Электричество — важный аспект повседневной жизни, и знание его основ поможет решать бытовые проблемы и заниматься электромонтажом. В этой статье рассмотрим ключевые понятия электричества, схемы и условные обозначения, что позволит уверенно ориентироваться в электрических системах. Также предложим советы и рекомендации для новичков и тех, кто хочет обновить свои знания.

Что такое электричество

Электрический ток представляет собой движение заряженных частиц, таких как электроны. Это движение, как и любое другое, можно использовать для выполнения различных задач. Существует две ключевые единицы измерения электричества:

• напряжение (измеряется в вольтах и обозначается буквой В или латинской V);
• сила тока (измеряется в амперах и обозначается буквой А).

Для наглядности можно провести аналогию между электричеством и водой, текущей по трубам. В этом контексте напряжение можно сравнить с силой, с которой вода выталкивается из источника (например, насоса), а сила тока будет соответствовать объему воды, проходящей через определенный участок трубы за единицу времени (аналогично сечению провода). Как и в случае с водопроводом, в электротехнике сечение провода выбирается в зависимости от силы тока: если провод не соответствует необходимым параметрам, он может перегреться и выйти из строя при прохождении через него тока большей силы, чем он способен выдержать. Также важно отметить, что электрический ток может течь только в замкнутой цепи и бывает двух типов: постоянный и переменный. Рассмотрим эти аспекты подробнее.

Постоянный ток движется в одном направлении от положительного полюса источника к отрицательному, тогда как переменный ток меняет направление с определенной частотой. Частота — это еще одна единица измерения, которая применяется исключительно к переменному току. Она обозначает количество изменений направления тока за одну секунду и измеряется в герцах, обозначаемых буквами Гц или латинскими Hz. Например, в бытовой электросети частота составляет 50 герц, что означает, что ток меняет свое направление 50 раз в секунду.

Стоит подробнее остановиться на переменном токе. В однофазной бытовой электросети используются два провода: один из них является фазным (именно на него подается ток от электростанции), а второй — нулевым. Нулевой провод фактически служит для возврата тока к источнику питания, однако не стоит полагаться на его безопасность. В замкнутой цепи опасное напряжение может присутствовать на обоих проводах. В целом, соблюдение осторожности — это основное правило при работе с электричеством, даже если напряжение кажется низким и безопасным. Теперь, разобравшись с теоретическими основами, перейдем к практическим аспектам, которые будут полезны в дальнейшей работе с электричеством.

Эксперты в области электротехники отмечают, что понимание основ электричества является важным навыком для каждого. Даже простые знания о том, как работают электрические цепи, могут помочь избежать опасных ситуаций и сэкономить деньги на ремонте. Специалисты подчеркивают, что многие бытовые проблемы, такие как перегоревшие лампочки или неисправные розетки, могут быть решены самостоятельно, если знать основные принципы. Они рекомендуют изучить базовые понятия, такие как напряжение, ток и сопротивление, а также ознакомиться с правилами безопасности при работе с электричеством. Важно помнить, что даже несложные работы требуют осторожности и соблюдения правил, чтобы избежать травм и повреждений.

Видео – Что такое электричество

https://youtube.com/watch?v=YRtUoCB71b0

Интересные факты

Вот несколько интересных фактов о электричестве, которые могут быть полезны для начинающих:

1. Электрический ток и его скорость: Хотя электрический ток движется с высокой скоростью (близкой к скорости света), электроны в проводнике перемещаются гораздо медленнее. На самом деле, скорость движения электронов в проводах составляет всего несколько миллиметров в секунду. Однако электрический сигнал передается почти мгновенно благодаря тому, что электрическое поле распространяется с большой скоростью.

2. Закон Ома: Один из основных законов электричества, закон Ома, гласит, что ток (I) в проводнике пропорционален напряжению (U) и обратно пропорционален сопротивлению (R). Это можно выразить формулой: I = U/R. Этот закон является основой для понимания работы электрических цепей и помогает рассчитывать параметры различных электрических устройств.

