миллиампер [мА] в ампер [А] • Конвертер электрического тока • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения
Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления.Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
Общие сведения
И. К. Айвазовский. Чесменский бой
Современному комфорту нашей жизни мы обязаны именно электрическому току. Он освещает наши жилища, генерируя излучение в видимом диапазоне световых волн, готовит и подогревает пищу в разнообразных устройствах вроде электроплиток, микроволновых печей, тостеров, избавляя нас от необходимости поиска топлива для костра. Благодаря ему мы быстро перемещаемся в горизонтальной плоскости в электричках, метро и поездах, перемещаемся в вертикальной плоскости на эскалаторах и в кабинах лифтов. Теплу и комфорту в наших жилищах мы обязаны именно электрическому току, который течёт в кондиционерах, вентиляторах и электрообогревателях. Разнообразные электрические машины, приводимые в действие электрическим током, облегчают наш труд, как в быту, так и на производстве. Воистину мы живём в электрическом веке, поскольку именно благодаря электрическому току работают наши компьютеры и смартфоны, Интернет и телевидение, и другие умные электронные устройства. Недаром человечество столько усилий прилагает для выработки электричества на тепловых, атомных и гидроэлектростанциях — электричество само по себе является самой удобной формой энергии.
Как бы это парадоксально не звучало, но идеи практического использования электрического тока одними из первых взяла на вооружение самая консервативная часть общества — флотские офицеры. Понятно, пробиться наверх в этой закрытой касте было сложным делом, трудно было доказать адмиралам, начинавшим юнгами на парусном флоте, необходимость перехода на цельнометаллические корабли с паровыми двигателями, поэтому младшие офицеры всегда делали ставку на нововведения. Именно успех применения брандеров во время русско-турецкой войны в 1770 году, решившими исход сражения в Чесменской бухте, поставил вопрос о защите портов не только береговыми батареями, но и более современными на тот день средствами защиты — минными заграждениями.
Корабельная радиостанция. 1910 г. Канадский музей науки и техники, Оттава
Разработка подводных мин различных систем велась с начала 19-го века, наиболее удачными конструкциями стали автономные мины, приводимые в действие электричеством. В 70-х гг. 19-го века немецким физиком Генрихом Герцем было изобретено устройство для электрической детонации якорных мин с глубиной постановки до 40 м. Её модификации знакомы нам по историческим фильмам на военно-морскую тематику — это печально известная «рогатая» мина, в которой свинцовый «рог», содержащий ампулу, наполненную электролитом, сминался при контакте с корпусом судна, в результате чего начинала работать простейшая батарея, энергии которой было достаточно для детонации мины.
Радиостанция компании Гудзонова залива. Около 1937 г. Канадский музей науки и техники, Оттава
Моряки первыми оценили потенциал тогда ещё несовершенных мощных источников света — модификаций свечей Яблочкова, у которых источником света служила электрическая дуга и светящийся раскалённый положительный угольный электрод — для использования в целях сигнализации и освещения поля боя. Использование прожекторов давало подавляющее преимущество стороне, применивших их в ночных сражениях или просто использующих их как средство сигнализации для передачи информации и координации действий морских соединений. А оснащённые мощными прожекторами маяки упрощали навигацию в прибрежных опасных водах.
Электронная вакуумная лампа, ок. 1921 г. Канадский музей науки и техники, Оттава
Не удивительно, что именно флот принял на ура способы беспроводной передачи информации — моряков не смущали большие размеры первых радиостанций, поскольку помещения кораблей позволяли разместить столь совершенные, хотя на тот момент и весьма громоздкие, устройства связи.
Электрические машины помогали упростить заряжание корабельных пушек, а электрические силовые агрегаты поворота орудийных башен повышали маневренность нанесения пушечных ударов. Команды, передаваемые по корабельному телеграфу, повышали оперативность взаимодействия всей команды, что давало немалое преимущество в боевых столкновениях.
Самым ужасающим применением электрического тока в истории флота было использование рейдерских дизель-электрических подлодок класса U Третьим Рейхом. Субмарины «Волчьей стаи» Гитлера потопили много судов транспортного флота союзников — достаточно вспомнить о печальной судьбе конвоя PQ-17.
Радиопередатчик из Дрюммонвилля, Квебек, ок. 1926. Канадский музей науки и техники, Оттава
Британским морякам удалось добыть несколько экземпляров шифровальных машин «Энигма» (Загадка), а британская разведка успешно расшифровала её код. Один из выдающихся ученых, который над этим работал — Алан Тьюринг, известный своим вкладом в основы информатики. Получив доступ к радиодепешам адмирала Дёница, союзный флот и береговая авиация смогли загнать «Волчью стаю» обратно к берегам Норвегии, Германии и Дании, поэтому операции с применением подлодок с 1943 года были ограничены краткосрочными рейдами.
Телеграфный ключ, ок. 1915. Канадский музей науки и техники, Оттава
Гитлер планировал оснастить свои подлодки ракетами Фау-2 для атак на восточное побережье США. К счастью, стремительные атаки союзников на Западном и Восточном фронтах не позволили этим планам осуществиться.
Современный флот немыслим без авианосцев и атомных подводных лодок, энергонезависимость которых обеспечивается атомными реакторами, удачно сочетающими в себе технологии 19-го века пара, технологии 20-го века электричества, и атомные технологии 21-го века. Реакторы атомоходов генерируют электрический ток в количестве, достаточном для обеспечения жизнедеятельности целого города.
Помимо этого, моряки вновь обратили своё внимание на электричество и апробируют применение рельсотронов — электрических пушек для стрельбы кинетическими снарядами, имеющими огромную разрушительную силу.
Джеймс Клерк Максвелл. Скульптура Александра Штоддарта. Фото Ад Мескенс. Wikimedia Commons.
Историческая справка
С появлением надёжных электрохимических источников постоянного тока, разработанных итальянским физиком Алессандро Вольта, целая плеяда замечательных учёных из разных стран занялись исследованием явлений, связанных с электрическим током, и разработкой его практического применения во многих областях науки и техники. Достаточно вспомнить немецкого учёного Георга Ома, сформулировавшего закон протекания тока для элементарной электрической цепи; немецкого физика Густава Роберта Кирхгофа, разработавшего методы расчёта сложных электрических цепей; французского физика Андре Мари Ампера, открывшего закон взаимодействия для постоянных электрических токов. Работы английского физика Джеймса Прескотта Джоуля и российского учёного Эмиля Христиановича Ленца, привели, независимо друг от друга, к открытию закона количественной оценки теплового действия электрического тока.
Портрет Хендрика Антона Лоренца (1916 г.) кисти Менсо Камерлинг-Оннеса (1860–1925)
Дальнейшим развитием исследования свойств электрического тока были работы британского физика Джеймса Кларка Максвелла, заложившего основы современной электродинамики, которые ныне известны как уравнения Максвелла. Также Максвелл разработал электромагнитную теорию света, предсказав многие явления (электромагнитные волны, давление электромагнитного излучения). Позднее немецкий учёный Генрих Рудольф Герц экспериментально подтвердил существование электромагнитных волн; его работы по исследованию отражения, интерференции, дифракции и поляризации электромагнитных волн легли в основу создания радио.
Жан-Батист Био (1774–1862)
Работы французских физиков Жана-Батиста Био и Феликса Савара, экспериментально открывшими проявления магнетизма при протекании постоянного тока, и замечательного французского математика Пьера-Симона Лапласа, обобщившего их результаты в виде математической закономерности, впервые связали две стороны одного явления, положив начало электромагнетизму. Эстафету от этих учёных принял гениальный британский физик Майкл Фарадей, открывший явление электромагнитной индукции и положивший начало современной электротехнике.
Огромный вклад в объяснение природы электрического тока внёс нидерландский физик-теоретик Хендрик Антон Лоренц, создавший классическую электронную теорию и получивший выражение для силы, действующей на движущийся заряд со стороны электромагнитного поля.
Электрический ток. Определения
Электрический ток — направленное (упорядоченное) движение заряженных частиц. В силу этого ток определяется как количество зарядов, прошедшее через сечение проводника в единицу времени:
I = q / t где q — заряд в кулонах, t — время в секундах, I — ток в амперах
Другое определение электрического тока связано со свойствами проводников и описывается законом Ома:
I = U/R где U — напряжение в вольтах, R — сопротивление в омах, I — ток в амперах
Электрический ток измеряется в амперах (А) и его десятичных кратных и дольных единицах — наноамперах (миллиардная доля ампера, нА), микроамперах (миллионная доля ампера, мкА), миллиамперах (тысячная доля ампера, мА), килоамперах (тысячах ампер, кА) и мегаамперах (миллионах ампер, МА).
Размерность тока в системе СИ определяется как
[А] = [Кл] / [сек]
Особенности протекания электрического тока в различных средах. Физика явлений
Алюминий — прекрасный проводник и поэтому широко используется для изготовления электрических кабелей
Электрический ток в твердых телах: металлах, полупроводниках и диэлектриках
При рассмотрении вопроса протекания электрического тока надо учитывать наличие различных носителей тока — элементарных зарядов — характерных для данного физического состояния вещества. Само по себе вещество может быть твёрдым, жидким или газообразным. Уникальным примером таких состояний, наблюдаемых в обычных условиях, могут служить состояния дигидрогена монооксида, или, иначе, гидроксида водорода, а попросту — обыкновенной воды. Мы наблюдаем её твердую фазу, доставая кусочки льда из морозильника для охлаждения напитков, основой для большей части которых является вода в жидком состоянии. А при заварке чая или растворимого кофе мы заливаем его кипятком, причём готовность последнего контролируется появлением тумана, состоящего из капелек воды, которая конденсируется в холодном воздухе из газообразного водяного пара, выходящего из носика чайника.
Существует также четвёртое состояние вещества, называемое плазмой, из которой состоят верхние слои звёзд, ионосфера Земли, пламя, электрическая дуга и вещество в люминесцентных лампах. Высокотемпературная плазма с трудом воспроизводится в условиях земных лабораторий, поскольку требует очень высоких температур — более 1 000 000 K.
Эти высоковольтные воздушные коммутаторы содержат две основные детали: рубильник и изолятор, который устанавливаются в разрыв провода
С точки зрения структуры твёрдые тела подразделяются на кристаллические и аморфные. Кристаллические вещества имеют упорядоченную геометрическую структуру; атомы или молекулы такого вещества образуют своеобразные объёмные или плоские решётки; к кристаллическим материалам относятся металлы, их сплавы и полупроводники. Та же вода в виде снежинок (кристаллов разнообразных не повторяющих форм) прекрасно иллюстрирует представление о кристаллических веществах. Аморфные вещества кристаллической решётки не имеют; такое строение характерно для диэлектриков.
В обычных условиях ток в твёрдых материалах протекает за счёт перемещения свободных электронов, образующихся из валентных электронов атомов. С точки зрения поведения материалов при пропускании через них электрического тока, последние подразделяются на проводники, полупроводники и изоляторы. Свойства различных материалов, согласно зонной теории проводимости, определяются шириной запрещённой зоны, в которой не могут находиться электроны. Изоляторы имеют самую широкую запрещённую зону, иногда достигающую 15 эВ. При температуре абсолютного нуля у изоляторов и полупроводников электронов в зоне проводимости нет, но при комнатной температуре в ней уже будет некоторое количество электронов, выбитых из валентной зоны за счет тепловой энергии. В проводниках (металлах) зона проводимости и валентная зона перекрываются, поэтому при температуре абсолютного нуля имеется достаточно большое количество электронов — проводников тока, что сохраняется и при более высоких температурах материалов, вплоть до их полного расплавления. Полупроводники имеют небольшие запрещённые зоны, и их способность проводить электрический ток сильно зависит от температуры, радиации и других факторов, а также от наличия примесей.
Трансформатор с магнитопроводом из пластин. На краях хорошо видны Ш-образные и замыкающие пластины из трансформаторной стали
Отдельным случаем считается протекание электрического тока через так называемые сверхпроводники — материалы, имеющие нулевое сопротивление протеканию тока. Электроны проводимости таких материалов образуют ансамбли частиц, связанные между собой за счёт квантовых эффектов.
Изоляторы, как следует из их названия, крайне плохо проводят электрический ток. Это свойство изоляторов используется для ограничения протекания тока между проводящими поверхностями различных материалов.
Помимо существования токов в проводниках при неизменном магнитном поле, при наличии переменного тока и связанного с ним переменного магнитного поля возникают эффекты, связанные с его изменением или так называемые «вихревые» токи, иначе называемые токами Фуко. Чем быстрее изменяется магнитный поток, тем сильнее вихревые токи, которые не текут по определённым путям в проводах, а, замыкаясь в проводнике, образуют вихревые контуры.
Вихревые токи проявляют скин-эффект, сводящийся к тому, что переменный электрический ток и магнитный поток распространяются в основном в поверхностном слое проводника, что приводит к потерям энергии. Для уменьшения потерь энергии на вихревые токи применяют разделение магнитопроводов переменного тока на отдельные, электрически изолированные, пластины.
Хромированная пластмассовая душевая головка
Электрический ток в жидкостях (электролитах)
Все жидкости, в той или иной мере, способны проводить электрический ток при приложении электрического напряжения. Такие жидкости называются электролитами. Носителями тока в них являются положительно и отрицательно заряженные ионы — соответственно катионы и анионы, которые существуют в растворе веществ вследствие электролитической диссоциации. Ток в электролитах за счёт перемещения ионов, в отличие от тока за счёт перемещения электронов, характерного для металлов, сопровождается переносом вещества к электродам с образованием вблизи них новых химических соединений или осаждением этих веществ или новых соединений на электродах.
Это явление заложило основу современной электрохимии, дав количественные определения грамм-эквивалентам различных химических веществ, тем самым превратив неорганическую химию в точную науку. Дальнейшее развитие химии электролитов позволило создать однократно заряжаемые и перезаряжаемые источники химического тока (сухие батареи, аккумуляторы и топливные элементы), которые, в свою очередь, дали огромный толчок в развитии техники. Достаточно заглянуть под капот своего автомобиля, чтобы увидеть результаты усилий поколений учёных и инженеров-химиков в виде автомобильного аккумулятора.
Автомобильный аккумулятор, установленный в автомобиле Honda 2012 г.
Большое количество технологических процессов, основанных на протекании тока в электролитах, позволяет не только придать эффектный вид конечным изделиям (хромирование и никелирование), но и защитить их от коррозии. Процессы электрохимического осаждения и электрохимического травления составляют основу производства современной электроники. Ныне это самые востребованные технологические процессы, число изготавливаемых компонентов по этим технологиям исчисляется десятками миллиардов единиц в год.
Электрический ток в газах
Электрический ток в газах обусловлен наличием в них свободных электронов и ионов. Для газов, в силу их разрежённости, характерна большая длина пробега до столкновения молекул и ионов; из-за этого протекание тока в нормальных условиях через них относительно затруднено. То же самое можно утверждать относительно смесей газов. Природной смесью газов является атмосферный воздух, который в электротехнике считается неплохим изолятором. Это характерно и для других газов и их смесей при обычных физических условиях.
Отвертка-пробник с неоновой лампой, показывающая наличие напряжения 220 В
Протекание тока в газах очень сильно зависит от различных физических факторов, как-то: давления, температуры, состава смеси. Помимо этого, действие оказывают различного рода ионизирующие излучения. Так, например, будучи освещёнными ультрафиолетовыми или рентгеновскими лучами, или находясь под действием катодных или анодных частиц или частиц, испускаемых радиоактивными веществами, или, наконец, под действием высокой температуры, газы приобретают свойство лучше проводить электрический ток.
Эндотермический процесс образования ионов в результате поглощения энергии электрически нейтральными атомами или молекулами газа называется ионизацией. Получив достаточную энергию, электрон или несколько электронов внешней электронной оболочки, преодолевая потенциальный барьер, покидают атом или молекулу, становясь свободными электронами. Атом или молекула газа становятся при этом положительно заряженными ионами. Свободные электроны могут присоединяться к нейтральным атомам или молекулам, образуя отрицательно заряженные ионы. Положительные ионы могут обратно захватывать свободные электроны при столкновении, становясь при этом опять электрически нейтральными. Этот процесс называется рекомбинацией.
Прохождение тока через газовую среду сопровождается изменением состояния газа, что предопределяет сложный характер зависимости тока от приложенного напряжения и, в общем, подчиняется закону Ома только при малых токах.
Различают несамостоятельный и самостоятельные разряды в газах. При несамостоятельном разряде ток в газе существует только при наличии внешних ионизирующих факторов, при их отсутствии сколь-нибудь значительного тока в газе нет. При самостоятельном разряде ток поддерживается за счёт ударной ионизации нейтральных атомов и молекул при столкновении с ускоренными электрическим полем свободными электронами и ионами даже после снятия внешних ионизирующих воздействий.
Тихий разряд. Вольт-амперная характеристика.
Несамостоятельный разряд при малом значении разности потенциалов между анодом и катодом в газе называется тихим разрядом. При повышении напряжения сила тока сначала увеличивается пропорционально напряжению (участок ОА на вольт-амперной характеристике тихого разряда), затем рост тока замедляется (участок кривой АВ). Когда все частицы, возникшие под действием ионизатора, уходят за то же время на катод и на анод, усиления тока с ростом напряжения не происходит (участок графика ВС). При дальнейшем повышении напряжения ток снова возрастает, и тихий разряд переходит в несамостоятельный лавинный разряд. Разновидность несамостоятельного разряда — тлеющий разряд, который создаёт свет в газоразрядных лампах различного цвета и назначения.
