Строительство Севастополь

Строительство в Севастополе — сообщество мастеров строителей и отделочников

 

Что нужно знать об электричестве новичкам? Как электричество получается


Откуда берётся электричество — видео | ЭлектроАС

Дата: 17 июня, 2009 | Рубрика: Видео по электрике, ЭлектромонтажМетки: Электричество

Этот материал подготовлен специалистами компании "ЭлектроАС". Нужен электромонтаж или электроизмерения? Звоните нам!

Человек в современном мире настолько привык к достижениям науки и техники, что трудно представить, как можно обойтись без электричества. Электрическим током мир начал пользоваться с 1800 года, тогда итальянский физик Алессандро Джузеппе Антонио Анастасио Вольта изобрёл первую в мире батарею и тем самым дал первый надёжный постоянный источник электроэнергии. Алессандро Вольта с 1774 года по 1779 год преподавал физику в гимназии в Комо, в 1779 году стал профессором университета в Павии, а с 1815 года — директор философского факультета в Падуе. Алессандро Вольта впервые поместил пластины из цинка и меди в кислоту, чтобы получить непрерывный электрический ток, создав первый в мире химический источник тока (Вольтов столб). В честь этого события фамилию учёного увековечили, и с того времени напряжение тока измеряется в вольтах. Подумать только, если бы не было электричества, то человеку пришлось бы отказаться от большинства благ цивилизации и пересесть с шикарных автомобилей на одну лошадиную силу. Откуда же берётся электричество, и каким образом оно попадает к потребителю электроэнергии?

Электрический ток, который попадает в розетки и светильники вырабатывается на электростанции с помощью специальной машины – турбоэлектрогенератора. Давайте разберёмся, как он работает. Неподвижная часть турбоэлектрогенератора называется статором, он представляет собой двухполярный магнит, внутри статора вращается ротор, который обмотан медной проволокой. Вращение ротора внутри статора приводит к постоянной смене полярности, и электроны приходят в движение. По законам физики в данном устройстве появляется магнитное поле и в обмотке провода ротора возникает (индуцируется) направленное движение заряженных частиц. Так рождается электрический ток. Но чтобы электрический ток вырабатывался, какая-то механическая сила должна постоянно вращать ротор. Давайте разберёмся, как это происходит на теплоэлектростанции.

В котле нагревают воду до температуры 450 градусов, вода превращается в пар и под высоким давлением пар поступает из котла на лопатки турбины, что приводит в движение вал турбины, который вращается с частотой в 3000 оборотов в минуту, приводя в движение вал электрогенератора. Кстати, первая в мире электростанция общественного пользования была построена в Нью-Йорке в 1882 году. Она вырабатывала постоянный ток и питала 10000 ламп. Современные электростанции вырабатывают в 1000 раз больше электроэнергии. Одна электростанция спокойно может осветить и обогреть город с населением в 100000 человек.

По кабелю электрический ток поступает на распределительные подстанции для измерения и преобразования. Трансформаторы повышают напряжение тока до 10000 вольт и более. Вы спросите, зачем? При высоком напряжении происходит меньше потерь при транспортировке электроэнергии от трансформаторов до потребителя электроэнергии по проводам. 10000 вольт по линиям электропередачи (провода), со скоростью до 3000 километров в секунду, пройдут немалый путь, прежде чем попадут к потребителю (заводы, фабрики, офисы, квартиры, дачи). Далее электрический ток поступает на понижающие трансформаторные подстанции. Трансформатор должен уменьшить поступившее напряжение до 220 вольт. Почему уменьшается до 220 вольт? Такой в России стандарт. Только после понижения, электричество поступит по проводам и кабелям в распределительные сети, а затем к потребителям электроэнергии.

