Amperleri kilovatlara ve kilovatları amperlere dönüştürme sorununun formülasyonu biraz yanlıştır. Gerçek şu ki amper ve kilovat biraz farklı fiziksel büyüklüklerdir. Amper, elektrik akımının birimidir ve kilowatt, elektrik gücünün birimidir. Akım gücünün belirtilen güce uygunluğundan veya mevcut gücün değerine karşılık gelen güçten bahsetmek daha doğrudur. Bu nedenle, amperin kilowatt'a ve tersinin dönüşümü tam anlamıyla değil, göreceli olarak anlaşılmalıdır. Daha sonraki hesaplamalarda bundan yola çıkmamız gerekiyor.

Çoğu zaman bir miktarı bilerek diğerini belirlemek gerekir. Koruyucu ve anahtarlama ekipmanlarını seçmek için bu gerekli olabilir. Örneğin, tüm tüketicilerin toplam gücü bilindiğinde bir devre kesici veya sigorta seçmeniz gerekiyorsa.

Tüketiciler arasında akkor lambalar, floresan lambalar, ütüler, çamaşır makinesi, kazan, kişisel bilgisayar ve diğer ev aletleri bulunabilir.

Başka bir durumda, bilinen bir anma akımına sahip bir koruyucu cihaz varsa, makineye veya sigortaya "yüklenmesine" izin verilen tüm tüketicilerin toplam gücünü belirlemek mümkündür.

Elektrik tüketicilerinin genellikle nominal güç tüketimini gösterdiğini ve koruyucu cihazın (devre kesici veya sigorta) nominal akımı gösterdiğini bilmelisiniz.

Amperleri kilovatlara (ve tersi) dönüştürmek için üçüncü miktarın değerini bilmek gerekir; bu olmadan hesaplamalar imkansızdır. Bu, beslemenin veya nominal voltajın değeridir. Elektrik (ev) ağındaki standart voltaj 220V ise, nominal voltaj genellikle tüketicilerin kendisinde ve koruyucu cihazlarda gösterilir.

Yani, örneğin, bir ev elektrik şebekesi için akkor lamba üzerinde, güce ek olarak, tasarlandığı nominal voltaj da belirtilir. Aynı şey devre kesiciler (sigortalar) için de geçerlidir. Ayrıca çalıştırılmaları gereken nominal voltajı da gösterirler.

Ayrıca, olağan tek fazlı 220V ağa ek olarak, üç fazlı bir 380V elektrik ağının sıklıkla kullanıldığına (genellikle üretimde) dikkat edilmelidir. Güç ve akım hesaplanırken bu da dikkate alınmalıdır.

Amperleri kilovatlara dönüştürme (tek fazlı 220V ağ)

Diyelim ki anma akımı 25A olan tek kutuplu bir devre kesicimiz var. Onlar. normal çalışma modunda makineden 25A'yı aşmayan bir akım akmalıdır. Makinenin dayanabileceği maksimum gücü belirlemek için aşağıdaki formülü kullanmalısınız:

P = U*I

burada: P – güç, W (watt);

U – voltaj, V (volt);

I – akım gücü, A (amper).

Bilinen değerleri formülde yerine koyarız ve aşağıdakileri elde ederiz:

P = 220V*25A = 5500W

Güç watt cinsinden elde edildi. Ortaya çıkan değeri kilowatt'a dönüştürmek için 5500W'ı 1000'e bölün ve 5,5kW (kilovat) elde edin. Onlar. 25A değerindeki bir makineden güç alacak tüm tüketicilerin toplam gücü 5,5 kW'ı geçmemelidir.

Tek fazlı bir ağda kilowatt'ı ampere dönüştürme

Tüm tüketicilerin toplam gücü veya her tüketici ayrı ayrı biliniyorsa, tüketicilere bilinen güçle güç sağlamak için gereken koruyucu cihazın nominal akımını belirlemek kolaydır.

Diyelim ki toplam gücü 2,9 kW olan birkaç tüketici var:

• akkor lambalar 4 adet. güç her biri 100W;
• 2 kW kapasiteli kazan;
• 0,5 kW gücünde kişisel bilgisayar.

Toplam gücü belirlemek için öncelikle tüm tüketicilerin değerlerini tek bir göstergeye getirmeniz gerekir. Onlar. Kilowatt'ı watt'a dönüştürün. Çünkü 1kW = 1000W ise kazan gücü 2kW*1000 = 2000W olacaktır. PC gücü 0,5 kW * 1000 = 500 W'a eşit olacaktır.

Tüm tüketicilerin toplam gücünü biz belirliyoruz. Akkor lambaların, kazanın ve PC'nin gücünü artırmak gerekir.

PΣ = 400W + 2000W + 500W = 2900W

220 V şebeke geriliminde 2900 W güce karşılık gelen akım gücünü belirlemek için aynı P = U*I güç formülünü kullanırız. Formülü dönüştürelim ve şunu elde edelim:

ben = P/U = 2900W/220V ≈ 13,2A

Basit bir hesaplama sonucunda 2900W gücündeki yük akımının yaklaşık olarak 13,2A'ya eşit olduğu ortaya çıktı. Seçilen makinenin anma akımının en az bu değerde olması gerektiği ortaya çıktı.

Çünkü geleneksel tek fazlı bir devre kesicinin en yakın standart nominal değeri 16A'dır, daha sonra 2,9 kW gücünde bir yük için 16A nominal akımı olan bir devre kesici uygundur.

Amperleri kilovatlara (veya tersini) dönüştürün (üç fazlı 380V ağ)

Üç fazlı bir ağda amperin kilowatt'a (ve tersi) dönüştürülmesi için hesaplama yöntemi, tek fazlı bir elektrik ağı için hesaplama yöntemine benzer. Tek fark hesaplama formülündedir.

Üç fazlı bir ağdaki güç tüketimini belirlemek için aşağıdaki formül kullanılır:

P = √3*U*I

burada: P – güç, W (watt);

U – voltaj, V (volt);

I – akım gücü, A (amper);

Nominal akımı 50A olan üç fazlı bir devre kesicinin dayanabileceği gücü belirlemenin gerekli olduğunu düşünelim. Bilinen değerleri formülde yerine koyarız ve şunu elde ederiz:

P = √3*380V*50A ≈ 32908W

32908W'ı 1000'e bölerek watt'ı kilowatt'a dönüştürüyoruz ve gücün yaklaşık 32,9kW olduğunu buluyoruz. Onlar. üç fazlı 50A devre kesici 32,9 kW'lık bir yüke dayanabilir.

Üç fazlı bir tüketicinin gücü biliniyorsa, devre kesicinin çalışma akımı yukarıdaki formülün dönüştürülmesiyle hesaplanır.

Makinenin akımı aşağıdaki ifadeyle belirlenir:

ben = P/(√3*U)

Diyelim ki üç fazlı bir tüketicinin gücü 10 kW. Watt cinsinden güç 10kW*1000 = 10000W olacaktır. Mevcut gücü belirleyin:

ben = 10000W/(√3*380) ≈ 15,2A.

Bu nedenle 10 kW gücündeki bir tüketici için 16A dereceli bir makine uygundur.

Genel olarak basit soruyu cevaplamak için, akım (A), voltaj (V) ve güç (W) gibi fiziksel büyüklükleri bir kez daha kısaca ele almamız gerekiyor. Çok yakından ilişkilidirler ve birbirleri olmadan var olamazlar.

Elektrik alan bağımlılığı

Elektrik akımının yaratılması ve sürdürülmesinin tamamen elektrik alanına bağlı olduğunu çok iyi biliyoruz. doğrudan elektrik alanın büyüklüğüne bağlıdır. Bu ilişkiyi daha iyi anlamak için bu kavramları niceliksel olarak karakterize etmeye çalışalım.

Mevcut güç bu süreç için pek iyi bir isim değil. Ne olduğunun tam olarak belli olmadığı bir zamanda ortaya çıktı. Sonuçta bu kesinlikle bir kuvvet değil, bir saniyede iletkenin kesitinden akan elektronların (elektrik) sayısıdır. Bu miktar bir iletkenden saniyede geçen elektron sayısı olarak ifade edilebilir. Ancak elektronun yükü çok küçük bir değerdir. Pratik kullanıma uygun değildir.

Örneğin: Sıradan bir el feneri ampulünün telinden bir saniyede 2 x 1018 elektron geçer. Bu nedenle elektrik yükünün büyüklüğünün ölçü birimi 6,25x1018 elektronun sahip olduğu yük olarak kabul edilmeye başlandı. Bu yüke coulomb denir. Bu nedenle son birim, 1 coulomb'luk bir yükün iletkenin kesitinden bir saniyede geçtiği akım olarak kabul edilir. Bu birime çağrıldı amper ve hala elektrik mühendisliğinde akımı ölçmek için kullanılıyor.

Elektrik akımının elektrik alanına bağımlılığını belirlemek için alanın büyüklüğünü ölçebilmek gerekir. Sonuçta alan, herhangi bir yüke, elektrona veya coulomb'a etki eden bir kuvvettir. Bir elektrik alanının karakteristik özelliği böyle bir kuvvetin varlığıdır.

Alan gücü ölçümü

İletkenin farklı yerlerinde aynı olmadığından alan kuvvetini ölçmek çok zordur. Çeşitli noktalarda çok sayıda karmaşık ölçüm yapılması gerekli olacaktır. Bu bağlamda, alanın büyüklüğü, yüklere etki eden kuvvetle değil, bir kolyeyi iletkenin bir ucundan diğerine hareket ettirirken yaptığı iş ile karakterize edilir. Elektrik alanın yaptığı işe gerilim denir. İletkenin uçlarındaki potansiyel farka (+ ve -) da denir. Gerilim birimine denir volt.

