Все о шпунтовой доске

Доска шпунтованная для пола: познаем подробно

Один из распространенных материалов, шпунтованная доска. Она прочная, легкая в обработке, с монтажом справится даже новичок. При строительстве или отделке помещения такая изделие станет незаменимым материалом.

Особенности материала

Доска это материал достаточно своеобразный, обладающий рядом как плюсов, так и минусов. К плюсом шпунтованной доски относят:

Экологичность. Дерево материал, который не препятствует прохождению воздуха по дому. Первые несколько лет доска насыщает воздух в доме полезными эфирными маслами. Дерево идеальный материал для домов, где много детей, людей с заболеваниями дыхательных путей и простым ценителям фактуры дерева.
Простота монтажа. Шпунтованная доска берет свой название от слова шпунт. Шпунт это гребень, который устраивается с одной стороны доски. Шпунт вставляется в паз, после этого для лучшей скрепки доски стягивают саморезами. Такой подход позволяет быстро и просто монтировать деревянный пол. Именно это качество и делает шпунтованную доску популярным материалом. Более быстрого в монтаже напольного покрытия просто нет.
Отсутствие трещин при монтаже. Последний плюс, откровенно говоря, «притянут за уши». Запомните, отсутствие трещин обуславливается подготовкой доски и чернового покрытия. Шпунтованная или нешпунтованная доска применяется для покрытия пола – значения не имеет. Шпунтованную доску действительно проще уложить, но мастер без проблем справится с любым покрытием.

Но при этом, любое дерево достаточно капризный материал. Поэтому, выбирая дерево в качестве покрытия, будьте готовы к некоторым особенностям эксплуатации. Шпунтованная доска обладает следующими минусами:

Трудности в уходе. На начальных этапах дерево требует качественной шлифовки и окраски. А в процессе последующей эксплуатации желательно повторять шлифовку и покраску каждые 3-4 года.
Неправильно выбранное покрытие может потрескаться или полопаться. Под неправильно выбранным покрытием подразумеваются влажные доски. Поэтому нужно с внимательностью относится к выбору поставщика.
Еще один минус это трудность декоративного покрытия дерева. Привычные обои или какие-либо панели достаточно сложно установить на шпунтованную доску. К тому же, это значительно удорожает и без того недешевую стоимость монтажа шпунтованной доски. Поэтому, шпунтованную доску выбирают либо отпетые любители деревянной фактуры, либо для покрытия пола в тех местах, где дерево является традиционным – на дачах и в загородных домах.

Шпунтованная доска проста в монтаже

Немного о цене

Бюджетными и соотв. самыми популярными являются шпунтованные доски из хвойных пород древесины, но тот кто когда-либо задавался вопросом их приобретения, наверняка обратил внимание на приличный ценовой разброс у различных производителей представленных на рынке.

При этом, доска высокого качества у одного производителя может быть предложена потребителю по цене меньшей чем доска низкого качества у конкурента. Стоит ли говорить о том, что очень заманчиво использовать этот факт в свою пользу? В этой короткой статье мы не только укажем необходимые размеры, но и попробуем разобраться где можно сэкономить.

Что такое «половой шпунт»

Многим из нас ещё с советских времён достались деревянные полы из доски. Некоторые люди, конечно, очень не довольны ими из-за больших щелей между половицами или назойливых скрипов, из-за неровной поверхности или выступающих гвоздей. Но ведь стоит отдать должное, даже при использовании примитивных массовых технологий (иногда в сочетании с разгильдяйством строителей) древесина прослужила десятки лет. А при получении надлежащего ухода и обслуживания – массивный деревянный пол у многих остался вполне функциональным, пригодным к реконструкции.

Современные полы из массивной доски – это совсем другой уровень:

1. Произведённая на качественных обрабатывающих станках, доска пола отличается гладкой лицевой поверхностью, которую нет нужды шлифовать. Их можно вскрывать лаком или пропитывать маслом и не опасаться поднятия ворса.
2. Благодаря чёткой геометрии и плотному соединению «шип-паз», доски собираются в настил без ступенек на стыках. Поэтому качественный половой шпунт не требует первоначального циклевания.
3. На кромках каждой доски специальными фрезами сформован шип и паз. Отсюда появилось наименование «половой шпунт» (от немецкого Spund — пробка, продольный выступ). Такой, причём довольно глубокий, замок позволяет получить настил, в котором изначально не будет сквозных щелей между элементами, что устраняет проблемы с продуваемостью полов. Благодаря решению шип/паз, соседние доски довольно плотно соединяются друг с другом (намного лучше, чем доски с обычной «четвертью»), формируя единое целое. В таких настилах у отдельных элементов нет возможности хода вверх-вниз под нагрузкой, поэтому риск появления скрипов сводится к нулю.
4. Монтаж половой шпунтованной доски можно выполнять скрытым способом. Для этого гвозди или саморезы устанавливаются не сверху через пласть пиломатериала, а под углом – через шип. Получается, что головки крепежей оказываются спрятанными внутри замка.
5. На тыльной стороне шпунтованная доска пола имеет профрезерованные продольные углубления. Они представляют собой несколько относительно узких канавок, либо один-два крупных паза высотой 2-3 мм. В обоих случаях данный элемент предназначен для обеспечения вентилирования настила изнутри. Это даёт возможность делать массивные деревянные полы в помещениях с повышенной влажностью, а также на сплошной несущей основе без создания каркаса. Аналогичное решение можно встретить и на других профилированных пиломатериалах: евровагонке, блок-хаусе, имитации бруса…
6. Половая доска реализуется с очень маленьким процентом влажности. Принудительная камерная сушка заготовок позволяет производителю качественно выполнить фрезерование изделий, иначе поверхности получаются слишком ворсистыми. Только просушенная до 10-18% доска пола не будет разбухать или усыхаться (с образованием трещин, с короблениями), только такой пиломатериал во время хранения не будет загнивать и не почернеет. Будет полезным, ознакомится с правилами хранения стройматериалов

Шпунтованная половая доска

Половая доска: на что смотреть при покупке, как выбрать

Половая доска или доска пола – что это? Эта статья должна помочь неопытному застройщику правильно выбрать половую доску. Ниже мы рассмотрим рабочие/потребительские свойства и конструктивные особенности этого материала, а также обозначим основные критерии и категории, по которым можно оценить качество товара.

«Практичный линолеум? Нарядный ламинат? Или взять в банке кредит и уложить в доме дубовый штучный паркет? А может вообще закатать все полы керамической плиткой – так сказать, на века?» Подобные вопросы мучают любого владельца собственного жилища, который только строится или отважился на капитальный ремонт. Но хорошее во всех смыслах решение совсем рядом. Достаточно всего лишь обратить внимание на половую массивную доску из хвойных пород.