Переход несамостоятельного электрического разряда в газе в самостоятельный разряд характеризуется резким увеличением тока (точка Е на кривой вольт-амперной характеристики). Он называется электрическим пробоем газа.
Электронная лампа-вспышка с наполненной ксеноном трубкой (обведена красным прямоугольником)
Все вышеперечисленные типы разрядов относятся к установившимся типам разрядов, основные характеристики которых не зависят от времени. Помимо установившихся разрядов, существуют разряды неустановившиеся, возникающие обычно в сильных неоднородных электрических полях, например у заостренных и искривлённых поверхностей проводников и электродов. Различают два типа неустановившихся разрядов: коронный и искровой разряды.
При коронном разряде ионизация не приводит к пробою, просто он представляет собой повторяющийся процесс поджига несамостоятельного разряда в ограниченном пространстве возле проводников. Примером коронного разряда может служить свечение атмосферного воздуха вблизи высоко поднятых антенн, громоотводов или высоковольтных линий электропередач. Возникновение коронного разряда на линиях электропередач приводит к потерям электроэнергии. В прежние времена это свечение на верхушках мачт было знакомо морякам парусного флота как огоньки святого Эльма. Коронный разряд применяется в лазерных принтерах и электрографических копировальных устройствах, где он формируется коротроном — металлической струной, на которую подано высокое напряжение. Это необходимо для ионизации газа с целью нанесения заряда на фоточувствительный барабан. В данном случае коронный разряд приносит пользу.
Искровой разряд, в отличие от коронного, приводит к пробою и имеет вид прерывистых ярких разветвляющихся, заполненных ионизированным газом нитей-каналов, возникающих и исчезающих, сопровождаемые выделением большого количества теплоты и ярким свечением. Примером естественного искрового разряда может служить молния, где ток может достигать значений в десятки килоампер. Образованию собственно молнии предшествует создание канала проводимости, так называемого нисходящего «тёмного» лидера, образующего совместно с индуцированным восходящим лидером проводящий канал. Молния представляет собой обычно многократный искровой разряд в образованном канале проводимости. Мощный искровой разряд нашёл своё техническое применение также и в компактных фотовспышках, в которых разряд происходит между электродами трубки из кварцевого стекла, наполненной смесью ионизированных благородных газов.
Длительный поддерживаемый пробой газа носит название дугового разряда и применяется в сварочной технике, являющейся краеугольным камнем технологий создания стальных конструкций нашего времени, от небоскрёбов до авианосцев и автомобилей. Он применяется как для сварки, так и для резки металлов; различие в процессах обусловлено силой протекающего тока. При относительно меньших значениях тока происходит сварка металлов, при более высоких значениях тока дугового разряда — идёт резка металла за счёт удаления расплавленного металла из-под электрической дуги различными методами.
Другим применением дугового разряда в газах служат газоразрядные лампы освещения, которые разгоняют тьму на наших улицах, площадях и стадионах (натриевые лампы) или автомобильные галогенные лампы, которые сейчас заменили обычные лампы накаливания в автомобильных фарах.
Электрический ток в вакууме
Электронная лампа в радиопередающей станции. Канадский музей науки и техники, Оттава
Вакуум является идеальным диэлектриком, поэтому электрический ток в вакууме возможен только при наличии свободных носителей в виде электронов или ионов, которые генерируются за счёт термо- или фотоэмиссии, или иными методами.
Такие передающие телевизионные камеры использовались в восьмидесятых годах прошлого века. Канадский музей науки и техники, Оттава
Основным методом получения тока в вакууме за счёт электронов является метод термоэлектронной эмиссии электронов металлами. Вокруг разогретого электрода, называемого катодом, образуется облако из свободных электронов, которые и обеспечивают протекание электрического тока при наличии второго электрода, называемого анодом, при условии наличия между ними соответствующего напряжения требуемой полярности. Такие электровакуумные приборы называются диодами и обладают свойством односторонней проводимости тока, запираясь при обратном напряжении. Это свойство применяется для выпрямления переменного тока, преобразуемого системой из диодов в импульсный ток постоянного направления.
Добавление дополнительного электрода, называемого сеткой, расположенной вблизи катода, позволяет получить усилительный элемент триод, в котором малые изменения напряжения на сетке относительно катода позволяют получить значительные изменения протекающего тока, и, соответственно, значительные изменения напряжения на нагрузке, включённой последовательно с лампой относительно источника питания, что и используется для усиления различных сигналов.
Применение электровакуумных приборов в виде триодов и приборов с большим числом сеток различного назначения (тетродов, пентодов и даже гептодов), произвело революцию в деле генерации и усиления радиочастотных сигналов, и привело к созданию современных систем радио и телевещания.
Современный видеопроектор
Исторически первым было развитие именно радиовещания, так как методы преобразования относительно низкочастотных сигналов и их передача, равно как и схемотехника приёмных устройств с усилением и преобразованием радиочастоты и превращением её в акустический сигнал были относительно просты.
При создании телевидения для преобразования оптических сигналов применялись электровакуумные приборы — иконоскопы, где электроны эмитировались за счёт фотоэмиссии от падающего света. Дальнейшее усиление сигнала выполнялось усилителями на электронных лампах. Для обратного преобразования телевизионного сигнала служили кинескопы, дающие изображение за счёт флюоресценции материала экрана под воздействием электронов, разгоняемых до высоких энергий под воздействием ускоряющего напряжения. Синхронизированная система считывания сигналов иконоскопа и система развёртки изображения кинескопа создавали телевизионное изображение. Первые кинескопы были монохромными.
Сканирующий электронный микроскоп SU3500 в Университете Торонто, факультет технологии материалов
В дальнейшем были созданы системы цветного телевидения, в котором считывающие изображение иконоскопы реагировали только на свой цвет (красный, синий или зелёный). Излучающие элементы кинескопов (цветной люминофор), за счёт протекания тока, вырабатываемого так называемыми «электронными пушками», реагируя на попадание в них ускоренных электронов, излучали свет в определённом диапазоне соответствующей интенсивности. Чтобы лучи от пушек каждого цвета попадали на свой люминофор, использовали специальные экранирующие маски.
Современная аппаратура телевидения и радиовещания выполняется на более прогрессивных элементах с меньшим энергопотреблением — полупроводниках.
Одним из широко распространённых методов получения изображения внутренних органов является метод рентгеноскопии, при котором эмитируемые катодом электроны получают столь значительное ускорение, что при попадании на анод генерируют рентгеновское излучение, способное проникать через мягкие ткани тела человека. Рентгенограммы дают в руки медиков уникальную информацию о повреждениях костей, состоянии зубов и некоторых внутренних органов, выявляя даже такое грозное заболевание, как рак лёгких.
Лампа бегущей волны (ЛБВ) диапазона С. Канадский музей науки и техники, Оттава
Вообще, электрические токи, сформированные в результате движения электронов в вакууме, имеют широчайшую область применения, к которой относятся все без исключения радиолампы, ускорители заряженных частиц, масс-спектрометры, электронные микроскопы, вакуумные генераторы сверхвысокой частоты, в виде ламп бегущей волны, клистронов и магнетронов. Именно магнетроны, кстати, подогревают или готовят нам пищу в микроволновых печах.
Большое значение в последнее время имеет технология нанесения плёночных покрытий в вакууме, которые играют роль как защитно-декоративного, так и функционального покрытия. В качестве таких покрытий применяются покрытия металлами и их сплавами, и их соединениями с кислородом, азотом и углеродом. Такие покрытия изменяют электрические, оптические, механические, магнитные, коррозионные и каталитические свойства покрываемых поверхностей, либо сочетают сразу несколько свойств.
Сложный химический состав покрытий можно получать только с использованием техники ионного распыления в вакууме, разновидностями которой являются катодное распыление или его промышленная модификация — магнетронное распыление. В конечном итоге именно электрический ток за счёт ионов производит осаждение компонентов на осаждаемую поверхность, придавая ей новые свойства.
Именно таким способом можно получать так называемые ионные реактивные покрытия (плёнки нитридов, карбидов, оксидов металлов), обладающих комплексом экстраординарных механических, теплофизических и оптических свойств (с высокой твёрдостью, износостойкостью, электро- и теплопроводностью, оптической плотностью), которые невозможно получить иными методами.
Электрический ток в биологии и медицине
Учебная операционная в Научно-исследовательском институте им. Ли Кашина, Торонто, Канада. Используемые при обучении роботизированные пациенты-манекены умеют моргать, дышать, кричать, демонстрировать симптомы болезней и кровотечения
Знание поведения токов в биологических объектах даёт в руки биологов и медиков мощный метод исследования, диагностики и лечения.
С точки зрения электрохимии все биологические объекты содержат электролиты, вне зависимости от особенностей структуры данного объекта.
При рассмотрении протекания тока через биологические объекты необходимо учитывать их клеточное строение. Существенным элементом клетки является клеточная мембрана — внешняя оболочка, ограждающая клетку от воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды за счёт ее избирательной проницаемости для различных веществ. С точки зрения физики, клеточную мембрану можно представить себе в виде параллельного соединения конденсатора и нескольких цепочек из соединенных последовательно источника тока и резистора. Это предопределяет зависимость электропроводности биологического материала от частоты прилагаемого напряжения и формы его колебаний.
Объемное представление нервных путей, соединяющих различные области мозга. Изображение получено с помощью диффузионной тензорной визуализации (ДТВ) — неинвазивного метода исследований мозга.
Биологическая ткань состоит из клеток собственно органа, межклеточной жидкости (лимфы), кровеносных сосудов и нервных клеток. Последние в ответ на воздействие электрического тока отвечают возбуждением, заставляя сокращаться и расслабляться мышцы и кровеносные сосуды животного. Следует отметить, что протекание тока в биологической ткани носит нелинейный характер.
Классическим примером воздействия электрического тока на биологический объект могут служить опыты итальянского врача, анатома, физиолога и физика Луиджи Гальвани, ставшего одним из основателей электрофизиологии. В его опытах пропускание электрического тока через нервы лапки лягушки приводило к сокращению мышц и подергиванию ножки. В 1791 году в «Трактате о силах электричества при мышечном движении» было описано сделанное Гальвани знаменитое открытие. Сами явления, открытые Гальвани, долгое время в учебниках и научных статьях назывались «гальванизмом». Этот термин и доныне сохраняется в названии некоторых аппаратов и процессов.
Дальнейшее развитие электрофизиологии тесно связано с нейрофизиологией. В 1875 году независимо друг от друга английский хирург и физиолог Ричард Кэтон и русский физиолог В. Я. Данилевский показали, что мозг является генератором электрической активности, то есть были открыты биотоки мозга.
Биологические объекты в ходе своей жизнедеятельности создают не только микротоки, но и большие напряжения и токи. Значительно раньше Гальвани английский анатом Джон Уолш доказал электрическую природу удара ската, а шотландский хирург и анатом Джон Хантер дал точное описание электрического органа этого животного. Исследования Уолша и Хантера были опубликованы в 1773 году.
Функциональная магнитно-резонансная томография или фМРТ — неинвазивная методика нейровизуализации, позволяющая измерять активность мозга по изменениям в токе крови в кровеносных сосудах
В современной биологии и медицине применяются различные методы исследования живых организмов, как инвазивные, так и неинвазивные.
Классическим примером инвазивных методов является лабораторная крыса с пучком вживлённых в мозг электродов, бегающая по лабиринтам или решающая другие задачки, поставленные перед ней учёными.
К неинвазивным методам относятся такие, всем знакомые исследования, как снятие энцефалограммы или электрокардиограммы. При этом электроды, считывающие биотоки сердца или мозга, снимают токи прямо с кожи обследуемого. Для улучшения контакта с электродами кожа смачивается физиологическим раствором, который является неплохим проводящим электролитом.
Помимо применения электрического тока при научных исследованиях и техническом контроле состояния различных химических процессов и реакций, одним из самых драматических моментов его применения, известного широкой публике, является запуск «остановившегося» сердца какого-либо героя современного фильма.
Автоматический дефибриллятор для обучения лиц, не являющихся медработниками
Действительно, протекание кратковременного импульса значительного тока лишь в единичных случаях способно запустить остановившееся сердце. Чаще всего происходит восстановление его нормального ритма из состояния хаотичных судорожных сокращений, называемого фибрилляцией сердца. Приборы, применяющиеся для восстановления нормального ритма сокращений сердца, называются дефибрилляторами. Современный автоматический дефибриллятор сам снимает кардиограмму, определяет фибрилляцию желудочков сердца и самостоятельно решает – бить током или не бить – может быть достаточно пропустить через сердце небольшой запускающий импульс. Существует тенденция установления автоматических дефибрилляторов в общественных местах, что может существенно сократить количество смертей из-за неожиданной остановки сердца.
У практикующих врачей скорой помощи не возникает никакого сомнения по поводу применения метода дефибрилляции – обученные быстро определять физическое состояние пациента по кардиограмме, они принимают решение значительно быстрее автоматического дефибриллятора, предназначенного для широкой публики.
Тут же уместно будет упомянуть об искусственных водителях сердечного ритма, иначе называемых кардиостимуляторами. Эти приборы вживляются под кожу или под грудную мышцу человека, и такой аппарат через электроды подаёт на миокард (сердечную мышцу) импульсы тока напряжением около 3 В, стимулируя нормальную работу сердца. Современные электрокардиостимуляторы способны обеспечить бесперебойную работу в течение 6–14 лет.
Характеристики электрического тока, его генерация и применение
Электрический ток характеризуется величиной и формой. По его поведению с течением времени различают постоянный ток (не изменяющийся с течением времени), апериодический ток (произвольно изменяющийся с течением времени) и переменный ток (изменяющийся с течением времени по определённому, как правило, периодическому закону). Иногда для решения различных задач требуется одновременное наличие постоянного и переменного тока. В таком случае говорят о переменном токе с постоянной составляющей.
Токамак-де-Варен — токамак-реактор в г. Варен, пров. Квебек в 1981 г. Канадский музей науки и техники, Оттава
Исторически первым появился трибоэлектрический генератор тока, который вырабатывал ток за счёт трения шерсти о кусок янтаря. Более совершенные генераторы тока такого типа сейчас называются генераторами Ван де Граафа, по имени изобретателя первого технического решения таких машин.
Как указывалось выше, итальянским физиком Алессандро Вольта был изобретён электрохимический генератор постоянного тока, ставший предшественником сухих батарей, аккумуляторов и топливных элементов, которые мы пользуемся и поныне как удобными источниками тока для разнообразных устройств — от наручных часов и смартфонов до просто автомобильных аккумуляторов и тяговых аккумуляторов электромобилей Tesla.
Помимо этих генераторов постоянного тока, существуют генераторы тока на прямом ядерном распаде изотопов и магнитогидродинамические генераторы (МГД-генераторы) тока, которые пока имеют ограниченное применение в силу своей маломощности, слабой технологической основы для широкого применения и по другим причинам. Тем не менее, радиоизотопные источники энергии широко применяются там, где нужна полная автономность: в космосе, на глубоководных аппаратах и гидроакустических станциях, на маяках, бакенах, а также на Крайнем Севере, в Арктике и Антарктике.
Коллектор в мотор-генераторе, ок. 1904 г. Канадский музей науки и техники, Оттава
В электротехнике генераторы тока подразделяются на генераторы постоянного тока и генераторы переменного тока.
Все эти генераторы основаны на явлении электромагнитной индукции, открытой Майклом Фарадеем в 1831 году. Фарадей построил первый маломощный униполярный генератор, дающий постоянный ток. Первый генератор переменного тока был предложен анонимным автором под латинскими инициалами Р.М. в письме к Фарадею в 1832 году. После опубликования письма, Фарадей получил благодарственное письмо от того же анонима со схемой усовершенствованного генератора в 1833 году, в котором использовалось дополнительное стальное кольцо (ярмо) для замыкания магнитных потоков сердечников обмоток.
Однако в то время для переменного тока еще не нашлось применения, так как для всех практических применений электричества того времени (минная электротехника, электрохимия, только что зародившаяся электромагнитная телеграфия, первые электродвигатели) требовался постоянный ток. Поэтому в последующем изобретатели направили свои усилия на построение генераторов, дающих постоянный электрический ток, разрабатывая для этих целей разнообразные коммутационные устройства.
Одним из первых генераторов, получившим практическое применение, был магнитоэлектрический генератор российского академика Б. С. Якоби. Этот генератор был принят на вооружение гальванических команд русской армии, использовавших его для воспламенения минных запалов. Улучшенные модификации генератора Якоби до сих пор используются для удалённого приведения в действие минных зарядов, что нашло широкое отображение в военно-исторических фильмах, в которых диверсанты или партизаны подрывают мосты, поезда или другие объекты.
Объектив лазера в приводе компакт-диска
В дальнейшем борьба между генерацией постоянного или переменного тока с переменным успехом велась среди изобретателей и инженеров–практиков, приведшая к апогею противостояния титанов современной электроэнергетики: Томаса Эдисона с компанией Дженерал Электрик с одной стороны, и Николой Тесла с компанией Вестингауз, с другой стороны. Победил мощный капитал, и разработки Тесла в области генерации, передачи, и трансформации переменного электрического тока стали общенациональным достоянием американского общества, что, в немалой степени, позднее способствовало технологическому доминированию США.