3. Электричество и магнетизм: Электричество и магнетизм тесно связаны друг с другом. Изменяющееся электрическое поле создает магнитное поле, и наоборот. Это явление лежит в основе работы многих электрических устройств, таких как генераторы и трансформаторы. Например, в генераторах механическая энергия преобразуется в электрическую именно благодаря взаимодействию электрических и магнитных полей.

Условные обозначения

В электротехнике, как и в других областях, существуют общепринятые условные обозначения, с которыми мы сейчас познакомимся. Эти обозначения будут полезны для работы с электрическими устройствами и сетями. Ниже представлены условные символы и их объяснения, начиная с самых простых и постепенно переходя к более сложным.

На рисунках 1 и 2 изображены внешне похожие, но принципиально разные символы. Схематические изображения электрических и, порой, радиоэлементов обычно легко воспринимаются. Например, на рисунке 1 показано простое пересечение проводников, а на рисунке 2 – их соединение.

Рисунки 3 и 4 также интуитивно понятны: на первом изображен выключатель (рис. 3), а на втором – плавкий предохранитель (рис. 4). Стоит уделить внимание предохранителю, так как это незаметный, но крайне важный элемент, который может предотвратить серьезные проблемы. Как следует из названия, предохранитель предназначен для защиты проводки и устройств от повреждений и возгораний. Он состоит из диэлектрической трубки, не проводящей электрический ток, и проводника внутри нее. Этот проводник рассчитан на ток, который немного ниже, чем тот, который может выдержать защищаемая цепь. При скачке напряжения до опасного уровня предохранитель плавится, размыкая цепь и тем самым защищая устройства и провода от серьезных повреждений или возгорания.

Следующие обозначения могут показаться менее очевидными, но, вероятно, многим знакомы из школьного курса физики.

Это лампа накаливания, известная также как обычная электрическая лампочка (рисунок 5).

Резистор (в повседневной речи – сопротивление, рис. 6) также стоит упомянуть, как и все чаще используемый вместо обычных лампочек светодиод (рисунок 7), а также полупроводниковый диод, давший название светодиоду (рисунок 8). О светодиоде стоит рассказать подробнее: он получил свое название благодаря свойствам полупроводникового диода, который пропускает ток только в одном направлении – от анода к катоду (в данном случае речь идет о постоянном токе). Это означает, что при подключении положительного полюса источника питания к аноду ток будет проходить, а при подключении отрицательного полюса ток не пройдет, и цепь останется разомкнутой. Более подробно это свойство диода показано на рисунке 9, который представлен ниже.

Не менее важными элементами электрических схем являются разъемы питания. Здесь представлен самый простой вариант – розетка (рисунок 10) и вилка (рисунок 11).

Теперь, ознакомившись с основными схематическими изображениями, можно попробовать научиться читать и составлять электрические схемы.

Учимся читать схемы

Принципиальная электрическая схема устройства – штука на самом деле не такая запутанная и непонятная как кажется с первого взгляда при условии знания условных обозначений элементов. В доказательство мы сейчас вместе разберем схему подключения электрической лампочки через выключатель и предохранитель (рис.12).

Как видно из рисунка, лампочка просто включается в розетку, на одном из проводов (обычно это фаза) установлен выключатель, предохранитель (по правде в этой схеме он не нужен, но все же…) оберегает лампочку и проводку от сгорания в результате скачков напряжения либо короткого замыкания (что тоже, по сути, является скачком напряжения, ибо сила тока при резком падении сопротивления до нуля возрастает в разы – вспомним закон Ома). Немного ознакомившись со схемами и теорией (хотя бы с ее основами), хотелось бы поскорее приступить к практическим работам. Сделать, например, для жены подсветку зеркала в ванной, но, прежде чем приступить к подобной работе, еще немного поговорим об основах – их знание (даже не просто знание, это должно быть в крови и выполняться автоматически) может сохранить нервы, здоровье, а возможно и жизнь.

Что нужно знать начинающему электрику

Первое, что следует запомнить при работе с электричеством, – это соблюдение мер безопасности. Электричество может не только выполнять полезные функции, но и представлять серьезную угрозу. Дело в том, что мышцы человека (и не только человека) могут непроизвольно сокращаться под воздействием электрического тока (вспомните, как рука рефлекторно отдергивается при ударе током). Аналогично сокращаются и другие мышцы, включая сердечную и дыхательные, поэтому длительное воздействие тока высокого напряжения может быть смертельно опасным.

