Токът се измерва в ампери. Характеристики на потока на електрически ток в различни среди. Физика на явленията. Характеристики на електрическия ток, неговото генериране и приложение

Амперчас (съкращение от ампер час) е единица за измерване на електрическия капацитет на галваничен елемент или батерия.

Каква е тази мерна единица и защо се нарича така?

Ампер (съкратено означение а), както знаете, е мерна единица за сила електрически ток... Електрическият ток се отнася до движението на електричество (нареденото движение на електрони) през проводник. Колкото повече електричество протича през напречното сечение на проводника в секунда, толкова по по-актуални в изследователя. Има специално устройство за измерване на количеството електричество - висулка (съкратено на k). Една висулка съдържа много точно количество електричество. Ако един кулон електроенергия протича през напречното сечение на проводник за една секунда, тогава токът в този проводник е равен на един ампер.Следователно по големината на тока може лесно да се определи колко електричество е преминало през проводника през всяко време.

Ако при ток от 1 A \u200b\u200bвсяка секунда протича през проводник 1 към електричество, тогава за 1 min при същия ток ще тече 60 k (1 kx60 sec), а в рамките на един час - 3600 K. По този начин можем да кажем че 1 ампер-час е равен на 60 ампер-минути, или 3600 ампер-секунди, или 3600 кулони.
Както можете да видите, електрическият капацитет може да бъде изразен в висулки, но висулката е много малка единица и следователно е неудобно да се използва на практика: ще трябва да се справят с много големи цифрови изрази.
Следователно, за практически измервания на електрически капацитет се приема по-голяма единица - ампер час. Тези единици винаги изразяват капацитета на галванични елементи и акумулатори.

Удобството за използване на амперчаса като единица за измерване на електрически капацитет се крие и във факта, че чрез просто умножаване на стойността на разрядния ток (изразен в ампери) по времето на разреждане (изразено в часове), количеството електричество, отделено от елемента, се определя незабавно. Да кажем, че клетката е била разредена за 100 часа. ток от 0,1 А. Следователно през това време елементът отделя количество електроенергия, съответстващо на капацитет от 0,1Х100 \u003d 10 Ah. Така че винаги можем да изчислим какъв капацитет е дал елементът, доставящ лампите на радиоприемника през цялото време на неговата работа.

Радиолюбителите могат да имат въпрос: как се определя капацитетът на елементите по време на тяхното производство в завода, т.е. преди да бъдат разредени?
За да отговорите на този въпрос, не забравяйте, че причината за електрическа енергия в клетката е разтварянето на цинк по време на електрохимична реакция, протичаща в клетката.

Известният учен Фарадей установява закон, който гласи, че определено количество вещество, разтворено по време на електрохимична реакция, съответства на строго определено количество образувано електричество и че това количество електричество зависи от естеството на разтвореното вещество.

Количеството вещество, което трябва да се разтвори по време на електрохимична реакция, за да се получи един кулон електроенергия, се нарича електрохимичен еквивалент на това вещество.

За различните вещества стойността на електрохимичния еквивалент ще бъде различна, но строго определена. Например "електрохимичният еквивалент на цинк е 0,341, мед 0,329, сребро 1,118 mg (милиграм) и т.н.

По този начин, за да се получи 1 k електричество, е необходимо да се разтворят 0,341 mg цинк по време на електрохимичната реакция. Следователно е ясно, че за да се получи електричество в количество 1 a - h, равно на 3600 / s, теоретично е необходимо да се разтвори цинкът
0,341. 3 600 \u003d 1 228 mg - 1,228 g.
На практика консумацията на цинк за ампер час е няколко пъти по-висока. Това се обяснява, първо, с невъзможността за пълноценно използване на целия цинк в клетката, тъй като с разтварянето на отрицателния електрод той започва да се увеличава вътрешно съпротивление елемент. Следователно, когато приблизително половината или малко повече от половината от цинка се разтварят, елементът става неработоспособен и се счита за напълно изхвърлен. На второ място, не целият цинк, съставляващ електрода, участва в електрохимичната реакция.