Что такое «половой шпунт»

Современные полы из массивной доски – это совсем другой уровень:

1. Произведённая на качественных обрабатывающих станках, доска пола отличается гладкой лицевой поверхностью, которую нет нужды шлифовать. Их можно вскрывать лаком или пропитывать маслом и не опасаться поднятия ворса.
2. Благодаря чёткой геометрии и плотному соединению «шип-паз», доски собираются в настил без ступенек на стыках. Поэтому качественный половой шпунт не требует первоначального циклевания.
3. На кромках каждой доски специальными фрезами сформован шип и паз. Отсюда появилось наименование «половой шпунт» (от немецкого Spund — пробка, продольный выступ). Такой, причём довольно глубокий, замок позволяет получить настил, в котором изначально не будет сквозных щелей между элементами, что устраняет проблемы с продуваемостью полов. Благодаря решению шип/паз, соседние доски довольно плотно соединяются друг с другом (намного лучше, чем доски с обычной «четвертью»), формируя единое целое. В таких настилах у отдельных элементов нет возможности хода вверх-вниз под нагрузкой, поэтому риск появления скрипов сводится к нулю.
4. Монтаж половой шпунтованной доски можно выполнять скрытым способом. Для этого гвозди или саморезы устанавливаются не сверху через пласть пиломатериала, а под углом – через шип. Получается, что головки крепежей оказываются спрятанными внутри замка.
5. На тыльной стороне шпунтованная доска пола имеет профрезерованные продольные углубления. Они представляют собой несколько относительно узких канавок, либо один-два крупных паза высотой 2-3 мм. В обоих случаях данный элемент предназначен для обеспечения вентилирования настила изнутри. Это даёт возможность делать массивные деревянные полы в помещениях с повышенной влажностью, а также на сплошной несущей основе без создания каркаса. Аналогичное решение можно встретить и на других профилированных пиломатериалах: евровагонке, блок-хаусе, имитации бруса…
6. Половая доска реализуется с очень маленьким процентом влажности. Принудительная камерная сушка заготовок позволяет производителю качественно выполнить фрезерование изделий, иначе поверхности получаются слишком ворсистыми. Только просушенная до 10-18% доска пола не будет разбухать или усыхаться (с образованием трещин, с короблениями), только такой пиломатериал во время хранения не будет загнивать и не почернеет. Будет полезным, ознакомится с правилами хранения стройматериалов

Сорта профилированной половой доски из хвойных пород

Заявленная сортность доски пола – это первое, на что обращает внимание потребитель. Разделение пиломатериала на марки и сорта, в общем, как раз и задумано, чтобы продукция с разным качеством продавалась раздельно. Выбирая доску из нескольких сортов, покупатель имеет возможность приобрести товар с подходящими для его целей характеристиками по приемлемой цене. А производитель, в свою очередь, может реализовать как продукт с безупречным качеством, так и изделия с некоторыми дефектами, которые практически всегда имеют место, ведь сырьём является натуральный природный материал.

Не стоит полагать, что отдельно производится пиломатериал высших сортов и отдельно второсортный/третьесортный. Как раз наоборот. В обработку поступает единая партия сырья, которая раскраивается на обрезные заготовки, сушится в камере, фрезеруется.

После этого полученную половую доску осматривают и распределяют на несколько пакетов, в зависимости от того, какие видимые дефекты обработки и врождённые пороки древесины были выявлены. Это и будут так называемые сорта или категории.

При рассмотрении ассортимента торговых точек, многих удивляет большое разнообразие имеющейся маркировки половой доски. У кого-то можно встретить разделение на сорта (1, 2, 3, 4 и Отборный/Премиум/Экстра), другие продавцы указывают категории (А, В, С). Иногда появляются промежуточные варианты, типа АВ или ВС, которые в основной массе имеют признаки высокосортного изделия, но на локальных участках содержат некоторые «лишние» изъяны.

Такое положение вещей обусловлено, в первую очередь, спецификой современного полового шпунта. Формально в нашей стране для данного типа пиломатериалов действует ГОСТ 8242-88 «Детали профильные из древесины и древесных материалов для строительства. Технические условия».

Однако он регламентирует только два вида изделий: под прозрачное защитно-декоративное покрытие и под непрозрачное защитно-декоративное покрытие. Ни о сортаменте, ни о категориях на его страницах ничего не сказано. Более того, наш стандарт во многих моментах излишне мягок, например, допускает шпаклевание дефектов на лицевых поверхностях или различные посторонние окрасы и пятна для изделий под непрозрачное покрытие, что при существующих сейчас требованиях к внешнему виду пиломатериалов бывает неприемлемо.

Цены на доску пола

Назание продукта	Цена товара
Половая доска 28 х 120 – сорт “А”	1 250,00 руб
Половая доска 28 х 140 – сорт “А”	1 250,00 руб
Половая доска 28 х 140 – сорт “А” (Архангельский лес)	1 300,00 руб
Половая доска 28 х 145 – сорт “А”	1 250,00 руб
Половая доска 36 х 110 – сорт “А”	1 420,00 руб
Половая доска 36 х 115 – сорт “А”	1 420,00 руб
Половая доска 36 х 120 – сорт “А”	1 420,00 руб
Половая доска 36 х 140 – сорт “А”	1 420,00 руб
Половая доска 36 х 140 – сорт “А” (Архангельский лес)	1 480,00 руб
Половая доска 45 х 140 – сорт “А”	1 800,00 руб

Поэтому часто при изготовлении и сортировке профилированных изделий, в том числе половой доски, отечественными производителями используются международные стандарты, к примеру, DIN 68 126-3:1983-07, где как раз и фигурируют литеры А, В, С, обозначающие категории. Цифровое обозначение сорта половой доски, видимо, производится по аналогии с положениями ГОСТ 8486-86 «Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия», который описывает обрезные доски и брусья, но не профилированные.

Из-за отсутствия единых исчерпывающих нормативов для описания и разделения на сорта профилированной доски пола – покупателю не стоит опираться исключительно на заявленную маркировку. Необходимо внимательно осматривать интересующий товар у конкурирующих производителей и только, анализируя увиденное, сравнивать его.

Носители электрического тока

Электричество в наши дни принято определять как “электрические заряды и связанные с ними электромагнитные поля”. Само существование электрических зарядов обнаруживается через их силовое воздействие на другие заряды. Пространство вокруг всякого заряда обладает особыми свойствами: в нем действуют электрические силы, проявляющиеся при внесении в это пространство других зарядов. Такое пространство является силовым электрическим полем.

Пока заряды неподвижны, пространство между ними обладает свойствами электрического (электростатического) поля. Но когда заряды движутся, то вокруг них возникает также магнитное поле. Мы рассматриваем порознь свойства электрического и магнитного полей, но в действительности электрические процессы всегда связаны с существованием электромагнитного поля.

Мельчайшие электрические заряды входят как составные части в атом. Атом есть наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его химических свойств. Атом является весьма сложной системой. Его масса в большей своей части сосредоточена в ядре. Вокруг последнего по определенным орбитам обращаются электрически заряженные элементарные частицы — электроны.

Силы тяготения удерживают на орбитах планеты, обращающиеся вокруг солнца, а электроны притягиваются к ядру атома электрическими силами. Из опыта известно, что взаимно притягиваются лишь разноименные заряды. Следовательно, заряды ядра атома и электронов должны быть различными по знаку. По историческим причинам принято считать заряд ядра положительным, а заряды электронов — отрицательными.

Многочисленные опыты показали, что электроны атомов любых элементов обладают одинаковым электрическим зарядом и одинаковой массой. Вместе с тем заряд электрона является элементарным, т. е. наименьшим возможным электрическим зарядом.

Принято различать электроны, находящиеся на внутренних орбитах атома и на внешних орбитах. Внутренние электроны относительно прочно удерживаются на своих орбитах внутриатомными силами. Но внешние электроны относительно легко могут отделяться от атома и оставаться некоторое время свободными или присоединяться к другому атому. Химические и электрические свойства атома определяются электронами его внешних орбит.

Величина положительного заряда ядра атома определяет принадлежность атома к определенному химическому элементу. Атом (или молекула) электрически нейтральны, пока сумма отрицательных зарядов электронов равна положительному заряду ядра. Но атом, потерявший один или несколько электронов, оказывается заряженным положительно вследствие избытка положительного заряда ядра. Он может перемещаться под действием электрических сил (притягиваться или отталкиваться). Такой атом является положительным ионом. Атом, захвативший излишние электроны, становится отрицательным ионом.

Носителем положительного заряда в ядре атома является протон. Это элементарная частица, служащая ядром атома водорода. Положительный заряд протона численно равен отрицательному заряду электрона, но масса протона в 1836 раз больше массы электрона. Ядра атомов, кроме протонов, содержат также нейтроны — частицы, не обладающие электрическим зарядом. Масса нейтрона в 1838 раз больше массы электрона.

