Меню

В чем измеряется электричество тока

Электрический ток: определение, единицы измерения, природа возникновения

Абрамян Евгений Павлович

  1. Как образуется электрический ток?
  2. В каким материалах возникает ток?
  3. Возникновение тока в различных материалах
  4. От чего зависит электрический ток?
  5. В чем измеряется электрический ток? Единицы измерения
  6. Постоянный и переменный ток

Как образуется электрический ток?

Электрический ток появляется в веществе при условии наличия свободных (несвязанных) заряженных частиц. Носители заряда могут присутствовать в среде изначально, либо образовываться при содействии внешних факторов (ионизаторов, электромагнитного поля, температуры).

В отсутствие электрического поля их передвижения хаотичны, а при подключении к двум точкам вещества разности потенциалов становятся направленными – от одного потенциала к другому.

Количество таких частиц влияет на проводимость материала – различают проводники, полупроводники, диэлектрики, изоляторы.

В каким материалах возникает ток?

Процессы образования электрического тока в различных средах имеют свои особенности:

  1. В металлах заряд перемещают свободные отрицательно заряженные частицы – электроны. Переноса самого вещества не происходит – ионы металла остаются в своих узлах кристаллической решетки. При нагревании хаотичные колебания ионов близ положения равновесия усиливаются, что мешает упорядоченному движению электронов, — проводимость металла уменьшается.
  2. В жидкостях (электролитах) носителями заряда являются ионы – заряженные атомы и распавшиеся молекулы, образование которых вызвано электролитической диссоциацией. Упорядоченное движение в этом случае представляет собой их перемещение к противоположно заряженным электродам, на которых они нейтрализуются и оседают.

Катионы (положительные ионы) движутся к катоду (минусовому электроду), анионы (отрицательные ионы) – к аноду (плюсовому электроду). При повышении температуры проводимость электролита возрастает, так как растет число разложившихся на ионы молекул.

Источник

В чём измеряется электричество?

Международная система единиц подскажет любому человеку, в чём измеряется электроэнергия. Такая информация нужна для того, чтобы правильно и безопасно использовать в домашних условиях электрические бытовые приборы.

Единицы измерения напряжения

Напряжение измеряется в вольтах. Чтобы снабдить электроэнергией частные дома используется однофазная сеть с напряжением 220 Вольт.

Но, существует также и трёхфазная сеть, для которой напряжение равно 380 Вольт. В 1000 Вольтах состоит 1 киловольт. Согласно этому показателю, напряжение 220 и 380 Вольт равно 0,22 и 0,4 киловольт.

Измерение силы тока

Сила тока представляет собой потребляемую нагрузку, которая возникает во время работы бытовых приборов или оборудования. Её измеряют в амперах.

Измерение сопротивления

Сопротивление является важным показателем, который показывает, с каким противодействием материалу проходит электроток. При замере сопротивления специалист сможет сказать, рабочий ли электрический прибор или же он вышел из строя. Сопротивление измеряется в Омах.

Человеческое тело имеет сопротивление от двух до десяти килоОм.

Для оценки сопротивляемости материалов, чтобы в дальнейшем их использовать для производства электротехнических продуктов используется показатель удельного сопротивления проводника. Такой показатель зависит от площади поперечного сечения и длины проводника.

Измерение мощности

Количество электроэнергии, которую потребляют приборы за определённую единицу времени, называют мощностью. Она измеряется в Ваттах, киловаттах, мегаваттах, гигаваттах.

Измерение электроэнергии по счётчику

В чем измеряется электричество?

Чтобы просчитать, сколько электроэнергии потребляет семья за определённый период времени (например, за месяц) устанавливаются электрические счётчики. На больших предприятиях устанавливают счётчики реактивной энергии.

Для определения потребления электроэнергии в квартире или доме используют такое измерение как 1 киловатт за 60 минут. Когда проводится запись потребления электричества важно мощность умножить на время, чтобы правильно измерить электроэнергию.