Помимо собственно генерации электричества для разнообразных нужд, основанной на преобразовании механического движения в электричество, за счёт обратимости электрических машин появилась возможность обратного преобразования электрического тока в механическое движение, реализуемая электродвигателями постоянного и переменного тока. Пожалуй, это самые распространённые машины современности, включающие в себя стартеры автомобилей и мотоциклов, приводы промышленных станков и разнообразных бытовых устройств. Используя различные модификации подобных устройств, мы стали мастерами на все руки, мы умеем строгать, пилить, сверлить и фрезеровать. А в наших компьютерах, благодаря миниатюрным прецизионным двигателям постоянного тока, крутятся приводы жёстких и оптических дисков.
Кроме привычных электромеханических двигателей, за счёт протекания электрического тока работают ионные двигатели, использующие принцип реактивного движения при выбросе ускоренных ионов вещества, Пока, в основном, они применяются в космическом пространстве на малых спутниках для выведения их на нужные орбиты. А фотонные двигатели 22-го века, которые существуют пока только в проекте и которые понесут наши будущие межзвёздные корабли с субсветовой скоростью, скорее всего, тоже будут работать на электрическом токе.
Стрелочный мультиметр со снятой верхней крышкой
Для создания электронных элементов и при выращивании кристаллов различного назначения по технологическим причинам требуются сверхстабильные генераторы постоянного тока. Такие прецизионные генераторы постоянного тока на электронных компонентах называются стабилизаторами тока.
Измерение силы электрического тока
Необходимо отметить, что приборы для измерения тока (микроамперметры, миллиамперметры, амперметры) весьма отличаются друг от друга в первую очередь по типу конструкций и принципам действия — это могут быть приборы постоянного тока, переменного тока низкой частоты и переменного тока высокой частоты.
По принципу действия различают электромеханические, магнитоэлектрические, электромагнитные, магнитодинамические, электродинамические, индукционные, термоэлектрические и электронные приборы. Большинство стрелочных приборов для измерения токов состоит из комбинации подвижной/неподвижной рамки с намотанной катушкой и неподвижного/подвижного магнитов. Вследствие такой конструкции типичный амперметр имеет эквивалентную схему из последовательно соединённых индуктивности и сопротивления, шунтированных ёмкостью. Из-за этого частотная характеристика стрелочных амперметров имеет завал по высоким частотам.
Подвижная рамка с катушкой, стрелкой и пружинами, используемая в гальванометре показанного выше мультиметра. Некоторые до сих пор предпочитают пользоваться стрелочными приборами, конструкция которых с конца 19-го века остается практически неизменной
Основой для них является миниатюрный гальванометр, а различные пределы измерения достигаются применением дополнительных шунтов — резисторов с малым сопротивлением, которое на порядки ниже сопротивления измерительного гальванометра. Таким образом, на основе одного прибора могут быть созданы приборы для измерения токов различных диапазонов – микроамперметры, миллиамперметры, амперметры и даже килоамперметры.
Вообще, в измерительной практике важно поведение измеряемого тока — он может быть функцией времени и иметь различную форму — быть постоянным, гармоническим, негармоническим, импульсным и так далее, и его величиной принято характеризовать режимы работ радиотехнических цепей и устройств. Различают следующие значения токов:
- мгновенное,
- амплитудное,
- среднее,
- среднеквадратичное (действующее).
Мгновенное значение тока I i — это значение тока в определенный момент времени. Его можно наблюдать на экране осциллографа и определять для каждого момента времени по осциллограмме.
Амплитудное (пиковое) значение тока Im — это наибольшее мгновенное значение тока за период.
Среднее квадратичное (действующее) значение тока I определяется как корень квадратный из среднего за период квадрата мгновенных значений тока.
Все стрелочные амперметры обычно градуируются в среднеквадратических значениях тока.
Среднее значение (постоянная составляющая) тока — это среднее арифметическое всех его мгновенных значений за время измерения.
Разность между максимальным и минимальным значениями тока сигнала называют размахом сигнала.
Сейчас, в основном, для измерения тока используются как многофункциональные цифровые приборы, так и осциллографы — на их экранах отображается не только форма напряжения/тока, но и существенные характеристики сигнала. К таким характеристикам относится и частота изменения периодических сигналов, поэтому в технике измерений важен частотный предел измерений прибора.
Измерение тока с помощью осциллографа
Иллюстрацией к вышесказанному будет серия опытов по измерению действующего и пикового значения тока синусоидального и треугольного сигналов с использованием генератора сигналов, осциллографа и многофункционального цифрового прибора (мультиметра).
Общая схема эксперимента №1 представлена ниже:
Генератор сигналов (FG) нагружен на последовательное соединение мультиметра (MM), сопротивление шунта Rs=100 Ом и сопротивление нагрузки R в 1 кОм. Осциллограф OS подключен параллельно сопротивлению шунта Rs. Значение сопротивления шунта выбирается из условия Rs <<R. При проведении опытов учтём то обстоятельство, что рабочая частота осциллографа значительно выше рабочей частоты мультиметра.
Опыт 1
Подадим на сопротивление нагрузки сигнал синусоидальной формы с генератора частотой 60 Герц и амплитудой 9 Вольт. Нажмем очень удобную кнопку Auto Set и будем наблюдать на экране сигнал, показанный на рис. 1. Размах сигнала — около пяти больших делений при цене деления 200 мВ. Мультиметр при этом показывает значение тока в 3,1 мА. Осциллограф определяет среднеквадратичное значение напряжения сигнала на измерительном резисторе U=312 мВ. Действующее значение тока через резистор Rs определяется по закону Ома:
IRMS = URMS/R = 0,31 В / 100 Ом = 3,1 мА,
что соответствует показаниям мультиметра (3,10 мА). Отметим, что размах тока через нашу цепь из включенных последовательно двух резисторов и мультиметра равен
IP-P = UP-P/R = 0,89 В / 100 Ом = 8,9 мА
Известно, что пиковое и действующее значения тока и напряжения для синусоидального сигнала отличаются в √2 раз. Если умножить IRMS = 3,1 мА на √2, получим 4,38. Удвоим это значение и мы получим 8,8 мА, что почти соответствует току, измеренному с помощью осциллографа (8,9 мА).
Опыт 2
Уменьшим сигнал от генератора вдвое. Размах изображения на осциллографе уменьшится ровно приблизительно вдвое (464 мВ) и мультиметр покажет приблизительно уменьшенное вдвое значение тока 1,55 мА. Определим показания действующего значения тока на осциллографе:
IRMS = URMS/R = 0,152 В / 100 Ом = 1,52 мА,
что приблизительно соответствует показаниям мультиметра (1,55 мА).
Опыт 3
Увеличим частоту генератора до 10 кГц. При этом изображение на осциллографе изменится, но размах сигнала останется прежним, а показания мультиметра уменьшатся — сказывается допустимый рабочий частотный диапазон мультиметра.
Опыт 4
Вернёмся к исходной частоте 60 Герц и напряжению 9 В генератора сигналов, но изменим форму его сигнала с синусоидальной на треугольную. Размах изображения на осциллографе остался прежним, а показания мультиметра уменьшились по сравнению со значением тока, которое он показывал в опыте №1, так как изменилось действующее значение тока сигнала. Осциллограф также показывает уменьшение среднеквадратичного значения напряжения, измеренного на резисторе Rs=100 Ом.
Техника безопасности при измерении тока и напряжения
Самодельный пьедестал-стойка с полнофункциональным телесуфлёром и мониторами для домашней видеостудии
- Поскольку в зависимости от класса безопасности помещения и его состояния при измерении токов даже относительно невысокие напряжения уровня 12–36 В могут представлять опасность для жизни, необходимо выполнять следующие правила:
- Не проводить измерения токов, требующих определённых профессиональных навыков ( при напряжении свыше 1000 В).
- Не производить измерения токов в труднодоступных местах или на высоте.
- При измерениях в бытовой сети применять специальные средства защиты от поражения электрическим током (резиновые перчатки, коврики, сапоги или боты).
- Пользоваться исправным измерительным инструментом.
- В случае использования многофункциональных приборов (мультиметров), следить за правильной установкой измеряемого параметра и его величины перед измерением.
- Пользоваться измерительным прибором с исправными щупами.
- Строго следовать рекомендациям производителя по использованию измерительного прибора.
Автор статьи: Сергей Акишкин
Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.
миллиампер [мА] в ампер [А] • Конвертер электрического тока • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения
Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления.Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
Общие сведения
И. К. Айвазовский. Чесменский бой
Современному комфорту нашей жизни мы обязаны именно электрическому току. Он освещает наши жилища, генерируя излучение в видимом диапазоне световых волн, готовит и подогревает пищу в разнообразных устройствах вроде электроплиток, микроволновых печей, тостеров, избавляя нас от необходимости поиска топлива для костра. Благодаря ему мы быстро перемещаемся в горизонтальной плоскости в электричках, метро и поездах, перемещаемся в вертикальной плоскости на эскалаторах и в кабинах лифтов. Теплу и комфорту в наших жилищах мы обязаны именно электрическому току, который течёт в кондиционерах, вентиляторах и электрообогревателях. Разнообразные электрические машины, приводимые в действие электрическим током, облегчают наш труд, как в быту, так и на производстве. Воистину мы живём в электрическом веке, поскольку именно благодаря электрическому току работают наши компьютеры и смартфоны, Интернет и телевидение, и другие умные электронные устройства. Недаром человечество столько усилий прилагает для выработки электричества на тепловых, атомных и гидроэлектростанциях — электричество само по себе является самой удобной формой энергии.
Как бы это парадоксально не звучало, но идеи практического использования электрического тока одними из первых взяла на вооружение самая консервативная часть общества — флотские офицеры. Понятно, пробиться наверх в этой закрытой касте было сложным делом, трудно было доказать адмиралам, начинавшим юнгами на парусном флоте, необходимость перехода на цельнометаллические корабли с паровыми двигателями, поэтому младшие офицеры всегда делали ставку на нововведения. Именно успех применения брандеров во время русско-турецкой войны в 1770 году, решившими исход сражения в Чесменской бухте, поставил вопрос о защите портов не только береговыми батареями, но и более современными на тот день средствами защиты — минными заграждениями.
Корабельная радиостанция. 1910 г. Канадский музей науки и техники, Оттава
Разработка подводных мин различных систем велась с начала 19-го века, наиболее удачными конструкциями стали автономные мины, приводимые в действие электричеством. В 70-х гг. 19-го века немецким физиком Генрихом Герцем было изобретено устройство для электрической детонации якорных мин с глубиной постановки до 40 м. Её модификации знакомы нам по историческим фильмам на военно-морскую тематику — это печально известная «рогатая» мина, в которой свинцовый «рог», содержащий ампулу, наполненную электролитом, сминался при контакте с корпусом судна, в результате чего начинала работать простейшая батарея, энергии которой было достаточно для детонации мины.
Радиостанция компании Гудзонова залива. Около 1937 г. Канадский музей науки и техники, Оттава
Моряки первыми оценили потенциал тогда ещё несовершенных мощных источников света — модификаций свечей Яблочкова, у которых источником света служила электрическая дуга и светящийся раскалённый положительный угольный электрод — для использования в целях сигнализации и освещения поля боя. Использование прожекторов давало подавляющее преимущество стороне, применивших их в ночных сражениях или просто использующих их как средство сигнализации для передачи информации и координации действий морских соединений. А оснащённые мощными прожекторами маяки упрощали навигацию в прибрежных опасных водах.
Электронная вакуумная лампа, ок. 1921 г. Канадский музей науки и техники, Оттава
Не удивительно, что именно флот принял на ура способы беспроводной передачи информации — моряков не смущали большие размеры первых радиостанций, поскольку помещения кораблей позволяли разместить столь совершенные, хотя на тот момент и весьма громоздкие, устройства связи.
Электрические машины помогали упростить заряжание корабельных пушек, а электрические силовые агрегаты поворота орудийных башен повышали маневренность нанесения пушечных ударов. Команды, передаваемые по корабельному телеграфу, повышали оперативность взаимодействия всей команды, что давало немалое преимущество в боевых столкновениях.
Самым ужасающим применением электрического тока в истории флота было использование рейдерских дизель-электрических подлодок класса U Третьим Рейхом. Субмарины «Волчьей стаи» Гитлера потопили много судов транспортного флота союзников — достаточно вспомнить о печальной судьбе конвоя PQ-17.
Радиопередатчик из Дрюммонвилля, Квебек, ок. 1926. Канадский музей науки и техники, Оттава
Британским морякам удалось добыть несколько экземпляров шифровальных машин «Энигма» (Загадка), а британская разведка успешно расшифровала её код. Один из выдающихся ученых, который над этим работал — Алан Тьюринг, известный своим вкладом в основы информатики. Получив доступ к радиодепешам адмирала Дёница, союзный флот и береговая авиация смогли загнать «Волчью стаю» обратно к берегам Норвегии, Германии и Дании, поэтому операции с применением подлодок с 1943 года были ограничены краткосрочными рейдами.
Телеграфный ключ, ок. 1915. Канадский музей науки и техники, Оттава
Гитлер планировал оснастить свои подлодки ракетами Фау-2 для атак на восточное побережье США. К счастью, стремительные атаки союзников на Западном и Восточном фронтах не позволили этим планам осуществиться.
Современный флот немыслим без авианосцев и атомных подводных лодок, энергонезависимость которых обеспечивается атомными реакторами, удачно сочетающими в себе технологии 19-го века пара, технологии 20-го века электричества, и атомные технологии 21-го века. Реакторы атомоходов генерируют электрический ток в количестве, достаточном для обеспечения жизнедеятельности целого города.
Помимо этого, моряки вновь обратили своё внимание на электричество и апробируют применение рельсотронов — электрических пушек для стрельбы кинетическими снарядами, имеющими огромную разрушительную силу.
Джеймс Клерк Максвелл. Скульптура Александра Штоддарта. Фото Ад Мескенс. Wikimedia Commons.
Историческая справка
С появлением надёжных электрохимических источников постоянного тока, разработанных итальянским физиком Алессандро Вольта, целая плеяда замечательных учёных из разных стран занялись исследованием явлений, связанных с электрическим током, и разработкой его практического применения во многих областях науки и техники. Достаточно вспомнить немецкого учёного Георга Ома, сформулировавшего закон протекания тока для элементарной электрической цепи; немецкого физика Густава Роберта Кирхгофа, разработавшего методы расчёта сложных электрических цепей; французского физика Андре Мари Ампера, открывшего закон взаимодействия для постоянных электрических токов. Работы английского физика Джеймса Прескотта Джоуля и российского учёного Эмиля Христиановича Ленца, привели, независимо друг от друга, к открытию закона количественной оценки теплового действия электрического тока.
Портрет Хендрика Антона Лоренца (1916 г.) кисти Менсо Камерлинг-Оннеса (1860–1925)
Дальнейшим развитием исследования свойств электрического тока были работы британского физика Джеймса Кларка Максвелла, заложившего основы современной электродинамики, которые ныне известны как уравнения Максвелла. Также Максвелл разработал электромагнитную теорию света, предсказав многие явления (электромагнитные волны, давление электромагнитного излучения). Позднее немецкий учёный Генрих Рудольф Герц экспериментально подтвердил существование электромагнитных волн; его работы по исследованию отражения, интерференции, дифракции и поляризации электромагнитных волн легли в основу создания радио.
Жан-Батист Био (1774–1862)
Работы французских физиков Жана-Батиста Био и Феликса Савара, экспериментально открывшими проявления магнетизма при протекании постоянного тока, и замечательного французского математика Пьера-Симона Лапласа, обобщившего их результаты в виде математической закономерности, впервые связали две стороны одного явления, положив начало электромагнетизму. Эстафету от этих учёных принял гениальный британский физик Майкл Фарадей, открывший явление электромагнитной индукции и положивший начало современной электротехнике.
Огромный вклад в объяснение природы электрического тока внёс нидерландский физик-теоретик Хендрик Антон Лоренц, создавший классическую электронную теорию и получивший выражение для силы, действующей на движущийся заряд со стороны электромагнитного поля.
Электрический ток. Определения
Электрический ток — направленное (упорядоченное) движение заряженных частиц. В силу этого ток определяется как количество зарядов, прошедшее через сечение проводника в единицу времени:
I = q / t где q — заряд в кулонах, t — время в секундах, I — ток в амперах
Другое определение электрического тока связано со свойствами проводников и описывается законом Ома:
I = U/R где U — напряжение в вольтах, R — сопротивление в омах, I — ток в амперах
Электрический ток измеряется в амперах (А) и его десятичных кратных и дольных единицах — наноамперах (миллиардная доля ампера, нА), микроамперах (миллионная доля ампера, мкА), миллиамперах (тысячная доля ампера, мА), килоамперах (тысячах ампер, кА) и мегаамперах (миллионах ампер, МА).
Размерность тока в системе СИ определяется как
[А] = [Кл] / [сек]
Особенности протекания электрического тока в различных средах. Физика явлений
Алюминий — прекрасный проводник и поэтому широко используется для изготовления электрических кабелей
Электрический ток в твердых телах: металлах, полупроводниках и диэлектриках
При рассмотрении вопроса протекания электрического тока надо учитывать наличие различных носителей тока — элементарных зарядов — характерных для данного физического состояния вещества. Само по себе вещество может быть твёрдым, жидким или газообразным. Уникальным примером таких состояний, наблюдаемых в обычных условиях, могут служить состояния дигидрогена монооксида, или, иначе, гидроксида водорода, а попросту — обыкновенной воды. Мы наблюдаем её твердую фазу, доставая кусочки льда из морозильника для охлаждения напитков, основой для большей части которых является вода в жидком состоянии. А при заварке чая или растворимого кофе мы заливаем его кипятком, причём готовность последнего контролируется появлением тумана, состоящего из капелек воды, которая конденсируется в холодном воздухе из газообразного водяного пара, выходящего из носика чайника.
