Cum funcționează electricitatea

Cum funcționează electricitatea. În acest articol vom învăța conceptul de bază din spatele modului în care funcționează electricitatea conform teoriei clasice. Vom acoperi atomii, electronii, protonii, neutronii, apoi vom trece la diferența dintre conductori și izolatori, fire și cabluri, circuite, volți și tensiune, curenți și amperi, rezistențe, rezistență și ohmi, inducție și inductori, transformatoare, condensatori și în cele din urmă diferența dintre puterea de curent alternativ și curent continuu. Acestea sunt elementele de bază de înțeles pentru a înțelege cum funcționează electricitatea înainte de a trece la domenii mai avansate ale ingineriei electrice și electronice. Derulați în partea de jos pentru a viziona tutorialul video despre acest subiect

Atomul

Totul este făcut din Atoms, inclusiv tu! Diferite materiale au diferite tipuri de atomi. În centrul unui atom se află nucleul, această casă din două părți cunoscută sub numele de neutron și proton. Neutronul nu are încărcare electrică, dar Protonul are o încărcare electrică pozitivă.

Înconjurătorul nucleului sunt diferite straturi de cochilii orbitali care acționează ca niște căi de zbor pentru un alt tip de particulă cunoscut sub numele de electron. Electronii parcurg aceste căi lungi la fel ca sateliții care orbitează în jurul planetei noastre, cu excepția faptului că electronii călătoresc cu aproape viteza luminii.

Sarcina negativă a neutronilor este atrasă de sarcina pozitivă a Protonului care menține electronii pe orbită. Fiecare înveliș orbital poate conține un număr stabilit de electroni. Numărul de protoni, neutroni și electroni pe care le are un atom ne spune ce material este și combinația este unică pentru fiecare material.

mentalitatea
atom de electroni liber

Atomii se țin strâns de electroni, dar unele materiale se vor ține de electroni mai strâns decât alții. Învelișul cel mai orbital exterior este cunoscut sub denumirea de învelișul Valance și în acest înveliș unele materiale vor avea electroni legați slab, care pot pluti către alți atomi.

Conductori și izolatori

Materialele care pot trece electroni sunt cunoscute sub numele de „Conductori”, ceea ce înseamnă că pot conduce electricitatea. Majoritatea metalelor sunt conductori. Atomii care nu au electroni liberi sunt cunoscuți ca izolați, materiale precum sticla și cauciucul sunt exemple bune în acest sens.

Putem combina conductoare și izolatoare împreună pentru a utiliza în siguranță electricitatea. Acest lucru se face prin înconjurarea conductorului cu un izolator, acest lucru permite curgerea electronilor, dar restricționează locul în care pot curge. Așa funcționează cablurile și firele.

Sârme și cabluri

Dacă ne uităm în interiorul unei felii de cablu de cupru, am vedea că electronii liberi ai atomilor se mișcă de la un atom la altul, totuși acest lucru se întâmplă aleatoriu în orice direcție.

fluxul de curent electric în circuit

Dacă felia de cablu a fost apoi conectată într-un circuit închis la o sursă de energie, cum ar fi o baterie, atunci tensiunea va forța electronii liberi să se miște și acest lucru îi va face să curgă toți în aceeași direcție, pentru a încerca și a reveni la celălalt terminal al bateriei.

Circuite

Termenul circuite se referă la o rută pe care electronii o pot circula de-a lungul pentru a ajunge între cele două terminale ale sursei de energie (pozitivă și negativă).

Când un circuit este închis, atunci electronii pot curge de la un terminal la altul. Când un circuit este deschis, atunci există un spațiu în circuit, astfel încât electronii să nu poată curge.

Putem plasa componente electrice pe calea electronilor liberi care curg într-un circuit. Acest lucru va forța electronii să curgă prin componentă și acest lucru poate fi folosit pentru a efectua lucrări precum generarea de lumină.

Volți și tensiune

Tensiunea este o forță de împingere a electronilor într-un circuit, la fel ca presiunea din conducta de apă. Cu cât aveți mai multă presiune, cu atât poate curge mai multă apă. Cu cât aveți mai multă tensiune, cu atât mai mulți electroni pot curge.

ce este un volt joule coulomb

Un Volt este un Joule per Coulomb. Un Joule este o măsurare a energiei sau a muncii. Un Coulomb este un grup de electroni care curg.

O baterie de 9V poate furniza 9 Jouli de energie, sub formă de lucru sau căldură, pe grup de electroni care curg de la un terminal al bateriei la celălalt. În acest caz, electronii de la un terminal al bateriei, prin becul L.E.D și apoi în celălalt terminal al bateriei. Prin urmare, becul produce 9 Jouli de lumină și căldură.

Curent, amperi și amperi

Curentul este fluxul de electroni. Când un circuit este închis, atunci poate curge un curent de electroni și când un circuit este deschis, atunci nu poate curge curent. Putem măsura fluxul de electroni la fel cum puteți măsura fluxul de apă printr-o conductă.

Pentru a măsura fluxul de electroni folosim pe scurt unitatea de amperi sau amperi. 1 Amp înseamnă 1 Coulomb pe secundă și un Coulomb este egal cu 6.242.000.000.000.000.000 de electroni pe secundă. Acesta este un număr extrem de mare, motiv pentru care sunt grupate împreună și numite Amperi.