Теперь вам известно, в чём измеряется электричество. Теперь без труда сможете определить мощность прибора и какое напряжение в розетке, чтобы не вывести его из строя. Благодаря описанным показателям можно избежать серьёзных и опасных ошибок в использовании электрических приборов.

Источник

Основные электрические величины

Рассмотрим основные электрические величины, которые мы изучаем сначала в школе, затем в средних и высших учебных заведениях. Все данные для удобства сведем в небольшую таблицу. После таблицы будут приведены определения отдельных величин, на случай возникновения каких-либо непониманий.

Величина Единица измерения в СИ Название электрической величины
q Кл — кулон заряд
R Ом – ом сопротивление
U В – вольт напряжение
I А – ампер Сила тока (электрический ток)
C Ф – фарад Емкость
L Гн — генри Индуктивность
sigma См — сименс Удельная электрическая проводимость
e0 8,85418781762039*10 -12 Ф/м Электрическая постоянная
φ В – вольт Потенциал точки электрического поля
P Вт – ватт Мощность активная
Q Вар – вольт-ампер-реактивный Мощность реактивная
S Ва – вольт-ампер Мощность полная
f Гц — герц Частота

Существуют десятичные приставки, которые используются в названии величины и служат для упрощения описания. Самые распространенные из них: мега, мили, кило, нано, пико. В таблице приведены и остальные приставки, кроме названных.

Десятичный множитель Произношение Обозначение (русское/международное)
10 -30 куэкто q
10 -27 ронто r
10 -24 иокто и/y
10 -21 зепто з/z
10 -18 атто a
10 -15 фемто ф/f
10 -12 пико п/p
10 -9 нано н/n
10 -6 микро мк/μ
10 -3 милли м/m
10 -2 санти c
10 -1 деци д/d
10 1 дека да/da
10 2 гекто г/h
10 3 кило к/k
10 6 мега M
10 9 гига Г/G
10 12 тера T
10 15 пета П/P
10 18 экза Э/E
10 21 зета З/Z
10 24 йотта И/Y
10 27 ронна R
10 30 куэкка Q

Сила тока в 1А – это величина, равная отношению заряда в 1 Кл, прошедшего за 1с времени через поверхность (проводник), к времени прохождения заряда через поверхность. Для протекания тока необходимо, чтобы цепь была замкнутой.

Сила тока измеряется в амперах. 1А=1Кл/1c

В практике встречаются

Электрическое напряжение – разность потенциалов между двумя точками электрического поля. Величина электрического потенциала измеряется в вольтах, следовательно, и напряжение измеряется в вольтах (В).

1Вольт – напряжение, которое необходимо для выделения в проводнике энергии в 1Ватт при протекании по нему тока силой в 1Ампер.

В практике встречаются

Электрическое сопротивление – характеристика проводника препятствовать протеканию по нему электрического тока. Определяется как отношение напряжения на концах проводника к силе тока в нем. Измеряется в омах (Ом). В некоторых пределах величина постоянная.

1Ом – сопротивление проводника при протекании по нему постоянного тока силой 1А и возникающем при этом на концах напряжении в 1В.

Из школьного курса физики все мы помним формулу для однородного проводника постоянного сечения:

R=ρlS – сопротивление такого проводника зависит от сечения S и длины l

где ρ – удельное сопротивление материала проводника, табличная величина.

Между тремя вышеописанными величинами существует закон Ома для цепи постоянного тока.

Ток в цепи прямо пропорционален величине напряжения в цепи и обратно пропорционален величине сопротивления цепи – закон Ома.

Электрической емкостью называется способность проводника накапливать электрический заряд.

Емкость измеряется в фарадах (1Ф).

1Ф – это емкость конденсатора между обкладками которого возникает напряжение 1В при заряде в 1Кл.

В практике встречаются

Индуктивность – это величина, характеризующая способность контура, по которому протекает электрический ток, создавать и накапливать магнитное поле.

Индуктивность измеряется в генри.

1Гн – величина, равная ЭДС самоиндукции, возникающей при изменении величины тока в контуре на 1А в течение 1секунды.

