Supakorn Kaewinta / EyeEm / Getty Images
Lielākajai daļai cilvēku elektrība ir noslēpumains spēks, kas kaut kā maģiski parādās, kad mēs pagriežam gaismas slēdzi vai pievienojam ierīci. Kaut arī zinātne par elektrības plūsmu ir ļoti sarežģīta, elektriskās plūsmas vai strāvas pamatus ir viegli saprast, ja iemācāties dažus galvenos terminus un funkcijas. Tas arī palīdz salīdzināt elektrības plūsmu caur vadiem ar ūdens plūsmu caur caurulēm. Lai arī analoģija nav perfekta, daudzi elektriskās plūsmas raksturlielumi ķēdes vados ir līdzīgi ūdens plūsmai santehnikas sistēmā.
-
Kustīgie elektroni
Šarifs Tarabajs / Getty Images
Tas, ko mēs saucam par elektrisko strāvu, notiek daļiņu līmenī starp vadoša materiāla atomiem - sadzīves ķēdē, tas ir vara vads. Katrā atomā ir trīs daļiņu veidi: neitroni, protoni (kuriem ir pozitīvs elektromagnētiskais lādiņš) un elektroni (kuriem ir negatīvs lādiņš). Svarīga daļiņa šeit ir elektrons, jo tai ir unikāla īpašība - tā spēj atdalīties no sava atoma un pāriet uz blakus esošo atomu. Šī elektronu plūsma rada elektrisko strāvu - negatīvi lādētu elektronu lēcienu no atoma uz atomu.
Kā darbojas ģeneratori
Kas sūta elektronus kustībā? Fizika ir sarežģīta, taču būtībā elektrisko plūsmu ķēdes vados nodrošina komunālo pakalpojumu ģenerators (turbīna, ko darbina vējš, ūdens, atomu reaktors vai dedzinošs fosilā kurināmais). 1931. gadā Maikls Faraday atklāja, ka elektriskie lādiņi tika izveidoti, kad materiāls, kas vada elektrību (metāla stieple), tiek pārvietots magnētiskā lauka ietvaros. Tas ir mūsdienu ģeneratoru darbības princips: Turbīnas - neatkarīgi no tā, vai tās darbina krītošs ūdens vai tvaiks, ko rada kodolreaktori - rotē milzīgas metāla stieples spoles milzu magnētu iekšienē, tādējādi izraisot elektrisko lādiņu plūsmu.
Izveidojoties šim masīvajam pozitīvo un negatīvo lādiņu elektriskajam laukam, elektroni, kas atrodas vados visā elektrotīklā, sāk darboties un sāk plūst ritmā ar elektrisko lauku. Kad jūs pagriežat gaismas slēdzi vai pievienojat lampu vai tosteri, jūs faktiski nokļūstat plašā lietderības mēroga elektronu plūsmā, ko komunālo ģeneratori velk un stumj, un tas var būt simtiem jūdžu attālumā.
Elektriskos ģeneratorus dažreiz pielīdzina ūdens sūkņiem - tie nerada elektrību (tāpat kā ūdens sūknis nerada ūdeni), bet tie padara iespējamu elektronu plūsmu.
-
Strāva = Elektroenerģijas plūsma
Viktors De Švanbergs / Zinātnes foto bibliotēka / Getty Images
Termins strāva attiecas uz vienkāršu elektronu plūsmu ķēdē vai elektriskā sistēmā. Varat arī pielīdzināt elektrisko strāvu ūdens daudzumam vai tilpumam, kas plūst caur ūdensvadu. Elektrisko strāvu mēra ampēros vai ampēros.