Rezistențe și rezistență

Rezistența este o restricție la fluxul de electroni într-un circuit. Firele care transportă curentul vor avea în mod natural o oarecare rezistență. Cu cât firul este mai lung, cu atât este mai mare rezistența. Cu cât firul este mai gros, cu atât rezistența este mai mică. Rezistența la fluxul de electroni este diferită pentru fiecare material, temperatura materialului va afecta și nivelul de rezistență.

rezistor într-un circuit led

Circuitul electric utilizează componente special concepute, cunoscute sub numele de rezistențe, pentru a restricționa în mod intenționat fluxul de electroni. Acesta este folosit pentru a proteja alte componente electrice de la recepționarea prea mult curent și poate fi, de asemenea, utilizat pentru a genera lumină și căldură, cum ar fi într-un bec cu incandescență.

Rezistența apare atunci când electronii se ciocnesc cu atomii. Numărul de coliziuni variază în funcție de material, unele materiale, cum ar fi fierul, vor avea o rată foarte mare de coliziuni, în timp ce alte materiale precum cuprul au mult mai puține coliziuni.

Când apar coliziuni, atomii generează căldură și la o anumită temperatură, materialul va începe să producă lumină, precum și căldură, așa cum funcționează lămpile cu incandescență.

Inductori și inducție

Când un fir este înfășurat într-o bobină, acesta va produce un câmp magnetic pe măsură ce curentul trece prin el. Cablul ar crea în mod natural câmpul magnetic, doar intensificat de forma bobinei. Prin înfășurarea firului într-o bobină, câmpul magnetic devine atât de puternic încât începe să afecteze electronii din fir

Putem crește intensitatea câmpului magnetic pur și simplu prin înfășurarea firului în jurul unui miez de fier. Putem crește numărul de rotații în bobină și putem crește, de asemenea, cantitatea de curent care trece prin circuit pentru a produce câmpuri magnetice mai mari și mai puternice. Acesta este modul în care funcționează electro-magneții, acesta este și baza modului în care funcționează motoarele cu inducție. Faceți clic aici pentru mai multe informații despre principiul de funcționare al motoarelor cu inducție.

inducție magnetică

Când un câmp magnetic este trecut pe o bobină de sârmă, acesta va induce o tensiune în sârmă cauzată de o forță electromotivă indusă care împinge electronii într-o anumită direcție. Dacă bobina este conectată la un circuit, acest lucru va determina curgerea curentului. Aceasta este baza modului în care funcționează un generator de curent alternativ și puterea disponibilă în prizele de acasă a fost produsă într-un mod foarte similar.

Transformator

Transformatoarele sunt o combinație a tuturor punctelor pe care le-am abordat până acum în acest articol. Putem crea două circuite separate și putem folosi un transformator pentru a induce curent dintr-un circuit în celălalt.

Prin generarea unui curent alternativ într-un circuit închis și trecerea acestui curent printr-o bobină, care se află în imediata apropiere a unei alte bobine într-un circuit închis separat, putem crea un transformator și putem induce un curent din primul circuit (primar) în cel de-al doilea circuit.

Transformatoarele pot fi utilizate pentru a crește sau a reduce tensiunea între circuitele primare și secundare prin simpla schimbare a numărului de bobine de ambele părți.

Condensatoare

Condensatoarele forțează încărcările pozitive și negative să se separe pe două plăci, atunci când este conectat la o sursă de alimentare. Acest lucru determină acumularea de electroni stocați într-un câmp electric. Atunci când o sursă de alimentare este întreruptă sau întreruptă, aceste taxe vor fi eliberate, unde vor fi întâlnite și vor curge din nou. Aceasta oferă o sursă de energie doar foarte scurt (secunde), deoarece va dura până când încărcăturile separate se vor reîntâlni. Acest lucru este ușor similar cu o baterie, cu excepția faptului că nu poate menține o sursă de alimentare atât de mult timp.

Condensatoarele sunt foarte frecvente și se găsesc în aproape toate circuitele electrice.

Alimentare CA și CC

Există două tipuri de energie utilizată, care sunt curent alternativ (AC) și curent continuu (DC)

Curent alternativ înseamnă pur și simplu curentul curent înapoi și înainte într-un circuit, deoarece bornele sunt inversate constant. Acesta este un pic ca valul mării, intră și iese în mod repetat. Curentul alternativ este cel mai frecvent tip de energie electrică și acesta este tipul de energie disponibil în prizele de alimentare ale casei dumneavoastră.

Curent continuu înseamnă pur și simplu că curentul curge direct într-o singură direcție. Acest lucru este furnizat de la baterii și panouri fotovoltaice etc. Acest lucru este cel mai frecvent utilizat la produsele electrice portabile.

Putem face conversii între CA și CC folosind invertoare, așa se poate utiliza puterea de curent alternativ de la prizele de uz casnic pentru a încărca telefoanele noastre mobile care utilizează curent continuu. Faceți clic aici pentru a afla cum funcționează invertoarele

Mulțumesc încheie acest articol pentru elementele de bază despre modul în care funcționează electricitatea. Mai jos este un tutorial video despre subiect, cu mai multe informații și animații. [/ Vc_column_text] [/ vc_column] [/ vc_row]