В практике встречаются

Электрическая проводимость – величина, показывающая способность тела проводить электрический ток. Обратная величина сопротивлению.

Электропроводность измеряется в сименсах.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Источник



В каких единицах измеряется количество электричества

Электроэнергия единицы измерения

Напряжение

Напряжение (U) в сети измеряется в вольтах (В).

В однофазной сети, которая обычно используется для электроснабжения частных потребителей напряжение – 220В.

В трехфазной сети – напряжение – 380В. 1 киловольт (кВ) равен 1000В.

Напряжение 220 и 380В, приравнивается к обозначению напряжения как 0,22 и 0,4 кВ.

Сила тока

Потребляемая нагрузка, которую выдают бытовые приборы, оборудование и прочие потребители называется силой тока (I) и измеряется в амперах (А).

Сопротивление

Сопротивление (R) не менее важный показатель и демонстрирует величину противодействия материалов прохождению электротока. В быту, замер сопротивления свидетельствует о целостности электрических приборов, измеряется в (Ом). Для замера большого значения сопротивления, например, при замере целостности электродвигателя, пользуются мегомметром, 1 Ом равен 0,000001 мегаОм (мОм).

1 килоОм (кОм) равен 1000 Ом.

Сопротивление человеческого тела составляет от 2 до 10 кОм.

Удельное сопротивление проводника служит для оценки сопротивляемости материалов, для их последующего использования при изготовлении электротехнических изделий, зависит от площади поперечного сечения и длины проводника.

Мощность

Мощность – это количество электрической энергии, потребляемое тем или иным бытовым прибором за определенную единицу времени измеряется в ваттах (Вт) и килоВт (кВт) – 1000 Вт, в промышленных масштабах используют такие единицы измерения, как мегаватт – 1 млн. Вт и гигаватт (гВт) – 1 млрд ватт.

Ватты и вольты Особенности расчета мощности это лампы накаливания

Свободные носители заряда

В зависимости от концентрации свободных носителей электрических зарядов тела делятся на проводники, диэлектрики и полупроводники.

  • Проводники
    — тела, в которых носители электрического заряда могут перемещаться по всему его объёму. Проводники делятся на две группы: 1)
    проводники первого рода
    (металлы), в которых перемещение носителей элементарных электрических зарядов (свободных электронов) не сопровождается химическими превращениями; 2)
    проводники второго рода
    (например, расплавленные соли, растворы кислот), в которых перенос носителей зарядов (положительных и отрицательных ионов) ведёт к химическим изменениям.
  • Диэлектрики
    (например стекло, пластмасса) — тела, в которых практически отсутствуют свободные носители электрического заряда.
  • Полупроводники
    (например, германий, кремний) занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками.



В чем измеряется электроэнергия по счетчику

Для определения количества потребленной электроэнергии, используются электрические счетчики активной энергии, они служат для ее учета. В промышленности существуют также счетчики реактивной энергии.

Чтобы определить, в чем измеряется потребление электроэнергии в квартире, используют 1 кВт*час. Для счетчиков реактивной энергии, интегрированная реактивная мощность измеряется как 1 кВар*час. Необходимо заметить, что при записи потребляемой энергии, по счетчику правильно надо писать, мощность умножить на время.

(часто обозначается просто V) – это величина напряжения, которое толкает ток по цепи. В Европе ток, снабжающий домашние строения, обычно имеет напряжение в 240 вольт, хотя напряжение может варьировать до 14 вольт выше или ниже этой величины.

(амп. или А, для сокращения) – это величина, которая используется для измерения силы тока, т.е. количества электрических заряженных частиц, называемых электронами, которые проходят через данную точку цепи каждую секунду. Биллионы электронов необходимы, чтобы получить один ампер. Величина, выраженная в амперах, определяется частично напряжением и частично сопротивлением.

