (или г).

Сопротивление проводника зависит от удельного сопротивления материала, из которого он изготовлен.

Определение: Удельным сопротивлением называется сопротивление проводника длиной 1 м и поперечным сечением 1 мм2, с увеличением температуры удельное сопротивление металлов возрастает.

Мощность, выделяемая при прохождении тока

Для оценки энергетических возможностей выполнения работы в электрической цепи используется формула:

Р = UI = PR = U2/R, где Р — мощность, выделяемая при прохождении электрического тока (I) через сопротивление (R), между концами которого существует разность потенциалов (U).

Практически используется то или другое из представленных выражений для мощности в зависимости от условий расчетов.

Единицы измерения основных электрических величин

Ампер. Основной электрической единицей тока в Международной системе единиц (СИ), является ампер (А).  В амперах измеряется также магнитодвижущая сила и разность магнитных потенциалов.

Современное определение ампера было предложено Международным комитетом мер и весов в 1946 году и принято IX Генеральной конференцией по мерам и весам в 1948 году.

Определение:

Ампер есть сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 метр один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 метр силу взаимодействия, равную 2·10−7 ньютона.

Ом (обозначение: Ом, Ω) — единица измерения электрического сопротивления в Международной системе единиц (СИ).
 Ом равен электрическому сопротивлению проводника, между концами которого возникает напряжение 1 вольт при силе постоянного тока 1 ампер.

Вольт (русское обозначение: В; международное: V) — в Международной системе единиц (СИ) единица измерения электрического потенциала, разности потенциалов, электрического напряжения и электродвижущей силы.

Разность потенциалов между двумя точками равна 1 вольту, если для перемещения заряда величиной 1 кулон из одной точки в другую над ним надо совершить работу величиной 1 джоуль. Вольт также равен электрическому напряжению, вызывающему в электрической цепи постоянный ток силой 1 ампер при мощности 1 ватт.

Ватт (русское обозначение: Вт, международное: W) — единица измерения мощности в Международной системе единиц (СИ).
Определение:
1 ватт определяется как мощность, при которой за 1 секунду времени совершается работа в 1 джоуль. Таким образом, ватт является производной единицей измерения и связан с другими единицами СИ следующими соотношениями:

    Вт = Дж / с = кг·м²/с³
    Вт = H·м/с
    Вт = В·А
 Для измерения больших мощностей применяют кратные единицы: киловатт (1 кВт = 1000 Вт) и мегаватт (1 МВт = 1 ООО ООО Вт = 1-106 Вт).

Прибор, измеряющий мощность, называется ваттметр. Он имеет две измерительные цепи (две катушки), одна из которых (катушка тока) включается как амперметр последовательно с объектом измерения, а вторая (катушка напряжения) подключается к этому объекту параллельно как вольтметр.

Джоуль, киловатт-час. Так как основная единица работы и энергии в системе СИ — джоуль (Дж) сама по себе мала, то в электроэнергетических цепях практической единицей для измерения работы, совершаемой электрическим током, обычно служит более крупная единица — киловатт-час (кВт-ч).
Определение:
 1 кВт-ч — работа, совершаемая током при непрерывном протекании его в течение одного часа с выделением на протяжении этого времени мощности 1 кВт. Следовательно, 1 кВт-ч = 3 600 ООО Дж.