Таким образом, из трех элементарных частиц, образующих атомы, электрическими зарядами обладают только электрон и протон. Но из них лишь заряженные отрицательно электроны могут легко перемещаться внутри вещества, а положительные заряды в обычных условиях могут перемещаться лишь в виде тяжелых ионов, т. е. перенося атомы вещества.

Упорядоченное движение электрических зарядов, т. е движение, имеющее преобладающее направление в пространстве, образует электрический ток. Частицами, движение которых создает электрический ток, — носителями тока в большинстве случаев являются электроны и значительно реже — ионы.

Допуская некоторую неточность, можно определять ток как направленное движение электрических зарядов. Носители тока могут более или менее свободно перемещаться в веществе.

Проводниками называются вещества, относительно хорошо проводящие ток. К числу проводников принадлежат все металлы, в особенности хорошими проводниками являются серебро, медь и алюминий.

Проводимость металлов объясняется тем, что в них часть внешних электронов отщепляется от атомов. Положительные опыты, образовавшиеся вследствие потери этих электронов, связаны в кристаллическую решетку — твердый (ионный) скелет, в промежутках которого находятся свободные электроны в форме своего рода электронного газа.

Малейшее внешнее электрическое поле создает в металле ток, т. е. вынуждает свободные электроны перемешаться в направлении действующих на них электрических сил. Для металлов характерно уменьшение проводимости с увеличением температуры.

Полупроводники проводят электрический ток значительно хуже, чем проводники. К числу полупроводников принадлежит очень большое число веществ, и свойства их весьма разнообразны. Характерным для полупроводников является электронная проводимость (т, е. ток в них создается, как и в металлах, направленным перемещением свободных электронов — не ионов) и, в отличие от металлов, увеличение проводимости при повышении температуры. Вообще для полупроводников характерна также сильная зависимость их проводимости от внешних воздействий — облучения, давления и т. п.

Диэлектрики (изоляторы) практически не проводят ток. Внешнее электрическое поле вызывает поляризацию атомов, молекул или ионов диэлектриков, т. е. смещение под действием внешнего поля упруго связанных зарядок, входящих в состав атома или молекулы диэлектрика. Количество свободных электронов в диэлектриках очень мало.

Нельзя указать жесткие границы между проводниками, полупроводниками и диэлектриками. В электротехнических устройствах проводники служат путем для перемещения электрических зарядов, а диэлектрики нужны, чтобы направить должным образом это движение.

Электрический ток создается вследствие воздействия на заряды сил неэлектростатического происхождения, называемых сторонними силами. Они создают в проводнике электрическое поле, которое вынуждает положительные заряды перемещаться по направлению действия сил поля, а отрицательные заряды — электроны — в противоположном направлении.

Полезно уточнить представление о поступательном движении электронов в металлах. Свободные электроны находятся в состоянии беспорядочного движения в пространстве между атомами, под обратном тепловому движению молекул. Тепловое состояние тела обусловливается столкновениями молекул друг с другом и столкновениями электронов с молекулами.

Электрон сталкивается с молекулами и меняет направление своего движения, но постепенно все же продвигается вперед, описывая очень сложную кривую. Длительное перемещение заряженных частиц в одном определенном направлении, налагающееся на их беспорядочное движение в разных направлениях, называется их дрейфом. Таким образом, электрический ток в металлах, по современным воззрениям, является дрейфом заряженных частиц.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Понятие электрического тока

Время на чтение:

В основе строения всех веществ в природе, лежат молекулы, состоящие из мельчайших частиц – атомов, составными элементами которых являются ядра с вращающимися вокруг них электронами. В процессе химических реакций между атомами происходит обмен электронами, и металлы здесь не исключение.

В результате, у одного вещества наблюдается их недостаток, у другого – избыточное количество, и это говорит о разноименных зарядах. При контакте таких субстанций основная работа электронов заключается в переходе от одного вещества к другому. Это движение лежит в основе определения, что представляет собой явление электрического тока.

Электрический ток

Что называют электрическим током?

Определение тока сводится к явлению упорядоченного движения частиц, несущих на себе определённый заряд. Электричество – это организованное перемещение заряженных частиц, которое появляется под влиянием электрического поля. Если вещество – проводник, то такими частицами являются электроны, у электролитов – это положительно и отрицательно заряженные частицы (катионы и анионы), у полупроводников – это «дырки». Последние представляют собой квазичастицы, несущие положительный заряд, который равен элементарному, характерному для проводников.

Направление частиц

Важно! В природе также существует ток смещения, действие которого обусловлено изменением разности потенциалов. Он носит переменный характер, действует из-за электрополяризации частиц среды, без смещения заряда за их границы.

Для возникновения электричества в цепи обязательно соблюдение главного условия – наличия замкнутого контура. Если цепь имеет разрыв, то перемещение частиц невозможно. Для обеспечения их перемещения используют:

Увеличение температуры проводника;
Влияние разности потенциалов на переносчиков заряда;
Реакции химической природы, результатом которых является образование нового вещества;
Влияние сил магнитного поля на проводник.

Ток смещения

Результатом работы движущихся заряженных частиц являются:

Свет в люминесцентных приборах (излучение света);
Выделение тепловой энергии (нагревательные элементы);
Механическая работа (при эксплуатации электро двигателей и других подобных приборов);
Излучения электромагнитной природы.

Световое излучение в лампе накаливания

Эл. ток характеризуется силой и плотностью. Сила – величина, которую можно численно измерить. Она приравнивается к отношению самого заряда к временному периоду, за который он преодолевает поперечное сечение проводимого вещества. Плотность вычисляют путем деления силы на площадь упомянутого выше сечения.

Характер перемещения частиц может быть переменным и постоянным. У постоянного тока характеристики не изменяются с течением времени, а для переменного данное условие не актуально.

Важно! Существует ток проводимости и смещения. Первый вызван движением отрицательно заряженных частиц в металлах по отношению к ионной решетке. Второй возникает из-за движения электронов по границе проводника и вещества, не проводящего электричество (диэлектрика).

Что является носителем электрического тока?

Опытным путем доказано, что является главным носителем электрического тока. Электроны способны беспрепятственно двигаться в веществах, которые называются проводниками. Такая способность обеспечивается за счет отщепления электронов, движущихся по внешним орбитам от атомов вещества.

Движение в проводнике

В полупроводниках также возможно движение электричества, но с определенными затруднениями. Движение заряженных частиц в полупроводниках зависит от внешних факторов (давления, облучения и др.)

Не проводят ток диэлектрики, так как в них число свободных электронов минимально. Обозначить четкие границы между тремя указанными группами невозможно. В электротехнических приборах проводники обеспечивают движение зарядов, диэлектрики – задают нужное направление.

Возникновение электричества обусловлено влиянием на заряженные частицы сил из вне, имеющих не электростатическое происхождение (сторонние силы). Они обеспечивают в проводимом веществе наличие электрического поля, которое вынуждает положительно заряженные элементы двигаться согласно направлению сил данного поля. В этом случае, электроны, несущие отрицательный заряд, перемещаются в обратном направлении.

Диэлектрики

Важно! В металлах электроны движутся поступательно. Отрицательные частицы пребывают в состоянии хаотичного движения в межатомном пространстве. Повышение температуры вещества связано со столкновением молекул между собой и их взаимодействием с электронами. При встрече отрицательной частицы с молекулой, она меняет направление движения, медленно перемещаясь вперед по сложной траектории. Перемещение в течение длительного промежутка времени в заданном направлении с хаотическим движением частиц, называется дрейфом. Электричество в металлах и есть такой дрейф частиц.

Из чего состоит ток (свойства)?

