Вопрос по основам електрофизики , Переменное напряжение, електроны, фаза, земля Опции

[Escorial]

Здравствуйте.
У меня возникла проблема в понимании простейших вещей, таких как переменное напряжение и переменный ток.
На електростанции вырабатывается ток за счет вращение ротора в постоянном магните. Происходит не что иное как высвобождение електронов, если эти электроны разделить и пустить их на один провод, а на втором будет ноль, то мы получим разницу потенциалов (напряжение).
Переменное напряжение - это когда плюс и минус меняются местами с определенной частотой.
Если прикоснутся мокрыми руками к фазе и земле розетке по очереди - то будет щепать и там и там, но током ударит только если взять оба провода.
Получается електроны от електростанции бегут по двум проводам.
Если на всех данных этапах я нигде не нарушил логики, то вопрос - как електростанции разделяет ток по разным проводам - но при этом бьет только если их закоротить?
Принцип работы трансформатора знаю, причины почему используем для передачи перенный ток знаю, основы електрофизики тоже вроде знаю.

[Motoblock]

Вот как раз в том, что вы считаете что знаете, ОЧЕНЬ сильно заблуждаетесь. Даже профессионалы своего дела всегда признаются что не все знают. Я в электроэнергетике двадцать лет -- не все знаю. Да и с языком, как я понимаю, у вас сложные отношения. Может стоит начать с него? И нет такой науки - электрофизики. Есть раздел физики - электричество и магнетизм.

Сообщение отредактировал Motoblock - 3.7.2014, 11:11

[FRAER]

Никто ничего никуда не распределяет
Напряжение - есть разница потенциалов между двумя точками, на этом все и построено
Землю принимают за нулевой потенциал, отнее и пляшем...

[с2н5он]

Если прикоснутся мокрыми руками к фазе

если стоять босиком в луже, то щипанет так, что мало не покажется

[Basill]

Происходит не что иное как высвобождение електронов, если эти электроны разделить и пустить их на один провод, а на втором будет ноль, то мы получим разницу потенциалов (напряжение).

Электроны (электронные облака согласно принятой сейчас модели) в металле всегда свободны, ничто их не "освобождает". Этим и отличаются проводники от диэлектриков. Тем более не происходит никакого "разделения" электронов на разные провода. Поэтому изначально

вопрос - как електростанции разделяет ток по разным проводам

- не актуален.
Поскольку электроны имеют заряд, то на них силовым образом действует электрическое поле. Электроны притягиваются (скапливаются) у положительного электрода источника поля и удаляются (отталкиваются) от отрицательного электрода. Задача электрогенератора (если очень упрощённо) - создать в проводнике поле с нужными энергетическими характеристиками, используя энергию механической "силы". Общее количество электронов в проводнике при этом не изменяется. Таким образом, на концах провода создается разность потенциалов (если внешняя цепь не замкнута) и/или собственно электрический ток (поток электронов, коль речь о металлах) если внешняя цепь замыкается.

P.S. вопрос скорее для физического форума (школьный курс физики), может не стОит забивать им сообщество электриков-практиков?

[Escorial]

P.S. вопрос скорее для физического форума (школьный курс физики), может не стОит забивать им сообщество электриков-практиков?

Пусть модераторы удалят тему, если написал в не тот форум, я не могу ее удалить.
Кстати на форуме физиков я был, это мертвые форумы, сообщение раз в месяца создаются или отвечаются.

Поскольку электроны имеют заряд, то на них силовым образом действует электрическое поле. Электроны притягиваются (скапливаются) у положительного электрода источника поля и удаляются (отталкиваются) от отрицательного электрода. Задача электрогенератора (если очень упрощённо) - создать в проводнике поле с нужными энергетическими характеристиками, используя энергию механической "силы". Общее количество электронов в проводнике при этом не изменяется. Таким образом, на концах провода создается разность потенциалов (если внешняя цепь не замкнута) и/или собственно электрический ток (поток электронов, коль речь о металлах) если внешняя цепь замыкается.

Спасибо за разьяснение, понял частично - но осознал где пробел.
Если тему не удалят, разьясните следующее -
- Если я правильно понял, то на одном конце проводника собираются електроны с зарядом под действием електрического поля, а на другом их нет, и получается если убрать електрическое поле, то електроны с одного конца захотят равномерно распределится по проводнику и направится часть к другому концу проводника (получим ток)- верно?
- С точки зрения електронов переменный ток и напряжение что это? Т.к. если у нас есть разность потенциалов, то по идее 50 (60) раз в секунду менятется направление на противоположное - как в этом случае ведут себя електроны?