Существует также четвёртое состояние вещества, называемое плазмой, из которой состоят верхние слои звёзд, ионосфера Земли, пламя, электрическая дуга и вещество в люминесцентных лампах. Высокотемпературная плазма с трудом воспроизводится в условиях земных лабораторий, поскольку требует очень высоких температур — более 1 000 000 K.
Эти высоковольтные воздушные коммутаторы содержат две основные детали: рубильник и изолятор, который устанавливаются в разрыв провода
С точки зрения структуры твёрдые тела подразделяются на кристаллические и аморфные. Кристаллические вещества имеют упорядоченную геометрическую структуру; атомы или молекулы такого вещества образуют своеобразные объёмные или плоские решётки; к кристаллическим материалам относятся металлы, их сплавы и полупроводники. Та же вода в виде снежинок (кристаллов разнообразных не повторяющих форм) прекрасно иллюстрирует представление о кристаллических веществах. Аморфные вещества кристаллической решётки не имеют; такое строение характерно для диэлектриков.
В обычных условиях ток в твёрдых материалах протекает за счёт перемещения свободных электронов, образующихся из валентных электронов атомов. С точки зрения поведения материалов при пропускании через них электрического тока, последние подразделяются на проводники, полупроводники и изоляторы. Свойства различных материалов, согласно зонной теории проводимости, определяются шириной запрещённой зоны, в которой не могут находиться электроны. Изоляторы имеют самую широкую запрещённую зону, иногда достигающую 15 эВ. При температуре абсолютного нуля у изоляторов и полупроводников электронов в зоне проводимости нет, но при комнатной температуре в ней уже будет некоторое количество электронов, выбитых из валентной зоны за счет тепловой энергии. В проводниках (металлах) зона проводимости и валентная зона перекрываются, поэтому при температуре абсолютного нуля имеется достаточно большое количество электронов — проводников тока, что сохраняется и при более высоких температурах материалов, вплоть до их полного расплавления. Полупроводники имеют небольшие запрещённые зоны, и их способность проводить электрический ток сильно зависит от температуры, радиации и других факторов, а также от наличия примесей.
Трансформатор с магнитопроводом из пластин. На краях хорошо видны Ш-образные и замыкающие пластины из трансформаторной стали
Отдельным случаем считается протекание электрического тока через так называемые сверхпроводники — материалы, имеющие нулевое сопротивление протеканию тока. Электроны проводимости таких материалов образуют ансамбли частиц, связанные между собой за счёт квантовых эффектов.
Изоляторы, как следует из их названия, крайне плохо проводят электрический ток. Это свойство изоляторов используется для ограничения протекания тока между проводящими поверхностями различных материалов.
Помимо существования токов в проводниках при неизменном магнитном поле, при наличии переменного тока и связанного с ним переменного магнитного поля возникают эффекты, связанные с его изменением или так называемые «вихревые» токи, иначе называемые токами Фуко. Чем быстрее изменяется магнитный поток, тем сильнее вихревые токи, которые не текут по определённым путям в проводах, а, замыкаясь в проводнике, образуют вихревые контуры.
Вихревые токи проявляют скин-эффект, сводящийся к тому, что переменный электрический ток и магнитный поток распространяются в основном в поверхностном слое проводника, что приводит к потерям энергии. Для уменьшения потерь энергии на вихревые токи применяют разделение магнитопроводов переменного тока на отдельные, электрически изолированные, пластины.
Хромированная пластмассовая душевая головка
Электрический ток в жидкостях (электролитах)
Все жидкости, в той или иной мере, способны проводить электрический ток при приложении электрического напряжения. Такие жидкости называются электролитами. Носителями тока в них являются положительно и отрицательно заряженные ионы — соответственно катионы и анионы, которые существуют в растворе веществ вследствие электролитической диссоциации. Ток в электролитах за счёт перемещения ионов, в отличие от тока за счёт перемещения электронов, характерного для металлов, сопровождается переносом вещества к электродам с образованием вблизи них новых химических соединений или осаждением этих веществ или новых соединений на электродах.
Это явление заложило основу современной электрохимии, дав количественные определения грамм-эквивалентам различных химических веществ, тем самым превратив неорганическую химию в точную науку. Дальнейшее развитие химии электролитов позволило создать однократно заряжаемые и перезаряжаемые источники химического тока (сухие батареи, аккумуляторы и топливные элементы), которые, в свою очередь, дали огромный толчок в развитии техники. Достаточно заглянуть под капот своего автомобиля, чтобы увидеть результаты усилий поколений учёных и инженеров-химиков в виде автомобильного аккумулятора.
Автомобильный аккумулятор, установленный в автомобиле Honda 2012 г.
Большое количество технологических процессов, основанных на протекании тока в электролитах, позволяет не только придать эффектный вид конечным изделиям (хромирование и никелирование), но и защитить их от коррозии. Процессы электрохимического осаждения и электрохимического травления составляют основу производства современной электроники. Ныне это самые востребованные технологические процессы, число изготавливаемых компонентов по этим технологиям исчисляется десятками миллиардов единиц в год.
Электрический ток в газах
Электрический ток в газах обусловлен наличием в них свободных электронов и ионов. Для газов, в силу их разрежённости, характерна большая длина пробега до столкновения молекул и ионов; из-за этого протекание тока в нормальных условиях через них относительно затруднено. То же самое можно утверждать относительно смесей газов. Природной смесью газов является атмосферный воздух, который в электротехнике считается неплохим изолятором. Это характерно и для других газов и их смесей при обычных физических условиях.
Отвертка-пробник с неоновой лампой, показывающая наличие напряжения 220 В
Протекание тока в газах очень сильно зависит от различных физических факторов, как-то: давления, температуры, состава смеси. Помимо этого, действие оказывают различного рода ионизирующие излучения. Так, например, будучи освещёнными ультрафиолетовыми или рентгеновскими лучами, или находясь под действием катодных или анодных частиц или частиц, испускаемых радиоактивными веществами, или, наконец, под действием высокой температуры, газы приобретают свойство лучше проводить электрический ток.
Эндотермический процесс образования ионов в результате поглощения энергии электрически нейтральными атомами или молекулами газа называется ионизацией. Получив достаточную энергию, электрон или несколько электронов внешней электронной оболочки, преодолевая потенциальный барьер, покидают атом или молекулу, становясь свободными электронами. Атом или молекула газа становятся при этом положительно заряженными ионами. Свободные электроны могут присоединяться к нейтральным атомам или молекулам, образуя отрицательно заряженные ионы. Положительные ионы могут обратно захватывать свободные электроны при столкновении, становясь при этом опять электрически нейтральными. Этот процесс называется рекомбинацией.
Прохождение тока через газовую среду сопровождается изменением состояния газа, что предопределяет сложный характер зависимости тока от приложенного напряжения и, в общем, подчиняется закону Ома только при малых токах.
Различают несамостоятельный и самостоятельные разряды в газах. При несамостоятельном разряде ток в газе существует только при наличии внешних ионизирующих факторов, при их отсутствии сколь-нибудь значительного тока в газе нет. При самостоятельном разряде ток поддерживается за счёт ударной ионизации нейтральных атомов и молекул при столкновении с ускоренными электрическим полем свободными электронами и ионами даже после снятия внешних ионизирующих воздействий.
Тихий разряд. Вольт-амперная характеристика.
Несамостоятельный разряд при малом значении разности потенциалов между анодом и катодом в газе называется тихим разрядом. При повышении напряжения сила тока сначала увеличивается пропорционально напряжению (участок ОА на вольт-амперной характеристике тихого разряда), затем рост тока замедляется (участок кривой АВ). Когда все частицы, возникшие под действием ионизатора, уходят за то же время на катод и на анод, усиления тока с ростом напряжения не происходит (участок графика ВС). При дальнейшем повышении напряжения ток снова возрастает, и тихий разряд переходит в несамостоятельный лавинный разряд. Разновидность несамостоятельного разряда — тлеющий разряд, который создаёт свет в газоразрядных лампах различного цвета и назначения.
Переход несамостоятельного электрического разряда в газе в самостоятельный разряд характеризуется резким увеличением тока (точка Е на кривой вольт-амперной характеристики). Он называется электрическим пробоем газа.
Электронная лампа-вспышка с наполненной ксеноном трубкой (обведена красным прямоугольником)
Все вышеперечисленные типы разрядов относятся к установившимся типам разрядов, основные характеристики которых не зависят от времени. Помимо установившихся разрядов, существуют разряды неустановившиеся, возникающие обычно в сильных неоднородных электрических полях, например у заостренных и искривлённых поверхностей проводников и электродов. Различают два типа неустановившихся разрядов: коронный и искровой разряды.
При коронном разряде ионизация не приводит к пробою, просто он представляет собой повторяющийся процесс поджига несамостоятельного разряда в ограниченном пространстве возле проводников. Примером коронного разряда может служить свечение атмосферного воздуха вблизи высоко поднятых антенн, громоотводов или высоковольтных линий электропередач. Возникновение коронного разряда на линиях электропередач приводит к потерям электроэнергии. В прежние времена это свечение на верхушках мачт было знакомо морякам парусного флота как огоньки святого Эльма. Коронный разряд применяется в лазерных принтерах и электрографических копировальных устройствах, где он формируется коротроном — металлической струной, на которую подано высокое напряжение. Это необходимо для ионизации газа с целью нанесения заряда на фоточувствительный барабан. В данном случае коронный разряд приносит пользу.
Искровой разряд, в отличие от коронного, приводит к пробою и имеет вид прерывистых ярких разветвляющихся, заполненных ионизированным газом нитей-каналов, возникающих и исчезающих, сопровождаемые выделением большого количества теплоты и ярким свечением. Примером естественного искрового разряда может служить молния, где ток может достигать значений в десятки килоампер. Образованию собственно молнии предшествует создание канала проводимости, так называемого нисходящего «тёмного» лидера, образующего совместно с индуцированным восходящим лидером проводящий канал. Молния представляет собой обычно многократный искровой разряд в образованном канале проводимости. Мощный искровой разряд нашёл своё техническое применение также и в компактных фотовспышках, в которых разряд происходит между электродами трубки из кварцевого стекла, наполненной смесью ионизированных благородных газов.
Длительный поддерживаемый пробой газа носит название дугового разряда и применяется в сварочной технике, являющейся краеугольным камнем технологий создания стальных конструкций нашего времени, от небоскрёбов до авианосцев и автомобилей. Он применяется как для сварки, так и для резки металлов; различие в процессах обусловлено силой протекающего тока. При относительно меньших значениях тока происходит сварка металлов, при более высоких значениях тока дугового разряда — идёт резка металла за счёт удаления расплавленного металла из-под электрической дуги различными методами.
Другим применением дугового разряда в газах служат газоразрядные лампы освещения, которые разгоняют тьму на наших улицах, площадях и стадионах (натриевые лампы) или автомобильные галогенные лампы, которые сейчас заменили обычные лампы накаливания в автомобильных фарах.
Электрический ток в вакууме
Электронная лампа в радиопередающей станции. Канадский музей науки и техники, Оттава
Вакуум является идеальным диэлектриком, поэтому электрический ток в вакууме возможен только при наличии свободных носителей в виде электронов или ионов, которые генерируются за счёт термо- или фотоэмиссии, или иными методами.
Такие передающие телевизионные камеры использовались в восьмидесятых годах прошлого века. Канадский музей науки и техники, Оттава
Основным методом получения тока в вакууме за счёт электронов является метод термоэлектронной эмиссии электронов металлами. Вокруг разогретого электрода, называемого катодом, образуется облако из свободных электронов, которые и обеспечивают протекание электрического тока при наличии второго электрода, называемого анодом, при условии наличия между ними соответствующего напряжения требуемой полярности. Такие электровакуумные приборы называются диодами и обладают свойством односторонней проводимости тока, запираясь при обратном напряжении. Это свойство применяется для выпрямления переменного тока, преобразуемого системой из диодов в импульсный ток постоянного направления.
Добавление дополнительного электрода, называемого сеткой, расположенной вблизи катода, позволяет получить усилительный элемент триод, в котором малые изменения напряжения на сетке относительно катода позволяют получить значительные изменения протекающего тока, и, соответственно, значительные изменения напряжения на нагрузке, включённой последовательно с лампой относительно источника питания, что и используется для усиления различных сигналов.
Применение электровакуумных приборов в виде триодов и приборов с большим числом сеток различного назначения (тетродов, пентодов и даже гептодов), произвело революцию в деле генерации и усиления радиочастотных сигналов, и привело к созданию современных систем радио и телевещания.
Современный видеопроектор
Исторически первым было развитие именно радиовещания, так как методы преобразования относительно низкочастотных сигналов и их передача, равно как и схемотехника приёмных устройств с усилением и преобразованием радиочастоты и превращением её в акустический сигнал были относительно просты.
При создании телевидения для преобразования оптических сигналов применялись электровакуумные приборы — иконоскопы, где электроны эмитировались за счёт фотоэмиссии от падающего света. Дальнейшее усиление сигнала выполнялось усилителями на электронных лампах. Для обратного преобразования телевизионного сигнала служили кинескопы, дающие изображение за счёт флюоресценции материала экрана под воздействием электронов, разгоняемых до высоких энергий под воздействием ускоряющего напряжения. Синхронизированная система считывания сигналов иконоскопа и система развёртки изображения кинескопа создавали телевизионное изображение. Первые кинескопы были монохромными.
Сканирующий электронный микроскоп SU3500 в Университете Торонто, факультет технологии материалов
В дальнейшем были созданы системы цветного телевидения, в котором считывающие изображение иконоскопы реагировали только на свой цвет (красный, синий или зелёный). Излучающие элементы кинескопов (цветной люминофор), за счёт протекания тока, вырабатываемого так называемыми «электронными пушками», реагируя на попадание в них ускоренных электронов, излучали свет в определённом диапазоне соответствующей интенсивности. Чтобы лучи от пушек каждого цвета попадали на свой люминофор, использовали специальные экранирующие маски.
Современная аппаратура телевидения и радиовещания выполняется на более прогрессивных элементах с меньшим энергопотреблением — полупроводниках.
Одним из широко распространённых методов получения изображения внутренних органов является метод рентгеноскопии, при котором эмитируемые катодом электроны получают столь значительное ускорение, что при попадании на анод генерируют рентгеновское излучение, способное проникать через мягкие ткани тела человека. Рентгенограммы дают в руки медиков уникальную информацию о повреждениях костей, состоянии зубов и некоторых внутренних органов, выявляя даже такое грозное заболевание, как рак лёгких.
Лампа бегущей волны (ЛБВ) диапазона С. Канадский музей науки и техники, Оттава
Вообще, электрические токи, сформированные в результате движения электронов в вакууме, имеют широчайшую область применения, к которой относятся все без исключения радиолампы, ускорители заряженных частиц, масс-спектрометры, электронные микроскопы, вакуумные генераторы сверхвысокой частоты, в виде ламп бегущей волны, клистронов и магнетронов. Именно магнетроны, кстати, подогревают или готовят нам пищу в микроволновых печах.
Большое значение в последнее время имеет технология нанесения плёночных покрытий в вакууме, которые играют роль как защитно-декоративного, так и функционального покрытия. В качестве таких покрытий применяются покрытия металлами и их сплавами, и их соединениями с кислородом, азотом и углеродом. Такие покрытия изменяют электрические, оптические, механические, магнитные, коррозионные и каталитические свойства покрываемых поверхностей, либо сочетают сразу несколько свойств.
Сложный химический состав покрытий можно получать только с использованием техники ионного распыления в вакууме, разновидностями которой являются катодное распыление или его промышленная модификация — магнетронное распыление. В конечном итоге именно электрический ток за счёт ионов производит осаждение компонентов на осаждаемую поверхность, придавая ей новые свойства.
Именно таким способом можно получать так называемые ионные реактивные покрытия (плёнки нитридов, карбидов, оксидов металлов), обладающих комплексом экстраординарных механических, теплофизических и оптических свойств (с высокой твёрдостью, износостойкостью, электро- и теплопроводностью, оптической плотностью), которые невозможно получить иными методами.
Электрический ток в биологии и медицине
Учебная операционная в Научно-исследовательском институте им. Ли Кашина, Торонто, Канада. Используемые при обучении роботизированные пациенты-манекены умеют моргать, дышать, кричать, демонстрировать симптомы болезней и кровотечения
Знание поведения токов в биологических объектах даёт в руки биологов и медиков мощный метод исследования, диагностики и лечения.
С точки зрения электрохимии все биологические объекты содержат электролиты, вне зависимости от особенностей структуры данного объекта.
При рассмотрении протекания тока через биологические объекты необходимо учитывать их клеточное строение. Существенным элементом клетки является клеточная мембрана — внешняя оболочка, ограждающая клетку от воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды за счёт ее избирательной проницаемости для различных веществ. С точки зрения физики, клеточную мембрану можно представить себе в виде параллельного соединения конденсатора и нескольких цепочек из соединенных последовательно источника тока и резистора. Это предопределяет зависимость электропроводности биологического материала от частоты прилагаемого напряжения и формы его колебаний.
Объемное представление нервных путей, соединяющих различные области мозга. Изображение получено с помощью диффузионной тензорной визуализации (ДТВ) — неинвазивного метода исследований мозга.
Биологическая ткань состоит из клеток собственно органа, межклеточной жидкости (лимфы), кровеносных сосудов и нервных клеток. Последние в ответ на воздействие электрического тока отвечают возбуждением, заставляя сокращаться и расслабляться мышцы и кровеносные сосуды животного. Следует отметить, что протекание тока в биологической ткани носит нелинейный характер.