Движение заряженных частиц по цепи обуславливает проявление следующих электрических свойств:

Тепловых. При движении заряженных частиц по проводнику (полупроводнику), его температура повышается. Данное явление лежит в основе работы нагревательных приборов (плиты, обогреватели, чайники и др.). Количество образовавшейся тепловой энергии зависит от напряжения на данном участке цепи, времени протекания самого тока и подчиняется закону Джоуля-Ленца.
Химических. Электролиты, имеющие в своем составе положительные ионы, проходят через процесс электролиза. Он представляет собой процесс окислительно-восстановительного характера, происходящего на электродах в процессе движения заряженных частиц сквозь раствор или расплав. К положительно заряженному аноду, в результате электролиза, присоединяются анионы с отрицательным зарядом, к отрицательному катоду притягивается положительный катион. Таким образом, вещества, которые присутствуют в электролите после электролиза выделяются на электродах источника электричества.

Электролиз

Магнитных. При прохождении заряда сквозь проводник, вокруг него возникает пространство магнитного характера. Проводник характеризуется магнитными свойствами. Если вблизи от него находится, например, стрелка компаса, она примет положение перпендикулярное проводящему предмету. Первым ученым, наблюдавшим магнитные свойства, стал Эрстед в 1820 году, а цифровые закономерности этого процесса установил Ампер.

Магнитное поле проводника

Световых. Ярким примером проявления подобных свойств является лампа накаливания. Ее нагревательный элемент в виде спирали, в результате прохождения по ней тока, нагревается и начинает светиться белым светом. На долю световой энергии приходится 5% от общего количества электроэнергии, остальная превращается в тепло.
Механических. Любой проводник, после прохождения по нему заряженных частиц, отмечается наличием вокруг себя магнитного поля. Магнитные действия преобразовываются в движения. Явление нашло применение в реле, электродвигателях, магнитных подъемниках и других устройствах. Механические свойства объясняются законом Ампера, который был сформулирован еще в 1820 году.

Важно! Исходя из выше изложенной информации, можно сделать вывод, что ток может обеспечивать различного рода воздействия, которые проявляют себя как по отдельности, так и в комбинациях.

Как направлено электричество (движение)

Движение тока может осуществляться двумя путями. Направление перемещения заряженных частиц связывают с движением электронов, имеющих положительный заряд. Когда ток возникает благодаря отрицательным электронам, тогда направление принимают противоположным их движению. Это характерно для проводников из металла. Но ток может возникать и в жидкости, и газе, в которых частицы свободно передвигаются по любой траектории из-за отсутствия прочной связи между ними. В этом случае носителям тока будут положительные ионы и отрицательные электроны, а электрический ток идет от «плюса» к «минусу».

Виды электрического тока

Различают две разновидности тока: постоянный ток и переменный.

Постоянный

Для него характерно неизменное направление движения заряженных частиц. Примером служат сухие батарейки, аккумуляторы небольшой емкости, солнечные батареи и др. Используется в процессе дуговых сварочных работ, при организации движения на электрифицированных железнодорожных полотнах, электролизе алюминия и др. Формируется при помощи специальных генераторов. За его направление принимают движение частиц от «плюса» к «минусу».

Двигатель постоянного тока

Переменный

В данном случае он способен менять свои характеристики: величину и направление движения. Количество изменений за единицу времени называют частотой, измеряющуюся герцами. Его используют на строительных площадках и для промышленных целей (шлифовальное оборудование, электрические дрели и др.)

Какое количество электричества

Количество тока (величина электрического заряда) вычисляют путем умножения силы тока на время его течения. За единицу измерения принимают Ампер. Если сила носит непостоянных характер и изменяется во времени, численная величина заряда представляет собой функцию зависимости от времени.

Где применяется электрический ток

Сегодня нет ни одной области, где бы не применялся эл. ток в различных его проявлениях. В основном, широко используется именно переменный ток: электроснабжение, железнодорожное сообщение, освещение, различное сетевое оборудование и др. Постоянный ток применяют в электролизе, сварочных работах, бортовых системах автомобилей, медицине.

Ученые на протяжение нескольких столетий пытались найти ответ на вопрос, почему и как возникает электрический ток. Сегодня жизнь современного общества невозможно представить без него. Залогом успешного применения электричества станет соблюдение основных правил безопасности, связанных с его использованием, так как электричество вместе с пользой, способно нанести вред человеку и его здоровью.

О природе электрического тока и основах электротехники

В данной короткой статье попытаюсь на пальцах объяснить основы электротехники. Для тех, кто не понимает откуда в розетке электричество, но спрашивать вроде как уже неприлично.

1. Что такое электрический ток.
“Главный инженер повернул рубильник, и электрический ток все быстрее и быстрее побежал по проводам” (с)

1.1 Пара общих слов по физике вопроса
Электрический ток – это движение заряженных частиц. Из заряженных частиц у нас имеются электроны и немножко ионы. Ионы – это атомы, которые потеряли или приобрели один или несколько электронов и поэтому потеряли электрическую нейтральность, приобрели электрический заряд. Так-то атом электрически нейтрален – заряд положительно заряженного ядра компенсируется зарядом электронной оболочки. Ионы обычно являются переносчиком заряда в электролитах, в металлических проводах носителями являются электроны. Металлы хорошо проводят ток, потому что некоторые электроны могут перескакивать от одного атому к другому. В непроводящих материалах электроны привязаны к своему атому и перемещаться не могут. (Напомню, данная статья – это объяснение физики на пальцах! Подробнее искать по “электронная теория проводимости”).

Будем рассматривать ток в металлических проводниках, который создаётся электронами. Можно провести аналогию между электронами в проводнике и жидкости в водопроводной трубе. (На начальном этапе электричество так и считали особой жидкостью.) Как через стенки трубы вода не выливается, так и электроны не могут покинуть проводник, потому что положительно заряженные ядра атомов притянут их обратно. Электроны могут перемещаться только в внутри проводника.

1.2 Создание электрического тока.
Но просто так ток в проводнике не возникнет. Это все равно, что залить воду в кусок трубы и заварить с обоих концов. Вода никуда не потечет. В куске проводника электроны тоже не могут двигаться в одном направлении. Если электроны почему-то сдвинутся вправо, то слева возникнет нескомпенсированный положительный заряд, который потянет их обратно. Поэтому электроны могут только прыгать от одного атома к другому и обратно. Но если трубу свернуть в кольцо, то вода уже может течь вдоль трубы, если каким-то образом заставить ее двигаться. Точно также и концы проводника можно соединить друг с другом, и тогда электроны смогут перемещаться вдоль проводника, если их заставить. Если концы проводника соединены друг с другом, то получается замкнутая цепь. Постоянный ток может идти только в замкнутой цепи. Если цепь разомкнута, то ток не идет. Чтобы заставить воду течь по трубе используется насос. В электрической цепи роль насоса выполнят батарейка. Батарейка гонит электроны по проводнику и тем самым создает электрический ток. По научному батарейка называется генератором. Так в электротехнике называют насос для создания электрического тока.

Бывают два типа генераторов – генератор напряжения и генератор тока.
Это фундаментальная вещь на самом деле, обратите внимание! См. рисунок ниже

рис 1. Генератор напряжения величиной U

рис 2. Генератор тока величиной I

На верхней картинке изображен генератор напряжения, на нижней – генератор тока. Насос -генератор напряжения создает постоянное давление, насос-генератор тока создает постоянный поток. Верхняя цепь разомкнута, и нижняя – замкнута. Рассмотрим, какими свойствами обладает генератор напряжения. Представим следующую цепь

рис 3. Генератор напряжения величиной U с нагрузкой R1

В терминах водопроводной аналогии, генератор -это насос, создающий постоянное давление, выключатель SW1 – это клапан, открывающийперекрывающий трубу, сопротивление R1 – это кранвентиль который насколько-то приоткрыт. Этот крантель можно прикрыть – сопротивление увеличится, поток воды уменьшится. Можно открыть побольше – сопротивление уменьшится, поток воды увеличится. Вроде все интуитивно понятно. Теперь представим, что мы открываем кран все больше и больше. Тогда поток воды будет увеличиваться и увеличиваться. При этом генератор напряжения по определению поддерживает напряжение (давление) постоянным, независимо от величины потока! Если кран открыть полностью и сопротивление станет равно 0, то поток станет равным бесконечности. При этом генератор все равно будет выдавать напряжение равное U! Конечно все это происходит в идеальной модели, когда мощность генератора бесконечна. Реальные генераторы (батарейки или аккумуляторы) примерно соответствуют этой модели в определенном диапазоне напряжений и токов.