Maiņstrāva pret līdzstrāvu
Elektriskā strāva pastāv divu veidu: maiņstrāva (AC) un līdzstrāva (DC). Tehniski līdzstrāva plūst tikai vienā virzienā, bet maiņstrāva apgriež virzienu. Ikdienas izteiksmē maiņstrāva ir ģeneratoru radītas elektroenerģijas forma, kas darbojas ar apgaismojumu, ierīcēm un kontaktligzdām jūsu mājās, bet līdzstrāva ir enerģijas avots, ko nodrošina akumulatori. Piemēram, jūsu lukturīši ir līdzstrāvas sistēmas, bet jūsu mājas kontaktligzdas izmanto maiņstrāvas sistēmu.
Daudzi atjaunojamās enerģijas avoti, piemēram, saules un vēja ģeneratori, ražo līdzstrāvas elektroenerģiju, kas tiek pārveidota par maiņstrāvu lietošanai mājās. Automašīnas akumulators ir līdzstrāvas sistēma, ko izmanto motora iedarbināšanai, bet pēc motora iedarbināšanas automašīnas elektriskajā sistēmā ir ģenerators, kas sāk radīt maiņstrāvu, lai darbinātu dažādas sistēmas.
-
Spriegums = spiediens
Mareks Jagoda / EyeEm / Getty Images
Spriegumu, ko sauc arī par elektromotora spēku , bieži definē kā elektronu spiedienu sistēmā. To var pielīdzināt ūdens spiedienam caurulē. Jūsu mājas standarta shēmām ir vai nu aptuveni 120 volti (faktiskais spriegums var mainīties no aptuveni 115 līdz 125 voltiem), vai 240 volti (faktiskais diapazons: no 230 līdz 250 voltiem). Lielāko daļu gaismas ķermeņu un kontaktligzdu baro ar 120 voltu ķēdēm, savukārt žāvētāji, diapazoni un citas lielas ierīces parasti izmanto 240 voltu ķēdes.
-
Jauda = plūsmas ātrums
Toms Šans / Getty Images
Termins jauda attiecas uz ātrumu, ar kādu elektriskā enerģija tiek izkliedēta vai patērēta. Kopējais enerģijas patēriņš, ko jūsu mājas elektriskā sistēma patērē, tiek nolasīts caur komunālo pakalpojumu uzņēmuma elektrības skaitītāju. To mēra kilovatstundās vai 1000 vatstundās, un tieši tā jums tiek izrakstīts rēķins.
Katrai elektriskajai ierīcei, piemēram, gaismas ķermeņam vai ierīcei, lietošanas ātrums ir izteikts vatos. Piemēram, 100 vatu spuldze, kas deg 10 stundas, patērē vienu kilovatstundu elektrības.
Amps, volti un vati savstarpēji pastāv matemātiski, izteikti šādi: vati = volti x ampēri
Ja ierīces nominālais spriegums ir 120 volti un 10 ampēri, tā darbojas līdz 1200 vatiem: 120 volti x 10 ampēri = 1200 vati.
-
Ohms = pretestība
Stenlijs K Patzs / Getty Images
Omi ir pretestības mērīšana elektronu plūsmai caur vadošu materiālu. Jo lielāka pretestība, jo mazāka elektronu plūsma. Šī pretestība izraisa noteiktu siltuma daudzumu, kas rodas ķēdē. Piemēram, iemesls, kāpēc fēns pūš karstu gaisu, ir iekšējās elektroinstalācijas pretestības dēļ, kas rada siltumu. Un tā ir pretestība kvēlspuldzes sīkajos vados, kas izraisa tā sakarstēšanu un mirdzēšanu ar gaismu. Tā ir pretestība, kas var pārkarst pagarinātāju, ja to lieto ierīcei, kas patērē pārāk daudz strāvas.
Ķēdes vados pārāk liela pretestība var pārslogot ķēdi un izraisīt elektrisku ugunsgrēku. Tā kā slikti savienojumi, ko izraisa tādas lietas kā vaļīgi skrūvju spailes un korozija, iespējams, ir vainīgie, elektriskie savienojumi regulāri jāpārbauda, lai nodrošinātu drošību elektriskajā sistēmā.