– величина, служащая для измерения сопротивления. Она названа в честь немецкого физика 19 века Георга Симона Ома, который установил закон, гласящий, что сила тока, проходящего через проводник, обратно пропорциональна сопротивлению. Этот закон можно выразить уравнением: Вольты/Омы = Амперы. Следовательно, если вам известны две из названных величин, вы можете вычислить и третью.

(W) – это величина энергии, показывающая, какое количество тока в приборе потребляется в любой момент. Соотношение между вольтами, амперами и ваттами выражено другим уравнением, которое поможет вам сделать любые расчеты. Они вам могут понадобиться для вычислений в данной книге:

Вольты х Амперы = Ватты

Принято пользоваться киловаттом (kW)

как единицей энергии для крупных вычислений. Один киловатт равен одной тысяче ваттов.

Киловатт-час

– это величина для измерения полного количества потребляемой энергии. Например, если вы из расходуете 1 kW энергии за 1 час, это будет отражено на счетчике, и это значение израсходованной электроэнергии будет включено в вашу книгу расчета за электричество.

Возобновляемая энергия

Другие альтернативные виды энергии — это энергия солнца, океана, и ветра. Технологии производства такой энергии пока не развиты в такой степени, чтобы человечество могло отказаться от использования ископаемого топлива. Однако, благодаря государственным субсидиям, а также тому, что они не причиняют много вреда окружающей среде, эти виды энергии становятся все более популярными.

Энергия солнца

Эксперименты по использованию энергии солнца начались еще в 1873 году, но эти технологии не получили широкого распространения до недавнего времени. Сейчас солнечная энергетика быстро развивается, во многом благодаря государственным и международным субсидиям. Первые солнечные энергоцентры появились в 1980-х. Солнечную энергию чаще собирают и преобразуют в электроэнергию с помощью солнечных батарей. Иногда используют тепловые машины, в которых воду нагревают солнечным теплом. В результате образуется водяной пар, который и приводит в движение турбогенератор.

Ветряная турбина в комплексе Эксибишн Плейс. Торонто, Онтарио, Канада.

Энергия ветра

Человечество использовало энергию ветра на протяжении многих веков. Впервые ветер начали использовать в мореходстве около 7000 лет назад. Ветряные мельницы используются несколько сотен лет, а первые ветротурбины и ветрогенераторы появились в 1970-х.

Энергия океана

Энергия приливов и отливов использовалась еще во времена Древнего Рима, но энергию волн и морских течений люди начали использовать недавно. В настоящее время большинство приливных и волновых электростанций только разрабатывается и испытывается. В основном проблемы связаны с высокой стоимостью строительства таких станций, и недостатками сегодняшних технологий. В Португалии, Великобритании, Австралии и США сейчас эксплуатируются волновые электростанции, однако многие из них все еще находятся в стадии опытной эксплуатации. Ученые считают, что в будущем энергия океана станет одной из основных направлений «зеленой энергии».

Приливная турбина в Канадском музее науки и техники в Оттаве

Биотопливо

При сжигании биотоплива выделяется энергия, которую растения переработали из солнечной энергии в процессе фотосинтеза. Биотопливо широко используется как в бытовых целях, например для обогрева жилья и приготовления пищи, так и в качестве топлива для транспорта. Из растений и животных жиров производят разновидности биотоплива — этиловый спирт и масла. В автотранспорте используется биодизельное топливо либо в чистом виде, либо в смеси с другими видами дизельного топлива.

Геотермальная энергетика

Энергия земного ядра хранится в виде тепла. Земная кора была нагрета до очень высокой температуры с момента ее формирования и до сих пор поддерживает высокую температуру. Радиоактивный процесс распада минералов в недрах Земли также выделяет тепло. До недавнего времени получить доступ к этой энергии можно было только на стыках земных пластов, в местах образования горячих источников. Совсем недавно началась разработка геотермальных скважин и в других географических регионах для того, чтобы начать использовать эту энергию для получения электричества. На данный момент стоимость энергии, полученной из таких скважин, очень высокая, поэтому геотермальная энергия не используется так широко, как другие виды энергии.