Рассмотрим теперь цепь с генератором тока.

рис 4. Генератор тока величиной I с нагрузкой R2

Что делает генератор тока? Он гонит ток! Ему сказано гнать ток величиной I, и он его гонит, невзирая на величину сопротивления (насколько открыт кран). Открыт кран полностью – ток будет равен I. Напряжение (давление) будет равно.
Закрыт кран полностью – ток все равно будет равен I! Но при этом напряжение (давление) будет равно бесконечности. Опять таки в модели.
Из этих рассуждений интуитивно понятно вытекает основной закон электротехники – Закон Ома. ( “С красной строки. Подчеркни” (с))

2. Закон Ома.

Сначала c точки зрения генератора напряжения

Если к сопротивлению R приложить напряжение U, то через сопротивление пойдет ток
I =U/R Теперь с точки зрения генератора тока

Если через сопротивление R пропускать ток I, то на сопротивлении возникнет падение напряжения U=I*R

Вот как-то надо этот момент осознать. Эти две формулировки совершенно равноправны и применение их зависит только от того, какой генератор рассматривается. Можно конечно еще записать R=U/I. Что-то вроде – если к участку цепи приложено напряжение U, и при этом в этом участке проходит ток I, то цепь имеет сопротивление R. Дальше по хорошему надо рассматривать варианты цепей с параллельным или последовательным включением резисторов, но неохота. Это чисто технические моменты. Что-то вроде

рис 5. Последовательное включение резисторов

Через данную цепь из последовательно соединенных резисторов R1 и R2 проходит ток величиной I. Какое падение напряжения будет на каждом резисторе U1 и U2?
Используйте закон Ома и все!
Эта цепь кстати с генератором тока, поскольку входная переменная здесь ток. Ну то есть самого генератора тока может и не быть, просто ток в цепи известен и считается постоянным и равным I. Поэтому как бы этот ток гонит генератор тока.
Еще – говорят “падение напряжения на резисторе”, потому что “производит” напряжение (давление) генератор, а после каждого резистора напряжение будет уменьшаться, падать на этом резисторе на величину U=I*R.

Хотя пару важных практических случаев все таки рассмотрим.

1. Самая важная схема.
Самая важная схема, с которой инженеру-электронщику предстоит иметь дело постоянно на протяжении всей жизни – это делитель напряжения.
( “С красной строки. Подчеркни” (с))

3. Делитель напряжения
Схема имеет вид.

рис 6. Делитель напряжения

Делитель напряжения представляет собой два резистора, соединенных последовательно друг с другом.

Кстати, резистором называется электронный компонент (деталька), которая реализует электрическое сопротивление определенной величины . Его также (детальку) часто называют сопротивлением. Получается немного тавтология – сопротивление имеет сопротивление R. Поэтому для деталей лучше использовать название резистор. Резистор сопротивлением 1 килоом, например.

Так вот. Что же делает эта схема? Два последовательных резистора имеют некоторое эквивалентное сопротивление, назовем его R12. По цепи проходит ток I, от плюса генератора к минусу через резистор R1 и через резистор R2. При этом на резисторе R1 падает напряжение U1=I*R1, а на резисторе R2 падает напряжение U2=I*R2. Согласно закону Ома. Напряжение U=U1+U2, как видно из схемы. Таким образом U=I*R1+I*R2=I*(R1+R2).
То есть эквивалентное сопротивление последовательно соединенных резисторов равно сумме их сопротивлений.
Выражение для тока I=U/(R1+R2)
Найдем теперь, чему равно напряжение U2. U2=I*R2= U* R2/(R1+R2).

Пример картинки из интернета. Если резисторы равны, то входное напряжение Uвx делится пополам.

Второй важный случай – учет выходного сопротивления источника (генератора) и входного сопротивления приемника (цепи, к которой генератор подключен)

рис 7. Выходное сопротивление источника и входное сопротивление приемника.

Идеальный генератор напряжения имеет нулевое выходное сопротивление, то есть при нулевом сопротивлении внешней цепи величина тока будет равна бесконечности ∝. Реальный генератор напряжения обеспечить бесконечный ток не может. Поэтому при замыкании внешней цепи ток в ней будет ограничен внутренним сопротивлением генератора, на рис. обозначен буквой r.

Кстати, правильный способ проверки пальчиковых батареек, заключается в измерении тока, которые они могут отдать. То есть на тестере выставляется предел 10А, режим измерения тока, и щупы прикладываются к контактам батареи. Ток в районе 1А или больше говорит о том, что батарейка свежая. Если ток меньше 0.5А, то можно выкидывать. Или попробовать в настенных часах, может сколько-то проработает.

Если выходное сопротивление источника (внутреннее сопротивление r на рисунке) соизмеримо со входным сопротивлением приемника (R3 на рисунке), то эти резисторы будут действовать, как делитель напряжения. На приемник при этом будет поступать не полное напряжение источника U, а U1=U*R3/(r+R3). Если эта схема предназначена для измерения напряжения U, то она будет врать!

В следующих статьях планируется рассмотреть цепи с конденсаторами и индуктивностями.
Затем диоды, транзисторы и операционные усилители.

Что такое электрический ток?

Открытия, связанные с электричеством, кардинально изменили нашу жизнь. Используя электрический ток как источник энергии, человечество сделало прорыв в технологиях, которые облегчили наше существование. Сегодня электричество приводит в движение токарные станки, автомобили, управляет роботизированной техникой, обеспечивает связь. Этот список можно продолжать очень долго. Даже трудно назвать отрасль, где можно обойтись без электроэнергии.

В чём секрет такого массового использования электричества? Ведь в природе существуют и другие источники энергии, более дешевые, чем электричество. Оказывается всё дело в транспортировке.

Электрическую энергию можно доставить практически везде:

к производственному цеху;
квартире;
на поле;
в шахту, под воду и т. д.

Электроэнергию, накопленную аккумулятором, можно носить с собой. Мы пользуемся этим ежедневно, беря с собой сотовый телефон. Ни один другой вид энергии не обладает такими универсальными свойствами как электричество. Разве это не является достаточной причиной для того, чтобы глубже изучить природу и свойства электричества?

Что такое электрический ток?

Электрические явления наблюдались давно, но объяснить их природу человек смог относительно недавно. Удар молнии казался чем-то неестественным, необъяснимым. Странным казалось потрескивание некоторых предметов при их трении. Искрящаяся в темноте расчёска, после расчёсывания шерсти животных (например, кошки) вызвала недоумение, но подогревала интерес к этому явлению.

Как всё начиналось

Ещё древним грекам было известно свойство янтаря, потёртого о шерсть, притягивать некоторые мелкие предметы. Кстати, от греческого названия янтаря –«электрон» пошло название «электричество».

Когда физики вплотную занялись исследованием электризации тел, они начали понимать природу подобных явлений. А первый кратковременный электрический ток, созданный человеком, появился при соединении проводником двух наэлектризованных предметов (см. рис. 1). В 1729 году англичане Грей и Уиллер открыли проводимость зарядов некоторыми материалами. Но определения электрического тока они не смогли дать, хотя и понимали, что заряды перемещаются от одного тела к другому по проводнику.