Повишената консумация на цинк се обяснява и с факта, че той винаги съдържа определено количество вредни примеси, като желязо или олово. Такива примеси, заедно с цинка, образуват малки елементи в самия електрод, вътре в които токът ще тече през цялото време. Следователно в тези места на отрицателния електрод цинкът ще се разтваря през цялото време, независимо дали самият елемент е затворен или отворен. Следователно примесите са една от основните причини за увеличената консумация на цинк и електролит, увеличават саморазреждането на галваничния елемент и причиняват рязко намаляване на неговия капацитет и срок на годност.

Имайки предвид всички тези фактори, растението може предварително да определи колко цинк, както и електролит и деполяризатор, да съберат клетка с определен капацитет.

Трябва да се има предвид, че капацитетът на елементите не е строго постоянен. Напротив, той може да варира значително в едната или другата посока, в зависимост от величината и тока на разреждане, крайното напрежение на разреждане, а също и от метода на разреждане - непрекъснат или прекъсващ.

Фабричният паспорт на всеки елемент посочва стойността на устойчивостта на натоварване, през която се препоръчва да се разреди този елемент. Разделяйки напрежението на клетката на това съпротивление, ние определяме допустимата стойност на разрядния ток на тази клетка. Необходимо е обаче да се вземе предвид и вътрешното съпротивление на елемента. Ако изхвърлите напълно свеж елемент с такъв ток до напрежение 0,7 V, тогава, според фабричните данни, елементът ще се откаже от пълния си капацитет.

Разбира се, ток може да се консумира от клетката и то много повече от нормалното, особено с периодично разреждане, но в този случай клетката има по-нисък капацитет. Напротив, ако елементът се разрежда с ток, по-малък от граничния, при това с чести и дълги прекъсвания, тогава той ще има капацитет, малко по-голям от този, гарантиран от фабриката.

На фиг. 1 показва крива, показваща промяната в стойността на капацитета в зависимост от разрядния ток на конвенционална суха клетка, когато тя се разреди до същото крайно напрежение. Както можете да видите, с увеличаване на разрядния ток, капацитетът намалява значително. Така например, ако при разряден ток от 0,1 A, капацитетът на клетката е 50 Ah, тогава когато разрядният ток се удвои, капацитетът намалява до почти 40 A. h, а при ток от 0,5 A, той намалява до 30 Ah, което е само половината от номиналния капацитет на елемента.

Наблюдаваме такава картина, когато елементът се разреди до крайно напрежение 0,7 V.
За съжаление, когато се използват галванични клетки за захранване на радиоприемник, като цяло е невъзможно да се използва пълният им капацитет, тъй като при тези работни условия е възможно клетките да се разреждат само до 0,9 V; когато работното напрежение падне под 0,9 във всяка клетка, батерията трябва да бъде заменена с нова. Междувременно, ако елементите се разредят с ток с ограничителна сила, тогава работното им напрежение може да падне относително бързо под 0,9 V и следователно те ще трябва да бъдат заменени с нови, без да се използва дори половината от капацитета им.

Фиг. 1 може да служи като ясна илюстрация на горното. 2, която показва кривата на промяната на работното напрежение при непрекъснато разреждане на суха клетка с деполяризация на манган-въздух. Клетката се разрежда с тока, посочен във фабричния паспорт, до крайно напрежение 0,7 e.

Както се вижда от тази крива, вече на десетия ден работното напрежение на елемента стана по-малко от 0,9 V, а на около 17-ия ден то спадна до 0,8 V и след това кривата напрежението отива почти на същото ниво, бавно намалявайки до 0,7 инча.