Böylece, elektrik akımı kavramının iki ana büyüklükle karakterize edildiği sonucuna varabiliriz: akımın gücü elektrik akımının kendisidir, voltaj ise akımın yaratıldığı alanın büyüklüğüdür. Kuvvetin doğrudan gerilime bağlı olduğu ortaya çıktı.

Güç nedir

Son olarak gücün ne olduğuna hızlıca bir göz atalım. U'nun (gerilim) 1 coulomb hareket ettirildiğinde yapılan iş olduğunu zaten biliyoruz. I mevcut güç veya bir saniyede geçen coulomb sayısıdır. Dolayısıyla I x U 1 saniyede yapılan toplam işin bir göstergesidir. Aslında bu elektrik akımının gücüdür. Güç birimi vat.

Watt'ı ampere nasıl dönüştürebilirim?

Watt = Amper x Volt veya P = I x U

Amper = Watt/Volt veya I = P/U

Açıklayıcı bir örnek olarak bu seçeneği göz önünde bulundurun

4,6 Amper = 1000W/220V

2,7 Amper = 600W/220V

1,8 Amper = 400W/220V

1,1 Amper = 250W/220V

Hayatımızın modern konforunu elektrik akımına borçluyuz. Evlerimizi aydınlatır, ışık dalgalarının görünür aralığında radyasyon üretir, elektrikli soba, mikrodalga fırın, tost makinesi gibi çeşitli cihazlarda yemek pişirip ısıtır, bizi ateş için yakıt bulma ihtiyacından kurtarır. Bu sayede elektrikli trenlerde, metrolarda ve trenlerde yatay düzlemde hızla hareket ederken, yürüyen merdivenlerde ve asansör kabinlerinde dikey düzlemde hızla hareket ediyoruz. Evimizdeki sıcaklığı ve konforu klima, vantilatör ve elektrikli ısıtıcılardan geçen elektrik akımına borçluyuz. Elektrik akımıyla çalışan çeşitli elektrikli makineler hem evde hem de işte işimizi kolaylaştırıyor. Gerçekten elektrik çağında yaşıyoruz, çünkü bilgisayarlarımız, akıllı telefonlarımız, internet ve televizyonumuz ve diğer akıllı elektronik cihazlarımız elektrik akımı sayesinde çalışıyor. İnsanlığın termik, nükleer ve hidroelektrik santrallerde elektrik üretmek için bu kadar çaba harcaması boşuna değil - elektriğin kendisi en uygun enerji şeklidir.

Kulağa ne kadar paradoksal gelse de, elektrik akımının pratik kullanımına ilişkin fikirler, toplumun en muhafazakar kesimi olan deniz subayları tarafından ilk benimsenenler arasındaydı. Bu kapalı kastta zirveye çıkmanın zor bir mesele olduğu açık; yelken filosunda kabin görevlisi olarak işe başlayan amirallere, buhar motorlu tamamen metal gemilere geçme ihtiyacını kanıtlamak zordu. kıdemsiz subaylar her zaman yeniliklere güveniyordu. Limanların sadece kıyı bataryalarıyla değil, aynı zamanda daha modern savaş araçlarıyla da korunması sorununu gündeme getiren, Çeşme Körfezi'ndeki savaşın sonucunu belirleyen, 1770 Rus-Türk Savaşı sırasında itfaiye gemilerinin kullanılmasının başarısıydı. o zamanın savunması - mayın tarlaları.

19. yüzyılın başından itibaren çeşitli sistemlerde su altı madenlerinin geliştirilmesi gerçekleştirilmiş; en başarılı tasarımlar elektrikle çalışan otonom mayınlardır. 70'lerde 19. yüzyılda Alman fizikçi Heinrich Hertz, 40 m'ye kadar açılma derinliğine sahip demir mayınlarını elektriksel olarak patlatmak için bir cihaz icat etti. Değişiklikleri bize denizcilik temalı tarihi filmlerden tanıdık geliyor - bu kötü şöhretli "boynuzlu". elektrolitle doldurulmuş bir ampul içeren kurşun “boynuz” un geminin gövdesiyle temas ettiğinde ezildiği ve bunun sonucunda enerjisi mayını patlatmak için yeterli olan basit bir pilin çalışmaya başladığı mayın .

Denizciler, o zamanlar hala kusurlu olan güçlü ışık kaynaklarının (ışık kaynağının bir elektrik arkı ve parlak bir sıcak pozitif karbon elektrot olduğu Yablochkov mumlarının modifikasyonları) savaş alanını sinyalleme ve aydınlatmada kullanma potansiyelini ilk takdir edenler oldu. Projektörlerin kullanımı, onları gece savaşlarında kullanan veya onları sadece bilgi iletmek ve deniz oluşumlarının eylemlerini koordine etmek için bir sinyal verme aracı olarak kullanan tarafa çok büyük bir avantaj sağladı. Güçlü projektörlerle donatılmış deniz fenerleri, tehlikeli kıyı sularında navigasyonu kolaylaştırdı.

Kablosuz bilgi aktarım yöntemlerini bir patlama ile benimseyenin donanma olması şaşırtıcı değil - denizciler ilk radyo istasyonlarının büyüklüğünden utanmadılar, çünkü gemilerin tesisleri bu kadar gelişmiş radyo istasyonlarına uyum sağlamayı mümkün kıldı, o zamanlar çok hantal olmasına rağmen iletişim cihazları.

Elektrikli makineler, gemi silahlarının yüklenmesini basitleştirmeye yardımcı oldu ve top taretlerini döndürmek için kullanılan elektrikli güç üniteleri, top saldırılarının manevra kabiliyetini artırdı. Geminin telgrafı aracılığıyla iletilen komutlar, tüm ekip arasındaki etkileşimin verimliliğini artırdı ve bu da çatışmalarda önemli bir avantaj sağladı.

Denizcilik tarihinde elektrik akımının en korkunç kullanımı, Üçüncü Reich tarafından U sınıfı dizel-elektrikli baskın denizaltılarının kullanılmasıydı. Hitler'in "Kurt Paketi" denizaltıları Müttefik nakliye filosunun birçok gemisini batırdı - PQ-17 konvoyunun üzücü kaderini hatırlayın.

İngiliz denizciler Enigma (Riddle) şifreleme makinelerinin birkaç kopyasını ele geçirmeyi başardılar ve İngiliz istihbaratı da şifreyi başarıyla çözdü. Bu konuda çalışan önde gelen bilim adamlarından biri de bilgisayar biliminin temellerine yaptığı katkılarla tanınan Alan Turing'dir. Müttefik donanması ve kıyı hava kuvvetleri, Amiral Dönitz'in telsiz gönderilerine erişim sayesinde Wolfpack'i Norveç, Almanya ve Danimarka kıyılarına geri göndermeyi başardılar, bu nedenle denizaltı operasyonları 1943'ten itibaren kısa vadeli baskınlarla sınırlıydı.

Hitler, ABD'nin doğu kıyısındaki saldırılar için denizaltılarını V-2 füzeleriyle donatmayı planladı. Neyse ki Müttefiklerin Batı ve Doğu cephelerindeki hızlı saldırıları bu planların gerçekleşmesini engelledi.

Enerji bağımsızlığı 19. yüzyıl buhar teknolojilerini, 20. yüzyıl elektrik teknolojilerini ve 21. yüzyıl nükleer teknolojilerini başarıyla birleştiren nükleer reaktörler sayesinde sağlanan uçak gemileri ve nükleer denizaltılar olmadan modern bir filo düşünülemez. Nükleer enerjiyle çalışan reaktörler tüm şehre yetecek kadar elektrik akımı üretiyor.

Buna ek olarak, denizciler dikkatlerini bir kez daha elektriğe çevirdiler ve muazzam yıkıcı güce sahip kinetik mermileri ateşlemek için elektrikli silahlar olan raylı silahların kullanımını test ediyorlar.

Tarihsel referans

İtalyan fizikçi Alessandro Volta tarafından geliştirilen güvenilir elektrokimyasal doğru akım kaynaklarının ortaya çıkmasıyla birlikte, farklı ülkelerden gelen dikkat çekici bilim adamlarından oluşan bir galaksi, elektrik akımıyla ilgili olayları incelemeye ve bilim ve teknolojinin birçok alanındaki pratik uygulamalarını geliştirmeye başladı. Temel bir elektrik devresi için akım akışı yasasını formüle eden Alman bilim adamı Georg Ohm'u hatırlamak yeterli; Karmaşık elektrik devrelerini hesaplamak için yöntemler geliştiren Alman fizikçi Gustav Robert Kirchhoff; Sabit elektrik akımları için etkileşim yasasını keşfeden Fransız fizikçi Andre Marie Ampere. İngiliz fizikçi James Prescott Joule ve Rus bilim adamı Emil Christianovich Lenz'in çalışmaları, birbirlerinden bağımsız olarak, elektrik akımının termal etkisinin niceliksel değerlendirmesi yasasının keşfine yol açtı.

