什麼是電壓、電流和電阻:它們在實踐中的應用

在電氣工程中,術語“電流”、“電壓”和“電阻”用於描述電路中發生的過程。他們每個人都有自己的目的和特定的特徵。

該詞用於表徵帶電粒子(電子、空穴、陽離子和陰離子)通過某種物質的特定介質的運動。電荷載流子的方向和數量決定了電流的類型和強度。

電流的主要特性影響其實際應用

電荷流動的先決條件是存在電路,或者換句話說,存在為其移動創造條件的閉環。如果運動粒子內部形成空隙,它們的定向運動會立即停止。

電路外部和內部的電流

電力中使用的所有開關和保護都基於此原理工作。它們在導電部件的移動觸點之間形成分離,並通過此動作中斷電流,關閉設備。

在能源領域,最常見的方法是通過電子在以電線、輪胎或其他導電部件形式製成的金屬內部運動而產生電流。

除了這個方法,裡面的current的創建也是用到的:

1. 由於電子或陽離子和陰離子的運動而產生的氣體和電解液——帶有正負電荷符號的離子;

2. 由於熱電子輻射現象引起電子運動的真空、空氣和氣體環境;

3.半導體材料由於電子和空穴的運動。

在以下情況下可能會發生觸電:

  • 對帶電粒子施加外部電勢差;

  • 當前不是超導體的電熱絲;

  • 與新物質釋放相關的化學反應過程;

  • 施加在導線上的磁場的影響。

電流的波形可以是:

1.時間軸上呈直線形式的常量;

2. 由基本三角關係很好地描述的可變正弦諧波;

3. 曲折,大致類似於正弦波,但具有尖銳、明顯的角度,在某些情況下可以很好地平滑;

4. 脈動,方向不變,振幅按照明確的規律從零到最大值週期性波動。

當前的形式

在以下情況下,電流對人有用:

  • 轉化為光輻射;

  • 加熱熱元件;

  • 由於可移動電樞的吸引或排斥或固定在軸承中的驅動器的轉子旋轉而執行機械功;

  • 在其他一些情況下會產生電磁輻射。

當電流通過電線時,損壞可能由以下原因引起:

  • 載流電路和触點過熱;

  • 教育 渦流 在電機的磁路中;

  • 電輻射 電磁波 在環境中和一些類似的現象。

電氣設備的設計者和各種電路的開發者會考慮其設備中列出的電流可能性。例如,通過混合用於傳輸磁通量的鐵芯,可以減輕渦流在變壓器、電動機和發電機中的有害影響。同時,渦流已成功用於根據感應原理工作的電烤箱和微波爐中的介質加熱。

具有正弦波形的交流電每單位時間(一秒)可能具有不同的振盪頻率。不同國家電氣裝置的工業頻率標準化為 50 或 60 赫茲。對於電氣工程和無線電業務的其他目的,使用信號:

  • 低頻,具有較低的值;

  • 高頻,大大超過工業設備的範圍。

人們普遍認為,電流是由帶電粒子在某種宏觀介質中的運動產生的,稱為傳導電流……然而,當宏觀帶電物體運動時,會產生另一種電流,稱為對流,例如雨滴.

電流是如何在金屬中形成的

電子在施加於它們的恆定力的影響下的運動可以比作跳傘者帶著敞篷降落。在這兩種情況下,都獲得了均勻加速的運動。

跳傘者由於重力而向地面移動,這與空氣阻力相反。電子受施加於它們的力的影響 電場,並且它的運動受到與其他粒子 - 晶格離子的連續碰撞的阻礙,由於施加力的部分效果被消除。

在金屬中移動電子

在這兩種情況下,跳傘者和電子運動的平均速度都達到了一個恆定值。

這創造了一個相當獨特的情況,其中速度:

  • 電子的自行由每秒 0.1 毫米數量級的值確定;