Река Ниагара, возле электростанции имени Вильяма Б. Ранкина. В 2009 году она была выведена из эксплуатации. Ниагара-Фолс, Онтарио, Канада.

Гидроэнергетика

Гидроэнергетика — еще одна альтернатива ископаемому топливу. Гидроэнергия считается «чистой», так как по сравнению со сжиганием ископаемого топлива, ее производство приносит меньше вреда окружающей среде. В частности, при получении гидроэнергии выброс парниковых газов незначителен.

Гидроэнергия вырабатывается потоком воды. Человечество широко использует этот вид энергии на протяжении многих веков и ее производство остается популярным благодаря ее низкой себестоимости и доступности. Гидроэлектростанции (ГЭС) собирают и преобразуют кинетическую энергию течения речной воды и потенциальную энергию воды в резервуарах с помощью плотин. Эта энергия приводит в движение гидротурбины, которые преобразует ее в электроэнергию. Плотины устроены так, чтобы можно было использовать разницу в высотах между резервуаром, из которого вытекает вода, и рекой, в которую перетекает вода.

Гидроэлектростанция имени Роберта Мозэса. Льюистон, штат Нью-Йорк, США

Несмотря на плюсы гидроэнергетики, с ней связан ряд проблем, таких как вред, наносимый экосфере при строительстве плотин. Такое строительство нарушает экосистемы, и живые организмы оказываются отрезанными от жизненно важной среды в экосистеме. Например, рыбы не могут проплыть вверх по течению на нерест и не всегда приспосабливаются к новым условиям. Общественность не всегда может контролировать работу энергетических компаний, поэтому в результате строительства новых ГЭС может возникнуть гуманитарный кризис. Примером такого кризиса является выселение жителей в результате строительства ГЭС «Три ущелья» в Китае. При постройке этой ГЭС правительством Китая было выселено более 1,2 миллиона жителей и затоплена огромная площадь, включая поля, промышленные зоны, города, и поселки. Бытовые и производственные отходы были смыты и засорили новое водохранилище, отравляя растения и рыб. Из-за огромного количества воды в резервуаре в регионе увеличилась сейсмическая активность. В 2011 году Китайское правительство признало эту и некоторые другие проблемы.

Общие сведения

Название единицы измерения мощности электрического тока произошло от фамилии шотландского инженера-изобретателя Джеймса Уатта (1736−1819 гг.), который известен всему миру. Он изобрел паровую машину. Мощность электрического тока измеряется в ваттах (Вт).

Каждый электрический прибор обладает определенной мощностью и потребляет какое-то количество электрической энергии. Ее величина измеряется в ваттах, а для мощных потребителей — в киловаттах. Однако некоторые люди не понимают, что киловатт и киловатт-час являются двумя различными единицами измерения. В этом случае нужно рассмотреть физический смысл основных физических величин, определяющих их: силу тока, напряжение (разность потенциалов), сопротивление (электропроводимость), время работы электрооборудования.

Сила тока

Сила тока — количество электрического заряда, проходящего через проводник за единицу времени. Обозначается величина литерой «I» и измеряется в амперах. Она находится расчетным методом или измеряется при помощи электронно-измерительного прибора, который называется амперметром. Он подключается последовательно к нагрузке. Физический смысл силы тока в 1 А следующий: прохождение количества электрического заряда Qз, равное 1 кулону, через площадь поперечного сечения за 1 секунду. 1 Кл примерно равен 6,241*10 18 отрицательно заряженных частиц (электронов). Формула зависимости силы тока от Qз и времени (t) следующая: I = Qз / t.

Производные единицы измерения: 1 мА (0,001 А) и 1 кА (1000 А). Для удобства расчетов применяются сокращенные названия или аббревиатуры. Ток классифицируется на постоянный и переменный. Постоянный ток не изменяет направление протекания через проводник, но его амплитуда и величина могут меняться. Переменный ток изменяет направление и амплитуду по определенному закону. Его основной характеристикой является частота.