Elektrik akımının özelliklerine ilişkin çalışmanın daha da geliştirilmesi, şu anda Maxwell denklemleri olarak bilinen modern elektrodinamiğin temellerini atan İngiliz fizikçi James Clarke Maxwell'in çalışmasıydı. Maxwell ayrıca birçok olguyu (elektromanyetik dalgalar, elektromanyetik radyasyonun basıncı) öngören elektromanyetik ışık teorisini geliştirdi. Daha sonra Alman bilim adamı Heinrich Rudolf Hertz, elektromanyetik dalgaların varlığını deneysel olarak doğruladı; Elektromanyetik dalgaların yansıması, girişimi, kırınımı ve polarizasyonu üzerine yaptığı çalışma, radyonun yaratılmasının temelini oluşturdu.

Doğru akım akışı sırasında manyetizmanın tezahürlerini deneysel olarak keşfeden Fransız fizikçiler Jean-Baptiste Biot ve Felix Savard'ın ve sonuçlarını bir matematik yasası biçiminde genelleştiren olağanüstü Fransız matematikçi Pierre-Simon Laplace'ın çalışmaları ilk kez bir olgunun iki tarafını birbirine bağlayarak elektromanyetizmanın temelini attı. Bu bilim adamlarının görevi, elektromanyetik indüksiyon olgusunu keşfeden ve modern elektrik mühendisliğinin temelini atan parlak İngiliz fizikçi Michael Faraday tarafından devralındı.

Klasik elektronik teorisini yaratan ve elektromanyetik alandan hareketli bir yüke etki eden kuvvet için bir ifade elde eden Hollandalı teorik fizikçi Hendrik Anton Lorentz, elektrik akımının doğasının açıklanmasına büyük bir katkı yaptı.

Elektrik. Tanımlar

Elektrik akımı yüklü parçacıkların yönlendirilmiş (düzenli) hareketidir. Bu nedenle akım, birim zamanda bir iletkenin kesitinden geçen yük sayısı olarak tanımlanır:

I = q / t burada q, coulomb cinsinden yük, t saniye cinsinden süre, I amper cinsinden akımdır

Elektrik akımının başka bir tanımı iletkenlerin özellikleriyle ilgilidir ve Ohm yasasıyla açıklanmaktadır:

I = U/R burada U volt cinsinden voltajdır, R ohm cinsinden dirençtir, I amper cinsinden akımdır

Elektrik akımı amper (A) ve onun ondalık katları ve alt katları cinsinden ölçülür - nanoamper (bir amperin milyarda biri, nA), mikroamper (bir amperin milyonda biri, μA), miliamper (bir amperin binde biri, mA), kiloamper (binlerce) amper, kA) ve megaamper (milyon amper, MA).

SI sistemindeki akımın boyutu şu şekilde tanımlanır:

[A] = [Cl] / [sn]

Çeşitli ortamlarda elektrik akımı akışının özellikleri. Fenomenlerin fiziği

Katılarda elektrik akımı: metaller, yarı iletkenler ve dielektrikler

Elektrik akımının akışı konusunu ele alırken, bir maddenin belirli bir fiziksel durumunun karakteristiği olan çeşitli akım taşıyıcılarının - temel yüklerin - varlığını hesaba katmak gerekir. Maddenin kendisi katı, sıvı veya gaz olabilir. Sıradan koşullar altında gözlemlenen bu tür durumların benzersiz bir örneği, dihidrojen monoksitin veya başka bir deyişle hidrojen hidroksitin veya sadece sıradan suyun durumudur. Çoğu sıvı su bazlı olan soğuk içeceklere kadar dondurucudan buz parçalarını çıkardığımızda katı fazını gözlemliyoruz. Ve çay veya hazır kahve demlerken, üzerine kaynar su döküyoruz ve ikincisinin hazırlığı, soğuk havada, musluğundan çıkan gaz halindeki su buharından yoğunlaşan su damlacıklarından oluşan bir sisin ortaya çıkmasıyla kontrol ediliyor. su ısıtıcı.

Ayrıca yıldızların üst katmanlarını, Dünya'nın iyonosferini, alevleri, elektrik arklarını ve floresan lambalardaki maddeyi oluşturan maddenin plazma adı verilen dördüncü bir hali daha vardır. Yüksek sıcaklıktaki plazmanın karasal laboratuvarlarda çoğaltılması zordur çünkü çok yüksek sıcaklıklar gerektirir (1.000.000 K'den fazla).

Yapısal açıdan katılar kristal ve amorf olarak ikiye ayrılır. Kristalin maddeler düzenli bir geometrik yapıya sahiptir; böyle bir maddenin atomları veya molekülleri tuhaf hacimsel veya düz kafesler oluşturur; Kristal malzemeler metalleri, bunların alaşımlarını ve yarı iletkenleri içerir. Kar taneleri (çeşitli tekrarlanmayan şekillerdeki kristaller) şeklindeki aynı su, kristalli maddeler fikrini mükemmel bir şekilde göstermektedir. Amorf maddelerin kristal kafesi yoktur; Bu yapı dielektrikler için tipiktir.

Normal koşullar altında katı maddelerdeki akım, atomların değerlik elektronlarından oluşan serbest elektronların hareketi nedeniyle akar. İçlerinden elektrik akımı geçtiğinde malzemelerin davranışı açısından, ikincisi iletkenlere, yarı iletkenlere ve yalıtkanlara ayrılır. İletkenliğin bant teorisine göre çeşitli malzemelerin özellikleri, elektronların yerleştirilemediği bant aralığının genişliğine göre belirlenir. İzolatörler en geniş bant aralığına sahiptir ve bazen 15 eV'ye ulaşır. Mutlak sıfır sıcaklıkta yalıtkanların ve yarı iletkenlerin iletim bandında elektronları yoktur, ancak oda sıcaklığında termal enerji nedeniyle valans bandından çıkan belirli sayıda elektron zaten olacaktır. İletkenlerde (metaller), iletim bandı ve değerlik bandı örtüşür, bu nedenle mutlak sıfır sıcaklıkta oldukça fazla sayıda elektron vardır - malzemelerin daha yüksek sıcaklıklarında tamamen erimeye kadar devam eden akım iletkenleri. Yarıiletkenlerin bant aralıkları küçüktür ve elektrik akımını iletme yetenekleri sıcaklığa, radyasyona ve diğer faktörlerin yanı sıra yabancı maddelerin varlığına da büyük ölçüde bağlıdır.

Ayrı bir durum, elektrik akımının süperiletkenler adı verilen, akım akışına sıfır dirence sahip malzemeler aracılığıyla akışıdır. Bu tür malzemelerin iletim elektronları, kuantum etkileri nedeniyle birbirine bağlı parçacık toplulukları oluşturur.

Yalıtkanlar, adından da anlaşılacağı gibi, elektriği son derece zayıf iletirler. Yalıtkanların bu özelliği, farklı malzemelerin iletken yüzeyleri arasındaki akım akışını sınırlamak için kullanılır.

Sabit bir manyetik alana sahip iletkenlerdeki akımların varlığına ek olarak, alternatif akımın ve ilgili alternatif manyetik alanın varlığında, bunun değişimiyle veya Foucault akımları olarak da adlandırılan "girdap" akımları ile ilişkili etkiler ortaya çıkar. Manyetik akı ne kadar hızlı değişirse, tellerdeki belirli yollar boyunca akmayan, ancak iletkende kapanarak girdap devreleri oluşturan girdap akımları o kadar güçlü olur.

Girdap akımları bir cilt etkisi sergiler; bu, alternatif elektrik akımının ve manyetik akının esas olarak iletkenin yüzey katmanında yayıldığı ve bunun da enerji kayıplarına yol açtığı anlamına gelir. Girdap akımlarından kaynaklanan enerji kayıplarını azaltmak için, alternatif akım manyetik çekirdeklerinin ayrı, elektriksel olarak yalıtılmış plakalara bölünmesi kullanılır.

Sıvılarda elektrik akımı (elektrolitler)

Tüm sıvılar, bir dereceye kadar, bir elektrik voltajı uygulandığında elektrik akımını iletebilir. Bu tür sıvılara elektrolit denir. İçlerindeki mevcut taşıyıcılar, elektrolitik ayrışma nedeniyle bir madde çözeltisinde bulunan sırasıyla pozitif ve negatif yüklü iyonlar - katyonlar ve anyonlardır. İyonların hareketinden kaynaklanan elektrolitlerdeki akım, metallerin özelliği olan elektronların hareketinden kaynaklanan akımın aksine, maddelerin elektrotlara aktarılması ve bunların yakınında yeni kimyasal bileşiklerin oluşması veya birikmesi eşlik eder. bu maddeler veya yeni bileşikler elektrotlar üzerinde.

Bu olay, çeşitli kimyasal maddelerin gram eşdeğerlerini ölçerek modern elektrokimyanın temelini attı ve böylece inorganik kimyayı kesin bir bilime dönüştürdü. Elektrolit kimyasının daha da geliştirilmesi, bir kez şarj edilebilir ve şarj edilebilir kimyasal akım kaynakları (kuru piller, akümülatörler ve yakıt hücreleri) oluşturmayı mümkün kıldı ve bu da teknolojinin gelişmesine büyük bir ivme kazandırdı. Nesillerdir bilim adamlarının ve kimya mühendislerinin araba aküsü şeklindeki çabalarının sonuçlarını görmek için arabanızın kaputunun altına bakmanız yeterli.

Elektrolitlerdeki akımın akışına dayanan çok sayıda teknolojik işlem, yalnızca nihai ürünlere (krom kaplama ve nikel kaplama) etkileyici bir görünüm kazandırmakla kalmaz, aynı zamanda onları korozyondan korumayı da sağlar. Elektrokimyasal biriktirme ve elektrokimyasal aşındırma işlemleri modern elektronik üretiminin temelini oluşturur. Günümüzde bunlar en popüler teknolojik süreçlerdir; bu teknolojiler kullanılarak üretilen bileşenlerin sayısı yılda on milyarlarca adede ulaşmaktadır.