Также важно помнить, что по той же причине – сокращению мышц под действием электричества – подозрительные провода и металлические поверхности следует трогать только тыльной стороной ладони. В противном случае пальцы могут судорожно сжать провод, что приведет к опасной ситуации. Кроме риска смертельного поражения электрическим током, существует вероятность получения серьезных ожогов, вызванных электричеством, а также возможность возгорания электропроводки из-за неправильного монтажа. Учитывая все вышеперечисленные факторы, стоит серьезно относиться к технике безопасности, теории и основам электротехники в целом.

Видео – Первое, что должен усвоить начинающий электрик

https://youtube.com/watch?v=Z-TJ7vHHOc8

Основы электротехники для начинающего электрика

В данной главе мы продолжим исследование электрического тока, обсудим методы его преобразования, углубимся в понятия постоянного и переменного тока, а также ознакомимся с несколькими новыми условными обозначениями электрических компонентов. Как уже упоминалось ранее, бытовая электросеть подключена к источнику переменного тока с частотой 50 герц. Эта частота идеально подходит для работы некоторых электроприборов, таких как лампы, электронагреватели и двигатели переменного тока. Однако для большинства электропотребителей требуется постоянный ток, причем с гораздо более низким напряжением, чем то, что подается в сеть. Как же решается эта задача? Давайте рассмотрим этот процесс в той последовательности, в которой он происходит в самих устройствах: сначала напряжение понижается до необходимого уровня, а затем преобразуется в постоянный ток.

Трансформаторы – устройство и принцип работы

Способов понижения напряжения существует несколько, но здесь мы рассмотрим самый простой – понижающий трансформатор (схематическое изображение показано на рисунке 13).

На рис.14 показан самый простой китайский трансформатор, похоже, от магнитофона, но на нем хорошо видно, что однофазный понижающий трансформатор содержит 2 обмотки, внутри которых помещен металлический сердечник. Обмотки называются первичной и вторичной. Первичная содержит большее число витков и включается непосредственно в электросеть вторичная же витков содержит меньше и с нее снимается пониженное напряжение.

Давайте рассмотрим как это работает. Переменный ток (а трансформаторы, дроссели и катушки индуктивности допускается запитывать только переменным током – от постоянного они перегорают), проходя через первичную обмотку, генерирует электромагнитное поле той же частоты, что и подаваемое напряжение. Благодаря металлическому сердечнику, во вторичной обмотке возникает ЭДС (электродвижущая сила) и генерируется выходное напряжение. Рассчитать это напряжение можно зная примерное соотношение количества витков в обмотках. Так, если первичная обмотка содержит 1000 витков и питается от электросети напряжением 220 В, а вторичная – 100 витков, то выходное напряжение трансформатора будет около 22-х В. Эта же зависимость справедлива и в обратную сторону, то есть, если число во вторичной больше, нежели в первичной, то трансформатор будет повышающим. Теперь, зная, как понизить напряжение до необходимого значения, разберем, как преобразовать его в постоянное, ведь. как уже было сказано, большинство приборов запитывается именно постоянным током.

Диод и его выпрямляющие свойства

Чтобы лучше понять, как работает выпрямление тока с помощью диодов, вернемся к теме переменного тока. Как уже упоминалось, сетевой переменный ток меняет свое направление 50 раз в секунду. Это объяснение дает общее представление о переменном токе, но не раскрывает его структуру. Более детальное понимание можно получить, взглянув на график на рисунке 15, где волны, находящиеся выше нуля по оси Y, представляют собой положительный полупериод, а те, что ниже нуля, – отрицательный.

Из этого графика становится ясно, что фазовый провод периодически меняет свою полярность, становясь то положительным, то отрицательным. Учитывая это свойство переменного тока, вспомним о полупроводниковом диоде, который пропускает ток только в одном направлении. Соединив эти два знания, мы понимаем, что находимся на пути к решению. Действительно, пропуская переменный ток через диод, на выходе мы получаем только положительный полупериод. Если в цепь включить два диода, расположенных в разных направлениях, на выходе одного из них мы получим отрицательную полуволну, что приближает нас к источнику постоянного тока. Однако такой ток будет пульсирующим, что делает его непригодным для питания оборудования (хотя оно будет работать какое-то время, но вскоре выйдет из строя). Как же быть? Здесь на помощь приходят еще два диода (рис. 16), добавленные к первым двум. Эта схема называется диодным мостом.