Классическим примером воздействия электрического тока на биологический объект могут служить опыты итальянского врача, анатома, физиолога и физика Луиджи Гальвани, ставшего одним из основателей электрофизиологии. В его опытах пропускание электрического тока через нервы лапки лягушки приводило к сокращению мышц и подергиванию ножки. В 1791 году в «Трактате о силах электричества при мышечном движении» было описано сделанное Гальвани знаменитое открытие. Сами явления, открытые Гальвани, долгое время в учебниках и научных статьях назывались «гальванизмом». Этот термин и доныне сохраняется в названии некоторых аппаратов и процессов.
Дальнейшее развитие электрофизиологии тесно связано с нейрофизиологией. В 1875 году независимо друг от друга английский хирург и физиолог Ричард Кэтон и русский физиолог В. Я. Данилевский показали, что мозг является генератором электрической активности, то есть были открыты биотоки мозга.
Биологические объекты в ходе своей жизнедеятельности создают не только микротоки, но и большие напряжения и токи. Значительно раньше Гальвани английский анатом Джон Уолш доказал электрическую природу удара ската, а шотландский хирург и анатом Джон Хантер дал точное описание электрического органа этого животного. Исследования Уолша и Хантера были опубликованы в 1773 году.
Функциональная магнитно-резонансная томография или фМРТ — неинвазивная методика нейровизуализации, позволяющая измерять активность мозга по изменениям в токе крови в кровеносных сосудах
В современной биологии и медицине применяются различные методы исследования живых организмов, как инвазивные, так и неинвазивные.
Классическим примером инвазивных методов является лабораторная крыса с пучком вживлённых в мозг электродов, бегающая по лабиринтам или решающая другие задачки, поставленные перед ней учёными.
К неинвазивным методам относятся такие, всем знакомые исследования, как снятие энцефалограммы или электрокардиограммы. При этом электроды, считывающие биотоки сердца или мозга, снимают токи прямо с кожи обследуемого. Для улучшения контакта с электродами кожа смачивается физиологическим раствором, который является неплохим проводящим электролитом.
Помимо применения электрического тока при научных исследованиях и техническом контроле состояния различных химических процессов и реакций, одним из самых драматических моментов его применения, известного широкой публике, является запуск «остановившегося» сердца какого-либо героя современного фильма.
Автоматический дефибриллятор для обучения лиц, не являющихся медработниками
Действительно, протекание кратковременного импульса значительного тока лишь в единичных случаях способно запустить остановившееся сердце. Чаще всего происходит восстановление его нормального ритма из состояния хаотичных судорожных сокращений, называемого фибрилляцией сердца. Приборы, применяющиеся для восстановления нормального ритма сокращений сердца, называются дефибрилляторами. Современный автоматический дефибриллятор сам снимает кардиограмму, определяет фибрилляцию желудочков сердца и самостоятельно решает – бить током или не бить – может быть достаточно пропустить через сердце небольшой запускающий импульс. Существует тенденция установления автоматических дефибрилляторов в общественных местах, что может существенно сократить количество смертей из-за неожиданной остановки сердца.
У практикующих врачей скорой помощи не возникает никакого сомнения по поводу применения метода дефибрилляции – обученные быстро определять физическое состояние пациента по кардиограмме, они принимают решение значительно быстрее автоматического дефибриллятора, предназначенного для широкой публики.
Тут же уместно будет упомянуть об искусственных водителях сердечного ритма, иначе называемых кардиостимуляторами. Эти приборы вживляются под кожу или под грудную мышцу человека, и такой аппарат через электроды подаёт на миокард (сердечную мышцу) импульсы тока напряжением около 3 В, стимулируя нормальную работу сердца. Современные электрокардиостимуляторы способны обеспечить бесперебойную работу в течение 6–14 лет.
Характеристики электрического тока, его генерация и применение
Электрический ток характеризуется величиной и формой. По его поведению с течением времени различают постоянный ток (не изменяющийся с течением времени), апериодический ток (произвольно изменяющийся с течением времени) и переменный ток (изменяющийся с течением времени по определённому, как правило, периодическому закону). Иногда для решения различных задач требуется одновременное наличие постоянного и переменного тока. В таком случае говорят о переменном токе с постоянной составляющей.
Токамак-де-Варен — токамак-реактор в г. Варен, пров. Квебек в 1981 г. Канадский музей науки и техники, Оттава
Исторически первым появился трибоэлектрический генератор тока, который вырабатывал ток за счёт трения шерсти о кусок янтаря. Более совершенные генераторы тока такого типа сейчас называются генераторами Ван де Граафа, по имени изобретателя первого технического решения таких машин.
Как указывалось выше, итальянским физиком Алессандро Вольта был изобретён электрохимический генератор постоянного тока, ставший предшественником сухих батарей, аккумуляторов и топливных элементов, которые мы пользуемся и поныне как удобными источниками тока для разнообразных устройств — от наручных часов и смартфонов до просто автомобильных аккумуляторов и тяговых аккумуляторов электромобилей Tesla.
Помимо этих генераторов постоянного тока, существуют генераторы тока на прямом ядерном распаде изотопов и магнитогидродинамические генераторы (МГД-генераторы) тока, которые пока имеют ограниченное применение в силу своей маломощности, слабой технологической основы для широкого применения и по другим причинам. Тем не менее, радиоизотопные источники энергии широко применяются там, где нужна полная автономность: в космосе, на глубоководных аппаратах и гидроакустических станциях, на маяках, бакенах, а также на Крайнем Севере, в Арктике и Антарктике.
Коллектор в мотор-генераторе, ок. 1904 г. Канадский музей науки и техники, Оттава
В электротехнике генераторы тока подразделяются на генераторы постоянного тока и генераторы переменного тока.
Все эти генераторы основаны на явлении электромагнитной индукции, открытой Майклом Фарадеем в 1831 году. Фарадей построил первый маломощный униполярный генератор, дающий постоянный ток. Первый генератор переменного тока был предложен анонимным автором под латинскими инициалами Р.М. в письме к Фарадею в 1832 году. После опубликования письма, Фарадей получил благодарственное письмо от того же анонима со схемой усовершенствованного генератора в 1833 году, в котором использовалось дополнительное стальное кольцо (ярмо) для замыкания магнитных потоков сердечников обмоток.
Однако в то время для переменного тока еще не нашлось применения, так как для всех практических применений электричества того времени (минная электротехника, электрохимия, только что зародившаяся электромагнитная телеграфия, первые электродвигатели) требовался постоянный ток. Поэтому в последующем изобретатели направили свои усилия на построение генераторов, дающих постоянный электрический ток, разрабатывая для этих целей разнообразные коммутационные устройства.
Одним из первых генераторов, получившим практическое применение, был магнитоэлектрический генератор российского академика Б. С. Якоби. Этот генератор был принят на вооружение гальванических команд русской армии, использовавших его для воспламенения минных запалов. Улучшенные модификации генератора Якоби до сих пор используются для удалённого приведения в действие минных зарядов, что нашло широкое отображение в военно-исторических фильмах, в которых диверсанты или партизаны подрывают мосты, поезда или другие объекты.
Объектив лазера в приводе компакт-диска
В дальнейшем борьба между генерацией постоянного или переменного тока с переменным успехом велась среди изобретателей и инженеров–практиков, приведшая к апогею противостояния титанов современной электроэнергетики: Томаса Эдисона с компанией Дженерал Электрик с одной стороны, и Николой Тесла с компанией Вестингауз, с другой стороны. Победил мощный капитал, и разработки Тесла в области генерации, передачи, и трансформации переменного электрического тока стали общенациональным достоянием американского общества, что, в немалой степени, позднее способствовало технологическому доминированию США.
Помимо собственно генерации электричества для разнообразных нужд, основанной на преобразовании механического движения в электричество, за счёт обратимости электрических машин появилась возможность обратного преобразования электрического тока в механическое движение, реализуемая электродвигателями постоянного и переменного тока. Пожалуй, это самые распространённые машины современности, включающие в себя стартеры автомобилей и мотоциклов, приводы промышленных станков и разнообразных бытовых устройств. Используя различные модификации подобных устройств, мы стали мастерами на все руки, мы умеем строгать, пилить, сверлить и фрезеровать. А в наших компьютерах, благодаря миниатюрным прецизионным двигателям постоянного тока, крутятся приводы жёстких и оптических дисков.
Кроме привычных электромеханических двигателей, за счёт протекания электрического тока работают ионные двигатели, использующие принцип реактивного движения при выбросе ускоренных ионов вещества, Пока, в основном, они применяются в космическом пространстве на малых спутниках для выведения их на нужные орбиты. А фотонные двигатели 22-го века, которые существуют пока только в проекте и которые понесут наши будущие межзвёздные корабли с субсветовой скоростью, скорее всего, тоже будут работать на электрическом токе.
Стрелочный мультиметр со снятой верхней крышкой
Для создания электронных элементов и при выращивании кристаллов различного назначения по технологическим причинам требуются сверхстабильные генераторы постоянного тока. Такие прецизионные генераторы постоянного тока на электронных компонентах называются стабилизаторами тока.
Измерение силы электрического тока
Необходимо отметить, что приборы для измерения тока (микроамперметры, миллиамперметры, амперметры) весьма отличаются друг от друга в первую очередь по типу конструкций и принципам действия — это могут быть приборы постоянного тока, переменного тока низкой частоты и переменного тока высокой частоты.
По принципу действия различают электромеханические, магнитоэлектрические, электромагнитные, магнитодинамические, электродинамические, индукционные, термоэлектрические и электронные приборы. Большинство стрелочных приборов для измерения токов состоит из комбинации подвижной/неподвижной рамки с намотанной катушкой и неподвижного/подвижного магнитов. Вследствие такой конструкции типичный амперметр имеет эквивалентную схему из последовательно соединённых индуктивности и сопротивления, шунтированных ёмкостью. Из-за этого частотная характеристика стрелочных амперметров имеет завал по высоким частотам.
Подвижная рамка с катушкой, стрелкой и пружинами, используемая в гальванометре показанного выше мультиметра. Некоторые до сих пор предпочитают пользоваться стрелочными приборами, конструкция которых с конца 19-го века остается практически неизменной
Основой для них является миниатюрный гальванометр, а различные пределы измерения достигаются применением дополнительных шунтов — резисторов с малым сопротивлением, которое на порядки ниже сопротивления измерительного гальванометра. Таким образом, на основе одного прибора могут быть созданы приборы для измерения токов различных диапазонов – микроамперметры, миллиамперметры, амперметры и даже килоамперметры.
Вообще, в измерительной практике важно поведение измеряемого тока — он может быть функцией времени и иметь различную форму — быть постоянным, гармоническим, негармоническим, импульсным и так далее, и его величиной принято характеризовать режимы работ радиотехнических цепей и устройств. Различают следующие значения токов:
- мгновенное,
- амплитудное,
- среднее,
- среднеквадратичное (действующее).
Мгновенное значение тока I i — это значение тока в определенный момент времени. Его можно наблюдать на экране осциллографа и определять для каждого момента времени по осциллограмме.
Амплитудное (пиковое) значение тока Im — это наибольшее мгновенное значение тока за период.
Среднее квадратичное (действующее) значение тока I определяется как корень квадратный из среднего за период квадрата мгновенных значений тока.
Все стрелочные амперметры обычно градуируются в среднеквадратических значениях тока.
Среднее значение (постоянная составляющая) тока — это среднее арифметическое всех его мгновенных значений за время измерения.
Разность между максимальным и минимальным значениями тока сигнала называют размахом сигнала.
Сейчас, в основном, для измерения тока используются как многофункциональные цифровые приборы, так и осциллографы — на их экранах отображается не только форма напряжения/тока, но и существенные характеристики сигнала. К таким характеристикам относится и частота изменения периодических сигналов, поэтому в технике измерений важен частотный предел измерений прибора.
Измерение тока с помощью осциллографа
Иллюстрацией к вышесказанному будет серия опытов по измерению действующего и пикового значения тока синусоидального и треугольного сигналов с использованием генератора сигналов, осциллографа и многофункционального цифрового прибора (мультиметра).
Общая схема эксперимента №1 представлена ниже:
Генератор сигналов (FG) нагружен на последовательное соединение мультиметра (MM), сопротивление шунта Rs=100 Ом и сопротивление нагрузки R в 1 кОм. Осциллограф OS подключен параллельно сопротивлению шунта Rs. Значение сопротивления шунта выбирается из условия Rs <<R. При проведении опытов учтём то обстоятельство, что рабочая частота осциллографа значительно выше рабочей частоты мультиметра.
Опыт 1
Подадим на сопротивление нагрузки сигнал синусоидальной формы с генератора частотой 60 Герц и амплитудой 9 Вольт. Нажмем очень удобную кнопку Auto Set и будем наблюдать на экране сигнал, показанный на рис. 1. Размах сигнала — около пяти больших делений при цене деления 200 мВ. Мультиметр при этом показывает значение тока в 3,1 мА. Осциллограф определяет среднеквадратичное значение напряжения сигнала на измерительном резисторе U=312 мВ. Действующее значение тока через резистор Rs определяется по закону Ома:
IRMS = URMS/R = 0,31 В / 100 Ом = 3,1 мА,
что соответствует показаниям мультиметра (3,10 мА). Отметим, что размах тока через нашу цепь из включенных последовательно двух резисторов и мультиметра равен
IP-P = UP-P/R = 0,89 В / 100 Ом = 8,9 мА
Известно, что пиковое и действующее значения тока и напряжения для синусоидального сигнала отличаются в √2 раз. Если умножить IRMS = 3,1 мА на √2, получим 4,38. Удвоим это значение и мы получим 8,8 мА, что почти соответствует току, измеренному с помощью осциллографа (8,9 мА).
Опыт 2
Уменьшим сигнал от генератора вдвое. Размах изображения на осциллографе уменьшится ровно приблизительно вдвое (464 мВ) и мультиметр покажет приблизительно уменьшенное вдвое значение тока 1,55 мА. Определим показания действующего значения тока на осциллографе:
IRMS = URMS/R = 0,152 В / 100 Ом = 1,52 мА,
что приблизительно соответствует показаниям мультиметра (1,55 мА).
Опыт 3
Увеличим частоту генератора до 10 кГц. При этом изображение на осциллографе изменится, но размах сигнала останется прежним, а показания мультиметра уменьшатся — сказывается допустимый рабочий частотный диапазон мультиметра.
Опыт 4
Вернёмся к исходной частоте 60 Герц и напряжению 9 В генератора сигналов, но изменим форму его сигнала с синусоидальной на треугольную. Размах изображения на осциллографе остался прежним, а показания мультиметра уменьшились по сравнению со значением тока, которое он показывал в опыте №1, так как изменилось действующее значение тока сигнала. Осциллограф также показывает уменьшение среднеквадратичного значения напряжения, измеренного на резисторе Rs=100 Ом.
Техника безопасности при измерении тока и напряжения
Самодельный пьедестал-стойка с полнофункциональным телесуфлёром и мониторами для домашней видеостудии
- Поскольку в зависимости от класса безопасности помещения и его состояния при измерении токов даже относительно невысокие напряжения уровня 12–36 В могут представлять опасность для жизни, необходимо выполнять следующие правила:
- Не проводить измерения токов, требующих определённых профессиональных навыков ( при напряжении свыше 1000 В).
- Не производить измерения токов в труднодоступных местах или на высоте.
- При измерениях в бытовой сети применять специальные средства защиты от поражения электрическим током (резиновые перчатки, коврики, сапоги или боты).
- Пользоваться исправным измерительным инструментом.
- В случае использования многофункциональных приборов (мультиметров), следить за правильной установкой измеряемого параметра и его величины перед измерением.
- Пользоваться измерительным прибором с исправными щупами.
- Строго следовать рекомендациям производителя по использованию измерительного прибора.
Автор статьи: Сергей Акишкин
Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.
Преобразовать мА в А (миллиампер в ампер)
Прямая ссылка на этот калькулятор:
https://www.preobrazovaniye-yedinits.info/preobrazovat+milliamper+v+amper.php
- Выберите нужную категорию из списка, в данном случае ‘Электрический ток’.
- Введите величину для перевода. Основные арифметические операции, такие как сложение (+), вычитание (-), умножение (*, x), деление (/, :, ÷), экспоненту (^), скобки и π (число пи), уже поддерживаются на настоящий момент.
- Из списка выберите единицу измерения переводимой величины, в данном случае ‘миллиампер [мА]’.
- И, наконец, выберите единицу измерения, в которую вы хотите перевести величину, в данном случае ‘ампер [А]’.
- После отображения результата операции и всякий раз, когда это уместно, появляется опция округления результата до определенного количества знаков после запятой.
С помощью этого калькулятора можно ввести значение для конвертации вместе с исходной единицей измерения, например, ’53 миллиампер’. При этом можно использовать либо полное название единицы измерения, либо ее аббревиатуруНапример, ‘миллиампер’ или ‘мА’. После ввода единицы измерения, которую требуется преобразовать, калькулятор определяет ее категорию, в данном случае ‘Электрический ток’. После этого он преобразует введенное значение во все соответствующие единицы измерения, которые ему известны. В списке результатов вы, несомненно, найдете нужное вам преобразованное значение. Как вариант, преобразуемое значение можно ввести следующим образом: ’65 мА в А‘ или ’19 мА сколько А‘ или ’56 миллиампер -> ампер‘ или ’34 мА = А‘ или ’31 миллиампер в А‘ или ’27 мА в ампер‘ или ’28 миллиампер сколько ампер‘.3’. Объединенные таким образом единицы измерения, естественно, должны соответствовать друг другу и иметь смысл в заданной комбинации.