Gazlarda elektrik akımı

Gazlardaki elektrik akımı, içlerindeki serbest elektronların ve iyonların varlığından kaynaklanmaktadır. Gazlar, seyrekleşmeleri nedeniyle, moleküllerin ve iyonların çarpışmasından önce uzun bir yol uzunluğu ile karakterize edilir; Bu nedenle normal koşullar altında akımın bunlardan geçmesi nispeten zordur. Aynı şey gaz karışımları için de söylenebilir. Gazların doğal bir karışımı, elektrik mühendisliğinde iyi bir yalıtkan olarak kabul edilen atmosferik havadır. Bu aynı zamanda diğer gazlar ve bunların normal fiziksel koşullar altındaki karışımları için de tipiktir.

Gazlardaki akımın akışı büyük ölçüde basınç, sıcaklık ve karışımın bileşimi gibi çeşitli fiziksel faktörlere bağlıdır. Ayrıca çeşitli iyonlaştırıcı radyasyon türlerinin de etkisi vardır. Böylece örneğin ultraviyole veya x-ışınları ile aydınlatılan veya katot veya anot parçacıklarının veya radyoaktif maddelerin yaydığı parçacıkların etkisi altında kalan veya son olarak yüksek sıcaklığın etkisi altında kalan gazlar, elektriği daha iyi iletme özelliğini kazanır. akım.

Enerjinin elektriksel olarak nötr atomlar veya gaz molekülleri tarafından emilmesi sonucu iyonların endotermik oluşum sürecine iyonlaşma denir. Yeterli enerji aldıktan sonra, dış elektron kabuğunun bir elektronu veya birkaç elektronu, potansiyel bariyeri aşarak atomu veya molekülü terk ederek serbest elektronlar haline gelir. Gazın atomu veya molekülü pozitif yüklü iyonlara dönüşür. Serbest elektronlar nötr atomlara veya moleküllere bağlanarak negatif yüklü iyonlar oluşturabilir. Pozitif iyonlar çarpışma sonrasında serbest elektronları yeniden yakalayabilir ve elektriksel olarak yeniden nötr hale gelebilir. Bu sürece rekombinasyon denir.

Akımın gaz halindeki bir ortamdan geçişine, gazın durumundaki bir değişiklik eşlik eder; bu, akımın uygulanan gerilime bağımlılığının karmaşık doğasını belirler ve genel olarak Ohm yasasına yalnızca düşük akımlarda uyar.

Gazlarda kendi kendini idame ettiremeyen ve bağımsız deşarjlar vardır. Kendi kendini idame ettirmeyen bir deşarjda, gazdaki akım yalnızca dış iyonlaştırıcı faktörlerin varlığında mevcuttur; bunların yokluğunda gazda önemli bir akım yoktur. Kendi kendine deşarj sırasında, harici iyonlaştırıcı etkilerin ortadan kaldırılmasından sonra bile, elektrik alanı tarafından hızlandırılan serbest elektronlar ve iyonlarla çarpışırken nötr atomların ve moleküllerin darbe iyonizasyonu nedeniyle akım korunur.

Bir gazdaki anot ve katot arasında küçük bir potansiyel farkına sahip, kendi kendine devam etmeyen bir boşalmaya sessiz boşalma denir. Gerilim arttıkça, akım önce gerilimle orantılı olarak artar (sessiz deşarjın akım-gerilim karakteristiğindeki OA bölümü), ardından akımdaki artış yavaşlar (AB eğrisinin bölümü). İyonlaştırıcının etkisi altında üretilen tüm parçacıklar aynı anda katoda ve anoda gittiğinde, artan voltajla birlikte akım artmaz (BC grafiğinin bölümü). Gerilimin daha da artmasıyla akım tekrar artar ve sessiz deşarj, kendi kendine devam etmeyen çığ deşarjına dönüşür. Kendi kendini idame ettiremeyen bir tür deşarj, çeşitli renk ve amaçlara sahip gaz deşarjlı lambalarda ışık oluşturan parlak bir deşarjdır.

Bir gazdaki kendi kendine yetmeyen bir elektrik deşarjının kendi kendini sürdüren bir deşarja geçişi, akımda keskin bir artışla karakterize edilir (akım-voltaj karakteristik eğrisindeki E noktası). Buna gazın elektriksel parçalanması denir.

Yukarıdaki deşarj türlerinin tümü, ana özellikleri zamana bağlı olmayan kararlı durum deşarj türlerini ifade eder. Kararlı durum deşarjlarına ek olarak, genellikle güçlü homojen olmayan elektrik alanlarında, örneğin iletkenlerin ve elektrotların yakın sivri ve kavisli yüzeylerinde ortaya çıkan geçici deşarjlar da vardır. İki tür geçici deşarj vardır: korona ve kıvılcım deşarjları.

Korona deşarjında ​​iyonizasyon arızaya yol açmaz; sadece iletkenlerin yakınındaki sınırlı bir alanda kendi kendine yetmeyen bir deşarjın tekrar tekrar ateşlenmesi sürecini temsil eder. Korona deşarjına bir örnek, yüksek antenlerin, paratonerlerin veya yüksek voltajlı güç hatlarının yakınındaki atmosferik havanın parıltısıdır. Elektrik hatlarında korona deşarjının oluşması elektrik kayıplarına yol açmaktadır. Eski zamanlarda direklerin tepesindeki bu parıltı, yelken filosundaki denizciler için St. Elmo'nun ışıkları olarak tanıdıktı. Korona deşarjı, yüksek voltajın uygulandığı metal bir tel olan korotron tarafından üretildiği lazer yazıcılarda ve elektrografik fotokopi makinelerinde kullanılır. Işığa duyarlı tamburu şarj etmek amacıyla gazı iyonize etmek için bu gereklidir. Bu durumda korona deşarjı faydalıdır.

Bir korona deşarjından farklı olarak bir kıvılcım deşarjı, arızaya yol açar ve büyük miktarda ısı ve parlak bir parıltının salınmasıyla birlikte, iyonize gazla dolu, görünüp kaybolan aralıklı parlak dallanma iplikleri-kanalları görünümüne sahiptir. Doğal kıvılcım deşarjına bir örnek, akımın onlarca kiloampere ulaşabildiği yıldırımdır. Yıldırımın oluşumundan önce, indüklenen yükselen liderle birlikte iletken bir kanal oluşturan, inen "karanlık" lider adı verilen bir iletim kanalının oluşturulması gelir. Yıldırım genellikle oluşan iletim kanalında çoklu kıvılcım deşarjıdır. Güçlü bir kıvılcım deşarjı, teknik uygulamasını, iyonize soy gazların bir karışımı ile doldurulmuş bir kuvars cam tüpün elektrotları arasında deşarjın meydana geldiği kompakt fotoflaşlarda da bulmuştur.

Uzun süreli sürekli gaz bozulmasına ark deşarjı adı verilir ve gökdelenlerden uçak gemilerine ve arabalara kadar çağımızın çelik yapılarını oluşturma teknolojisinin temel taşı olan kaynak teknolojisinde kullanılır. Metallerin hem kaynaklanması hem de kesilmesi için kullanılır; süreçlerdeki fark akan akımın gücünden kaynaklanmaktadır. Göreceli olarak daha düşük akım değerlerinde metal kaynağı meydana gelir; daha yüksek ark deşarj akımı değerlerinde ise erimiş metalin çeşitli yöntemler kullanılarak elektrik arkı altından uzaklaştırılması nedeniyle metal kesme meydana gelir.

Gazlarda ark deşarjının bir başka uygulaması da sokaklarımız, meydanlarımız ve stadyumlarımızdaki karanlığı dağıtan gaz deşarjlı aydınlatma lambaları (sodyum lambalar) veya artık otomobil farlarındaki geleneksel akkor lambaların yerini alan otomobil halojen lambalarıdır.

Vakumda elektrik akımı

Vakum ideal bir dielektriktir, bu nedenle vakumdaki elektrik akımı yalnızca termal veya fotoemisyon veya diğer yöntemler nedeniyle üretilen elektron veya iyon formundaki serbest taşıyıcıların varlığında mümkündür.

Elektronlar nedeniyle vakumda akım üretmenin ana yöntemi, elektronların metaller tarafından termiyonik emisyonu yöntemidir. Katot adı verilen ısıtılan elektrotun çevresinde, aralarında gerekli polaritede uygun bir voltajın olması koşuluyla, anot adı verilen ikinci bir elektrot varlığında elektrik akımının akışını sağlayan bir serbest elektron bulutu oluşur. Bu tür elektrikli vakum cihazlarına diyot denir ve voltajın ters çevrilmesiyle kapanan tek yönlü akım iletkenliği özelliğine sahiptir. Bu özellik, bir diyot sistemi tarafından darbeli doğru akıma dönüştürülen alternatif akımı düzeltmek için kullanılır.

Katodun yakınında bulunan, ızgara adı verilen ek bir elektrotun eklenmesi, katoda göre ızgaradaki voltajdaki küçük değişikliklerin, akan akımda önemli değişiklikler elde etmenize izin verdiği bir triyot amplifikasyon elemanı elde etmenizi sağlar ve buna göre, çeşitli sinyalleri yükseltmek için kullanılan güç kaynağına göre lambaya seri bağlı yük üzerindeki voltajda önemli değişiklikler.