Рис. 1. Опыт с заряженными телами

Об электрическом токе, как о физическом явлении заговорили лишь после того, как итальянец Вольта дал объяснение опытам Гальвани, а в 1794 году изобрёл первый в мире источник электричества – гальванический элемент (столб Вольта). Он обосновал упорядоченное перемещение заряженных частиц по замкнутой цепи.

Определение

В современной трактовке электрическим током называют направленное перемещение силами электрического поля заряженных частиц, Носителями зарядов металлических проводников являются электроны, а растворов кислот и солей — отрицательные и положительные ионы. Полупроводниковыми носителями зарядов являются электроны и «дырки».

Для того чтобы электрический ток существовал, необходимо всё время поддерживать электрическое поле. Должна существовать разница потенциалов, поддерживающая наличие первых двух условий. До тех пор, пока эти условия соблюдены, заряды будут упорядоченно перемещаться по участкам замкнутой электрической цепи. Эту задачу выполняют источники электричества.

Такие условия можно создать, например, с помощью электрофорной машины (рис. 2). Если два диска вращать в противоположных направлениях, то они будут заряжаться разноимёнными зарядами. На щётках, прилегающих к дискам, появится разница потенциалов. Соединив контакты проводником, мы заставим заряженные частицы двигаться упорядоченно. То есть электрофорная машина является источником электричества.

Рисунок 2. Электрофорная машина

Источники тока

Первыми источниками электрической энергии, нашедшими практическое применение, были упомянутые выше гальванические элементы. Усовершенствованные гальванические элементы (народное название – батарейки) широко применяются по сей день. Они используются для питания пультов управления, электронных часов, детских игрушек и многих других гаджетов.

С изобретением генераторов переменных токов электричество приобрело второе дыхание. Началась эра электрификации городов, а позже и всех населённых пунктов. Электрическая энергия стала доступной для всех граждан развитых стран.

Сегодня человечество ищет возобновляемые источники электроэнергии. Солнечные панели, ветряные электростанции уже занимают свои ниши в энергосистемах многих стран, включая Россию.

Характеристики

Электрический ток характеризуется величинами, которые описывают его свойства.

Сила и плотность тока

Для описания характеристики электричества часто используют термин «сила тока». Название не совсем удачное, так как оно характеризует только интенсивность движения электрических зарядов, а не какую-то силу в буквальном смысле. Тем не менее, этим термином пользуются, и он означает количество электричества (зарядов) проходящего через плоскость поперечного сечения проводника. Единицей измерения силы тока в системе СИ является ампер (А).

1 А означает то, что за одну секунду через поперечное сечение проводника проходит электрический заряд 1 Кл. (1А = 1 Кл/с).

Плотность тока – векторная величина. Вектор направлен в сторону движения положительных зарядов. Модуль этого вектора равен отношению силы тока на некотором перпендикулярном к направлению движения зарядов сечении проводника к площади этого сечения. В системе СИ измеряется в А/м 2 . Плотность более ёмко характеризует электричество, однако на практике чаще используется величина «сила тока».

Разница потенциалов (напряжение) на участке цепи выражается соотношением: U = I×R, где U – напряжение, I – сила тока, а R – сопротивление. Это знаменитый закон Ома для участка цепи.

Мощность

Электрическими силами совершается работа против активного и реактивного сопротивления. На пассивных сопротивлениях работа преобразуется в тепловую энергию. Мощностью называют работу, выполненную за единицу времени. По отношению к электричеству применяют термин «мощность тепловых потерь». Физики Джоуль и Ленц доказали, что мощность тепловых потерь проводника равна силе тока умноженной на напряжение: P = I× U. Единица измерения мощности – ватт (Вт).

Частота

Переменный ток характеризуется также частотой. Данная характеристика показывает, как за единицу времени изменяется количество периодов (колебаний). Единицей измерения частоты является герц. 1 Гц = 1 периоду за секунду. Стандартная частота промышленного тока составляет 50 Гц.

Ток смещения

Понятие «ток смещения» ввели для удобства, хотя в классическом понимании его нельзя назвать током, так как отсутствует перенос заряда. С другой стороны, интенсивность магнитного поля пребывает в зависимости от токов проводимости и смещения.

Токи смещения можно наблюдать в конденсаторах. Несмотря на то, что при зарядке и разрядке между обкладками конденсатора не происходит перемещения заряда, ток смещения протекает через конденсатор и замыкает электрическую цепь.

Виды тока

По способу генерации и свойствам электроток бывает постоянным и переменным. Постоянный – это такой, что не меняет своего направления. Он течёт всегда в одну сторону. Переменный ток периодически меняет направление. Под переменным понимают любой ток, кроме постоянного. Если мгновенные значения повторяются в неизменной последовательности через равные промежутки времени, то такой электроток называют периодическим.

Классификация переменного тока

Классифицировать изменяющиеся во времени токи можно следующим образом:

Синусоидальный, подчиняющийся синусоидальной функции во времени.
квазистационарный – переменный, медленно изменяющийся во времени. Обычные промышленные токи являются квазистационарными.
Высокочастотный – частота которого превышает десятки кГц.
Пульсирующий – импульс которого периодически изменяется.

Различают также вихревые токи, которые возникают в проводнике при изменении магнитного потока. Блуждающие токи Фуко, как их ещё называют, не текут по проводам, а образуют вихревые контуры. Индукционный ток имеет ту же природу что и вихревой.

Дрейфовая скорость электронов

Электричество по металлическому проводнику распространяется со скоростью света. Но это не означает, что заряженные частицы несутся от полюса к полюсу с такой же скоростью. Электроны в металлических проводниках встречают на своём пути сопротивление атомов, поэтому их реальное перемещение составляет всего 0,1 мм за секунду. Реальная, упорядоченная скорость перемещения электронов в проводнике называется дрейфовой.

Если замкнуть проводником полюсы источника питания, то вокруг проводника молниеносно образуется электрическое поле. Чем больше ЭДС источников, тем сильнее проявляется напряжённость электрического поля. Реагируя на напряжённость, заряженные частицы вмиг принимают упорядоченное движение и начинают дрейфовать.

Направление электрического тока

Традиционно считают, что вектор электрического тока направлен к отрицательному полюсу источника. Но на самом деле электроны движутся к положительному полюсу. Традиция возникла из-за того, что за направление вектора было выбрано движение положительных ионов в электролитах, которые действительно стремятся к негативному полюсу.

Электроны проводимости с отрицательным зарядом в металлах были открыты позже, но физики не стали менять первоначальные убеждения. Так укрепилось утверждение, что ток направлен от плюса к минусу.

Электрический ток в различных средах

В металлах

Носителями тока в металлических проводниках являются свободные электроны, которые из-за слабых электрических связей хаотично блуждают внутри кристаллических решёток (рис. 3). Как только в проводнике появляется ЭДС, электроны начинают упорядочено дрейфовать в сторону позитивного полюса источника питания.

Рис. 3. Электрический ток в металлах

В результате прохождения тока возникает сопротивление проводников, которое препятствует потоку электронов и приводит нагреванию. При коротком замыкании выделение тепла настолько сильное, разрушает проводник.

В полупроводниках

В обычном состоянии у полупроводника нет свободных носителей зарядов. Но если соединить два разных типа полупроводников, то при прямом подключении они превращаются в проводник. Происходит это потому, что у одного типа есть положительно заряженные ионы (дырки), а у другого – отрицательные ионы (атомы с лишним электроном).

Под напряжением электроны из одного полупроводника устремляются для замещения (рекомбинации) дырок в другом. Возникает упорядоченное движение свободных зарядов. Такую проводимость называют электронно-дырочной.