Если поставить флажок рядом с опцией ‘Числа в научной записи’, то ответ будет представлен в виде экспоненциальной функции. Например, 6,444 521 546 293 1×1027. В этой форме представление числа разделяется на экспоненту, здесь 27, и фактическое число, здесь 6,444 521 546 293 1. В устройствах, которые обладают ограниченными возможностями отображения чисел (например, карманные калькуляторы), также используется способ записи чисел 6,444 521 546 293 1E+27. В частности, он упрощает просмотр очень больших и очень маленьких чисел. Если в этой ячейке не установлен флажок, то результат отображается с использованием обычного способа записи чисел. В приведенном выше примере он будет выглядеть следующим образом: 6 444 521 546 293 100 000 000 000 000. Независимо от представления результата, максимальная точность этого калькулятора равна 14 знакам после запятой. Такой точности должно хватить для большинства целей.
Сколько ампер в 1 миллиампер?
1 миллиампер [мА] = 0,001 ампер [А] — Калькулятор измерений, который, среди прочего, может использоваться для преобразования миллиампер в ампер.
что это такое, как рассчитать, как перевести
Автор Акум Эксперт На чтение 5 мин. Просмотров 1.3k. Опубликовано
Энергию для работы мобильные устройства получают от аккумулятора. Его основная характеристика — электрическая емкость. Измеряется она ампер-часами (обозначается А·ч, Ah). Её значение, например, 55 А·ч в маркировке аккумулятора характеризует время, в течение которого АКБ обеспечит электропитание автономного устройства. Правда, надо уточнить — как оно будет зависеть от уровня потребления энергии самим прибором.
Терминология, понятия, определения
По ГОСТ Р 53165-2008 понятие ёмкости аккумулятора означает «количество электричества, А·ч, которое заряженная батарея может отдать в заданных условиях». Это определение кажется общим и неконкретным, а вот понятие номинальной 20-часовой ёмкости, обозначаемое, как С20, позволяет лучше понять, о чём идёт речь.
ВАЖНО — не стоит разряжать АКБ до напряжения менее 10,5 В. В этом случае возможно её повреждение или как минимум сокращение числа возможных циклов заряд-разряд.
ГОСТ характеризует C20 как «количество электричества, А·ч, которое отдаёт заряженная батарея при 20-часовом разряде номинальным током при заданных условиях». Считается, что АКБ не стоит разряжать ниже 10,5 В. Исходя из приведённого значения напряжения, аккумулятор, показанный на фото выше (55 А·ч), способен обеспечивать в течение 20 часов выдачу тока 2,75 А, и при этом напряжение батареи не опускается ниже 10,5 В (55 А·ч : 20 ч = 2,75 А).
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопросИнтересным может быть такое понятие: номинальная резервная ёмкость — Cρ. По ГОСТу, это «расчётное время разряда (в мин.), в течение которого батарея может давать разрядный ток 25 А до конечного напряжения 10,5 В». А также понятие — фактическая резервная ёмкость, Cρф — «получившееся время разряда для сравнения с номинальным».
Всё вышесказанное относится в первую очередь к автомобильным свинцово-кислотным аккумуляторам, используемым в качестве стартерных АКБ или источников аварийного питания. В электронной технике чаще используются литийионные аккумуляторы, у них свои особенности, но понятие электрической ёмкости распространяется и на них.
Как перевести миллиампер-часы в ампер-часы или ватт-часы
По сути дела, АКБ выступает источником энергии, а её мощность измеряется в ваттах. Мощность определяется произведением тока на напряжение, т. е. P = I × U. Для нашего аккумулятора (55 А·ч) легко узнать, сколько ватт можно от него получить. Исходя из приведённой формулы данных, указанных на маркировке, результат будет равен: 55 А·ч·12 В = 660 Вт·ч.
Можно рассчитать энергию в джоулях. Перевод выполняется на основании соотношения 1 Вт = 3600 Дж/ч. Таким образом, запасённая энергия будет равна 3600 × 660 = 2376000 Дж или 2,376 МДж.
Ампер-часы как единица измерения — большая величина. Она лучше подходит для мощных потребителей (например, автомобилей, тракторов, прочих аналогичных изделий. Для менее энергоёмких — мобильных или автономных устройств — часто пользуются производными единицами измерения, например, миллиампер-часами (1 ампер = 1000 миллиампер).
Их обозначают: миллиампер·час, или сокращённо — мА·ч. Перевод единиц измерения сделать просто, для этого используется приведённое выше соотношение между ампером и миллиампером. Если ёмкость батареи для телефона равна 1500 mAh, значит, она будет равна 1,5 А·ч (1500 mAh : 1000 = 1,5 А·ч).
Почему используются ампер-часы
Подобная маркировка позволяет легко определить, сколько времени батарея сможет отдавать нужный ток. Для этого достаточно разделить приведённые на маркировке данные об ампер-часах на требуемый ток. Например, от заряженной и исправной АКБ ёмкостью 55 А·ч ток 5,5 А можно получать 10 часов (расчёт прост: 55 А·ч : 5,5 А = 10 ч).
Конечно, оценка приблизительная и не означает, что полученный результат будет соответствовать прогнозам. Дело в том, что при периодической работе АКБ (когда она то подключена, то нет к нагрузке), когда она не отдаёт энергию, её ёмкость несколько восстанавливается. Кроме того, если ток превышает допустимый, то батарея может просто выйти из строя.
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопросВАЖНО. Ёмкость АКБ — величина непостоянная, зависит от условий эксплуатации, особенностей конструкции, её технического состояния. Поэтому требуется постоянно контролировать уровень заряда батареи.
Как определить реальные характеристики аккумулятора
Емкость АКБ за время эксплуатации может значительно меняться. Не касаясь вопросов конкретного применения батареи, легко оценить её реальное текущее состояние. Для этого используют два способа.
- Лабораторный.
Предварительно заряженный аккумулятор разряжают продолжительное время малым током, фиксируя время, в течение которого проводится этот разряд. Ёмкость заряженной батареи будет равна произведению времени на силу тока. Сложность метода – в применении специального оборудования. - Бытовой.
Подход такой же, но при этом используется обычная лампа ближнего или дальнего света на 55 ватт, например, мощностью 55 Вт. Она обеспечивает ток 4,6 А. К предварительно заряженной батарее подключают лампочку и засекают время разряда. При этом желательно контролировать напряжение на выводах аккумулятора. Когда оно достигнет значения 10,5 В, разряд прекращают. Произведение времени разряда на ток (в нашем случае 4,6 А) даёт емкость АКБ. Так, если процесс занял 10 часов, то ёмкость аккумулятора будет равна 46 А·ч.
Использование лампочки для оценки состояния батареи не обеспечит той точности, что лабораторное оборудование, но позволит примерно определить текущие характеристики АКБ.
Заключение
Обозначение ёмкости батареи в маркировке характеризует хранящийся в ней запас энергии. Маркировка АКБ позволяет определить, какой ток и как долго она может отдавать в нагрузку. Используя эти данные, легко подобрать соответствующий для ваших целей источник энергии.
Задать вопрос
Что такое миллиамперы и как они влияют на производительность батареи?
Если взглянуть на число миллиампер, то нетрудно догадаться, сколько примерно будет работать тот или иной девайс на одном заряде. Впрочем, на автономность гаджета влияют несколько факторов, в том числе, конечно, и пресловутые мА·ч. В этой статье мы подробно расскажем, что это такое и как они связаны с работой устройства.
Что такое миллиампер-час (мА·ч)?
Если не вдаваться в подробности, то мА·ч — это стандартная единица электрического заряда, которая используется для измерения количества энергии, которой аккумулятор способен обеспечить устройство в течение часа. Понятное дело, чем батарея больше по емкости (способна хранить больше миллиамперов), тем дольше проработает гаджет с момента последней подзарядки.
Однако, как было сказано в самом начале, не только емкая батарея определяет автономную работу устройства. Существует также несколько других факторов, которые также нужно иметь в виду.
Во-первых, это тип батареи. Большинство электронных устройств сейчас использует литий-ионный аккумулятор, который не страдает так называемым эффектом памяти, поэтому гаджет можно заряжать не дожидаясь его полной разрядки. Как видите, по этому параметру аппараты не отличаются друг от друга.
Во-вторых, на автономность влияет железо. Здесь, разумеется, наблюдается прямая зависимость: чем мощнее девайс, тем больше миллиампер должна включать в себя батарея. Например, Nokia 3210 со своим аккумулятором емкостью 1250 мА·ч проработает аж неделю без подзарядки, в то время как Nexus 6 с 3220 мА·ч едва ли продержится сутки.
Экран — ещё один большой потребитель энергии. Тут стоит отметить, что технология изготовления дисплея играет ключевую роль. IPS-экраны требуют гораздо больше, чем Super AMOLED, которые очень энергоэффективны при преобладании черного цвета на экране, тогда как IPS распознает черный цвет как и любой другой. Разрешение и яркость также не стоит сбрасывать со счетов.
С другой стороны, программное обеспечение, вернее оптимизация, является не менее важным параметром, определяющим автономность того или иного девайса. Всевозможные оболочки, которые так любят Samsung и HTC, излишние фоновые процессы и службы негативным образом отражаются на количестве оставшихся часов. Однако справедливости ради стоит отметить, что Samsung и Sony включают в ПО специальные утилиты по оптимизации и экономии энергии, которые компенсирует потребление.
И, наконец, сердце любого электронного цифрового девайса, процессор, тоже требует достаточной подпитки.
Таким образом, мА·ч ничего не значат, если не взглянуть на остальные характеристики устройства. В общем, не забудьте при покупке также ознакомиться с экраном, ПО и железом, чтобы представить полную картинку автономной работы.
По материалам AndroidPIT
Правильный взгляд на аккумуляторы: Ватт-часы vs миллиампер-часы
Почему не совсем корректно подходить к оценке аккумулятора с точки зрения емкости, рассчитываемой через мАч (mAh)? Возьмем тот же RX200 с последовательным соединением трех аккумуляторов. Мы знаем, что при таком виде соединения суммируется напряжение, а не емкость. Формальная логика подсказывает, что разряжаться он должен быстрее. Однако это не так.
Мгновенное количество теплоты ( Q ), выделяемое в проводнике, равно квадрату силы тока ( I ), помноженному на сопротивление ( R ) :
Мощность ( N ) равна напряжению ( U ) в квадрате, деленному на сопротивление ( R ):
При этом, сила тока ( I ) равна напряжению ( U ), деленному на сопротивление ( R ). Отсюда выходит, что напряжение ( U ) равно сопротивлению ( R ), помноженному на ток ( I ). Заменив этим выражением напряжение ( U ) в формуле мощности ( N ), получим ни что иное, как количество теплоты ( Q ):
Таким образом, мы пришли к выводу, что нам важен показатель мощности ( N ) , который равен количеству выделяемой теплоты ( Q ). Однако в формуле используется ток ( I ), который не является величиной, которую нам, вейперам, можно корректно оценивать. Показатель 2400 мАч говорит о том, что за один час аккумулятор может отдать 2.4 Ампера. При каком напряжении
Тем показателем емкости аккумулятора, который интересует нас, является Вт/ч. Это мощность, которую способен отдать аккумулятор в течение одного часа. Именно этот показатель учитывает напряжение аккумулятора, которое падает за время разряда, а также снижается в зависимости от нагрузки.
Вы скажете, мол, все правильно. Один черт на том же RX200 напряжение утраивается, и будет плата впустую высаживать аккумуляторы. Однако не все так просто. Плата умная и, в отличие от алкоголиков, знает меру и не берет больше, чем надо. Делается это с помощью широтно-импульсной модуляции.
У каждой платы есть своя несущая частота сигнала. Несущая частота — это максимальный интервал времени, который отводится на один импульс. Чем больше несущая частота, тем более ровно и плавно работает плата. При уменьшении напряжения увеличиваются интервалы между импульсами таким образом, чтобы среднеквадратичное напряжение совпадало с тем, которое выставил пользователь на плате. На хороших платах даже на очень низких мощностях не чувствуются импульсы из-за очень высокой частоты их подачи. Для этого производитель ставит фильтр, который сглаживает импульсы в один плавный сигнал.
Плата не расходует энергию зря. Оценивать запасаемую емкость аккумуляторов с помощью ампер-часов будет просто некорректно и невозможно. Поэтому советуем вам обращать внимание именно на показатель ватт часов.
Даже при использовании в механических модах на два аккумулятора, при примерной мощности в 100 Ватт, при прочих равных условиях, одинаковое количество времени будут работать моды как на последовательном соединении, так и на параллельном. Прочие равные условия — инертность намоток, просадки и так далее. Если вы настолько дотошный вейпер и хотите учитывать и эти факторы, то вам поможет факторный и регрессионный анализы. Тем не менее показатель ампер-часов имеет право на жизнь, в случае сравнения двух аккумуляторов с одинаковым напряжением. Но для реальных условий лучше подойдут Ватт-часы.
Тематический контроль по теме «Сила тока. Единицы силы тока. Амперметр. Измерение силы тока», 8 класс
Вытоптова Татьяна Александровна, КГКОУ «Вечерняя (сменная) общеобразовательная школа №2», с. Шипуново Алтайского края, учитель физики. Тематический контроль по теме «Сила тока. Единицы силы тока. Амперметр. Измерение силы тока». Физика 8 класс. Аннотация к тесту Тест служит для текущей проверки знаний учащихся по физике 8 класса. Он состоит из заданий, каждое из которых охватывает материал двух-трех уроков. В заданиях содержится от трех до десяти вопросов, расположенных в порядке нарастающей трудности. На каждый вопрос приведено от двух до пяти ответов, среди которых один (реже два) являются правильными, а остальные – неполные, неточные или неверные. К тесту прилагается контрольная карточка (см. слайд 2). При составлении теста использовалась литература: Постникова А.В. Проверка знаний учащихся по физике: 7-8 кл. Дидакт. Материал. Пособие для учителя.
СИЛА ТОКА, НАПРЯЖЕНИЕ, СОПРОТИВЛЕНИЕ 8 класс 2 1 3 4 Сила тока. Единицы силы тока. Амперметр. Измерение силы тока Тест №4
Вариант 1 Сколько миллиампер в 0.25 А? 250 мА; 2. 25 мА; 3. 2,5 мА; 4. 0,25 мА; 5. 0,025 мА II. Выразите 0.25 мА в микроамперах. 250 мкА; 2. 25 мкА; 3. 2,5 мкА; 4. 0,25 мкА; 5. 0,025 мкА Рассмотрите рис.1 и ответьте на следующие вопросы. III. На какую силу тока рассчитан амперметр? 5 А; 2. 3 А; 3. 0,5 А; 4. 2 А; 5. 4 А. IV. Какова цена деления шкалы амперметра? 0,2 А; 2. 2 А; 3. 0,5 А; 4. 4 А; 5. 0,1 А. V. Какова сила тока в цепи? 1,5 А; 2. 2,5 А; 3. 0,5 А; 4. 2 А; 5. 0,2 А. VI . Изменится ли показание амперметра, если его включить в другом месте этой же цепи, например между источником тока и электрической лампой? Не изменится. 2. Увеличится. 3. Уменьшится. Рис.1 VII. Как направлен ток в электрической лампе? От а к б. 2. От б к а.
VIII. Какая из схем соответствует цепи, изображенной на рис.1 1. а. 2. б. 3. в. 4. г. IX. Где на этой схеме у амперметра знак «+»? 1. У m. 2. У n. X. Какое направление имеет ток в амперметре? 1. От m к n. 2. От n к m. На рис.2 изображены схемы, по которым собраны приборы. Рис.2 Рис. 1
Вариант 2 Выразите 0.025 А в миллиамперах. 250 мА; 2. 25 мА; 3. 2,5 мА; 4. 0,25 мА; 5. 0,025 мА II. Сколько микроампер 0,025 мА? 250 мкА; 2. 25 мкА; 3. 2,5 мкА; 4. 0,25 мкА; 5. 0,025 мкА Рассмотрите рис.1 и ответьте на следующие вопросы. III. На какую силу тока рассчитан амперметр? 5 А; 2. 3 А; 3. 0,5 А; 4. 2 А; 5. 4 А. IV. Какова цена деления шкалы амперметра? 0,2 А; 2. 2 А; 3. 0,5 А; 4. 4 А; 5. 0,1 А. V. Какова сила тока в цепи? 1,5 А; 2. 2,5 А; 3. 0,5 А; 4. 2 А; 5. 0,2 А. VI . Изменится ли показание амперметра, если его включить в другом месте этой же цепи, например между источником тока и выключателем? Не изменится. 2. Увеличится. 3. Уменьшится. Рис.1 VII. Как направлен ток в электрической лампе? От а к б. 2. От б к а.