Çeşitli amaçlar için (tetrotlar, pentotlar ve hatta heptotlar) triyotlar ve çok sayıda ızgaraya sahip cihazlar şeklindeki elektrovakum cihazlarının kullanımı, radyo frekansı sinyallerinin üretilmesinde ve güçlendirilmesinde devrim yarattı ve modern radyo ve televizyon yayıncılığının yaratılmasına yol açtı. sistemler.

Tarihsel olarak, radyo yayıncılığının gelişimi ilkti, çünkü nispeten düşük frekanslı sinyalleri dönüştürme ve bunların iletilmesi yöntemlerinin yanı sıra radyo frekansının yükseltilmesi ve dönüştürülmesi ve onu akustik bir sinyale dönüştürmesi ile alıcı cihazların devreleri nispeten basit.

Televizyon oluşturulurken, optik sinyalleri dönüştürmek için elektrikli vakum cihazları kullanıldı - gelen ışıktan kaynaklanan foto emisyon nedeniyle elektronların yayıldığı ikonoskoplar. Sinyalin daha da yükseltilmesi, vakum tüpleri kullanan amplifikatörler tarafından gerçekleştirildi. Televizyon sinyalinin ters dönüşümü için, hızlanan voltajın etkisi altında yüksek enerjilere hızlandırılan elektronların etkisi altında ekran malzemesinin floresansı nedeniyle bir görüntü üreten resim tüpleri kullanıldı. İkonoskop sinyallerini okumak için senkronize bir sistem ve kineskop görüntü tarama sistemi, bir televizyon görüntüsü oluşturdu. İlk kineskoplar monokromdu.

Daha sonra görüntüleri okuyan ikonoskopların yalnızca kendi renklerine (kırmızı, mavi veya yeşil) yanıt verdiği renkli televizyon sistemleri oluşturuldu. Resim tüplerinin yayan elemanları (renkli fosfor), "elektron tabancaları" olarak adlandırılan akım akışı nedeniyle, hızlandırılmış elektronların içlerine girmesine tepki vererek, belirli bir uygun yoğunluk aralığında ışık yaydı. Her renkteki silahlardan çıkan ışınların kendi fosforuna çarpmasını sağlamak için özel koruyucu maskeler kullanıldı.

Modern televizyon ve radyo yayın ekipmanları, daha düşük güç tüketimine sahip daha gelişmiş unsurlar (yarı iletkenler) kullanılarak yapılmıştır.

İç organların görüntülerini elde etmek için yaygın olarak kullanılan yöntemlerden biri, katot tarafından yayılan elektronların, anoda çarptığında yumuşak dokulara nüfuz edebilen X ışınları oluşturacak kadar önemli bir ivme kazandığı floroskopi yöntemidir. insan vücudu. X ışınları doktorlara kemik hasarı, dişlerin durumu ve bazı iç organlar hakkında benzersiz bilgiler sağlayarak akciğer kanseri gibi ciddi bir hastalığı bile ortaya çıkarır.

Genel olarak, elektronların boşlukta hareketi sonucu oluşan elektrik akımları, tüm radyo tüplerini, yüklü parçacık hızlandırıcılarını, kütle spektrometrelerini, elektron mikroskoplarını, ultra yüksek frekanslı vakum jeneratörlerini içeren, gezici formdaki geniş bir uygulama alanına sahiptir. dalga tüpleri, klistronlar ve magnetronlar. Bu arada, yiyeceklerimizi mikrodalga fırınlarda ısıtan veya pişiren de magnetronlardır.

Son zamanlarda hem koruyucu hem dekoratif hem de fonksiyonel bir kaplama görevi gören film kaplamaların vakumla uygulanması teknolojisi büyük önem kazanmıştır. Bu tür kaplamalar olarak metaller ve bunların alaşımları ile bunların oksijen, nitrojen ve karbonlu bileşikleri ile yapılan kaplamalar kullanılmaktadır. Bu tür kaplamalar, kaplanacak yüzeylerin elektriksel, optik, mekanik, manyetik, korozyon ve katalitik özelliklerini değiştirir veya birçok özelliği aynı anda birleştirir.

Kaplamaların karmaşık kimyasal bileşimi, yalnızca çeşitleri katot püskürtme veya bunun endüstriyel modifikasyonu olan magnetron püskürtme olan vakumda iyon püskürtme tekniği kullanılarak elde edilebilir. Nihayetinde yani elektrik akımıİyonlar nedeniyle, biriktirilen yüzeye bileşenler bırakarak ona yeni özellikler kazandırır.

Bu şekilde olağanüstü mekanik, termofiziksel ve optik özelliklere (yüksek sertlik, aşınma direnci, elektriksel ve diğer yöntemlerle elde edilemeyen termal iletkenlik, optik yoğunluk).

Biyoloji ve tıpta elektrik akımı

Biyolojik nesnelerdeki akımların davranışının bilgisi, biyologlara ve doktorlara güçlü bir araştırma, teşhis ve tedavi yöntemi sağlar.

Elektrokimya açısından bakıldığında, tüm biyolojik nesneler, söz konusu nesnenin yapısal özelliklerine bakılmaksızın elektrolit içerir.

Akımın biyolojik nesneler üzerinden akışını değerlendirirken hücresel yapılarını da hesaba katmak gerekir. Hücrenin önemli bir unsuru, çeşitli maddelere karşı seçici geçirgenliği nedeniyle hücreyi olumsuz çevresel faktörlerin etkilerinden koruyan dış kabuk olan hücre zarıdır. Fizik açısından bakıldığında, bir hücre zarı, bir kapasitör ile bir akım kaynağının birkaç zincirinin ve seri bağlı bir direncin paralel bağlantısı olarak düşünülebilir. Bu, biyolojik bir malzemenin elektriksel iletkenliğinin uygulanan voltajın frekansına ve salınımlarının şekline bağımlılığını önceden belirler.

Biyolojik doku, organın kendi hücrelerinden, hücreler arası sıvıdan (lenf), kan damarlarından ve sinir hücrelerinden oluşur. İkincisi, elektrik akımının etkisine yanıt olarak uyarılma ile yanıt vererek hayvanın kaslarının ve kan damarlarının kasılmasına ve gevşemesine neden olur. Biyolojik dokudaki akımın akışının doğrusal olmadığı unutulmamalıdır.

Elektrik akımının biyolojik bir nesne üzerindeki etkisinin klasik bir örneği, elektrofizyolojinin kurucularından biri olan İtalyan doktor, anatomist, fizyolog ve fizikçi Luigi Galvani'nin deneyleridir. Deneylerinde, bir kurbağanın bacağındaki sinirlerden elektrik akımı geçirilmesi, kasların kasılmasına ve bacağın seğirmesine neden oldu. 1791'de Galvani'nin ünlü keşfi Kas Hareketinde Elektrik Kuvvetleri Üzerine İncelemesinde anlatılmıştı. Galvani'nin keşfettiği fenomenlere ders kitaplarında ve bilimsel makalelerde uzun süre "galvanizm" adı verildi. Bu terim hala bazı cihaz ve süreçlerin adlarında korunmaktadır.

Elektrofizyolojinin daha da gelişmesi nörofizyoloji ile yakından ilgilidir. 1875 yılında birbirinden bağımsız olarak İngiliz cerrah ve fizyolog Richard Caton ve Rus fizyolog V. Ya. Danilevsky beynin bir elektriksel aktivite jeneratörü olduğunu gösterdiler, yani beyin biyoakımları keşfedildi.

Biyolojik nesneler yaşam aktiviteleri sırasında sadece mikro akımlar değil, aynı zamanda büyük gerilimler ve akımlar da yaratırlar. Galvani'den çok daha önce, İngiliz anatomist John Walsh, vatozun çarpmasının elektriksel doğasını kanıtladı ve İskoç cerrah ve anatomist John Hunter, bu hayvanın elektriksel organının doğru bir tanımını yaptı. Walsh ve Hunter'ın araştırması 1773'te yayınlandı.

Modern biyoloji ve tıpta, canlı organizmaları incelemek için hem invaziv hem de invazif olmayan çeşitli yöntemler kullanılmaktadır.

İnvaziv yöntemlerin klasik bir örneği, beynine bir grup elektrot yerleştirilmiş, labirentlerde koşan veya bilim adamlarının kendisine verdiği diğer problemleri çözen bir laboratuvar faresidir.

İnvazif olmayan yöntemler arasında ensefalogram veya elektrokardiyogram alınması gibi bilinen çalışmalar yer alır. Bu durumda, kalbin veya beynin biyoakımlarını okuyan elektrotlar, akımları doğrudan kişinin derisinden uzaklaştırır. Elektrotlarla teması iyileştirmek için cilt, iyi iletken bir elektrolit olan salin solüsyonuyla nemlendirilir.

Elektrik akımının bilimsel araştırmalarda ve çeşitli kimyasal süreçlerin ve reaksiyonların durumunun teknik kontrolünde kullanılmasına ek olarak, kullanımının halk tarafından bilinen en dramatik anlarından biri, bir karakterin "durmuş" kalbinin yeniden başlatılmasıdır. modern bir filmde.