  • 電流的流動對應一個更高的值——光波的傳播速度:大約每秒30萬公里。

因此, 電流的流動 在向電子施加電壓的地方產生,結果它們開始以光速在導電介質內移動。

當電子在金屬的晶格中移動時,會出現另一個有趣的規律:它與大約每十分之一的抗衡離子發生碰撞。也就是說,它成功地避免了大約 90% 的離子碰撞。

每十分之一

這種現像不僅可以用大多數人普遍理解的基本經典物理定律來解釋,還可以用量子力學理論描述的附加運行定律來解釋。

如果我們簡單地表達它們的作用,那麼我們可以想像金屬內部電子的運動受到重“擺動”大離子的阻礙,這些離子提供了額外的阻力。

加熱時振盪離子的電阻

當加熱金屬時,當重離子的“擺動”增加並降低導線晶格的導電性時,這種效果尤其明顯。

因此,當金屬被加熱時,它們的電阻總是增加,而當冷卻時,它們的電導率會增加。當金屬的溫度下降到接近絕對零值的臨界值時,其中很多都會出現超導現象。

電流,根據其值,能夠做不同的事情。為了對其能力進行定量評估,採用了一個稱為安培數的值。它在國際測量系統中的大小為 1 安培。為了表示技術文獻中的電流強度,採用了索引 «I»。

電壓

該術語用作物理量的特徵,表示在不改變有源場源上剩餘電荷的放置性質的情況下,將測試單元的電荷從一個點轉移到另一個點所消耗的功。

由於起點和終點具有不同的能量勢能,移動電荷所做的功或電壓等於這些勢能之差的比率。

根據流動的電流,使用不同的術語和方法來計算電壓。不可能是:

1.常數——在靜電和恆流電路中;

2. alternating——在交流和正弦電流的電路中。

對於第二種情況,這些額外的特徵和壓力類型被用作:

  • amplitude——與橫坐標軸零位置的最大偏差;

  • 瞬時值,表示在某個時間點;

  • 有效的、有效的或,也稱為均方根值,由半個週期的有效工作確定;

  • 整流平均值以一次諧波週期的整流值為模計算得出。

交流電壓特性

對於電壓的定量評估,引入了 1 伏特的國際單位,符號 «U» 成為其名稱。

通過架空線傳輸電能時,支架的設計及其尺寸取決於所用電壓值。它在相導體之間的值稱為線性並且相對於每個導體和接地相。

VL-330 kV電壓

此規則適用於所有類型的航空公司。

架空線電壓 10 kV

在我國的家庭電網中,標準是380/220伏的三相電壓。

電阻

該術語用於表徵物質的特性,以削弱電流通過它的通道。在這種情況下,可以選擇不同的環境,可以改變物質的溫度或其尺寸。

在直流電路中,電阻做有功功,故稱為有功。對於每個部分,它與施加的電壓成正比,與通過的電流成反比。

交流電方案引入以下概念:

  • 阻抗;

  • 波阻。

電阻抗也稱為複阻抗或分量阻抗:

  • 積極的;

  • 反應性的。

反過來,反應性可以是:

  • 容性的;

  • 歸納的。

描述了電阻三角形的阻抗元件之間的連接。

電阻三角

在電動力學計算中,電力線的波阻抗由入射波電壓與沿波線通過的電流值之比確定。

電阻值以1歐姆為國際計量單位。

電流、電壓、電阻的關係

表達這些特性之間關係的一個典型例子是與液壓迴路的比較,其中生命流動的運動力(模擬 - 電流的大小)取決於施加在活塞上的力的值(產生張力)和流線的特徵,由收縮(阻力)構成。

電流、電壓和電阻

描述電阻、電流和電壓關係的數學定律最先由 Georg Ohm 發表並獲得專利。他推導出電路的整個電路及其部分的定律。有關更多詳細信息,請參見此處: 歐姆定律在實踐中的應用

電流表、電壓表和歐姆表用於測量基本電量。

電流、電壓和電阻測量

安培計測量流過電路的電流。由於它在整個封閉區域內不會發生變化,因此安培計放置在電壓源和用戶之間的任何位置,從而通過設備的測量頭形成電荷通道。

電壓表用於測量連接到電流源的用戶端子處的電壓。

歐姆表的電阻測量只能在用戶關機的情況下進行。這是因為歐姆表輸出校準電壓並測量流過測試頭的電流,通過將電壓除以電流值轉換為歐姆。

測量期間任何外部低功率電壓的連接都會產生額外的電流並使結果失真。考慮到歐姆表的內部電路是低功耗的,那麼在施加外部電壓時電阻測量錯誤的情況下,設備經常會由於其內部電路燒毀而發生故障。

了解電流、電壓、電阻的基本特性以及它們之間的關係可以讓電工成功地完成工作並可靠地操作電氣系統,而犯下的錯誤往往會導致事故和傷害。

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