VIII. Какая из схем соответствует цепи, изображенной на рис.1 1. а. 2. б. 3. в. 4. г. IX. Где на этой схеме у амперметра знак «+»? 1. У m. 2. У n. X. Какое направление имеет ток в амперметре? 1. От m к n. 2. От n к m. На рис.2 изображены схемы, по которым собраны приборы. Рис.2 Рис. 1
Вариант 3 Сколько ампер в 250 мА? 250 А; 2. 25 А; 3. 2,5 А; 4. 0,25 А; 5. 0,025 А II. Сколько микроампер 0.025 мА? 250 мкА; 2. 25 мкА; 3. 2,5 мкА; 4. 0,25 мкА; 5. 0,025 мкА Рассмотрите рис.1 и ответьте на следующие вопросы. III. На какую силу тока рассчитан амперметр? 5 А; 2. 3 А; 3. 0,5 А; 4. 2 А; 5. 4 А. IV. Какова цена деления шкалы амперметра? 0,2 А; 2. 2 А; 3. 0,5 А; 4. 4 А; 5. 0,1 А. V. Какова сила тока в цепи? 1,5 А; 2. 2,5 А; 3. 0,5 А; 4. 2 А; 5. 0,2 А. VI . Изменится ли показание амперметра, если его включить в другом месте этой же цепи, например между источником тока кнопкой? Не изменится. 2. Увеличится. 3. Уменьшится. Рис.1 VII. Как направлен ток в электрическом звонке? От а к б. 2. От б к а.
VIII. Какая из схем соответствует цепи, изображенной на рис.1 1. а. 2. б. 3. в. 4. г. IX. Где на этой схеме у амперметра знак «+»? 1. У m. 2. У n. X. Какое направление имеет ток в амперметре? 1. От m к n. 2. От n к m. На рис.2 изображены схемы, по которым собраны приборы. Рис.2 Рис. 1
Вариант 4 Выразите 250 мА в амперах. 250 А; 2. 25 А; 3. 2,5 А; 4. 0,25 А; 5. 0,025 А II. Сколько миллиампер 25 мкА? 250 мА; 2. 25 мА; 3. 2,5 мА; 4. 0,25 мА; 5. 0,025 мА Рассмотрите рис.1 и ответьте на следующие вопросы. III. На какую силу тока рассчитан амперметр? 5 А; 2. 3 А; 3. 0,5 А; 4. 2 А; 5. 4 А. IV. Какова цена деления шкалы амперметра? 0,2 А; 2. 2 А; 3. 0,5 А; 4. 4 А; 5. 0,1 А. V. Какова сила тока в цепи? 1,5 А; 2. 2,5 А; 3. 0,5 А; 4. 2 А; 5. 0,2 А. VI . Изменится ли показание амперметра, если его включить в другом месте этой же цепи, например между звонком и кнопкой? Не изменится. 2. Увеличится. 3. Уменьшится. Рис.1 VII. Какое направление имеет ток в электрическом звонке? От а к б. 2. От б к а.
VIII. Какая из схем соответствует цепи, изображенной на рис.1 1. а. 2. б. 3. в. 4. г. IX. Где на этой схеме у амперметра знак «+»? 1. У m. 2. У n. X. Какое направление имеет ток в амперметре? 1. От m к n. 2. От n к m. На рис.2 изображены схемы, по которым собраны приборы. Рис.2 Рис. 1
миллиампер в вольт калькулятор
Ток (А) = Напряжение (В) ÷ Сопротивление (™) Например, давайте найдем ток в цепи 12 В с сопротивлением 10 Ом. Преобразование ватт в амперы может быть выполнено с использованием формулы мощности, которая гласит, что I = P ÷ E, где P — мощность, измеренная в ваттах, I — ток, измеренный в амперах, а E — напряжение, измеренное в вольтах .. Как преобразовать или переключить от милливольт до вольт всего за 1… Кроме того, поэкспериментируйте с резистором и калькулятором закона Ома или изучите сотни других калькуляторов для математики, финансов, фитнеса, здоровья и т. д.миллиампер в гауссовский. в виде английских единиц, валюты и других данных. Милливольт. 6 ватт / вольт на миллиампер = 6000 миллиампер. В: Сколько Миллиампер в 1 Ватт / Вольт? Расчет ампер в мА I (мА) = I (A) × 1000 Фазовый ток I в миллиамперах (мА) равен току. Также изучите инструменты для преобразования миллиампер или ампер в другие единицы измерения тока или узнайте больше о преобразовании тока. 200 миллиампер в ватт / вольт = 0,2 ватт / вольт. Ампер — это основная единица измерения электрического тока в системе СИ. Задача: преобразовать 1500 миллиампер в амперы (показать работу) Формула: миллиампер ÷ 1000 = ампер Расчеты: 1500 миллиампер ÷ 1000 = 1.5 ампер Результат: 1500 миллиампер равны 1,5 ампера. Таблица преобразования В целях быстрого ознакомления ниже приведена таблица преобразования, которая: • Быстрая таблица преобразования миллиампер в ватт / вольт. Например, если у вас батарея на 1,5 Вт · ч с номинальным напряжением 5 В, мощность составит 1,5 Вт · ч *… Justin XoXo :), Фарадей в секунду ->
кукурузных початков изображений, Коды к игре Tales Of Vesperia: Definitive Edition, Распродажа Tack Shack, Краткосрочная равновесная прибыль, Rap Of China: Season 3 Смотреть онлайн, Эпизоды истории Итачи, Исследование медсестер в Канаде Quizlet, Неукротимая боевая группа Stellaris,
1 ампер равен сколько миллиампер
Кулон в секунду (C / s) Выберите единицу измерения для преобразования в левом поле, содержащем список единиц.Болеет ли Джерри Сайнфелд болезнью Паркинсона? Преобразование единиц измерения | 1 Миллиампер = 10-3 ампер. Материалы на этом сайте не могут быть воспроизведены, распространены, переданы, кэшированы или использованы иным образом без предварительного письменного разрешения Multiply. Преобразовать 3 миллиампер-часа в ампер-часы: Q (А · ч) = 3 мА · ч / 1000 = 0,003 А · ч. В: Сколько ампер в 50 миллиампер? 1937. Ответ — 0,001. Канадский музей науки и техники, Оттава, Коммутатор в мотор-генераторной установке, 1904 год.Мы предполагаем, что вы конвертируете ампер в миллиампер. Конверсии на этом сайте не будут достаточно точными для всех приложений. Мощность — это не просто усилители. Заряд в ампер-часах Q (Ач) равен заряду в миллиампер-часах Q (мАч), деленному на 1000: Q (Ач) = Q (мАч) / 1000. 1 Ампер: поток электрического заряда в один кулон. в секунду. Сколько миллиампер в 1 амперах? Формула миллиампер-часы в ампер-часы. Преобразовать ампер в миллиампер легко, вам нужно только сначала выбрать единицы и значение, которое вы хотите преобразовать.Что такое хинк-розовый у сине-зеленой мурены? 2009-2020, http://www.kylesconverter.com/electric-current/milliamperes-to-amperes, непортированная лицензия Creative Commons Attribution 3.0. Когда Imahinasyong guhit na ghahati sa daigdig sa magkaibang araw? Каков размер песни Atin Cu Pung Singsing? Единица измерения — ватт-часы, и наш счет зависит от потребляемой нами электрической единицы (кВтч). Введите значение в амперах и нажмите «Преобразовать», чтобы получить значение в миллиамперах. Пациенты-роботы-манекены, которые могут моргать, дышать, плакать, истекать кровью и имитировать болезни, используются для обучения. Трехмерное представление волоконных путей, соединяющих различные области мозга.Формула, используемая для преобразования ампер в миллиампер: 1 ампер = 1000 миллиампер. Весь контент предоставляется «как есть», без каких-либо гарантий. Хотите обратный расчет миллиампера в ампер? 1915. Если у вас возникнут какие-либо проблемы с преобразованием, этот инструмент является ответом, который даст вам точное преобразование единиц. Как преобразовать ампер в миллиампер? Ампер является базовой единицей СИ и назван в честь Андре-Мари Ампера, одного из главных открывателей электромагнетизма. Хотите обратный расчет миллиампера в ампер? Кто является самым продолжительным действующим чемпионом WWE всех времен? KylesConverter.com не несет ответственности за предоставленные неточные данные. Обозначение усилителя — A. A означает амперы, а mA — миллиамперы. 5 знаков после запятой милли, микро, нано, санти, кило, мега, гига, тера и т. Д. 7 знаков после запятой Ампер-час или ампер-час (символ: A⋅h или A h; часто также неофициально обозначается как Ah) — единица измерения электрического заряд, имеющий размеры электрического тока, умноженные на время, равный заряду, переносимому постоянным током в один ампер, протекающим в течение одного часа, или 3600 кулонов .. Что делать, если вы хотите, чтобы вас угостили? Ампер является основной единицей измерения электрического тока в системе СИ.Миллиампер (мА), электрический ток Миллиампер (мА) — это физическая единица измерения электрического тока, эквивалентная 10–3 ампера. Введите число миллиампер (мА), которое вы хотите преобразовать в текстовое поле, чтобы увидеть результаты в стол. Не используйте измерительный прибор со сломанными зондами. Условия и положения. Авторские права © 2020 Multiply Media, LLC. Департамент материаловедения и инженерии. Ответ — 0,050000. Ампер: Миллиампер: Примечание: Заполните одно поле, чтобы получить результаты в другом поле, нажав кнопку «Рассчитать».1Ач = 1000мАч. Формула: миллиампер ÷ 1000 = ампер. Расчеты: 1500 миллиампер ÷ 1000 = 1,5 ампера. Результат: 1500 миллиампер равны 1,5 ампера. Ампер (А) Кулон в секунду (Кл / с) 1 А = 1000 мА. Блог о единицах измерения, преобразовании и расчетах | 10 десятичных знаков. Как перевести миллиампер-часы в ампер-часы. СИ Базовая единица электрического тока. При использовании мультиметров убедитесь, что установлены параметры измерения и правильный диапазон измерения. Канадский музей науки и техники, Оттава, радиопередатчик Драммондвилля, ок.Для источника питания переменного тока ватты равны коэффициенту мощности, умноженному на ампер, умноженному на вольт. Канадский музей науки и технологий, Оттава. Подобные телекамеры использовались в 1980-х годах. Контент на этом сайте, созданный www.kylesconverter.com, доступен по лицензии Creative Commons, если не указано иное. Для резистивной нагрузки без катушек индуктивности или конденсаторов коэффициент мощности равен 1: Вт = 1 × 1 А × 120 В = 120 Вт. Гигаампер (Джорджия) Посетите наш. Миллиампер (мА) Укажите www.kylesconverter.com при использовании работы спасибо! Перед использованием любого из предоставленных инструментов или данных вы должны проконсультироваться с компетентным органом, чтобы подтвердить их правильность. Все права защищены. Сколько ампер в 1 миллиампере? Мощность = V * I, а ее единица — ватты. Электрическая единица = P * t p — мощность, t — время. Пример. Вы можете проверить наш. | Политика конфиденциальности, Судовая радиостанция, ок. Когда мы хотим измерить электрический ток на нагрузке, амперметр подключается последовательно к нагрузке. или же. Данные должны быть разделены запятой (,), пробелом (), табуляцией или отдельными строками.Однако мы не гарантируем, что наши конвертеры и калькуляторы не содержат ошибок. Перевести 50 Миллиампер в Амперы. Вы можете просмотреть более подробную информацию о каждой единице измерения: ампер или миллиампер. Базовой единицей измерения электрического тока в системе СИ является ампер. Если вы заметили ошибку в тексте или расчетах, или вам нужен другой конвертер, которого вы здесь не нашли, сообщите нам об этом! Канадский музей науки и техники, Оттава, имитация операционной в Институте знаний Ли Ка Шинг, Торонто, Канада.с. Второй определяется на основе частоты цезия Δ ν Cs. 1 Ампер равен 1000000 Микроампер. 1 ампер в 1000 раз меньше 1 килоампера. Ампер, который на практике часто сокращается до ампер (символ: A), представляет собой единицу электрического тока или количество электрического заряда в секунду. Калькуляторы | 1 А = 1 Кл / с. Канадский музей науки и техники, Оттава, радиостанция Hudson’s Bay Company, ок. Это зависит как от напряжения, так и от силы тока. Сопротивление амперметра близко к нулю, поэтому не повлияет на измеряемую цепь.Мы прилагаем все усилия, чтобы результаты, представленные конвертерами и калькуляторами TranslatorsCafe.com, были верными. Такие измерения, как электрический ток, находят свое применение во многих местах — от образования до промышленного использования. 1910. 1926. 1 десятичная дробь 1 ампер в 1000000 раз больше, чем 1 микроампер. ватт = коэффициент мощности × ампер × вольт. Что больше всего в мире? Канадский музей науки и техники, Оттава, Аналоговый мультиметр со снятой верхней крышкой. Канадский музей науки и техники, Оттава, Джеймс Клерк Максвелл.Хендрик Антун Лоренц, картина Менсо Камерлинг-Оннеса (1860–1925) в 1916 году. 6 знаков после запятой Это изображение было получено с использованием метода неинвазивной диффузной тензорной визуализации (DTI). Функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) — это неинвазивный метод, который позволяет врачам измерять активность мозга, обнаруживая изменения в кровотоке. дефибриллятор (AED), термоядерный реактор Tokamak de Varennes.Волшебный трюк Пески пустыни, Реплики Обзор Guardian, Ричард Гайдн Жена, Ипподром Морфеттвилл Паркс, Логотип Forbes, Самые странные животные Австралии, Телеканалы Азербайджана онлайн, Конвертер вольт в ватты, Глаза Лауры Марс Критерий, Песни Зеленой Бригады, Импульсный ИК-погрузчик Vst, 2pac меняет Radio Edit, Средняя школа Алекса Фицалана, Завершить смысл на тамильском, Питер Менса Тренировка, Большой обзор фильма, Держись подальше от травы Заводчики щенков, Приключенческие фильмы, Грег Медведь Halo, Филли Засуха, День учителя для детей, На вершине Old Smokey Origins, Футболки Грега Нормана Sam’s Club, The Grey Fox Dvd Amazon, 2010 V8 Суперкары, Tengo Un Amor Rakim Y Ken Letra, Пакистано-азербайджанская дружба, Аудиокниги Royalty Share, Что означает 120v 60hz, Centro Superior De Información De La Defensa, Сарамоник Смартриг Ди, Вдохновляющая история о важности образования, Карта отключения электроэнергии в Кливленде, Культура Гнилых Помидоров с высоким содержанием Веб-сайты не загружаются должным образом во всех браузерах, Джон Гэндел Чистая стоимость, Ришель Баддели, Деметриус Бриджес Фильмы и сериалы, Компания по разработке плагинов WordPress, Тони Ла Русса Бейсбол 3, Директор по фотографии Описание работы, Конструктор сайтов на основе базы данных, Форма выходного сигнала Vfd, Преимущества Ом Чантинга, La Tolteca Menu Owings Mills,
Ампер или вольт убивают вас?
Вас убивают вольт или ампер? Напряжение, ток и сопротивление (2014 г.) от RimstarOrg (5:15 мин.).Есть старая поговорка: «Убивает не вольт, а ток». В каком-то смысле это правда. Но это еще не все!
Но подождите. Что такое вольт и ампер? Ампер (А) — это единица измерения электрического тока. Электрический ток — это поток отрицательно заряженных электронов мимо заданного места за период времени.
Поток электронов создает ток. Но это не происходит само по себе. Ему нужна энергия. Количество энергии в каждой единице электрического заряда называется напряжением . Вольт (В) — единица измерения напряжения.
Вы когда-нибудь наблюдали, как вода течет по трубе? Иногда может течь быстро. Иногда может течь медленно. Это зависит от напора воды.
Представьте, что электрический ток — это водопровод. Усилители были бы подобны объему воды. Вольт как давление воды. Таким образом, усилители измеряют количество электричества в токе. Вольт измеряет силу этого электричества.
Знаете ли вы, что ваше тело тоже использует электричество? Ваши мышцы, легкие и сердце нуждаются в электричестве, чтобы они могли нормально работать.Электрический ток хорошо проходит через вашу кровь. Но они с трудом проходят через вашу кожу. Можно сказать, что ваша кожа сопротивляется потоку электронов. Другими словами, ваша кожа — это резистор . Это помогает сохранить ваше тело в безопасности.
Когда напряжение тока повышается, сопротивление вашей кожи понижается. Это позволяет большему току проходить через вашу кожу. Кто-нибудь когда-нибудь говорил вам не прикасаться к токоведущему проводу вышедшей из строя линии электропередачи? Это потому, что его напряжение очень сильное. Фактически, его напряжение будет достаточно высоким, чтобы преодолеть сопротивление вашей кожи.Он может попасть через кожу в кровеносные сосуды. Если уровень усилителя достаточно высок, это может серьезно повредить ткани вашего тела. Это могло даже убить тебя!
Линию электропередачи повредило упавшее дерево (Источник: соляризация с iStockphoto).Если ваша кожа влажная, ее сопротивление будет еще ниже. Кто-нибудь когда-нибудь говорил вам не играть в луже во время грозы? Или кто-нибудь сказал вам не прикасаться к электрическим устройствам, когда у вас мокрые руки? Теперь вы знаете почему!
Итак, опасны ли вольты или амперы? Ответ — оба!
Могу ли я использовать зарядное устройство с таким же напряжением, но с другой силой тока?
Я хотел бы знать, можно ли использовать другое зарядное устройство для моего нетбука.Изначально характеристики зарядного устройства были 19 В и 1,58 А. Этого зарядного устройства больше нет, и я могу найти только 19 В и 2,15 А. Могу я использовать это как замену?
Да, конечно, с некоторыми оговорками.
Если он не предназначен специально для вашего компьютера, важно выбрать правильный источник питания, который требует согласования напряжения, силы тока и полярности.
У каждого разные ограничения.
Напряжение
Начнем с самого простого: напряжения.