[Basill]

- Если я правильно понял, то на одном конце проводника собираются електроны с зарядом под действием електрического поля, а на другом их нет,

Примерно так можно считать, если цепь не замкнута. Т.е. кусок проводника в электрическом поле.

и получается если убрать електрическое поле, то електроны с одного конца захотят равномерно распределится по проводнику и направится часть к другому концу проводника

Да. Это будет диффузионное равномерное распределение электронов в куске проводника. Т.е. поле появилось - концентрация электронов неравномерна, поле убрали - через доли секунды (определяется т.н. "подвижностью электронов", т.е. их дрейфовой скоростью в поле единичной напряженности - но это уже ненужное пока усложнение) концентрация снова станет равномерной.

(получим ток)- верно?

Верно, только это не тот ток, что нам нужен, он только выровняет концентрацию, как уже сказано. Для того, чтобы был "полезный" ток от одного конца провода к другому, способный выполнить нужную нам работу, необходимо наоборот, чтобы поле оставалось, и чтобы цепь была замкнута. Повторяю, когда говорят о токе в проводе, цепь генератор-потребитель (или батарейка-нагрузка) должна быть замкнута. Если источник тока (генератор, аккумулятор, батарейка...) способен (за счет других ресурсов - механических, химических) поддерживать поле нужной энергии в замкнутом проводнике - это и есть то самое электричество, выполняющее полезную работу.

- С точки зрения електронов переменный ток и напряжение что это? Т.к. если у нас есть разность потенциалов, то по идее 50 (60) раз в секунду менятется направление на противоположное - как в этом случае ведут себя електроны?

Если поле постоянное - ток постоянный, от минуса к плюсу (физический). В расчетах используют условное направление тока - от плюса к минусу, которое осталось в электротехнике со времен, когда не знали электронной теории.
Если поле переменное (меняет знак), то и направление тока меняется соответственно. Электроны спешат туда, куда их тянет поле в данный момент. При этом надо чётко понимать, что под скоростью электрического тока понимается скорость электромагнитной волны (скорость света). Сами электроны физически движутся с намного меньшей скоростью (дрейфовой).
По аналогии: если есть стометровая колонна солдат, и командир в мегафон командует, куда идти (вперед-назад), то команды по всей колонне доходят со скоростью звука, а не скоростью пешехода.

[Гость_Гость_Лой_*_*]

Здравствуйте.
Есть разные системы электроснабжения
Наиболее распространена трёхфазная переменного тока
Генератор имеет три обмотки. Если соединить по два конца обмоток в точки, получим соединение треугольником. Там нет ноля (нейтрали)
Если соединить концы всех трёх обмоток в одну общую точку, соединение будет называться звездой, общая точка и есть ноль (нейтраль)
В высоковольтных линиях обычно нет нейтрали. В бытовых 220/380 Вольт обычно используется система с нейтралью.
Если на высокой стороне трансформатора треугольник, то на низкой может быть звезда. И наоборот.

В обычной системе 220 Вольт - напряжение между фазой и нейтралью. 380 вольт - напряжением между парой фаз.

Наиболее часто в системах 220/380 Вольт нейтраль заземляют. О причинах расскажу чуть позже.

А вот напряжение между проводом и Землёй будет даже при соединении треугольником и даже без заземления какого-либо провода системы. Цепь будет замыкаться так "Провод - изоляция/воздух - второй провод". Называется ёмкостная связь. Какой-бы хорошей не была изоляция, через неё протекает ток. Чем длиннее линия, тем больше утекает тока с соседних проводов через изоляцию и воздух, и тем выше напряжение между проводом и Землёй.

Так вот - зачем ноль заземляют?

1. Что-бы были фиксированные напряжения между проводами и Землёй. При отсутствии заземления будут ёмкостные утечки, и утечки через возможные повреждения изоляции. В итоге никто не будет знать без приборов, сколько фактически Вольт к Земле на каком-либо проводе. Допустим ёмкостная связь даёт 55 Вольт к Земле. Кто-то померит это значение, и будет думать, что всего 55 Вольт к Земле на проводе. А в это время где-нибудь другой провод закоротит на Землю, и будут все 380 Вольт к Земле на первом проводе.
2. При питании от высоковольтной линии и замыкании внутри трансформатора со стороны высокого напряжения на сторону низкого напряжения, будет меньше аварийное повышенное напряжение к Земле на всех проводах. И на подстанции ещё более высокого напряжения (более высокого уровня) автоматика может показать наличие замыкания на Землю. Просто на подстанциях более высокого уровня часть дежурит Человек, а на мелких сельских подстанциях обычно никого нет
3. При попадании молнии в провода часть разряда уйдёт через заземление, меньше шансов испортиться оборудованию, и получить высокое напряжение от молнии на проводке в домах
4. По нолевому проводу течёт ток при нессимитричной нагрузке на фазы, нолевой провод заземляют дополнительно по трассе линии, что-бы на нём на местности не появилось слишком большого напряжения к Земле

[Гость_Гость_Лой_*_*]

Насчёт мокрых рук и розетки - опять-же смотря какая система.