Энергетические компании, поставляющие электроэнергию, заинтересованы в модернизации и расширении рынка сбыта электроэнергии. Они нанимают подрядные организации (электромонтажная организация), которые в свою очередь выполняют электромонтажные работы по прокладке линий электропередач. Так как доставка электроэнергии к потребителю в удалённые населённые пункты является первостепенной задачей энергетических компаний, прокладка кабеля или провода воздушной линии электропередач является единственным способом качественной и надёжной передачи электроэнергии на большие расстояния. От скорейшего развития и модернизации систем электроснабжения зависит экономическое благосостояние нашей страны.

elektroas.ru

Про электричество новичкам

К нам часто обращаются читатели, которые раньше не сталкивались с работами по электричеству, но хотят в этом разобраться. Для этой категории создана рубрика "Электричество для начинающих".

Рисунок 1. Движение электронов в проводнике.

Прежде чем приступить к работам, связанным с электричеством, необходимо немного «подковаться» теоретиче­ски в этом вопросе.

Термин "электричество" подразумевает движение электронов под действием электромагнитного поля.

Главное - понять, что электричест­во - это энергия мельчайших заряженных частиц, которые движутся внутри проводников в определенном направлении (рис. 1).

Постоянный ток практически не меняет своего направления и величины во времени. Допустим, в обычной батарейке постоянный ток. Тогда заряд будет перетекать от минуса к плюсу, не меняясь, пока не иссякнет.

Переменный ток - это ток, который с определенной периодичностью меняет направление движения и величину. Представьте ток как поток воды, те­кущий по трубе. Через какой-то промежуток времени (например, 5 с) вода будет устремляться то в одну сторону, то в другую.

Рисунок 2. Схема устройства трансформатора.

С током это происходит на­много быстрее, 50 раз в секунду (частота 50 Гц). В течение одного периода колебания величина тока повышается до максимума, затем проходит через ноль, а потом происходит обратный процесс, но уже с другим знаком. На вопрос, почему так происходит и зачем нужен такой ток, можно ответить, что получение и передача переменного тока намного проще, чем постоянного. Получение и передача переменного тока тесно связаны с таким устройством, как трансформатор (рис. 2).

Генератор, который вырабатывает переменный ток, по устройству гораздо проще, чем генератор постоянного тока. Кроме того, для передачи энергии на дальнее расстояние переменный ток подходит лучше всего. С его помощью при этом теряется меньше энергии.

При помощи транс­форматора (специаль­ного устройства в виде катушек) переменный ток преобразу­ется с низкого напряжения на высокое, и наоборот, как это представлено на иллюстрации (рис. 3).

Именно по этой причине большинство приборов работает от сети, в которой ток переменный. Однако постоянный ток также применяется достаточно широко: во всех видах батарей, в химической промышленности и некоторых других областях.

Рисунок 3. Схема передачи переменного тока.

Многие слышали такие загадочные слова, как одна фаза, три фазы, ноль, заземление или земля, и знают, что это важные понятия в мире электричества. Однако не все понимают, что они обозначают и какое отношение имеют к окружающей действительности. Тем не менее знать это надо обязательно.

Не углубляясь в технические подробности, которые не нужны домашнему мастеру, можно сказать, что трехфазная сеть - это такой способ передачи электрического тока, когда переменный ток течет по трем проводам, а по одному возвращается назад. Вышесказанное надо немного пояснить. Любая электри­ческая цепь состоит из двух проводов. По одному ток идет к потребителю (например к чайнику), а по другому воз­вращается обратно. Если разомкнуть такую цепь, то ток идти не будет. Вот и все описание однофазной цепи (рис. 4 А).

Тот провод, по которому ток идет, называется фазовым, или просто фазой, а по которому возвращается - нулевым, или нолем. Трехфазная цепь состоит из трех фазовых проводов и одного обратного. Такое возможно потому, что фаза переменного тока в каждом из трех проводов сдвинута по отношению к соседнему на 120° (рис. 4 Б). Более подробно на этот вопрос поможет ответить учебник по электромеханике.

Рисунок 4. Схема электрических цепей.

Передача переменного тока происходит именно при помощи трехфазных сетей. Это выгодно экономически: не нужны еще два нулевых провода. Подходя к потребителю, ток разделяется на три фазы, и каждой из них дается по нолю. Так он попадает в квартиры и дома. Хотя иногда трехфазная сеть заводится прямо в дом. Как правило, речь идет о частном секторе, и такое положение дел имеет свои плюсы и минусы.