Gerçekten de, kısa süreli önemli bir akım darbesinin akışı, yalnızca durmuş bir kalbi çalıştırabilen izole vakalarda mümkündür. Çoğu zaman, normal ritmi, kalp fibrilasyonu adı verilen kaotik konvülsif kasılmalar durumundan geri yüklenir. Kalp kasılmalarının normal ritmini yeniden sağlamak için kullanılan cihazlara defibrilatörler denir. Modern bir otomatik defibrilatörün kendisi bir kardiyogram alır, kalbin ventriküllerinin fibrilasyonunu belirler ve şok verilip verilmeyeceğine bağımsız olarak karar verir - kalpten küçük bir tetik darbesinin geçmesi yeterli olabilir. Beklenmedik kalp durmasından kaynaklanan ölümlerin sayısını önemli ölçüde azaltabilen, halka açık yerlere otomatik defibrilatörler kurma eğilimi vardır.

Acil serviste çalışan doktorların defibrilasyonun kullanımı konusunda hiçbir şüphesi yoktur; hastanın fiziksel durumunu elektrokardiyogramdan hızlı bir şekilde belirlemek üzere eğitilmiş olan bu hekimler, genel kullanıma yönelik otomatik defibrilatörden çok daha hızlı karar verirler.

Kalp pili olarak da adlandırılan yapay kalp pillerinden bahsetmek yerinde olacaktır. Bu cihazlar, bir kişinin derisinin altına veya göğüs kasının altına implante edilir ve böyle bir cihaz, elektrotlar aracılığıyla, kalbin normal işleyişini uyararak miyokarda (kalp kası) yaklaşık 3 V'luk akım darbeleri iletir. Modern kalp pilleri 6-14 yıl kesintisiz çalışma sağlayabilir.

Elektrik akımının özellikleri, üretimi ve uygulaması

Elektrik akımı büyüklük ve şekil ile karakterize edilir. Zaman içindeki davranışına bağlı olarak, doğru akım (zaman içinde değişmeyen), periyodik olmayan akım (zaman içinde rastgele değişen) ve alternatif akım (belirli, genellikle periyodik bir yasaya göre zaman içinde değişen) arasında bir ayrım yapılır. Bazen çeşitli problemleri çözmek, doğru ve alternatif akımın aynı anda varlığını gerektirir. Bu durumda doğrudan bileşenli alternatif akımdan bahsediyoruz.

Tarihsel olarak ilk ortaya çıkan, yünü bir kehribar parçasına sürterek akım üreten bir triboelektrik akım jeneratörüydü. Bu türden daha gelişmiş akım jeneratörlerine artık Van de Graaff jeneratörleri deniyor ve bu tür makinelerin ilk teknik çözümünü bulan mucidin adını taşıyor.

Yukarıda bahsedildiği gibi, İtalyan fizikçi Alessandro Volta, bugün hala kol saatleri ve akıllı telefonlardan çeşitli cihazlar için uygun akım kaynakları olarak kullandığımız kuru pillerin, şarj edilebilir pillerin ve yakıt hücrelerinin öncüsü haline gelen bir elektrokimyasal doğru akım jeneratörü icat etti. sadece araba aküleri ve çekiş aküleri Tesla elektrikli araçlarına kadar.

Bu doğru akım jeneratörlerine ek olarak, izotopların doğrudan nükleer bozunumuna dayanan akım jeneratörleri ve manyetohidrodinamik akım jeneratörleri (MHD jeneratörleri) vardır; bunlar, düşük güçleri, yaygın kullanım için zayıf teknolojik temelleri nedeniyle şu ana kadar sınırlı kullanıma sahiptir ve diğerleri için sebepler. Bununla birlikte, radyoizotop enerji kaynakları tam özerkliğin gerekli olduğu yerlerde yaygın olarak kullanılmaktadır: uzayda, derin deniz araçlarında ve hidroakustik istasyonlarda, deniz fenerlerinde, şamandıralarda, ayrıca Uzak Kuzey, Kuzey Kutbu ve Antarktika'da.

Elektrik mühendisliğinde akım jeneratörleri doğru akım jeneratörleri ve alternatif akım jeneratörleri olarak ikiye ayrılır.

Bu jeneratörlerin tümü, 1831'de Michael Faraday tarafından keşfedilen elektromanyetik indüksiyon olgusuna dayanmaktadır. Faraday, doğru akım üreten ilk düşük güçlü tek kutuplu jeneratörü yaptı. İlk alternatif akım jeneratörü, adı bilinmeyen bir yazar tarafından R.M.'nin Latince baş harfleriyle önerildi. 1832'de Faraday'a yazdığı bir mektupta. Mektup yayınlandıktan sonra Faraday, aynı isimsiz yazardan, 1833'te, sarım çekirdeklerinin manyetik akılarına kısa devre yapmak için ek bir çelik halka (boyunduruk) kullanan geliştirilmiş bir jeneratörün şemasını içeren bir teşekkür mektubu aldı.

Ancak o dönemde elektriğin tüm pratik uygulamaları (maden elektrik mühendisliği, elektrokimya, yeni ortaya çıkan elektromanyetik telgraf, ilk elektrik motorları) doğru akım gerektirdiğinden alternatif akımın hiçbir faydası yoktu. Bu nedenle sonraki mucitler, çabalarını doğru elektrik akımı sağlayan jeneratörler inşa etmeye odakladılar ve bu amaçlar için çeşitli anahtarlama cihazları geliştirdiler.

Pratik uygulama alan ilk jeneratörlerden biri, Rus akademisyen B. S. Jacobi'nin manyetoelektrik jeneratörüydü. Bu jeneratör, onu mayın fitillerini ateşlemek için kullanan Rus ordusunun galvanik ekipleri tarafından benimsendi. Jacobi jeneratörünün geliştirilmiş modifikasyonları, sabotajcıların veya partizanların köprüleri, trenleri veya diğer nesneleri havaya uçurduğu askeri-tarihi filmlerde yaygın olarak tasvir edilen mayın yüklerini uzaktan etkinleştirmek için hala kullanılıyor.

Daha sonra, doğru veya alternatif akımın üretilmesi arasındaki mücadele, mucitler ve pratik mühendisler arasında değişen başarılarla sürdürüldü ve bu, modern elektrik enerjisi endüstrisinin devleri arasındaki çatışmanın doruğa çıkmasına yol açtı: Thomas Edison ve General Electric şirketi. bir yanda Westinghouse şirketiyle Nikola Tesla. Güçlü sermaye kazandı ve Tesla'nın alternatif elektrik akımının üretimi, iletimi ve dönüşümü alanındaki gelişmeleri Amerikan toplumunun ulusal mülkiyeti haline geldi ve bu, daha sonra Amerika Birleşik Devletleri'nin teknolojik hakimiyetine büyük ölçüde katkıda bulundu.

Çeşitli ihtiyaçlar için fiili elektrik üretiminin yanı sıra, mekanik hareketin elektriğe dönüştürülmesine dayalı olarak, elektrik makinelerinin tersinirliği nedeniyle, doğru ve alternatif akımlı elektrik motorları tarafından gerçekleştirilen elektrik akımını ters yönde mekanik harekete dönüştürmek mümkün hale geldi. . Belki de bunlar, otomobiller ve motosikletler için marş motorları, endüstriyel makineler için sürücüler ve çeşitli ev aletleri dahil olmak üzere zamanımızın en yaygın makineleridir. Bu tür cihazların çeşitli modifikasyonlarını kullanarak, her işin uzmanı haline geldik; planlayabilir, kesebilir, delebilir ve frezeleyebiliriz. Bilgisayarlarımızda ise minyatür hassas DC motorlar sayesinde sabit ve optik sürücüler dönüyor.

İyon motorları, alışılagelmiş elektromekanik motorlara ek olarak, hızlandırılmış madde iyonlarının fırlatılması sırasında jet itme prensibini kullanarak elektrik akımının akışı nedeniyle çalışırlar. Şimdiye kadar, esas olarak uzayda küçük uydularda onları fırlatmak için kullanılıyorlar. istenilen yörüngelere Ve şu anda sadece tasarımda var olan ve gelecekteki yıldızlararası gemilerimizi ışık altı hızlarda taşıyacak olan 22. yüzyılın foton motorları da büyük olasılıkla elektrik akımıyla çalışacak.

Elektronik elemanlar oluşturmak ve çeşitli amaçlarla kristalleri büyütmek için teknolojik nedenlerden dolayı ultra kararlı DC jeneratörlere ihtiyaç vardır. Elektronik bileşenler kullanan bu tür hassas DC jeneratörlerine akım stabilizatörleri denir.

Elektrik akımı ölçümü

Akım ölçme cihazlarının (mikroampermetreler, miliampermetreler, ampermetreler), öncelikle tasarım türü ve çalışma prensipleri açısından birbirinden çok farklı olduğu belirtilmelidir - bunlar doğru akım, düşük frekanslı alternatif akım ve yüksek frekanslı cihazlar olabilir. frekans alternatif akım.

Çalışma prensibine göre elektromekanik, manyetoelektrik, elektromanyetik, manyetodinamik, elektrodinamik, indüksiyon, termoelektrik ve elektronik cihazlar ayırt edilir. İşaretçi akımı ölçüm cihazlarının çoğu, hareketli/sabit bir çerçevenin, yara bobini ve sabit/hareketli bir mıknatısın birleşiminden oluşur. Bu tasarım nedeniyle, tipik bir ampermetre, bir kapasitans tarafından şöntlenen, seri olarak bağlanmış eşdeğer bir endüktans ve direnç devresine sahiptir. Bu nedenle kadranlı ampermetrelerin frekans tepkisi yüksek frekanslarda bir geçişe sahiptir.