Если обычная с заземлённой нейтралью 220/380 Вольт, то будет так:

Если взяться за фазу, попадаешь под какое-то напряжение, а вот его значение зависит от материала пола. Если стоишь на самой Земле, получишь примерно 220 Вольт.
Сырой снизу крашенный деревянный пол в доме, где в подполе вырыта яма. Я получил током от фазы на этом полу. Прибор показал между фазой и сырой щелью 25 Вольт. Рядом с домом повторное заземление на опоре.
Через сухой пол получаешь ещё меньше.

Если берёшься за нолевой провод в розетки, к Земле там будет какое-то напряжение, зависящее от распределения нагрузок в системе, расстоянии до ближайшего заземлителя, материала пола, отсутствии аварий в системе (отгарания нуля). Я у себя в доме с одинарным сухим деревянным полом с сухой табуретки работал с нолём, ничего не чувствовал. Нельзя разрывать нолевой провод в доме при нагрузке на конце линии - попадёшь под напряжение через нагрузку придёт фаза

[Escorial]

Спасибо большое за разьяснение.
Несколько возможно отступов по теме:
- внутри батарейки не протекает ток, только разнесен заряд за счет електрического поля хим. реакции - правильно? (Но при этом говорят что батарейка содержит ток равный к примеру 2000 мА). Значит если мы в качестве нагрузки подсоединим резистор (у которого будет сопротивление больше чем у батарейки) и лампоку последовательно - мы таким образом увеличим напряжение подаваемое на лампочку - правильно?

Если поле переменное (меняет знак)

- если поле постоянно меняет знак с какой то частотой, внутри которого находится проводник в не замкнутой (електронны будут постоянно дрейофвать с одного края на другой) - правильно?
Что произойдет если к такому проводнику присоединить лампочку? (при том что понятно что лампочке нужно постоянное напряжение и ток).

Сами электроны физически движутся с намного меньшей скоростью (дрейфовой).

Этот момент понятен - т.к. не зря строили колайдер что бы какой то електрон (с почти самой меньшей массой) разогнать близко до скорости света)

Сообщение отредактировал Escorial - 3.7.2014, 14:46

[Гость_Гость_Лой_*_*]

Внутри батарейки протекает ток. Для протекания тока нужна замкнутая цепь.
Если мы подключит лампочку, а затем лампочку с резистором последовательно, то во втором случае напряжение на лампочке будет меньше
Советую познакомиться к Законом Ома и Законами Киргофа

Не 2000 Миллиампер, а 2000 Миллиампер в час. Это тот ток в миллиамперах, который она может отдать за час. Если ток в цепи будет 1000 миллиампер, то будет работать два часа

[Гость_Гость_Лой_*_*]

Ещё советую познакомиться с понятиями:
- Максимальный разрядный ток
- Максимальный зарядный ток

Это у аккумуляторных батарей такие максимальные токи в цепях нагрузки/зарядки, при которых не произойдёт гарантированно 99,999% порча батареи

[FRAER]

Батарейка не содержит ток!
Ток - это следствие приложенного напряжения

[Эл-Х]

Электродвижущая сила -ЭДС Это насос для электронов который "качает" их от полюса к плюсу (в батарейках химический, в генераторах электромагнитный). Соеденили полюса через проводник или нагрузку ЭДС будет ток как буддто открыли вентиль от насоса.
И с принципами Фарадея надо познакмится что бы понять как генератор работает.

Сообщение отредактировал Эл-Х - 3.7.2014, 15:02

[Basill]

Спасибо большое за разьяснение.

Пожалуйста.

- внутри батарейки не протекает ток, только разнесен заряд за счет електрического поля хим. реакции - правильно?