Земля, или, правильнее сказать, заземление - третий провод в однофазной сети. В сущности, рабочей нагрузки он не несет, а служит своего рода предо­хранителем.

Например, в случае когда электричество выходит из-под контроля (например, короткое замыкание), возникает угроза пожара или удара током. Чтобы этого не произошло (то есть значение тока не должно превышать безопасный для человека и приборов уровень), вводится заземление. По этому проводу избыток элек­тричества в буквальном смысле слова уходит в землю (рис. 5).

Рисунок 5. Простейшая схема заземления.

Еще один пример. Допустим, в работе электродвигателя стиральной машины возникла небольшая поломка и часть электрического тока попадает на внешнюю металлическую оболочку прибора.

Если заземления нет, этот заряд так и будет блуждать по стиральной машине. Когда человек прикоснется к ней, он моментально станет самым удобным выходом для данной энергии, то есть получит удар током.

При наличии провода заземления в этой ситуации излишний заряд стечет по нему, не причинив никому вреда. В дополнение можно сказать, что нулевой проводник также может быть заземлением и, в принципе, им и является, но только на электростанции.

Ситуация, когда в доме нет заземления, небезопасна. Как с ней справиться, не меняя всю проводку в доме, будет рассказано в дальнейшем.

ВНИМАНИЕ!

Некоторые умельцы, полагаясь на начальные знания по электротехнике, устанавливают нулевой провод как заземляющий. Никогда так не делайте.

При обрыве нулевого провода корпуса заземленных приборов окажутся под напряжением 220 В.

Поделитесь полезной статьей:

Top

fazaa.ru

Суть электричества. Почему и как работает электричество, его природа и принцип действия.

 

 

 

Тема: в чём заключается суть электрических явлений, природа электричества.

 

Многие пользуются электричеством, но далеко не многие знают в чём заключается его суть. Электричество, как явление природы, было и будет всегда. Но люди, в силу своих познавательных способностей, могут лишь отрывать те или иные явления. И в силу своих человеческих особенностей могут порой забывать, терять, скрывать знания о них. Суть электричества в наше время раскрывается в научных теориях тех учёных, которые в своё время вели усердную работу над познанием этой невидимой силы. В разные периоды были сделаны определённые открытия, в последствии порождающие новые вопросы, на которые были очередные попытки на них ответить.

 

Итак, суть электричества заключается в том, что существуют так называемые элементарные частицы такие как электроны и протоны, входящие в состав атомов и молекул различных веществ. Напомню, модель атома следующая (похожая на солнечную систему): внутри располагается ядро, состоящее из протонов и нейтронов.

 

Протоны имеют положительный заряд, который проявляет себя в виде силы (по средствам существующего поля вокруг частиц), действующие на другой заряд другой частицы отталкивая её или притягивая. Нейроны, как бы, нейтральны, с точки зрения зарядов. Электроны вращаются на очень большой скорости вокруг ядра атома, и имеют отрицательный заряд. Количество элементарных частиц в атоме может быть разным в зависимости от конкретного вещества.

 

 

Именно эти заряды (полевые силы, действующие друг на друга) и являются основой, сутью электричества, поскольку именно эта сила и порождает различные  явления, связанные с проявлением электричества в мире. Когда суммарное количество положительного заряда протонов равно отрицательному заряду электронов, входящих в состав атома вещества, то в целом атом будет электрически нейтральным, по отношению к другим атомам. Но вот если в силу тех или иных причин в атоме начнёт преобладать тот или иной вид заряда, то тут уже появятся силы, которые будут стремиться выровнять этот дисбаланс электрического заряда.

 

Но различные вещества по разному ведут себя, с точки зрения перераспределения электрических зарядов. У одних электроны настолько сильно притягиваются к своим ядрам атома, что не в силах сорваться со своей орбиты вращения. У других же веществ эти электроны достаточно легко отрываютя от атомов и начинают блуждать по соседним атомам данного вещества. В первом случае вещества называют диэлектриками, в другом же случае (где электроны свободно блуждают) вещества называют проводниками электричества. То есть, эти электрические заряды перетекают из одного места в другое, тем самым образуя электрический ток.

