Электрический ток: основные понятия

Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц: электронов и ионов (в зависимости от среды). Именно их движение принято считать электрическим током.

Для более полного понимания необходимо обратить внимание на слово «ток» — оно буквально, поскольку заряды «текут» из одного заряженного объекта в другой.

Положительные и отрицательные заряды притягиваются друг к другу, образуя поток, который создает электрический ток.

Основные характеристики:

• Сила тока — I (Ампер);
• Напряжение — U (Вольт);
• Сопротивление — R (Ом);

Основная формула вычисления силы тока выглядит так: I = U/R и отражает закон Ома.

Представим себе поток автомобилей, которые проезжают сквозь туннель. Туннель будет проводом, а автомобили электронами. Чем больше автомобилей проходит через туннель, тем больше становится сила тока.

Напряжение отражает разницу зарядов тел, между которыми идет ток. То есть, если у одной частицы заряд очень высокий, а у другой низкий, то и напряжение будет высоким.

Сопротивление отражает способность проводника пропускать определенное количество тока.

Принципиальные схемы

https://www.asutpp.ru/vidy-elektricheskih-shem.html

Принципиальная схема — важный документ, который описывает работу какого-либо оборудования. Данную схему в обязательном порядке составляют на этапе проектирования, а позже по ней собирают устройство или прототип.

В зависимости от назначения схемы могут быть:

• Монтажная — указывается точное местоположение всех деталей с разводкой их соединения. Используется, например, для изображения проводки в квартире.
• Принципиальная — указываются условно все детали, контакты и электрические связи. Дает более развернутое представление о работе устройства.
• Структурная — условная блок-схема с отображением основных узлов и условными соединениями.
• Объединенная — включает в себя все три типа.

Принципиальные  монтажные схемы являются наиболее распространенными. Рисовать их можно как от руки, так и при помощи специального программного обеспечения.

Система обозначений выполняется в соответствии с принятыми нормами ГОСТ.

Основные законы электричества

Закон Ома - основной закон электротехники: : «Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи».

Закон Джоуля-Ленца: «Нагревание проводника или полупроводника прямо пропорционально его сопротивлению, времени действия тока и квадрату силы тока». 

Последовательное соединение — такой способ подключения устройств (лампочек, например), при котором сила тока у всех устройств одинаковая.

Параллельное соединение — такое подключение устройств, при котором напряжение везде одинаковое, а сила тока — разная. Потребление тока зависит от собственного напряжения.

Управление электричеством

https://instrumentgid.ru/cifrovoj-voltmetr/

Мало просто понимать принцип работы электрического тока, важно научиться им управлять. Это существенно расширяет возможности человечества.

Осуществлять управление электрическим током можно вручную: самостоятельно замыкая и размыкая цепь, используя переключатели. Напряжение вокруг компонентов измеряют вольтметром. 

Второй способ управлять электрическим током — с помощью специальных приспособлений. Это осуществляется при помощи разработанных алгоритмов и микроконтроллеров. Существуют разные виды контроллеров. Среди них есть простые, которые требуют программирования и «готовые» вычислительные платформы.

Делитель напряжения — позволяет получить меньшее напряжение из большего, при этом напряжение может быть как постоянным, так и переменным. 

Простейшая схема делителя напряжения

Вышеуказанная схема содержит два сопротивления. Если величины сопротивления одинаковы, то на выходе напряжение будет в два раза меньше, чем на входе (по закону Ома). Для других случаев величина падения напряжений на резисторах делителя определяется по формулам

UR1 = I*R1; UR2 = I*R2   

где UR1, UR2 — падения напряжения на резисторах R1 и R2 соответственно, I — ток в цепи. В схемах делителей выходное напряжение обычно снимают с нижнего по схеме резистора.

Делитель напряжения необходим, когда мы хотим получить точку с определенным сигналом. Например, нужно запитать маломощный двигатель, понизив его уровень и ограничив ток.

Делитель напряжения:

• Линейный — представляет активное или реактивное сопротивление, в котором коэффициент передачи определяется, исходя из закона Ома.
• Нелинейный — параметрические делители напряжения.

Принципы действия делителей в целом одинаковы, но зависят от определенных элементов. Наиболее распрострен делитель на резистора ввиду своей простоты.