Pochopení toku elektrického proudu v obvodech

Pro většinu lidí je elektřina záhadnou silou, která se nějak magicky objeví, když otočíme vypínač nebo zapojíme spotřebič. Přestože věda za tokem elektřiny je velmi složitá, základy elektrického proudu nebo proudu jsou snadno pochopitelné, pokud se naučíte některé klíčové pojmy a funkce. Pomáhá také porovnat tok elektřiny dráty s tokem vody potrubím. Ačkoli analogie není dokonalá, mnoho charakteristik elektrického proudu v obvodových drátech je podobné toku vody v instalatérském systému.

• Pohyblivé elektrony

  

  To, čemu říkáme elektrický proud, se vyskytuje na úrovni částic mezi atomy vodivého materiálu - v domácím obvodu je to měděné vedení. V každém atomu jsou tři typy částic: neutrony, protony (které nesou pozitivní elektromagnetický náboj) a elektrony (které nesou záporný náboj). Důležitou částicí je zde elektron, protože má jedinečnou vlastnost, že je schopen oddělit se od svého atomu a přesunout se na sousední atom. Tento tok elektronů vytváří elektrický proud - skok záporně nabitých elektronů z atomu na atom.

  Jak generátory fungují

  Co posílá elektrony do pohybu? Fyzika je komplikovaná, ale elektrický tok v obvodových vodičích je v podstatě umožněn užitkovým generátorem (turbína poháněná větrem, vodou, atomovým reaktorem nebo spalováním fosilních paliv). V roce 1931 Michael Faraday objevil, že elektrické náboje vznikly, když se materiál, který vede elektřinu (kovový drát), přesunul uvnitř magnetického pole. Toto jsou hlavní principy, kterými moderní generátory pracují: Turbíny - ať už poháněné padající vodou nebo párou vytvářenou jadernými reaktory - otáčí obrovské cívky kovového drátu uvnitř obřích magnetů, čímž způsobují tok elektrických nábojů.

  S tímto masivním elektrickým polem kladných a záporných nábojů se elektrony v drátech v celé energetické síti přesouvají do činnosti a začínají proudit v kadenci s elektrickým polem. Když otočíte vypínač světla nebo zapojíte lampu nebo topinkovač, ve skutečnosti využíváte velký tok elektronů, který je přitahován a tlačen pomocí generátorů energie vzdálených stovky kilometrů.

  Elektrické generátory jsou někdy přirovnávány k vodním čerpadlům - nevytvářejí elektřinu (stejně jako vodní čerpadlo nevytváří vodu), ale umožňují tok elektronů.

• Current = Flow of Elecricity

  

  Termín proud označuje jednoduchý tok elektronů v obvodu nebo elektrickém systému. Můžete také přirovnat elektrický proud k množství nebo objemu vody protékající vodovodním potrubím. Elektrický proud se měří v ampérech nebo ampérech.

  AC vs. stejnosměrný proud

  Elektrický proud existuje ve dvou typech: střídavý proud (AC) a stejnosměrný proud (DC). Technicky jednosměrný proud teče pouze v jednom směru, zatímco střídavý proud obrací směr. V běžných termínech je střídavá energie generátorem vyráběná elektřina, která ve vaší domácnosti ovládá světla, spotřebiče a zásuvky, zatímco stejnosměrná energie je forma energie poskytovaná bateriemi. Například vaše svítilny jsou stejnosměrné systémy, zatímco domácí zásuvky používají systém střídavého proudu.

  Mnoho obnovitelných zdrojů energie, jako jsou solární a větrné generátory, vyrábí stejnosměrnou elektřinu, která je přeměněna na střídavý proud pro použití v domácnosti. Baterie automobilu je stejnosměrný systém používaný ke spouštění motoru, ale jakmile je motor nastartován, má elektrický systém automobilu alternátor, který začíná vytvářet střídavý proud pro provoz různých systémů.

• Napětí = tlak

  

  
  
  Napětí, také známé jako elektromotorická síla , je často definováno jako tlak elektronů v systému. Lze ji přirovnat k tlaku vody v potrubí. Standardní obvody ve vaší domácnosti mají buď asi 120 voltů (skutečné napětí se může pohybovat mezi asi 115 až 125 volty) nebo 240 voltů (skutečné rozmezí: 230 až 250 voltů). Většina svítidel a vývodů je napájena obvody 120 V, zatímco sušičky, výběhy a jiná velká zařízení obvykle používají obvody 240 V.

• Příkon = rychlost toku

  

  Termín příkon označuje rychlost, při které je elektrická energie rozptylována nebo spotřebována. Celkové množství energie spotřebované elektrickým systémem ve vaší domácnosti je odečteno pomocí elektroměru energetické společnosti. Měří se v kilowatthodinách nebo 1 000 watthodinách, a to je způsob, jakým vám bude účtována.

  Každé elektrické zařízení, jako je svítidlo nebo zařízení, má míru využití měřenou ve wattech. Například 100 wattová žárovka spalující 10 hodin používá jednu kilowatthodinu elektřiny.

  Zesilovače, volty a watty existují ve vzájemném matematickém vztahu, vyjádřené takto: Watty = volty x ampéry

  Pokud je spotřebič hodnocen na 120 voltů a 10 ampérů, spotřebuje při provozu až 1 200 wattů: 120 voltů x 10 ampérů = 1 200 wattů.

• Ohms = Odpor

  

  Ohmy jsou měření odporu vůči toku elektronů vodivým materiálem. Čím vyšší je odpor, tím nižší je tok elektronů. Tento odpor způsobuje určité množství tepla, které se vytváří v obvodu. Například, že fén fouká horký vzduch, je například kvůli odporu ve vnitřním vedení, které produkuje teplo. A právě odpor v malých drátech žárovky způsobuje, že se zahřívá a září světlem. Je to také odpor, který může přehřátý prodlužovací kabel přehřát, pokud je použit na zařízení, které odebírá příliš mnoho proudu.

  Při zapojení obvodu může příliš velký odpor obvodu přetížit a způsobit elektrický oheň. Protože špatným připojením způsobeným věcmi, jako jsou volné šroubové svorky a koroze, jsou pravděpodobně viníci, je třeba pravidelně kontrolovat elektrické připojení, aby byla zajištěna bezpečnost v elektrickém systému.