 

Дальнейшая суть электричества уже связана именно с различными движениями этих электронов в различных средах, в различных материалах и различных условиях. В итоге и получаем всё то разнообразие электрических явлений, процессов и взаимодействий. К примеру, обычная батарейка. В ней находятся различные химические вещества, которые взаимодействуя друг с другом с одного своего состояния переходят в другое, а сопутствующим процессом будет перераспределение электронов между изменяющимися веществами внутри. Если есть дисбаланс электрических зарядов, значит есть и сила, стремящаяся выровнять его. Эту самую силу и используют в батарейке для питания различных электрических устройств.

 

 

Металлы служат проводником этих самых электронов (заряженных частиц). Они легко перетекают по проводнику с одного участка в другой. Пока же совершается движение электронов, происходят параллельные физические явления. К примеру, когда много электронов упорядоченно движутся через тонкий проводник, они сталкиваются с атомами, неподвижно стоящих на своих местах в кристаллической решётки вещества. В результате таких столкновений энергия движения электронов переходит в энергию тепла атома, с которым было столкновение. То есть, энергия движения электронов частично перешла в энергию тепла, произведя нагрев данного вещества.

 

Другим примером, проявляющим суть электричества, может служить взаимодействие электромагнитных полей. Напомню, что вокруг неподвижных заряженных частиц существует электрическое поле, а вокруг движущихся электрических частиц ещё возникает и магнитное поле. В итоге, когда заряженные частицы движутся вокруг них образуется общее электромагнитное поле, способное действовать на другие такие же поля других заряженных частиц. Так работает электродвигатель. Именно магнитные поля заставляют вращаться электрический мотор, когда по его обмоткам совершается перетекание электрических зарядов с одного полюса на другой.

 

P.S. - вот мы и разобрались в общих чертах о сути электричества и его явлениях. Для лучшего понимания просто представляйте, как очень маленькие частички очень быстро перетекают с одного места на другое по своей электрической цепи. Если есть разность потенциалов (в одном месте возникло скопление одного вида зарядов, а в другом, противоположного вида), то при появлении пути (соединение цепи) начинается процесс выравнивания этих самых потенциалов. Бежит электрический ток. Вот и всё.

 

electrohobby.ru

Как получить электричество из ничего?