Bunların temeli minyatür bir galvanometredir ve ek şöntler (düşük dirençli dirençler) kullanılarak çeşitli ölçüm sınırlarına ulaşılır; bu, ölçüm galvanometresinin direncinden birkaç kat daha düşüktür. Böylece, tek bir cihaz temelinde, çeşitli aralıklardaki akımları ölçmek için aletler oluşturulabilir - mikroampermetreler, miliampermetreler, ampermetreler ve hatta kiloampermetreler.

Genel olarak ölçüm uygulamasında ölçülen akımın davranışı önemlidir - zamanın bir fonksiyonu olabilir ve farklı bir forma sahip olabilir - sabit, harmonik, harmonik olmayan, darbeli vb. olabilir ve genellikle değeri kullanılır Radyo devrelerinin ve cihazlarının çalışma modlarını karakterize etmek. Aşağıdaki mevcut değerler ayırt edilir:

• ani,
• genlik,
• ortalama,
• kök ortalama karesi (rms).

Akımın anlık değeri Ii, akımın belirli bir andaki değeridir. Osiloskop ekranında gözlemlenebilir ve osilogram kullanılarak zamanın her anı için belirlenebilir.

Akımın genlik (tepe) değeri m, bir süre boyunca en büyük anlık akım değeridir.

Akım I'in ortalama karekök (rms) değeri, dönem boyunca anlık akım değerlerinin kare ortalamasının karekökü olarak belirlenir.

Tüm işaretçi ampermetreler genellikle rms akım değerlerine göre kalibre edilir.

Akımın ortalama değeri (sabit bileşen), ölçüm süresi boyunca tüm anlık değerlerinin aritmetik ortalamasıdır.

Sinyal akımının maksimum ve minimum değerleri arasındaki farka sinyal salınımı denir.

Artık akımı ölçmek için esas olarak hem çok işlevli dijital aletler hem de osiloskoplar kullanılıyor; ekranları yalnızca biçim gerilim/akım ve aynı zamanda temel sinyal özellikleri. Bu özellikler aynı zamanda periyodik sinyallerin değişim sıklığını da içerir, bu nedenle ölçüm teknolojisinde cihazın ölçümünün frekans limiti önemlidir.

Osiloskopla akımın ölçülmesi

Yukarıdakilerin bir örneği, bir sinyal üreteci, bir osiloskop ve çok işlevli bir dijital cihaz (multimetre) kullanılarak sinüzoidal ve üçgen sinyallerin etkin ve tepe akım değerlerinin ölçülmesine ilişkin bir dizi deney olacaktır.

1 numaralı deneyin genel şeması aşağıda sunulmuştur:

Sinyal üreteci (FG), bir multimetrenin (MM) seri bağlantısına, R s =100 Ohm şönt direncine ve 1 kOhm R yük direncine yüklenir. Osiloskop OS, Rs şönt direncine paralel olarak bağlanır. Şönt direncinin değeri R s koşulundan seçilir<

Deneyim 1

60 Hz frekanslı ve 9 Volt genlikli bir jeneratörden gelen yük direncine sinüzoidal bir sinyal uygulayalım. Çok kullanışlı olan Otomatik Ayar düğmesine basalım ve Şekil 2'de gösterilen sinyali ekranda göreceğiz. 1. Sinyal salınımı, bölüm değeri 200 mV olan yaklaşık beş büyük bölümdür. Multimetre 3,1 mA akım değerini gösterir. Osiloskop, U=312 mV ölçüm direnci üzerindeki sinyal voltajının rms değerini belirler. Rs direnci üzerinden geçen akımın etkin değeri Ohm yasasına göre belirlenir:

ben RMS = U RMS /R = 0,31 V / 100 Ohm = 3,1 mA,

bu, multimetre okumasına (3,10 mA) karşılık gelir. İki direnç ve seri bağlı bir multimetreden oluşan devremizdeki akım aralığının şuna eşit olduğunu unutmayın:

ben P-P = U P-P /R = 0,89 V / 100 Ohm = 8,9 mA

Sinüzoidal bir sinyal için akım ve voltajın tepe ve etkin değerlerinin √2 faktörü kadar farklı olduğu bilinmektedir. I RMS = 3,1 mA'yı √2 ile çarparsam 4,38 elde ederiz. Bu değeri iki katına çıkardığımızda 8,8 mA elde ederiz, bu da osiloskopla ölçülen akımla (8,9 mA) hemen hemen aynıdır.

Deneyim 2

Jeneratörden gelen sinyali yarı yarıya azaltalım. Osiloskoptaki görüntünün kapsamı tam olarak yarı yarıya (464 mV) azaltılacak ve multimetre yaklaşık olarak yarı yarıya 1,55 mA'lık bir akım değeri gösterecektir. Bir osiloskopta etkin akım değeri okumalarını belirleyelim:

ben RMS = U RMS /R = 0,152 V / 100 Ohm = 1,52 mA,

bu yaklaşık olarak multimetre okumasına (1,55 mA) karşılık gelir.

Deneyim 3

Jeneratör frekansını 10 kHz'e çıkaralım. Bu durumda osiloskoptaki görüntü değişecek, ancak sinyal aralığı aynı kalacak ve multimetre okumaları azalacaktır - bu, multimetrenin izin verilen çalışma frekansı aralığını etkiler.

Deneyim 4

Orijinal 60 Hertz frekansına ve sinyal üretecinin 9 V voltajına dönelim, ancak değiştirelim biçim sinüzoidalden üçgene doğru sinyali. Osiloskoptaki görüntünün kapsamı aynı kaldı, ancak sinyal akımının etkin değeri değiştiği için multimetre okumaları deney No. 1'de gösterdiği akım değerine kıyasla azaldı. Osiloskop ayrıca Rs =100 Ohm direnci boyunca ölçülen rms voltajında ​​da bir azalma gösterir.

Akım ve voltajı ölçerken güvenlik önlemleri

• Odanın güvenlik sınıfına ve durumuna bağlı olarak, akımları ölçerken 12–36 V'luk nispeten düşük voltajlar bile hayati tehlike oluşturabileceğinden, aşağıdaki kurallara uyulmalıdır:
• Belirli mesleki beceriler gerektiren akımları ölçmeyin (1000 V'un üzerindeki voltajlarda).
• Ulaşılması zor yerlerde veya yükseklikte akımları ölçmeyin.
• Ev ağında ölçüm yaparken, elektrik çarpmasına karşı özel koruma araçları (lastik eldiven, paspas, bot veya bot) kullanın.
• Uygun bir ölçüm aleti kullanın.
• Çok işlevli cihazların (multimetre) kullanılması durumunda, ölçümden önce ölçülen parametrenin ve değerinin doğru şekilde ayarlandığından emin olun.
• Çalışan problara sahip bir ölçüm cihazı kullanın.
• Ölçüm cihazını kullanırken üreticinin tavsiyelerine kesinlikle uyun.

Miliamper sayısına bakarsanız, belirli bir cihazın tek şarjla ne kadar süre çalışacağını tahmin etmek zor değildir. Bununla birlikte, gadget'ın özerkliği, elbette kötü şöhretli mAh de dahil olmak üzere çeşitli faktörlerden etkilenir. Bu yazıda bunların ne olduğunu ve cihazın çalışmasıyla nasıl ilişkili olduğunu ayrıntılı olarak açıklayacağız.

Miliampersaat (mAh) nedir?

Çok fazla ayrıntıya girmeden mAh, bir pilin bir cihaza bir saat boyunca sağlayabileceği enerji miktarını ölçmek için kullanılan standart bir elektrik yükü birimidir. Pil kapasitesi ne kadar büyük olursa (daha fazla miliamper depolayabilir), gadget'ın son şarjdan bu yana o kadar uzun süre çalışacağı açıktır.

Ancak, en başta da söylendiği gibi, cihazın otonom çalışmasını belirleyen yalnızca kapasiteli bir pil değildir. Ayrıca akılda tutulması gereken başka faktörler de vardır.

Birincisi pil türüdür. Artık çoğu elektronik cihaz, sözde hafıza etkisinden etkilenmeyen bir lityum iyon pil kullanıyor, böylece cihaz tamamen boşalmasını beklemeden şarj edilebiliyor. Gördüğünüz gibi cihazlar bu parametrede birbirinden farklılık göstermiyor.

İkinci olarak demir özerkliği etkiler. Burada elbette doğrudan bir ilişki var: Cihaz ne kadar güçlüyse, pilin de o kadar fazla miliamper içermesi gerekir. Örneğin, 1250 mAh bataryaya sahip Nokia 3210, şarj edilmeden bir hafta dayanabilirken, 3220 mAh bataryaya sahip Nexus 6 neredeyse bir gün dayanamayacak.

Ekran bir başka büyük enerji tüketicisidir. Burada ekran üretim teknolojisinin önemli bir rol oynadığını belirtmekte fayda var. IPS ekranlar, ekranın rengi ağırlıklı olarak siyah olduğunda enerji açısından oldukça verimli olan Süper AMOLED'den çok daha fazlasını gerektirir; IPS ise siyahı diğer renkler olarak tanır. Çözünürlük ve parlaklık da azaltılmamalıdır.

Öte yandan yazılım veya daha doğrusu optimizasyon, belirli bir cihazın özerkliğini belirleyen aynı derecede önemli bir parametredir. Samsung ve HTC'nin çok sevdiği her türlü kabuk, aşırı arka plan işlemleri ve hizmetleri kalan saat sayısını olumsuz etkiliyor. Bununla birlikte, adil olmak gerekirse, Samsung ve Sony'nin yazılımlarına optimizasyon ve enerji tasarrufu için tüketimi telafi eden özel yardımcı programları dahil ettiklerini belirtmekte fayda var.