Тем не менее, даже таким образом полученный ток не будет окончательно выпрямленным, его амплитуда останется такой, как показано на рисунке 17.

Плохо? Вовсе нет! Есть решение, и сейчас мы о нем поговорим.

Конденсатор и его свойства

Чтобы сгладить пульсацию тока, выпрямленного диодным мостом, нам потребуется конденсатор (схематическое изображение на рисунке 18).

Одним из его свойств является пропускать переменный ток и задерживать постоянный, чем мы и воспользуемся. Благодаря этому свойству конденсатора остаточная пульсация, проходя через него, будет просто «уходить в землю». На рисунке 19 мы видим, как всего лишь один конденсатор сгладил напряжение практически до полностью постоянного.

Как теперь будет выглядеть схема нашего источника постоянного тока показано на рисунке 20.

Что еще нужно знать о конденсаторе? Основным его свойством является обладание электрической емкостью, то есть способностью накапливать электрический ток (да, почти как аккумулятор, только в отличии от него, конденсатор как заряжается, так и отдает весь заряд практически мгновенно). Емкость эта измеряется в фарадах (обозначается буквой Ф, либо латинской F). Правда с такой большой емкостью столкнуться, скорее всего, никогда не придется, чаще всего приходится иметь дело с микрофарадами (1/1000000 доля фарада, обозначается буквами mkF), нанофарадами (1/1000 микрофарада, обозначается nF) и пикофарадами (1/1000 нанофарада, pF).

Также конденсаторы делятся на сухие и электролитические, последние имеют полярность, на рисунке 18 изображен как раз такой. Сухие на схемах обозначаются также, только без знака “+”. Теперь когда мы знаем кое-что о катушках и многое о конденсаторах, стоит узнать и запомнить одну истину, знать которую нужно каждому электрику.

Примечание! Чем выше частота тока тем выше индуктивное сопротивление и ниже емкостное.

В переводе на нормальный русский язык это значит, что в цепи переменного тока катушка обладает высоким сопротивлением, а конденсатор низким, а при постоянном токе – наоборот. Вот почему выше писалось, что в цепь постоянного тока катушки включать нельзя – при отсутствии сопротивления сила тока возрастает во много раз и катушка попросту сгорает.

Инструмент электрика

Даже самый квалифицированный электрик не сможет обойтись без необходимого набора инструментов, ведь без них даже простую розетку не удастся разобрать. Давайте рассмотрим базовый комплект, который должен быть у каждого специалиста. В него входят различные отвертки – как плоские, так и крестовые, а также пассатижи, бокорезы и нож. Хорошо бы дополнить этот список утконосы и инструмент для зачистки проводов. Хочу подчеркнуть, что экономить на инструментах не стоит – они должны быть надежными, удобными и хорошо изолированными. Однако и чрезмерная увлеченность дорогими инструментами не всегда оправдана – иногда встречаются «мастера», которые компенсируют нехватку знаний и опыта избыточными затратами на инструменты. Лучше всего выбирать проверенные временем инструменты средней ценовой категории, как показано на рисунках 22 – 27. Кроме механических инструментов, важно иметь также тестер (мультиметр, рис. 28) и индикатор напряжения (рис. 29).

Для начала перечисленного набора инструментов будет вполне достаточно, но со временем их количество, безусловно, увеличится. В будущем вам также понадобятся электроинструменты – такие как перфоратор, болгарка и шуруповерт. Все это будет приобретаться постепенно, и ваш арсенал инструментов будет постоянно расширяться. К инструментам также следует добавить расходные материалы. К ним относятся изолента, термоусадки, соединительные зажимы и клеммные колодки. Небольшая запаска этих материалов всегда должна быть под рукой.