В вакууме и газе

Электрический ток возможен и в ионизированном газе. Заряд переносится положительными и отрицательными ионами. Ионизация газов возможна под действием излучения или вследствие сильного нагревания. Под действием этих факторов возбуждаются атомы, которые превращаются в ионы (рис. 4).

Рис 4. Электрический ток в газах

В вакууме электрические заряды не встречают сопротивления, поэтому. заряженные частицы движутся с околосветовыми скоростями. Носителями зарядов являются электроны. Для возникновения тока в вакууме необходимо создать источник электронов и достаточно большой положительный потенциал на электроде.

Примером может служить работа вакуумной лампы или электронно-лучевая трубка.

В жидкостях

Оговоримся сразу – не все жидкости являются проводниками. Электрический ток возможен в кислотных, щёлочных и соляных растворах. Иначе говоря – в средах, где имеются заряженные ионы.

Если опустить в раствор два электрода и подключить их к полюсам источника, то между ними будет протекать электрический ток (рис. 5). Под действием ЭДС катионы устремятся к катоду (минусу), а анионы к аноду. При этом будет происходить химическое воздействие на электроды – на них будут оседать атомы растворённых веществ. Такое явление называют электролизом.

Рис. 5. Электроток в жидкостях

Для лучшего понимания свойств электротока в разных средах, предлагаю рассмотреть картинку на рисунке 6. Обратите внимание на вольтамперные характеристики (4 столбец).

Рис. 6. Электрический ток в средах

Проводники электрического тока

Среди множества веществ, лишь некоторые являются проводниками. К хорошим проводникам относятся металлы. Важной характеристикой проводника является его удельное сопротивление.

Небольшое сопротивление имеют:

все благородные металлы;
медь;
алюминий;
олово;
свинец.

На практике наиболее часто применяют алюминиевые и медные проводники, так как они не слишком дорогие.

Электробезопасность

Несмотря на то что электричество прочно вошло в нашу жизнь, не следует забывать об электробезопасности. Высокие напряжения опасны для жизни, а короткие замыкания становятся причиной пожаров.

При выполнении ремонтных работ необходимо строго соблюдать правила безопасности: не работать под высоким напряжением, использовать защитную одежду и специальные инструменты, применять ножи заземления и т.п.

В быту используйте только такую электротехнику, которая рассчитана на работу в соответствующей сети. Никогда не ставьте «жучки» вместо предохранителей.

Помните, что мощные электролитические конденсаторы имеют большую электрическую емкость. Накопленная в них энергия может вызвать поражение даже спустя несколько минут после отключения от сети.

Электрическая энергия, ее свойства и применение

Содержание:

Применение электрической энергии
1. Получение электрической энергии
2. Передача и распределение электрической энергии
3. Электрификация народного хозяйства и ее значение

Электрическая энергия:

Из всех видов энергии в настоящее время наиболее широко применяется электромагнитная энергия, которую в практике обычно называют электрической.

Энергия — это количественная мера движения и взаимодействия всех форм материи. Для любого вида энергии можно назвать материальный объект, который является ее носителем.

Механическую энергию несут, например, вода, падающая на лопасти гидротурбины, заведенная пружина, тепловую — нагретый газ, пар, горячая вода.

Носителем электрической энергии является особая форма материи — электромагнитное поле, главная особенность которого состоит в том, что оно оказывает силовое воздействие на электрически заряженные частицы, зависящее от их скорости и величины заряда. Это свойство электромагнитного поля является основой связанных между собой электрических и магнитных явлений, известных из курса физики — взаимодействия электрически заряженных или намагниченных тел, электрического тока, электромагнитной индукции и др.

Использованием этих явлений для получения, передачи и преобразования электрической энергии занимается электротехника. Применение электромагнитного поля и его энергии для передачи информации без проводов — задача радиотехники.

Применение электрической энергии

Широкое применение электрической энергии объясняется ее ценными свойствами, возможностью эффективного преобразования в другие виды энергии (механическую, тепловую, световую, химическую) с целью приведения в действие машин и механизмов, получения тепла и света, изменения химического состава вещества, производства и обработки материалов и т. д.

Преобразование электрической энергии в механическую с помощью электродвигателей позволяет наиболее удобно, технически совершенно и экономически выгодно приводить в движение многочисленные и разнообразные рабочие машины и механизмы (металлорежущие станки, прокатные станы; подъемно-транспортные машины, насосы, вентиляторы, швейные и обувные машины, молотилки, зерноочистительные, мукомольные машины и т. д.).

Электродвигатели приводят в движение поезда, морские и речные суда, городской транспорт. С применением в промышленности электродвигателей стало возможным отказаться от неудобного и малоэффективного группового трансмиссионного привода, перевести рабочие машины на индивидуальный привод (у каждой рабочей машины — свой электродвигатель), а сложные машины (например, прокатный стан, бумагоделательная машина и т. п.) — на многодвигательный привод, когда каждый из группы электродвигателей выполняет в приводе свою определенную функцию.

Электрификация рабочих машин дает возможность не только механизировать, но и максимально автоматизировать силовые процессы, так как электродвигатель позволяет в широких диапазонах регулировать мощность и скорость привода.

Во многих технологических процессах используют преобразование электрической энергии в тепловую и химическую. Так, например, электронагрев и электролиз дают возможность получать высококачественные специальные стали, цветные металлы, обеспечивают наивысшую чистоту производимых материалов. При электротермической обработке металлов, резиновых изделий, пластмасс, стекла, древесины получают продукцию высокого качества.

Электрохимические процессы, составляющие основу гальванотехники, позволяют получать антикоррозионные покрытия, идеальные поверхности для отражения лучей и т. д.

Большое развитие, особенно в нашей стране, получила электросварка, обеспечивающая высокую производительность труда и другие технико-экономические показатели.

Электрические источники света обеспечивают высокое качество искусственного освещения. Благодаря применению электрической энергии получены выдающиеся результаты в технике связи, автоматике, электронике, в управлении и контроле технологических процессов и т. д.

В таких областях, как медицина, биология, астрономия, геология, математика и т. д., еще недавно применялись только электрические устройства общего назначения (электролампы, электронагреватели, электродвигатели и т. п.), а теперь все шире внедряются специализированные электрические приборы, аппараты, установки, которые обеспечивают дальнейшее развитие этих областей как в научном, так и в прикладном отношении.

Большое значение для развития науки и техники имеют электронные вычислительные машины, которые становятся распространенным и высокоэффективным средством научных исследований, экономических расчетов, планирования, управления производственными процессами, диагностики болезней и т. д.

Получение электрической энергии

Электрическую энергию можно получить из других видов энергии непосредственно или путем промежуточных преобразований.

Для этого используют природные энергетические ресурсы — реки и водопады, океанские приливы, органическое топливо, ядерное топливо, солнечную радиацию, ветер, геотермальные источники.

В больших количествах электрическую энергию получают на электростанциях с помощью электромеханических генераторов — преобразователей механической энергии в электрическую.

На гидроэлектростанциях механическая энергия к электрогенераторам поступает от гидротурбин, которые воспринимают постоянно возобновляемую в природе энергию течения рек. На тепловых электростанциях используют энергию органического топлива. Тепловая энергия, полученная при сжигании топлива, поступает в тепловые турбины (паровые, газовые), превращается в них в механическую и передается электрогенераторам.

На атомных электростанциях тепловую энергию получают за счет энергии, содержащейся в ядрах атомов, а в остальном схема получения электрической энергии такая же, как на тепловой станции.

Прямое преобразование химической, тепловой, лучистой энергии в электрическую осуществляют с помощью электрохимических, термоэлектрических, термоэмиссионных, фотоэлектрических генераторов. Эти устройства имеют малую мощность и поэтому для большой энергетики непригодны, а применяются в радиотехнике, автоматике, космической технике.