Ve son olarak, herhangi bir elektronik dijital cihazın kalbi olan işlemci de yeterli güce ihtiyaç duyar.

Yani cihazın diğer özelliklerine bakmadığınız sürece mAh hiçbir şey ifade etmiyor. Genel olarak, satın alırken pil ömrünün tam bir resmini elde etmek için ekrana, yazılıma ve donanıma da aşina olmayı unutmayın.

AndroidPIT'teki materyallere dayanmaktadır

Piyasada bulunan tüm makineler izin verilen maksimum akımla (ancak watt cinsinden desteklenen güçle değil) etiketlenmiştir ve çoğu tüketicinin etiketinde güç tüketimiyle ilgili bir işaret bulunur. Doğru kabloyu ve devre kesiciyi seçmek için amperleri kilovatlara (ve tersini) nasıl dönüştüreceğinizi bilmeniz gerekir. Sitenin okuyucularına bu konuda daha fazla bilgi vereceğiz.

Gerilim, akım ve güç hakkında kısa bilgi

Gerilim (Volt olarak ölçülür), iki nokta arasındaki potansiyel fark veya bir birim yükü hareket ettirmek için yapılan iştir. Potansiyel ise belirli bir noktadaki enerjiyi karakterize eder. Akımın büyüklüğü (amper), birim zamanda yüzeyden kaç yükün aktığını açıklar. Güç (watt ve kilowatt) bu yükün aktarılma hızını tanımlar. Bundan, güç ne kadar büyük olursa, vücutta o kadar hızlı ve daha fazla yük taşıyıcının hareket ettiği sonucu çıkar. Bir kilovatta bin watt vardır, hızlı hesaplama ve çeviri için bunu hatırlamanız gerekir.

Teoride oldukça karmaşık geliyor, gelin pratikte bakalım. Elektrikli cihazların gücünü hesaplamak için kullanılan temel formül aşağıdaki gibidir:

P=I*U*cosФ

Önemli! Tamamen aktif yükler için formül kullanılır P=U*I, bunun için cosФ bire eşittir. Aktif yükler ısıtma cihazlarıdır (elektrikli ısıtma, ısıtma elemanlı elektrikli fırın, su ısıtıcısı, elektrikli su ısıtıcısı), akkor lambalar. Diğer tüm elektrikli cihazların belirli bir reaktif güç değeri vardır, bunlar genellikle küçük değerlerdir, dolayısıyla ihmal edilirler, dolayısıyla hesaplama sonuçta yaklaşıktır.

Transfer nasıl yapılır

DC

Oto elektrik ve dekoratif aydınlatma alanında 12 V devreler kullanılmaktadır. LED şerit örneğini kullanarak amperin watt'a nasıl dönüştürüleceğine pratikte bakalım. Bağlamak için genellikle bir güç kaynağına ihtiyacınız vardır, ancak onu "aynen böyle" bağlayamazsınız, yanabilir veya tam tersi, ihtiyaç duyulmadığı ve israf olmadığı yerde aşırı güçlü ve pahalı bir güç kaynağı satın alabilirsiniz. senin paran.

Etiket üzerinde güç kaynağının özellikleri voltaj, güç ve akım gibi değerleri gösterir. Ayrıca Volt sayısı belirtilmelidir, ancak güç veya akım birlikte tanımlanabilir veya özelliklerden yalnızca biri belirtilmiş olabilir. LED şeridin özellikleri aynı özellikleri gösterir ancak güç ve akım metre başına dikkate alınır.

Metresinde 60 LED bulunan 5 metrelik 5050 şerit satın aldığınızı düşünelim. Ambalajda "14,4 W/m" yazıyor, ancak mağazada PSU etiketlerinde yalnızca akım belirtiliyor. Doğru güç kaynağını seçiyoruz, bunun için metre sayısını spesifik güçle çarpıyoruz ve toplam gücü elde ediyoruz.

14,4*5=72 W – banda güç sağlamak için gereklidir.

Bu formülü kullanarak ampere dönüştürmeniz gerekir:

Toplam: 72/12=6 Amper

Toplamda en az 6 Amperlik bir güç kaynağına ihtiyacınız var. Bununla ilgili daha fazla bilgiyi ayrı makalemizde bulabilirsiniz.

Başka bir durum. Arabanıza ek farlar taktınız ancak ampullerin üzerinde belirtilen özellikler örneğin 55 W. Arabadaki tüm tüketicileri bir sigortayla bağlamak daha iyidir ama bu farlar için hangisine ihtiyaç vardır? Gücü voltaja bölerek yukarıdaki formülü kullanarak watt'ı ampere dönüştürmeniz gerekir.

55/12=4,58 Amper, en yakın değer 5 A'dır.

Tek fazlı ağ

Çoğu ev aleti, tek fazlı 220 V şebekeye bağlanacak şekilde tasarlanmıştır. Yaşadığınız ülkeye bağlı olarak voltajın 110 volt veya başka bir değer olabileceğini hatırlatmak isteriz. Rusya'da standart olarak kabul edilen değer tam olarak tek fazlı ağ için 220 V, üç fazlı ağ için ise 380 V'tur. Okuyucuların çoğu çoğunlukla bu tür koşullarda çalışmak zorunda kalır. Çoğu zaman, bu tür ağlardaki yük kilovat cinsinden ölçülürken, devre kesiciler Amper cinsinden işaretlenir. Bazı pratik örneklere bakalım.

Diyelim ki eski bir elektrik sayacı olan bir apartman dairesinde yaşıyorsunuz ve 16 Amperlik otomatik priz taktınız. Fişin ne kadar güç çekeceğini belirlemek için Amper'i kilowatt'a dönüştürmeniz gerekir. Akım ve voltajı güce bağlayan aynı formül burada da etkilidir.

P=I*U*cosФ

Hesaplamaların kolaylığı için cosФ'u birim olarak alıyoruz. Gerilimi biliyoruz - 220 V, akımı da tercüme edelim: 220 * 16 * 1 = 3520 Watt veya 3,5 kilowatt - bir seferde tam olarak ne kadar bağlayabilirsiniz.

Tabloyu kullanarak, bir devre kesici seçerken amperleri hızlı bir şekilde kilovatlara dönüştürebilirsiniz:

Elektrik motorlarında durum biraz daha karmaşıktır; güç faktörü gibi bir göstergeleri vardır. Böyle bir motorun saatte kaç kilovat tüketeceğini belirlemek için formüldeki güç faktörünü hesaba katmalısınız:

P=U*I*cosФ

CosФ'un etiket üzerinde genellikle 0,7 ila 0,9 arasında belirtilmesi gerektiğine dikkat edilmelidir. Bu durumda, motorun toplam gücü 5,5 kilowatt veya 5500 watt ise, tüketilen aktif güç (ve işletmelerin aksine, yalnızca aktif için ödeme yaparız):

5,5 * 0,87 = 4,7 kilowatt veya daha doğrusu 4785 W

Bir elektrik motoru için bir makine ve kablo seçerken, toplam gücü dikkate almanız gerektiğini, dolayısıyla motor pasaportunda belirtilen yük akımını almanız gerektiğini belirtmekte fayda var. Ayrıca, motorun çalışma akımını önemli ölçüde aştıkları için başlangıç ​​​​akımlarını dikkate almak da önemlidir.

Başka bir örnek, 2 kW'lık bir su ısıtıcı kaç amper tüketir? Şimdi hesaplamayı yapalım, önce yapmanız gereken: 2*1000 = 2000 Watt. Bundan sonra watt'ı Amper'e dönüştürüyoruz, yani: 2000/220 = 9 Amper.

Bu, 16 Amperlik bir fişin su ısıtıcısına dayanacağı anlamına gelir, ancak başka bir güçlü tüketiciyi (örneğin bir ısıtıcı) açarsanız ve toplam güç 16 Amperden yüksekse bir süre sonra kırılacaktır. Aynı durum otomatik devre kesiciler ve sigortalar için de geçerlidir.

Belirli sayıda ampere dayanacak bir kabloyu seçmek için formüllerden daha sık bir tablo kullanılır. İşte bunlardan birinin bir örneği, içindeki akıma ek olarak, yük gücü de kilovat cinsinden gösteriliyor ki bu çok uygun:

Üç fazlı ağ

Üç fazlı bir ağda, örneğin elektrik motoru sargıları - yıldız ve üçgen gibi iki ana yük bağlantı şeması vardır. Gücü belirleme ve akıma dönüştürme formülü önceki versiyonlardan biraz farklıdır:

P = √3*U*I*cosФ

Üç fazlı bir elektrik şebekesinin en yaygın tüketicisi elektrik motoru olduğundan, örneğine bakalım. Diyelim ki 380 V besleme voltajına sahip yıldız devresine göre monte edilmiş 5 kilowatt gücünde bir elektrik motorumuz var.

Bir devre kesici aracılığıyla güç vermeniz gerekiyor, ancak onu seçmek için motor akımını bilmeniz gerekiyor, bu da kilovattan ampere dönüştürmeniz gerektiği anlamına geliyor. Hesaplama formülü şöyle görünecektir:

I=P/(√3*U*cosФ)

Örneğimizde 5000/(1.73*380*0.9)=8.4 A olacaktır. Böylece üç fazlı bir ağda kilovatları kolayca ampere dönüştürebildik.