Цены на наборы электромонтажного инструмента

Набор электромонтажного инструмента

Немного практики – ремонтируем старый удлинитель

Если у вас дома завалялся старый неработающий удлинитель, не спешите его выбрасывать. После прочтения этой статьи вы поймете, что есть возможность его восстановить. Теперь пришло время применить полученные знания, отвлечься от скучной теории и немного поработать руками.

Первым делом необходимо разобрать корпус вилки и самого удлинителя, чтобы проверить состояние контактов. Они могут быть окислены, отгоревшими или же провод может быть поврежден на сгибе. Если вы обнаружили одну из этих проблем, аккуратно обрежьте провод ножом, зачистите его и прикрепите на место. После этого соберите все обратно и проверьте, заработал ли удлинитель. Если да, то поздравляю вас с первым, пусть и простым, ремонтом электротехники! Если нет, значит, где-то есть повреждение провода.

Иногда можно встретить советы вроде «осмотри провод, сделай скрутку и замотай изолентой». Конечно, это возможно, но… Во-первых, удлинитель потеряет свой первоначальный внешний вид. Во-вторых, надежность контакта может снизиться. Скрутка часто используется в электрике, но в основном в тех местах, где провода неподвижны, например, в распределительных коробках. Тем не менее, стоит осмотреть провод на наличие повреждений. Если оно находится близко к вилке или блоку розеток, его можно просто обрезать, зачистить концы и прикрепить обратно. Если же повреждение ближе к середине провода, гораздо разумнее будет заменить его на новый, подходящей длины и сечения.

Таким образом, удлинитель будет отремонтирован в любом случае, но при замене провода он станет более удобным, так как длина и сечение будут подобраны в соответствии с вашими потребностями.

Видео – Как починить удлинитель в домашних условиях

https://youtube.com/watch?v=ey-Lz6RGN4k

Что еще нужно знать электрику – рекомендации, советы, правила

В этой статье мы рассмотрим несколько правил, которые помогут упростить вашу работу. Некоторые из них можно считать рекомендациями и хитростями, но есть и такие, которые необходимо знать и соблюдать.

Прежде всего, вспомним закон Ома, который позволит нам вычислить силу тока и выбрать подходящее сечение провода. Закон формулируется следующим образом: «Сила тока в участке цепи пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна сопротивлению». Проще говоря, это означает, что «чем выше напряжение, тем больше ток, но при увеличении сопротивления ток уменьшается». Формула для этого выглядит так: I=U/R, где I – сила тока, U – напряжение, а R – сопротивление. Знание этой формулы значительно упростит выбор нужного сечения провода.

Также стоит упомянуть о проводах. В последнее время в однофазных сетях часто добавляют третий провод, который служит для заземления. Этот провод всегда окрашен в желтый цвет с зеленой полосой. Определить его с помощью индикатора или тестера бывает сложно, но легко можно сделать это по цветовой маркировке. Кроме того, нулевой провод обычно имеет синий цвет.

Это правило важно запомнить и строго соблюдать. Часто провода соединяют методом скрутки, что является обычной практикой и вполне допустимо. Однако есть один важный момент: скручивать можно только провода из однородных металлов (например, медь с медью). Если же скрутить медь с алюминием, то со временем в месте соединения образуется оксидная пленка, что приводит к увеличению сопротивления и может вызвать возгорание.

Магнитные свойства электрического тока были случайно открыты в 1820 году датским физиком Гансом Христианом Эрстедом (не путать с Андерсеном). Во время одного из своих экспериментов он заметил, что проводник с током отклоняет магнитную стрелку. Узнав об этом открытии, Франсуа Араго сообщил о нем на заседании Французской Академии. В результате экспериментов члены Академии сформулировали законы электромагнетизма, которые впоследствии легли в основу создания современных электромагнитных устройств (таких как электродвигатели, трансформаторы и генераторы). Даже радиоволны по своей сути представляют собой электромагнитное излучение сверхвысокой частоты.

Таким образом, мы немного разобрались с основами электротехники (некоторые моменты касались даже радиотехники), которая на самом деле оказалась не такой сложной и запутанной. Теперь, обладая необходимыми знаниями, можно продолжать углубляться в эту тему. Главное – это уверенность в своих силах! Мы, в свою очередь, будем регулярно делиться новыми советами и интересной информацией по данной теме.

