什么是电压、电流和电阻:它们在实践中的应用

在电气工程中,术语“电流”、“电压”和“电阻”用于描述电路中发生的过程。他们每个人都有自己的目的和特定的特征。

该词用于表征带电粒子(电子、空穴、阳离子和阴离子)通过某种物质的特定介质的运动。电荷载流子的方向和数量决定了电流的类型和强度。

电流的主要特性影响其实际应用

电荷流动的先决条件是存在电路,或者换句话说,存在为其移动创造条件的闭环。如果运动粒子内部形成空隙,它们的定向运动会立即停止。

电路外部和内部的电流

电力中使用的所有开关和保护都基于此原理工作。它们在导电部件的移动触点之间形成分离,并通过此动作中断电流,关闭设备。

在能源领域,最常见的方法是通过电子在以电线、轮胎或其他导电部件形式制成的金属内部运动而产生电流。

除了这个方法,里面的current的创建也是用到的:

1. 由于电子或阳离子和阴离子的运动而产生的气体和电解液——带有正负电荷符号的离子;

2. 由于热电子辐射现象引起电子运动的真空、空气和气体环境;

3.半导体材料由于电子和空穴的运动。

在以下情况下可能会发生触电:

  • 对带电粒子施加外部电势差;

  • 当前不是超导体的电热丝;

  • 与新物质释放相关的化学反应过程;

  • 施加在导线上的磁场的影响。

电流的波形可以是:

1.时间轴上呈直线形式的常量;

2. 由基本三角关系很好地描述的可变正弦谐波;

3. 曲折,大致类似于正弦波,但具有尖锐、明显的角度,在某些情况下可以很好地平滑;

4. 脉动,方向不变,振幅按照明确的规律从零到最大值周期性波动。

当前的形式

在以下情况下,电流对人有用:

  • 转化为光辐射;

  • 加热热元件;

  • 由于可移动电枢的吸引或排斥或固定在轴承中的驱动器的转子旋转而执行机械功;

  • 在其他一些情况下会产生电磁辐射。

当电流通过电线时,损坏可能由以下原因引起:

  • 载流电路和触点过热;

  • 教育 涡流 在电机的磁路中;

  • 电辐射 电磁波 在环境中和一些类似的现象。

电气设备的设计者和各种电路的开发者会考虑其设备中列出的电流可能性。例如,通过混合用于传输磁通量的铁芯,可以减轻涡流在变压器、电机和发电机中的有害影响。同时,涡流成功地用于根据感应原理工作的电烤箱和微波炉中的介质加热。

具有正弦波形的交流电每单位时间(一秒)可能具有不同的振荡频率。不同国家电气装置的工业频率标准化为 50 或 60 赫兹。对于电气工程和无线电业务的其他目的,使用信号:

  • 低频,具有较低的值;

  • 高频,大大超过工业设备的范围。

人们普遍认为,电流是由带电粒子在某种宏观介质中的运动产生的,称为传导电流……然而,当宏观带电物体运动时,会产生另一种电流,称为对流,例如雨滴.

电流是如何在金属中形成的

电子在施加于它们的恒定力的影响下的运动可以比作跳伞者带着敞篷降落。在这两种情况下,都获得了均匀加速的运动。

跳伞者由于重力而向地面移动,这与空气阻力相反。电子受施加于它们的力的影响 电场,并且它的运动受到与其他粒子 - 晶格离子的连续碰撞的阻碍,由于施加力的部分效果被消除。

在金属中移动电子

在这两种情况下,跳伞者和电子运动的平均速度都达到了一个恒定值。

这创造了一个相当独特的情况,其中速度:

  • 电子的自行由每秒 0.1 毫米数量级的值确定;

