Forståelse af elektrisk strømflow i kredsløb
For de fleste er elektricitet en mystisk kraft, der på en eller anden måde vises magisk, når vi vender en lyskontakt eller tilslutter et apparat. Selvom videnskaben bag strømmen af elektricitet er meget kompleks, er det grundlæggende med elektrisk strøm eller strøm let at forstå, hvis du lærer nogle nøgleord og funktioner. Det hjælper også med at sammenligne strømmen af elektricitet gennem ledninger med strømmen af vand gennem rør. Selvom analogien ikke er perfekt, ligner mange egenskaber ved elektrisk strøm i kredsløbstrådene strømmen af vand i et VVS-system.
- 01
Bevægelige elektroner
Det, vi kalder elektrisk strøm, forekommer på partikelniveauet mellem atomerne i et ledende materiale - i et husholdningskredsløb, dette er kobberledningen. I hvert atom er der tre typer partikler: neutroner, protoner (som bærer en positiv elektromagnetisk ladning) og elektroner (som bærer en negativ ladning). Den vigtige partikel her er elektronen, da den har den unikke egenskab at være i stand til at adskille sig fra sit atom og flytte til et tilstødende atom. Denne strøm af elektroner er det, der skaber elektrisk strøm - springet af negativt ladede elektroner fra atom til atom.
Sådan fungerer generatorer
Hvad sender elektronerne i bevægelse? Fysikken er kompliceret, men i det væsentlige er elektrisk strøm i kredsløbstråd muliggjort af en forsyningsgenerator (en turbine drevet af vind, vand, en atomreaktor eller afbrænding af fossile brændstoffer). I 1931 opdagede Michael Faraday, at der blev skabt elektriske ladninger, når et materiale, der leder elektricitet (metaltråd), bevæges inden for et magnetfelt. Dette er det princip, hvormed moderne generatorer arbejder: Turbinerne - uanset om de drives af faldende vand eller damp skabt af atomreaktorer - roterer enorme spoler af metaltråd inde i gigantiske magneter og får derved strøm til elektriske ladninger.
Med dette massive elektriske felt med positive og negative ladninger etableret, springer elektronerne i ledningerne i hele elnettet til handling og begynder at strømme i kadence med det elektriske felt. Når du vender en lysafbryder eller tilslutter en lampe eller brødrister, tapper du faktisk ind i en stor strøm af elektroner, der trækkes og skubbes af forsyningsgeneratorer, der kan være hundreder af miles væk.
Elektriske generatorer sammenlignes undertiden med vandpumper - de skaber ikke elektricitet (ligesom en vandpumpe ikke skaber vand), men de gør strømmen af elektroner mulig.
- 02
Strøm = strøm af strøm
Udtrykket strøm henviser til den enkle strøm af elektroner i et kredsløb eller et elektrisk system. Du kan også sammenligne elektrisk strøm med mængden eller volumenet af vand, der strømmer gennem et vandrør. Elektrisk strøm måles i ampere eller ampere.
AC vs. DC-strøm
Elektrisk strøm findes i to typer: vekselstrøm (AC) og jævnstrøm (DC). Teknisk strømmer jævnstrøm kun i en retning, mens vekselstrøm vender om. I dagligdagen er vekselstrøm form af generator-skabt elektricitet, der driver lys, apparater og stikkontakter i dit hjem, mens jævnstrøm er den form for strøm, der leveres af batterier. For eksempel er dine lommelygter jævnstrømssystemer, mens dit hjemmes forretninger bruger et vekselstrømssystem.
Mange vedvarende energikilder, såsom sol- og vindgeneratorer, producerer jævnstrøm, der konverteres til vekselstrøm til brug i hjemmet. En bils batteri er et DC-system, der bruges til at starte motoren, men når motoren er startet, har bilens elektriske system en generator, der begynder at skabe vekselstrøm til at køre de forskellige systemer.
- 03
Spænding = tryk
Det hjælper også med at sammenligne strømmen af elektricitet gennem ledninger med strømmen af vand gennem rør.Spænding, også kendt som elektromotorisk kraft, defineres ofte som trykket fra elektronerne i et system. Det kan sammenlignes med vandtrykket i et rør. Standardkredsløbene i dit hjem har enten ca. 120 volt (den faktiske spænding kan variere mellem ca. 115 og 125 volt) eller 240 volt (faktisk rækkevidde: 230 til 250 volt). De fleste lysarmaturer og stikkontakter forsynes med 120 volt kredsløb, mens tørretumblere, intervaller og andre store apparater typisk bruger 240 volt kredsløb.
- 04
Effekt = strømningshastighed
Udtrykket watt henviser til den hastighed, hvormed elektrisk energi spredes eller forbruges. Den samlede mængde strøm, der forbruges af det elektriske system i dit hjem, læses gennem forsyningsselskabets elektriske måler. Det måles i kilowatt-timer eller 1000 watt-timer, og det er sådan, du faktureres.
Hver elektrisk enhed, såsom en lysarmatur eller et apparat, har en brugshastighed målt i watt. For eksempel bruger en 100-watt pære, der brænder i 10 timer, en kilowatt-time elektricitet.
Forstærkere, volt og watt findes i et matematisk forhold til hinanden, udtrykt som følger: Watts = volt x ampere
Hvis et apparat har en nominel effekt på 120 volt og 10 ampere, bruger det op til 1200 watt, når det kører: 120 volt x 10 ampere = 1200 watt.
- 05
Ohms = modstand
Ohm er måling af modstand mod strømmen af elektroner gennem et ledende materiale. Jo højere modstand, jo lavere strøm af elektroner. Denne modstand får en vis mængde varme til at genereres i kredsløbet. Årsagen til, at en hårtørrer f.eks. Blæser varm luft, er på grund af modstand i de interne ledninger, der producerer varme. Og det er modstand i de små ledninger af en glødepære, der får den til at varme op og gløde af lys. Det er også modstand, der kan overophedes en forlængerledning, hvis den bruges på et apparat, der trækker for meget strøm.
I ledningskredsløb kan for meget modstand overbelaste et kredsløb og forårsage elektrisk brand. Da dårlige forbindelser forårsaget af løse skrueterminaler og korrosion sandsynligvis er skyldige, bør elektriske forbindelser kontrolleres regelmæssigt for at sikre sikkerheden i et elektrisk system.