Никогда не знаешь, когда может понадобиться электричество, будь это электричество для самодельных лампочек с обугленными волокнами бамбука вместо нити накаливания, чтобы скрасить и согреть темные ночи на необитаемом острове, или ток для реанимации рации либо мобильного телефона.Итак…Как добыть электричество из дерева?Для практически любого простейшего способа получения электричества без подключения к уже имеющейся электрической сети, обязательно понадобятся гальванические элементы, а именно два металла, которые в паре образуют разнополярные анод и катод соответственно. Теперь остается воткнуть в ближайшее дерево один из них, например, алюминиевый стержень или железный гвоздь так, чтобы он полностью вошел через кору в сам ствол дерева; а другой элемент, например, медную трубку, воткнуть в почву рядом, чтобы она вошла в землю на 15-20 см. Не удивлюсь, если между медной трубкой и алюминиевым стержнем возникнет напряжение в приблизительно 1 Вольт. Чем больше стержней вы вставите в дерево, тем лучше будет качество электроэнергии, добываемой таким способом.Как добыть электричество из фруктов?Апельсины, лимоны и другие цитрусовые, — все это идеальный электролит для выработки электричества в экстремальных условиях, особенно если экстремальная ситуация застала вас недалеко от экватора. Помимо уже известных алюминия и меди, можно использовать более эффективные золото и серебро если на вас или вашей спутнице остались украшения, доведя напряжение вашего электричества аж до 2 Вольт. Если вы занимаетесь получением электроэнергии с целью освещения, то в качестве лампочки может служить стеклянная колба с кусочком обугленного бамбукового волокна в качестве нити накаливания. Эту кустарную нить накаливания использовал для первой лампочки в мире сам Эдиссон!Как добыть электричество из воды?Если у вас есть медная проволока и фольга, получение электричества в этом случае, займёт минимум усилий. Наполняем несколько стаканов соленой водой и соединяем их медной проволокой, от стакана к стакану. На один конец каждого провода, соединяющего стаканы, должна быть намотана алюминиевая фольга. Соответственно, чем больше проволоки и стаканов. тем выше вашишансы!Как добыть электричество из картофеля?Из клубней обычной картошки, тоже можно получить электричество, все что вам понадобится, это соль, зубная паста, провода и картофелина. Разрежьте её пополам ножом, через одну половинку проведите провода, в то время как в другой сделайте по центру углубление в форме ложки, после чего наполните её зубной пастой, смешанной с солью. Соедините половинки картошки, причем провода должны контачить с зубной пастой, а их самих лучше зачистить. Все! Теперь вы можете при помощи вашего генератора электричества, зажигать костры от электрической искры.Как добыть электричество из воздуха?Однозначно построить ветряк, что кстати не так уж и сложно. Все что вам понадобится это винтообразные лопасти, вращаемые силой ветра, и генератор электричества для преобразования механической энергии в электроэнергию. Его кстати можно просто вытащить из поломанного автомобиля!Как сделать простейший аккумулятор?Свинец и серная кислота уже не один десяток лет зарекомендовали себя как универсальный генератор электричества с превосходным качеством электроэнергии, использующийся повсеместно, например, в аккумуляторах различных транспортных средств. Для этого вам понадобятся оба компонента, соединить которые нужно в керамической посуде (найти в экстремальных условиях глину и обжечь её не должно составить для вас труда). Если вопрос остался за серной кислотой, то получите её из серы, обжигая её при избытке кислорода и воды не трудно. Если нет ни того ни другого, электричество принесет вам минерал «галенит», который уже при температуре 327 градусов в смеси с углем расплавляется на серу и свинец.

bigproof.ru

Как получить электричество из земли |

Содержание:

  • Мифы и реальность
  • Электричество от двух стержней
  • Электричество от земли и нулевого провода
  • Заключение

Из года в год стоимость электроэнергии в наших домах и квартирах растет, что заставляет большинство людей задуматься об ее экономии. Но есть и такие, что пытаются всеми возможными способами добыть хоть немного бесплатной энергии, например, электричество из земли. Поскольку число этих людей неуклонно растет, есть смысл рассмотреть вопрос подробнее, что и будет сделано в данной статье.

Мифы и реальность

На просторах интернета есть большое количество видеороликов, где люди зажигают от земли лампы мощностью 150 Вт, запускают электродвигатели и так далее. Еще больше есть различных текстовых материалов, подробно рассказывающих о земляных батареях. К подобной информации не рекомендуется относиться слишком серьезно, ведь написать можно что угодно, а перед съемкой видеоролика провести соответствующую подготовку.

Просмотрев или прочитав эти материалы, вы действительно можете поверить в разные небылицы. Например, что электрическое или магнитное поле Земли содержит океан дармовой электроэнергии, получение которой довольно легко.

Правда заключается в том, что запас энергии действительно огромен, но вот извлечь ее вовсе не просто. Иначе никто бы уже не пользовался двигателями внутреннего сгорания, не обогревался природным газом и так далее.

Для справки. Магнитное поле у нашей планеты действительно существует и защищает все живое от губительного воздействия разных частиц, идущих от Солнца. Силовые линии этого поля проходят параллельно поверхности с запада на восток.

Если в соответствии с теорией провести некий виртуальный эксперимент, то можно убедиться, насколько непросто заполучить электричество из магнитного поля земли. Возьмем 2 металлических электрода, для чистоты эксперимента – в виде квадратных листов со сторонами 1 м. Один лист установим на поверхности земли перпендикулярно силовым линиям, а второй – поднимем на высоту 500 м и сориентируем его в пространстве таким же образом.