  • 电流的流动对应一个更高的值——光波的传播速度:大约每秒30万公里。

因此, 电流的流动 在向电子施加电压的地方产生,结果它们开始以光速在导电介质内移动。

当电子在金属的晶格中移动时,会出现另一个有趣的规律:它与大约每十分之一的抗衡离子发生碰撞。也就是说,它成功地避免了大约 90% 的离子碰撞。

每十分之一

这种现象不仅可以用大多数人普遍理解的基本经典物理定律来解释,还可以用量子力学理论描述的附加运行定律来解释。

如果我们简单地表达它们的作用,那么我们可以想象金属内部电子的运动受到重“摆动”大离子的阻碍,这些离子提供了额外的阻力。

加热时振荡离子的电阻

当加热金属时,当重离子的“摆动”增加并降低导线晶格的导电性时,这种效果尤其明显。

因此,当金属被加热时,它们的电阻总是增加,而当冷却时,它们的电导率会增加。当金属的温度下降到接近绝对零值的临界值时,其中很多都会出现超导现象。

电流,根据其值,能够做不同的事情。为了对其能力进行定量评估,采用了一个称为安培数的值。它在国际测量系统中的大小为 1 安培。为了表示技术文献中的电流强度,采用了索引 «I»。

电压

该术语用作物理量的特征,表示在不改变有源场源上剩余电荷的放置性质的情况下,将测试单元的电荷从一个点转移到另一个点所消耗的功。

由于起点和终点具有不同的能量势能,移动电荷所做的功或电压等于这些势能之差的比率。

根据流动的电流,使用不同的术语和方法来计算电压。不可能是:

1.常数——在静电和恒流电路中;

2. alternating——在交流和正弦电流的电路中。

对于第二种情况,这些额外的特征和压力类型被用作:

  • amplitude——与横坐标轴零位置的最大偏差;

  • 瞬时值,表示在某个时间点;

  • 有效的、有效的或,也称为均方根值,由半个周期的有效工作确定;

  • 整流平均值以一次谐波周期的整流值为模计算得出。

交流电压特性

对于电压的定量评估,引入了 1 伏特的国际单位,符号 «U» 成为其名称。

通过架空线传输电能时,支架的设计及其尺寸取决于所用电压值。它在相导体之间的值称为线性并且相对于每个导体和接地相。

VL-330 kV电压

此规则适用于所有类型的航空公司。

架空线电压 10 kV

在我国的家庭电网中,标准是380/220伏的三相电压。

电阻

该术语用于表征物质的特性,以削弱电流通过它的通道。在这种情况下,可以选择不同的环境,可以改变物质的温度或其尺寸。

在直流电路中,电阻做有功功,故称为有功。对于每个部分,它与施加的电压成正比,与通过的电流成反比。

交流电方案引入以下概念:

  • 阻抗;

  • 波阻。

电阻抗也称为复阻抗或分量阻抗:

  • 积极的;

  • 反应性的。

反过来,反应性可以是:

  • 容性的;

  • 归纳的。

描述了电阻三角形的阻抗元件之间的连接。

电阻三角

在电动力学计算中,电力线的波阻抗由入射波电压与沿波线通过的电流值之比确定。

电阻值以1欧姆为国际计量单位。

电流、电压、电阻的关系

表达这些特性之间关系的一个典型例子是与液压回路的比较,其中生命流动的运动力(模拟 - 电流的大小)取决于施加在活塞上的力的值(产生张力)和流线的特征,由收缩(阻力)构成。

电流、电压和电阻

描述电阻、电流和电压关系的数学定律最先由 Georg Ohm 发表并获得专利。他推导出电路的整个电路及其部分的定律。有关更多详细信息,请参见此处: 欧姆定律在实践中的应用

电流表、电压表和欧姆表用于测量基本电量。

电流、电压和电阻测量

安培表测量流过电路的电流。由于它在整个封闭区域内不会发生变化,安培表可以放置在电压源和用户之间的任何位置,从而通过设备的测量头形成电荷通道。

电压表用于测量连接到电流源的用户端子处的电压。

欧姆表的电阻测量只能在用户关机的情况下进行。这是因为欧姆表输出校准电压并测量流过测试头的电流,通过将电压除以电流值转换为欧姆。

测量期间任何外部低功率电压的连接都会产生额外的电流并使结果失真。考虑到欧姆表的内部电路是低功率的,那么在施加外部电压时电阻测量错误的情况下,设备经常会由于其内部电路烧毁而发生故障。

了解电流、电压、电阻的基本特性以及它们之间的关系可以让电工成功地完成工作并可靠地操作电气系统,而犯下的错误往往会导致事故和伤害。

我们建议您阅读:

为什么电流是危险的?