Безопасность при работе с электричеством

Работа с электричеством требует особого внимания и соблюдения мер безопасности, чтобы избежать несчастных случаев и травм. Важно помнить, что электрический ток может быть опасен для жизни, и даже небольшие ошибки могут привести к серьезным последствиям.

Первое, что необходимо сделать перед началом любых работ с электричеством, — это отключить питание. Убедитесь, что вы отключили соответствующий автоматический выключатель или предохранитель, чтобы избежать случайного включения электричества во время работы. Используйте индикатор напряжения, чтобы проверить, что провод действительно обесточен.

При работе с электрическими устройствами всегда используйте инструменты с изолированными ручками. Это поможет предотвратить случайный контакт с токопроводящими частями и снизит риск поражения электрическим током. Также рекомендуется носить резиновые перчатки и обувь с изолирующей подошвой.

Не забывайте о правильной организации рабочего места. Убедитесь, что вокруг вас нет лишних предметов, которые могут стать причиной спотыкания или падения. Работайте в сухом месте, так как влага значительно увеличивает риск поражения током. Если вы работаете на улице, избегайте дождливой погоды и влажных условий.

При работе с проводами и кабелями следите за их состоянием. Не используйте поврежденные или изношенные провода, так как они могут стать причиной короткого замыкания или возгорания. Если вы заметили, что изоляция проводов повреждена, замените их на новые.

Важно также знать, как правильно использовать электрические розетки и удлинители. Не перегружайте розетки, подключая слишком много устройств одновременно. Это может привести к перегреву и возгоранию. Используйте удлинители только в том случае, если они соответствуют требованиям по мощности и имеют защитные устройства, такие как автоматические выключатели.

Если вы не уверены в своих силах или знаниях, лучше обратиться к квалифицированному электрику. Не стоит рисковать своей безопасностью, пытаясь выполнить сложные работы самостоятельно. Профессионалы обладают необходимыми навыками и опытом, чтобы выполнить работу безопасно и эффективно.

Наконец, всегда имейте под рукой средства первой помощи и знайте, как действовать в случае электрического удара. Если кто-то получил удар током, немедленно вызовите скорую помощь и не пытайтесь прикасаться к пострадавшему, пока не отключите источник электричества.

Соблюдение этих простых правил поможет вам безопасно работать с электричеством и избежать неприятных ситуаций. Помните, что безопасность всегда должна быть на первом месте!

Вопрос-ответ

Что такое электрический ток и как он работает?

Электрический ток — это поток электрических зарядов, обычно электронов, который движется по проводнику. Он возникает, когда разница потенциалов (напряжение) заставляет электроны двигаться от одной точки к другой. Ток измеряется в амперах и может быть постоянным (DC) или переменным (AC).

Какие основные компоненты электрической цепи?

Основные компоненты электрической цепи включают источник энергии (например, батарею или генератор), проводники (провода), нагрузку (приборы, которые используют электричество, такие как лампочки или моторы) и переключатели (для управления потоком тока). Все эти элементы работают вместе, чтобы обеспечить функционирование электрических устройств.

Как безопасно работать с электричеством в домашних условиях?

Для безопасной работы с электричеством в домашних условиях необходимо соблюдать несколько правил: всегда отключайте питание перед началом работы, используйте изолированные инструменты, избегайте работы с электричеством в условиях высокой влажности и обязательно используйте защитные средства, такие как перчатки и очки. Если вы не уверены в своих навыках, лучше обратиться к профессионалу.

Советы

СОВЕТ №1

Перед началом любых электрических работ обязательно отключите питание в соответствующем разделе щита. Это поможет избежать поражения электрическим током и обеспечит вашу безопасность.

СОВЕТ №2

Используйте только качественные инструменты и материалы. Это не только повысит эффективность вашей работы, но и снизит риск возникновения неисправностей и аварий в будущем.

СОВЕТ №3

Обязательно изучите основные электрические схемы и обозначения. Понимание принципов работы электрических цепей поможет вам лучше ориентироваться в процессе и избежать ошибок.

СОВЕТ №4

Не стесняйтесь обращаться за помощью к профессионалам, если у вас возникают сомнения. Лучше потратить время на консультацию, чем рисковать своим здоровьем и безопасностью.