Выходное напряжение вашего зарядного устройства или источника питания должно максимально соответствовать тому, что требуется вашему компьютеру или устройству. В вашем случае это покрыто: старое зарядное устройство подавало 19 вольт, а ваше новое — также 19 вольт.
Важно получить правильное напряжение. Некоторые устройства вполне терпимы к перепадам напряжения и будут работать нормально. Других не так уж и много. Устройство может работать с близкими напряжениями, но часто за счет сокращения срока его службы.
Если напряжение значительно упало, это может повредить ваше устройство.
Поскольку не существует простого способа узнать, к какой категории относится ваше устройство, вы должны просто убедиться, что с самого начала подаете правильное напряжение.
Сила тока
Многих сбивает с толку номинальная сила тока и ее значение, когда речь идет об источниках питания и заменах.Номинальная сила тока составляет максимум единиц мощности, которую он может обеспечить.
Один из способов взглянуть на это — как если бы сила тока была «снята» (часто называемой «потребляемой», как «тяга») устройством, на которое подается питание.Это устройство потребляет ровно столько силы тока, сколько необходимо для выполнения любых задач. Ваш компьютер будет потреблять больше энергии в виде большей силы тока, когда он много работает, чем когда он не работает. (Напряжение остается тем же самым.)
Таким образом, до тех пор, пока вы замените свой блок питания на другой, способный обеспечить на или более ампер, чем предыдущий, все будет в порядке.
Если по какой-то причине запасной блок питания имеет меньшую максимальную силу тока, чем требуется, это может привести к перегоранию или перегреву блока питания, а само устройство может не работать.
Входное напряжение
Входное напряжение — мощность, которую вы получаете от сетевой розетки, в которую вы подключаете эти устройства, — действительно интересно.
В наши дни с большинством блоков питания работает практически все.
Если вы внимательно посмотрите на многие блоки питания, вы увидите, что они рассчитаны на подключение к входу напряжением от 100 до 250 вольт. То, что они могут это делать — принимать практически любые входные данные и создавать фиксированные, стабильные выходные данные — меня поражает инженера-электрика.
Это также означает, что большинство из них могут работать по всему миру, не имея ничего, кроме адаптера для учета физических различий вилок — трансформатор не требуется.
Конечно, проверяйте источники питания перед поездкой, но это очень и очень удобно.
Полярность
Этот последний пункт застает многих врасплох, особенно при замене простых или небольших блоков питания на аналогичные.
Большинство источников питания обеспечивают питание постоянного тока по двум проводам, обозначенным положительным и отрицательным.Полярность относится к тому, какой провод какой.
То, что физическая вилка вашего устройства совпадает, не означает, что положительный и отрицательный контакты подключены правильно. На самом деле, часто нет настоящего стандарта.
В частности, когда дело доходит до популярных круглых разъемов питания, убедитесь, что ожидания совпадают: если устройство ожидает, что центральный разъем будет положительным, а внешнее кольцо — отрицательным, разъем вашего источника питания должен соответствовать . От этого никуда не деться.Неспособность сделать это в лучшем случае просто не работает, а в худшем случае повреждает устройство. Внимательно следите за индикаторами как на источнике питания, так и на устройстве, к которому вы его подключаете.
Хорошая новость в том, что есть стандарты, в которых полярность всегда одинакова и всегда правильна. Например, USB — это стандарт, который все больше и больше устройств используют для подачи питания. В том же духе, если вы заменяете блок питания, который использует специальный разъем, используемый только одним производителем, вам также не придется беспокоиться о полярности.
Сводка
Короче при замене внешнего блока питания или зарядного устройства:
- Убедитесь, что напряжение соответствует.
- Убедитесь, что новый блок питания рассчитан на такую же силу тока или более .
- Убедитесь, что разъемы совпадают по физической форме и полярности.
Медленный компьютер?
Ускорьте работу с моим специальным отчетом FREE : 10 причин, по которым ваш компьютер работает медленно , теперь обновлено для Windows 10.
Без строк. Электронной почты нет. Вот прямая загрузка . (Просто щелкните правой кнопкой мыши и выберите «Сохранить как …».)
Видео повествование
Однофазный и трехфазный переменный ток
В однофазной системе переменного тока присутствует только одно синусоидальное напряжение.
Большая часть мощности переменного тока вырабатывается и распределяется как трехфазная мощность с тремя синусоидальными напряжениями, сдвинутыми по фазе на 120 градусов друг к другу.
Приведенные ниже диаграмма и таблица могут использоваться для преобразования силы тока между однофазным и трехфазным оборудованием и наоборот.
Загрузите и распечатайте схему однофазного и трехфазного переменного тока
Пример — Электропитание электрического нагревателя
10 кВт мощности требуется для электрического нагревателя. Доступный источник питания: 230В, однофазный или трехфазный. Из приведенной выше таблицы мы можем оценить ток в двух вариантах примерно как
- 43 A с одной фазой 230 В
- 25 A с тремя фазами 230 В
Полная мощность — это подаваемая мощность в электрическую цепь — обычно от поставщика энергии до сети — для покрытия реальной и реактивной мощности, потребляемой нагрузками.Для чисто резистивных нагрузок полная мощность равна активной и 1 ВА = 1 Вт .
Для полного стола с трехфазной сбалансированной нагрузкой — поверните экран!
| Полная мощность (ВА) | Ток (ампер) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Однофазный (вольт) | Трехфазная сбалансированная нагрузка (вольт) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 208 | 230 | 240 | 208 | 230 | 240 | 277 | 347 | 380 | 400 | 415 | 480 | 9023083 | 0,48 | 0,43 | 0,42 | 0,28 | 0,25 | 0,24 | 0,21 | 0,17 | 0,15 | 0,14 | 0,14 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 | 0,72 | 0,65 | 0,63 | 0,42 | 0,38 | 0,36 | 0,31 | 0,25 | 0,23 | 0.22 | 0,21 | 0,18 | 0,14 | ||||||
| 200 | 1,7 | 1,0 | 0,87 | 0,83 | 0,56 | 0,50 | 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 90230,28 | 0,24 | 0,19 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 250 | 2,1 | 1,2 | 1,1 | 1,0 | 0,69 | 0.63 | 0,60 | 0,52 | 0,42 | 0,38 | 0,36 | 0,35 | 0,30 | 0,24 | ||||||||||||||||||||||||||||
| 300 | 2,5 | 1,4 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 | 0,72 | 0,63 | 0,50 | 0,46 | 0,43 | 0,42 | 0,36 | 0,29 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 350 | 2.9 | 1,7 | 1,5 | 1,5 | 1,0 | 0,88 | 0,84 | 0,73 | 0,58 | 0,53 | 0,51 | 0,49 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 | 1,9 | 1,7 | 1,7 | 1,1 | 1,0 | 1,0 | 0,83 | 0,67 | 0,61 | 0,58 | 0.56 | 0,48 | 0,38 | |||||||||||||||||
| 450 | 3,8 | 2,2 | 2,0 | 1,9 | 1,2 | 1,1 | 1,1 | 0,63 9023 9023 9023 9023 0,6 | 0,54 | 0,43 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 500 | 4,2 | 2,4 | 2,2 | 2,1 | 1,4 | 1,3 | 1.2 | 1,0 | 0,83 | 0,76 | 0,72 | 0,70 | 0,60 | 0,48 | ||||||||||||||||||||||||||||
| 550 | 4,6 | 2,6 | 2,4 | 9023 9023 1,5 | 1,1 | 0,92 | 0,84 | 0,79 | 0,77 | 0,66 | 0,53 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 600 | 5,0 | 2,9 | 2.6 | 2,5 | 1,7 | 1,5 | 1,4 | 1,3 | 1,0 | 0,91 | 0,87 | 0,83 | 0,72 | 0,58 | 023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 | 2,7 | 1,8 | 1,6 | 1,6 | 1,4 | 1,1 | 1,0 | 0,94 | 0,90 | 0,78 | 0.63 | ||||||||||||||||
| 700 | 5,8 | 3,4 | 3,0 | 2,9 | 1,9 | 1,8 | 1,7 | 1,5 | 1,2 | 1,1 | 1,09 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 750 | 6,3 | 3,6 | 3,3 | 3,1 | 2,1 | 1,9 | 1,8 | 1,6 | 1,2 | 1.1 | 1,1 | 1,0 | 0,90 | 0,72 | ||||||||||||||||||||||||||||
| 800 | 6,7 | 3,8 | 3,5 | 3,3 | 2,2 | 2,0 9023 9023 9023 9023 9023 | 1,2 | 1,1 | 1,0 | 0,77 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 850 | 7,1 | 4,1 | 3,7 | 3,5 | 2,4 | 2.1 | 2,0 | 1,8 | 1,4 | 1,3 | 1,2 | 1,2 | 1,0 | 0,82 | ||||||||||||||||||||||||||||
| 900 | 7,5 | 4,3 | 9023 9023 9023 9023 9023 2,5 | 2,2 | 1,9 | 1,5 | 1,4 | 1,3 | 1,3 | 1,1 | 0,87 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 950 | 7,9 | 4.6 | 4,1 | 4,0 | 2,6 | 2,4 | 2,3 | 2,0 | 1,6 | 1,4 | 1,4 | 1,3 | 1,1 | 0,91 | 9023 9023 9023 8,34,3 | 4,2 | 2,8 | 2,5 | 2,4 | 2,1 | 1,7 | 1,5 | 1,4 | 1,4 | 1,2 | 1.0 | ||||||||||||||||
| 1100 | 9,2 | 5,3 | 4,8 | 4,6 | 3,1 | 2,8 | 2,6 | 2,3 | 1,8 | 1,7 | 9023 9023 9023 1,5||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1200 | 10 | 5,8 | 5,2 | 5,0 | 3,3 | 3,0 | 2,9 | 2,5 | 2,0 | 1.8 | 1,7 | 1,7 | 1,4 | 1,2 | ||||||||||||||||||||||||||||
| 1300 | 11 | 6,3 | 5,7 | 5,4 | 3,6 | 3,3 | 9023 9023 9023 2,01,9 | 1,8 | 1,6 | 1,3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1400 | 12 | 6,7 | 6,1 | 5,8 | 3,9 | 3.5 | 3,4 | 2,9 | 2,3 | 2,1 | 2,0 | 1,9 | 1,7 | 1,3 | ||||||||||||||||||||||||||||
| 1500 | 13 | 7,2 | 6,5 9023 9023 9023 9023 9023 4,2 | 3,6 | 3,1 | 2,5 | 2,3 | 2,2 | 2,1 | 1,8 | 1,4 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 1600 | 13 | 7.7 | 7,0 | 6,7 | 4,4 | 4,0 | 3,8 | 3,3 | 2,7 | 2,4 | 2,3 | 2,2 | 1,9 | 1,5 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 | 7,4 | 7,1 | 4,7 | 4,3 | 4,1 | 3,5 | 2,8 | 2,6 | 2,5 | 2,4 | 2,0 | 1.6 | ||||||||||||||||
| 1800 | 15 | 8,7 | 7,8 | 7,5 | 5,0 | 4,5 | 4,3 | 3,8 | 3,0 | 2,7 | 9023 9023 1,7023||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1900 | 16 | 9,1 | 8,3 | 7,9 | 5,3 | 4,8 | 4,6 | 4,0 | 3,2 | 2.9 | 2,7 | 2,6 | 2,3 | 1,8 | ||||||||||||||||||||||||||||
| 2000 | 17 | 9,6 | 8,7 | 8,3 | 5,6 | 5,0 | 9023 9023 4,82,9 | 2,8 | 2,4 | 1,9 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2500 | 21 | 12 | 11 | 10 | 6,9 | 6.3 | 6,0 | 5,2 | 4,2 | 3,8 | 3,6 | 3,5 | 3,0 | 2,4 | ||||||||||||||||||||||||||||
| 3000 | 25 | 14 | 13 | 9023 9023 9023 9023 9023 9023 | 7,2 | 6,3 | 5,0 | 4,6 | 4,3 | 4,2 | 3,6 | 2,9 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 3500 | 29 | 17 | 15 | 15 | 15 | 157 | 8,8 | 8,4 | 7,3 | 5,8 | 5,3 | 5,1 | 4,9 | 4,2 | 3,4 | |||||||||||||||||||||||||||
| 4000 | 33 | 17 9023 9023 9023 11 9023 9023 | 10 | 9,6 | 8,3 | 6,7 | 6,1 | 5,8 | 5,6 | 4,8 | 3,8 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 4500 | 38 | 22 20 9023 9023 9023 9023 119023 9023 | 11 | 9.4 | 7,5 | 6,8 | 6,5 | 6,3 | 5,4 | 4,3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 5000 | 42 | 24 | 22 | 21 | 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 | 8,3 | 7,6 | 7,2 | 7,0 | 6,0 | 4,8 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 5500 | 46 | 26 | 24 | 23 | 14 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 .2 | 8,4 | 7,9 | 7,7 | 6,6 | 5,3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 6000 | 50 | 29 | 26 | 25 | 15 9023 149 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 | 9,1 | 8,7 | 8,3 | 7,2 | 5,8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 6500 | 54 | 31 | 28 | 27 | 18 | 16 238 9023 9023 9023 9023 9023 9 9023 9023 .9 | 9,4 | 9,0 | 7,8 | 6,3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 7000 | 58 | 34 | 30 | 29 | 19 | 18 17 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 | 10 | 9,7 | 8,4 | 6,7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 7500 | 63 | 36 | 33 | 31 | 21 | 19 | 1223 9023 11 9023 11 9023 11 9023 | 10 | 9.0 | 7,2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 8000 | 67 | 38 | 35 | 33 | 22 | 20 | 19 | 17 | 13 | 9023 9238 9023 9238 12238 127,7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 8500 | 71 | 41 | 37 | 35 | 24 | 21 | 20 | 18 | 14 | 13 12 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 .2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 9000 | 75 | 43 | 39 | 38 | 25 | 23 | 22 | 19 | 15 | 14 | 9023 9238 13 238 13||||||||||||||||||||||||||||||||
| 9500 | 79 | 46 | 41 | 40 | 26 | 24 | 23 | 20 | 16 | 14 | 14 11 9023 9023 9023.1 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 10000 | 83 | 48 | 43 | 42 | 28 | 25 | 24 | 21 | 17 | 15 | 14238 14239 9023 9023 9023 9 148 149 9023 | |||||||||||||||||||||||||||||||
Номограмма электрической мощности
Номограмму ниже можно использовать для оценки зависимости мощности от напряжения и силы тока.
Скачайте и распечатайте номограмму зависимости электроэнергии от вольт и ампер!
Обратите внимание на силу тока зарядного устройства, чтобы быстрее зарядить ваши гаджеты
Вы можете подумать, что все зарядные устройства созданы одинаково, но ничто не может быть дальше от истины.Wired объясняет, что выбор правильного зарядного устройства с правильной силой тока (мерой силы тока) может означать разницу между зарядкой телефона во время работы и ожиданием в течение всего дня, прежде чем вы сможете его отключить.
Это не так просто, как просто «зарядить устройство с помощью зарядного устройства, с которым оно поставляется». На самом деле вы можете использовать зарядные устройства с большей силой тока, такие как те, которые поставляются с планшетами, чтобы зарядить ваш телефон за меньшее время, чем если бы вы заряжали через USB или с помощью зарядного устройства, поставляемого с телефоном, и это не вызовет проблем. .Вот как это выходит из строя:
Например, рассмотрим эти сценарии зарядки Retina iPad mini. Вы можете использовать разъем Lightning, подключенный к компьютеру (через USB), зарядное устройство для iPhone, подключенное к сетевой розетке, или зарядное устройство для iPad, подключенное к сетевой розетке. Зарядное устройство USB для ПК обеспечивает мощность 2,5 Вт (5 В при 500 мА). Зарядное устройство iPhone обеспечивает мощность 5 Вт (5 В при 1000 мА). Зарядное устройство Retina для iPad mini обеспечивает мощность 10 Вт (5,1 В при 2100 мА).
Несмотря на то, что все они будут заряжать ваш iPad, использование USB, подключенного к ПК, будет заряжать Retina mini в четыре раза медленнее, чем если бы вы использовали зарядное устройство для iPad, с которым он был в комплекте.И наоборот, если вы используете зарядное устройство iPad для своего iPhone, он будет заряжаться быстрее, чем обычно. Если вы играете в разные сочетания с зарядными устройствами такого типа, не волнуйтесь — вы не взорвете свой телефон или что-нибудь подобное. И миф о том, что более быстрая зарядка вашего устройства сократит срок службы аккумулятора вашего устройства, является ложным. Для некоторых старых устройств зарядное устройство с более высокими характеристиками просто не будет работать, в то время как новые устройства будут заряжаться быстрее.
В конечном итоге именно сила тока определяет, насколько быстро зарядное устройство будет подавать питание на ваше устройство.Если вам нужна более быстрая зарядка, поищите настенное или автомобильное зарядное устройство, которое выдает ток 2100 мА при 5 В (или при любом другом напряжении, на которое рассчитано устройство, которое вы пытаетесь зарядить).
Если у вас есть образование в области электротехники или физики, это имеет для вас смысл. В конце концов, P (ower) = I (ток) V (напряжение). Тем не менее, остальным из нас поищите хорошие и надежные зарядные устройства, которые обеспечивают высокую силу тока и используют те же разъемы, что и устройство, которое вы пытаетесь зарядить. Если у вас есть хорошее зарядное устройство с большим током, вы можете сократить общее время зарядки.
Выберите правильное зарядное устройство и правильно питайте свои гаджеты | Проводной
Фото через Alex Washburn .