Нет. Внутри батарейки протекает тот же самый ток, что и через нагрузку, например, лампочку. Цепь источник-потребитель всегда замкнута, если идет ток. Просто батарейка выступает эдаким "насосом", который "качает" электроны в трубе (в проводе), создавая и поддерживая поле. Энергию этому насосу даёт хим. реакция. Батарейка имеет своё внутреннее сопротивление этому току, которое при коротком замыкании полюсов батарейки и ограничивает ток. Если батарейка качественная, то внутреннее сопротивление её маленькое, и оно не может ограничить ток КЗ до безопасного уровня. Поэтому и взрываются хорошие батарейки при КЗ и неаккуратном обращении.

(Но при этом говорят что батарейка содержит ток равный к примеру 2000 мА)

. Почитайте, что такое электрическая ёмкость источника тока, измеряемая в ампер-часах.

- если поле постоянно меняет знак с какой то частотой, внутри которого находится проводник в не замкнутой (електронны будут постоянно дрейофвать с одного края на другой) - правильно?

Да.

Что произойдет если к такому проводнику присоединить лампочку? (при том что понятно что лампочке нужно постоянное напряжение и ток).

Лампочке (накаливания) всё равно, постоянный ток или переменный. Лампочки в квартире (переменка) светят точно так, как и в фонарике (постоянка). Если подсоединить лампочку, то цепь замкнется, и электроны начнут дрейфовать туда-сюда по всей цепи, включая лампочку. Лампочка загорится (если хватит энергии, наводимой переменным полем в проводнике).

[Escorial]

Почитайте, что такое электрическая ёмкость источника тока

- насколько знаю как такового источника тока не существует - так ли это? Погуглин конкретно "электрическая ёмкость источника тока" - результаты не те что ожидалось.
Спасибо всем большое за разьяснение. Теперь более менее все стало на свои места.
Законы (Ома, Кирхгофа, Фарадея) знаю, а вот парктическое применения - с этим тяжелее. Точнее как модель поведения електронов в веществе применить к обычным бытовым явлениям.
Печально то, что физик по образованию, а теперь когда захотелось создать аккустику, наткнулся что нужен фильтр, а для фильтра нужно практическое применение знаний електрики и магнетизма.

Вопросы уже касательно електроники :
- Хочу попытатся поексперементировать с елементами схемы - посмотреть законы на практике.
Для этого прочитал - что очень хорошо иметь беспаячную схему (о том что ее нельзя подключать к домашней сети и что ограничена размерами и только тонкие првода можно подсоединять) - насколько адекватно с нее начинать, или все же паяльник в руки и вперед?
- Что бы поексперементировать думал 3 варианта : питание от аккумульторной батарейки (9В), адаптер от розетки (который понизит напряжение) или понижающий трансформатор - какой вариант предпочтительней - что бы познакомится с електроникой?
- Для работы с 9В, что бы просто попробывать пособирать схемы простые - номинал резисторов, конденсаторов, катушек - какой должен быть? (Понимаю что вопрос может показатся глупым - киньте ссылку или название главы которая раздуплит в этом вопросе).
- Видел цены на катушки (ужаснулся) - но понимаю почему, какой лучший способ что бы практиковатся - и при этом не тратить часы что бы намотать определенное количество витков?
- Читал что конденсаторы при приложеном постоянном напряжении (а батарейка является таковой) работает просто как изолятор - каким способом я мог бы применить в схеме конденсатор и посмотреть его действие (к примеру создать колебательный контур с катушкой)?

Сообщение отредактировал Escorial - 3.7.2014, 15:45

[с2н5он]

а для фильтра нужно практическое применение знаний електрики и магнетизма.

может тогда бог с ней с теорией, скажете конкретнее что Вам нужно?

[Basill]

Погуглин конкретно "электрическая ёмкость источника тока" - результаты не те что ожидалось.

Я думал, эти вещи известны из повседневной жизни...
Вот примеры работающих ссылок:
Аккумулятор
Ампер-час
Ампер-час ответы
Химические источники тока

Вопросы уже касательно електроники

Может, уже в новой теме, а здесь останется теоретическая ветка?

[Escorial]

может тогда бог с ней с теорией, скажете конкретнее что Вам нужно?

Просто хочу создать аккустику - двухполосники обычные, о различных видах фильтров ознакомлен и для чего они, но что бы их сделать хочу начать с азов, что бы не спалить елементы АС.
http://www.electrik.org/forum/index.php?showtopic=44239 - вот создал.

Сообщение отредактировал Escorial - 3.7.2014, 16:45

[SAIGAK]

Поскольку электроны имеют заряд, то на них силовым образом действует электрическое поле.

В случае генератора имеет значение магнитное поле, а не электрическое.