Ymmärtäminen sähkövirta piireissä

Liikkuvat elektronit

Se, mitä kutsumme sähkövirraksi, tapahtuu hiukkasten tasolla johtavan materiaalin atomien joukossa - kotitalouspiirissä, tämä on kuparijohdotus. Jokaisessa atomissa on kolmen tyyppisiä hiukkasia: neutronit, protonit (joilla on positiivinen sähkömagneettinen varaus) ja elektronit (joilla on negatiivinen varaus). Tärkeä partikkeli on tässä elektroni, koska sillä on ainutlaatuinen ominaisuus pystyä erottamaan atomistaan ja siirtymään viereiseen atomiin. Tämä elektronivirta on se, mikä luo sähkövirran - negatiivisesti varautuneiden elektronien hyppyn atomista atomiin.

Kuinka generaattorit toimivat

Mikä lähettää elektronit liikkeelle? Fysiikka on monimutkaista, mutta pohjimmiltaan sähkövirta piirijohtimissa on mahdollista generaattorilla (tuulen, veden, atomireaktorin tai fossiilisten polttoaineiden polttava turbiini). Vuonna 1931 Michael Faraday huomasi, että sähkövaroja syntyi, kun sähköä johtavaa materiaalia (metallilanka) siirretään magneettikentässä. Tämä on tärkein asia, jolla nykyaikaiset generaattorit työskentelevät: turbiinit - riippumatta siitä, toimivatko ne putoavasta vedestä tai ydinreaktorien tuottamasta höyrystä - pyörivät valtavia metallilankakäämiä jättimäisten magneettien sisällä aiheuttaen siten sähkövarausten virtauksen.

Kun tämä valtava positiivisten ja negatiivisten varausten sähkökenttä on muodostettu, johtojen elektronit koko sähköverkossa hyppäävät toimintaan ja alkavat virrata poljinnopeudella sähkökentän kanssa. Kun käännät valokytkimen tai kytket lampun tai leivänpaahtimen pistorasiaan, olet todella hyödyntämässä suurta sähkökäyttöistä elektronivirtaa, jota apuohjelmageneraattorit vetävät ja työntävät, jotka voivat olla satojen mailien päässä.

Sähkögeneraattoreita verrataan joskus vesipumppuihin - ne eivät luo sähköä (aivan kuten vesipumppu ei luo vettä), mutta ne mahdollistavat elektronien virtauksen.

Nykyinen = sähkövirta

Termi virta tarkoittaa yksinkertaista elektronien virtausta piirissä tai sähköjärjestelmässä. Voit myös verrata sähkövirtaa vesiputken läpi virtaavan veden määrään tai tilavuuteen. Sähkövirta mitataan ampeereina tai ampeereina.

AC vs. DC-virta

Sähkövirtaa on kahta tyyppiä: vaihtovirta (AC) ja tasavirta (DC). Teknisesti tasavirta kulkee vain yhteen suuntaan, kun taas vaihtovirta kääntää suunnan. Jokapäiväisessä mielessä vaihtovirta on generaattorin luomaa sähköä, joka käyttää valoja, laitteita ja pistorasioita kotona, kun taas tasavirta on paristojen tuottama virran muoto. Esimerkiksi taskulamput ovat tasavirtajärjestelmiä, kun taas kodin myyntipisteet käyttävät vaihtovirtajärjestelmää.

Monet uusiutuvat energialähteet, kuten aurinko- ja tuuligeneraattorit, tuottavat tasasähköä, joka muutetaan vaihtovirraksi kotona käytettäväksi. Auton akku on tasavirtajärjestelmä, jota käytetään moottorin käynnistämiseen, mutta kun moottori on käynnistetty, auton sähköjärjestelmässä on laturi, joka alkaa luoda vaihtovirtaa eri järjestelmien ajamiseksi.

Jännite = paine

Jännite, joka tunnetaan myös nimellä sähkömoottori, määritellään usein järjestelmän elektronien paineeksi. Sitä voidaan verrata putken veden paineeseen. Kotisi vakiopiireissä on joko noin 120 volttia (todellinen jännite voi vaihdella välillä 115-125 volttia) tai 240 volttia (todellinen alue: 230-250 volttia). Suurin osa valaisimista ja pistorasioista syötetään 120 voltin piireillä, kun taas kuivausrummut, alueet ja muut suuret laitteet käyttävät tyypillisesti 240 voltin piirejä.

Teho = virtausnopeus

Termi teho viittaa nopeuteen, jolla sähköenergia häviää tai kuluu. Kotisi sähköjärjestelmän kuluttaman tehon kokonaismäärä luetaan sähköyhtiön sähkömittarista. Se mitataan kilowattitunteina tai 1000 wattitunteina, ja näin sinua laskutetaan.

Jokaisen sähkölaitteen, kuten valaisimen tai laitteen, käyttöaste on mitattu watteina. Esimerkiksi 100 tunnin hehkulamppu, joka palaa 10 tuntia, kuluttaa yhtä kilowattituntia sähköä.

Ampeerit, voltit ja wattit ovat matemaattisessa suhteessa toisiinsa, ilmaistuna seuraavasti: Watit = volttia x ampeeria

Jos laitteen teho on 120 volttia ja 10 ampeeria, se kuluttaa jopa 1200 wattia käydessä: 120 volttia x 10 ampeeria = 1200 wattia.

Ohmia = vastus

Ohmit ovat resistanssin mittaus elektronien virtaukselle johtavan materiaalin läpi. Mitä suurempi vastus, sitä pienempi elektronien virtaus. Tämä vastus aiheuttaa tietyn määrän lämpöä piiriin. Syynä siihen, että hiustenkuivaaja puhaltaa esimerkiksi kuumaa ilmaa, johtuu sisäisen johdotuksen vastuksesta, joka tuottaa lämpöä. Ja hehkulampun pienissä johtimissa oleva vastus saa sen lämpenemään ja hehkumaan valolla. Vastus voi myös ylikuumentaa jatkojohdon, jos sitä käytetään laitteessa, joka vetää liikaa virtaa.

Piirin johdotuksessa liian suuri vastus voi ylikuormittaa virtapiiriä ja aiheuttaa sähköisen tulipalon. Koska löysät ruuviliittimet ja korroosio aiheuttavat huonot liitännät ovat todennäköisesti syyllisiä, sähköliitännät on tarkistettava säännöllisesti sähköjärjestelmän turvallisuuden varmistamiseksi.