Согласно закону, происходит разделение на синусоидальный и несинусоидальный виды. В первом случае графиком является синусоида, которая зависит от амплитудного значения (Iмакс) и угловой частоты (w). Закон изменения тока с течением времени (t) записывается таким образом: i = Iмакс * sin (w * t). Параметр угловой частоты зависит от частоты тока (f): w = 2 * Пи * f. В этом соотношении величина Пи является значением, приблизительно равным 3,141592653589793238462643.

К току, изменяемому по несинусоидальному закону, относятся любые законы, в которых отсутствует функция синуса (sin). Очень часто в проектировании преобразователей можно встретить ток трапецеидальной и прямоугольной форм. Определить закон изменения электротока можно с помощью осциллографа, дающего его графическое представление. Необходимо учитывать, что ток является векторной величиной, поскольку имеет направление.

Разность потенциалов

Любое вещество состоит из атомов. Каждый атом обладает нейтральным зарядом и содержит элементарные или субатомные частицы: протоны, электроны и нейтроны. Суммарный положительный заряд протонов (Qp) и отрицательный заряд всех электронов (Qe) компенсируют друг друга (Qp = Qe). При воздействии на вещество внешних сил возможны случаи «захвата» атомом другого электрона, находящегося в составе другого атома. В результате чего атом, «захвативший» «чужой электрон», обладает отрицательным зарядом, поскольку в нем количество электронов преобладает над численным показателем числа протонов (Qe>Qp).

Атом, «потерявший» отрицательно заряженную субатомную частицу, называется положительным ионом, поскольку он обладает положительным зарядом (Qp>Qe). Пытаясь восстановить «потерю», он притягивает к себе отрицательную элементарную частицу соседнего атома. Физический процесс обмена частицами продолжается до тех пор, пока значение внешней силы не будет стремиться к 0 (она будет недостаточной для «вырывания» электрона).

При потере или притяжении частицы образуется электромагнитное поле. Его составляющая зависит от заряда иона и бывает положительной или отрицательной. Разность между составляющими разноименных зарядов называется разностью потенциалов или напряжением. Чем больше разность, тем больше величина напряжения. Оно измеряется в вольтах (В, V) и обозначается буквой U. Замерять его значение можно с помощью вольтметра или осциллографа.

Ватт, киловатт и киловатт-час

Единица измерения ватт получила свое название в честь ученого Джеймса Ватта, который занимался изучением электричества в позапрошлом веке. Именно ему приписывают изобретение универсальной паровой машины.

В ваттах сегодня измеряется любая мощность, а не только электрическая. Например, для измерения мощности двигателя автомобиля наряду с лошадиными силами также применяется ватт. Однако чаще всего используется не сама единица «ватт», а производная от нее — киловатт (кВт). По аналогии с метром и километром, а также с граммом и килограммом один киловатт равен тысяче ватт.

Нередко также подсчет энергии ведется и в других единицах, кратных ватту. Например, для измерения большой мощности удобно применять мегаватт — единицу, которая соответствует миллиону ватт. Также можно использовать и другие префиксы международной системы единиц, в том числе и те, которые соответствуют десятым, сотым, тысячным долям.

  • дециватт — это десятая часть ватта;
  • сантиватт — его сотая часть;
  • милливатт — это тысячная часть ватта.

Мощность электротока, которая потребляется обычными бытовыми приборами, такими как светильники, холодильник, телевизор лучше всего измеряется в кВт. Если ватт и производные единицы внесены в систему СИ, то киловатт-час там отсутствует. КВт·ч — это единица для измерения, которая внесистемная. Она была создана только для того, чтобы вести учет производящейся или, наоборот, использующейся электрической энергии.

Применение кВт·ч на территории РФ регламентирует ГОСТ, где однозначно указано название, обозначение и сфера, в которой она используется. Обозначаться киловатт-час может либо четырьмя русскими буквами, либо тремя английскими. Русское обозначение — «кВт·ч», а английское — «kW·h».

Вам это будет интересно Как работает вольтметр

Источник

Читайте также:  Какое действие электрического тока используется при работе электрической швейной машинки