Для получения электроэнергии в больших количествах более перспективны магнитогидродинамические генераторы и устройства для прямого преобразования термоядерной энергии в электрическую.

Передача и распределение электрической энергии

Повсеместное использование электрической энергии при концентрации природных энергетических ресурсов в отдельных географических районах привело к необходимости передачи ее на большие расстояния, распределения между приемниками в большом диапазоне мощностей.

В Советском Союзе действуют электропередачи протяженностью более 1000 км (крупнейшая из них между Волжской ГЭС им. XXII съезда КПСС и Москвой). Решаются вопросы, связанные со строительством сверхдальних электропередач (3500—5000 км) из районов Сибири в европейскую часть страны.

Электрическая энергия легко распределяется по приемникам любой мощности. В технике связи, в автоматике и измерительной технике используют устройства малой мощности (единицы и доли ватта). Вместе с тем имеются электрические устройства (двигатели, нагревательные установки) мощностью в тысячи и десятки тысяч киловатт.

Для линий передачи и распределительных сетей применяют металлические провода (из алюминия, стали, меди). Действием электрогенератора в проводах и окружающем их диэлектрике устанавливается электромагнитное поле, несущее энергию.

При наличии проводов поле достигает высокой концентрации, поэтому передача осуществляется с высоким коэффициентом полезного действия и в количестве, достаточном для приведения в действие различных приемников, в том числе большой мощности.

В радиотехнике используется передача электромагнитного поля без соединительных проводов, поэтому поле, распространяясь в пространстве, рассеивается в большом объеме. Приемные устройства улавливают лишь небольшую часть энергии, которой недостаточно для приведения в действие машин, нагревательных устройств, источников света и т. п. Однако для передачи информации такой способ пригоден, так как для воспроизведения сигналов достаточно принять ничтожно малую часть энергии передатчика.

Электрификация народного хозяйства и ее значение

Ценные свойства электрической энергии были замечены еще тогда, когда наука и техника делали первые шаги с целью ее использования.
Более 100 лет назад К. Маркс и Ф. Энгельс предсказали глубокое влияние электрификации на развитие человеческого общества.

Об этом неоднократно писал и говорил В. И. Ленин. Он видел не только технические и экономические возможности, но и исключительное социальное значение электрификации.

Указывая на необходимость электрификации, В. И. Ленин не ограничивал ее роль периодом восстановления народного хозяйства и построения фундамента социализма, а видел в ней материально-техническую базу коммунистического общества. «Если не перевести Россию на иную технику, более высокую, чем прежде, не может быть речи о восстановлении народного хозяйства и о коммунизме. Коммунизм есть Советская власть плюс электрификация всей страны, ибо без электрификации поднять промышленность невозможно».
В феврале 1920 г. приступила к работе созданная по инициативе В. И. Ленина Государственная комиссия по электрификации России (ГОЭЛРО). При постоянном внимании и поддержке В. И. Ленина комиссия подготовила комплексный план восстановления и развития наиболее важных отраслей народного хозяйства на основе электрификации. В декабре того же года план был принят на VIII Всероссийском съезде Советов. Сравнительно с современным уровнем электрификации план ГОЭЛРО невелик—было намечено построить за 10 — 15 лет 30 электростанций общей мощностью 1,5 млн. кВт при годовом производстве 8,8 млрд. кВт•ч электроэнергии. Но тогда, в годы разрухи и голода, и такой план многим казался нереальным. В; И. Ленин твердо верил в успех дела и, отмечая выдающееся хозяйственное и политическое значение плана, сказал о нем: «На мой взгляд, это — наша вторая программа партии».
План ГОЭЛРО был выполнен за 10 лет, а к 1935 г. мощность построенных электростанций превысила плановые наметки почти в 2,5 раза.
О дальнейшем развитии электроэнергетики можно судить по динамике производства электрической энергии (табл. В.1).

Годовая выработка электроэнергии стремительно росла и растет в основном за счет ввода в действие новых тепловых и гидравлических электростанций. При этом на первый план выступает тенденция увеличения единичной мощности электростанций и их энерго-агрегатов.

Год	1913	1931	1940	1960	1965	1970	1975	1980
Производство электроэнергии, млрд. кВт•ч	2,03	10,7	48,3	292,3	506,7	740,9	1038	1295

Потребности народного хозяйства в электрической энергии непрерывно растут, этим и обусловливается рост ее производства. Для того чтобы удовлетворять эти потребности, необходимо строить не только новые электростанции, но и линии электропередачи, различные потребляющие энергию электроустановки, увеличивать производство трансформаторов, электродвигателей, коммутационной аппаратуры, электротехнических материалов, различной аппаратуры и приборов для автоматизации производственных процессов, электрификации быта и т. д.

В электрической системе (источник — линия— приемник) энергия не накапливается, т. е. одновременно с получением в генераторе она полностью преобразуется в другой вид в приемнике. Поэтому быстрый рост производства электроэнергии свидетельствует о таких же темпах электрификации в целом, включая ее передачу, распределение и использование.

В настоящее время во всем мире на производство электрической энергии используется около 1/3 всех добываемых энергоресурсов. Потребление электроэнергии растет в среднем вдвое быстрее, чем потребление энергетических ресурсов в целом. В 1960 г. произведено 2000 млрд. кВт•ч электроэнергии, а в 1975 г. — 6500 млрд. По прогнозам специалистов также примерно втрое вырастет потребление электроэнергии за период с 1980 по 2000 г. и к началу следующего века достигнет колоссальной цифры — 30 000 млрд. кВт•ч.

Еще более быстрыми темпами развивается электрификация в СССР, которая есть и будет основой непрерывного научно-технического и социального прогресса. Решается грандиозная задача — осуществление полной электрификации всей страны, создание материальной базы коммунистического общества.

Полная электрификация означает использование электрической энергии повсеместно: в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве, в быту. При этом особое внимание уделяется комплексной механизации и автоматизации производства с широким применением электронных вычислительных машин, электрификации тех участков и технологических процессов во всех отраслях народного хозяйства, в которых применение электрической энергии по тем или иным причинам было недостаточно.
Важнейшей задачей является рациональное использование электрической энергии, максимальное сокращение потерь в процессе ее потребления, производства, передачи и распределения.

Задача экономии ставится не только в отношении электрической энергии, а распространяется на все энергетические ресурсы. Она является частью общей большой работы по экономии и рациональному использованию всех видов материальных, трудовых и финансовых ресурсов.

В отчетном докладе XXVI съезду КПСС указано, что от выполнения этой работы, от умелого и эффективного использования всех имеющихся ресурсов зависит дальнейшее развитие экономики страны. Хозяйское отношение к общественному добру, умение полностью, целесообразно использовать все виды ресурсов съезд провозгласил одним из важнейших принципов экономической стратегии КПСС на предстоящий период.

Ориентировочные расчеты показывают, что запасов органического топлива по уровню потребления 2000 г. человечеству хватит примерно на 150 лет. При том же уровне потребления лишь 10% электроэнергии могут дать все реки мира, еще меньше в настоящее время можно ожидать от использования морских приливов, энергии ветра. Технически сильно ограничены возможности использования внутриземного тепла, энергии излучения Солнца. Таким образом, в ближайшем будущем основными источниками энергии будут органическое и ядерное топливо.

Планируемое ускорение строительства атомных электростанций вызывается не только необходимостью экономить органическое топливо, но и их решающими преимуществами в отношении загрязнения окружающей среды.
Для избавления человечества от угрозы «энергетического голода», устранения вредного воздействия на окружающую среду ученые ищут новые пути получения электрической энергии, увеличения мощности и коэффициента полезного действия установок для прямого преобразования тепловой, химической, солнечной энергии в электрическую.

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.