Теоретически между электродами возникнет разность потенциалов порядка 80 вольт. Тот же эффект будет наблюдаться, если второй лист расположить под землей, на дне самой глубокой шахты. А теперь представьте такую электростанцию – в километр высотой, с огромной площадью поверхности электродов. Кроме того, станция должна противостоять ударам молний, что обязательно будут бить именно по ней. Возможно, это реальность далекого будущего.

Тем не менее получить электричество от земли – вполне возможно, хотя и в мизерных количествах. Его может хватить на то, чтобы зажечь светодиодный фонарик, включить калькулятор или немного зарядить сотовый телефон. Рассмотрим способы, позволяющие это сделать.

Электричество от двух стержней

Данный способ основан совсем на другой теории и никакого отношения к магнитному или электрическому полю Земли не имеет. А теория эта – о взаимодействии гальванических пар в солевом растворе.

Если взять два стержня из разных металлов, погрузить их в такой раствор (электролит), то на концах появится разница потенциалов. Ее величина зависит от многих факторов: состава, насыщенности и температуры электролита, размеров электродов, глубины погружения и так далее.

Такое получение электричества возможно и через землю. Берем 2 стержня из разных металлов, образующих так называемую гальваническую пару: алюминиевый и медный. Погружаем их в землю на глубину ориентировочно полметра, расстояние между электродами соблюдаем небольшое, хватит 20—30 см. Участок земли между ними обильно поливаем солевым раствором и спустя 5—10 мин производим измерение электронным вольтметром. Показания прибора могут быть разными, но в лучшем случае вы получите 3 В.

Примечание. Показания вольтметра зависят от влажности почвы, ее природного солесодержания, размеров стержней и глубины их погружения.

В действительности все просто, получившееся бесплатное электричество – это результат взаимодействия гальванической пары, при котором влажная земля служила электролитом, принцип похож на работу солевой батарейки. Реальный эксперимент о разнице потенциалов на электродах, забитых в землю, можно посмотреть на видео:

Электричество от земли и нулевого провода

Данное явление тоже возникает не от магнитного поля Земли, а вследствие того, что часть тока «стекает& через заземление в часы наибольшего потребления электроэнергии. Большинству пользователей известно, что напряжение для дома подается через 2 проводника: фазный и нулевой.

Если имеется третий проводник, присоединенный к хорошему заземляющему контуру, то между ним и нулевым контактом может «гулять& напряжение до 15 В. Этот факт можно зафиксировать, включив меж контактами нагрузку в виде лампочки на 12 В. И что характерно, проходящий из земли на «ноль& ток абсолютно не фиксируется приборами учета.

Воспользоваться таким бесплатным напряжением в квартире затруднительно, поскольку надежного заземления там не найти, трубопроводы таковым считаться не могут. А вот в частном доме, где априори должен быть заземляющий контур, электричество получить можно.Для подключения применяется простая схема: нулевой провод – нагрузка – земля. Некоторые умельцы даже приспособились сглаживать колебания тока трансформатором и присоединять подходящую нагрузку.

Внимание! Не идите на поводу у «добрых& советчиков, предлагающих вместо нулевого проводника использовать фазный! Дело в том, что при подобном подключении фаза и земля дадут вам 220 В, но прикасаться к заземляющей шине смертельно опасно. Особенно это касается «умельцев& , проделывающих подобные вещи в квартирах, присоединяя нагрузку к фазе и батарее. Они создают опасность поражения током для всех соседей.

Заключение

Извлекать электроэнергию из магнитного поля планеты своими руками – нереально. Описанные выше способы – другое дело, но их практическая ценность невелика. Разве что заряжать телефон во время похода, но тогда придется тащить с собой металлические трубы. Касаемо второго способа надо отметить, что напряжение между землей и нулем появляется далеко не всегда, а если и есть, то очень нестабильно. Прочие методы требуют большого количества меди и алюминия при неизвестном результате, о чем честно предупреждает автор установки, изображенной на рисунке:

mikodom.ru