По този начин, при непрекъснат разряд на елемента с тока, посочен в фабричния му паспорт, след използване на една трета от капацитета, работното напрежение на елемента пада под 0,9 V. Следователно не можем да използваме останалата част от капацитета за захранване на радиоприемника. Вярно е, че с периодично разреждане (а именно в този режим елементите, доставящи радиоприемника, винаги работят), работното напрежение на елемента ще се задържи много по-дълго на 0.9 V и следователно стойността на капацитета може да бъде значително по-висока. Ако обаче клетката ще работи с голямо претоварване, тогава при тези условия нейното работно напрежение може да падне относително бързо под критичната стойност, т.е. под 0,9 е. Ето защо, използвайки галванични клетки за захранване на радиоприемници, е нерентабилно да ги разреждате до тяхната граница текущ. Когато съставяте нишковидна батерия, по-добре е да вземете една група клетки повече, отколкото да принудите батерията да работи с претоварване.

Например за приемника Rodina можете да направите батерия с нажежаема жичка от две успоредни групи от 6C MVD елементи или BNS-100 единици. И двете тези батерии, разбира се, ще захранват лампите на приемника, но такова натоварване ще бъде прекомерно за тях, особено за блокове BNS-100, чийто капацитет е много по-малък от капацитета на елементите 6C MIA.

Следователно е по-изгодно както в първия, така и във втория случай да се изгради батерията от три до четири паралелни групи елементи, въпреки факта, че според фабричните данни от тези елементи може да се консумира ток до 250 mA.

Всичко казано тук относно капацитета на галваничните елементи се отнася еднакво и за анодните батерии. Това най-убедително се потвърждава от фиг. 3, който показва четири криви, характеризиращи промяната в стойността на капацитета на една и съща батерия BAS-80, когато тя се разрежда с различни токове и до различни крайни напрежения.

За по-голяма яснота, нека сравним показанията на екстремните характеристики (горни и долни криви). Първият е взет за случая на най-дълбоко разреждане на батерията (до напрежение 48 b), а вторият - за случай на минимално разреждане (до 70 V).

От тяхното сравнение виждаме, че при една и съща текуща стойност, да кажем. 10 mau в първия случай, батерията е с капацитет 1 Ah, а във втория - само 0,5 Ah. Този пример показва колко е важно да се получи по-висок капацитет и следователно, за да се удължи живота на батерията, да се постигне способността да се разрежда до по-нисък крайно напрежение и при нормален ток.

Когато използвате галванични батерии за захранване на радиостанции, първото изискване рядко се изпълнява. Обикновено радиолюбителите използват една 80 V батерия за захранване на анодите на приемните лампи. При това напрежение приемникът първоначално работи задоволително. Когато обаче напрежението на батерията падне до 70-65 волта, обемът и качеството на приемането падат. Радиолюбителят вярва, че анодната батерия вече е напълно разредена и следователно я заменя с нова, без да използва добрата половина от капацитета си. настъпването на пълен разряд, т.е. до напрежение 48-42 V. Едва след това разредената батерия се изключва. Допълнителната батерия все още може да се използва.

Също така не трябва да свързвате изцяло две 80-волтови батерии, свързани последователно и подаващи напрежение от 160 V към приемник, който обикновено изисква, например, анодно напрежение от 120 V. При такова повишено напрежение, първо, режимът на работа на лампите се нарушава и, второ, батериите са по-изтощени. В такива случаи е по-изгодно да направите това: първо, включете само една и половина батерии в приемника и след това, след като намалите напрежението му, свържете резервната половина на втората батерия към него. Когато напрежението на такива батерии спадне до 85-80 V, тогава двете батерии ще бъдат напълно разредени и ще трябва да бъдат заменени с нови.

Чрез използването на тази комбинирана връзка на батерията може да се постигне максимално използване на капацитета им. Повечето BAS батерии имат междинни клеми (от средата или една трета от батерията), което улеснява извършването на различни опции за свързване на две или повече батерии една към друга, за да се получат различни стойности на напрежението.

И така, виждаме, че не е достатъчно да знаем стойността на капацитета на клетка или батерия, но все пак трябва да можем да използваме този капацитет възможно най-пълно за захранване на радиоприемник.

Спижевски И.И., Бурлянд В.А. - Радиолюбителска антология 1957

Работата на електрическата система се характеризира с различни показатели, всички сме чували за силата на тока, напрежението, мощността, но не всеки знае какви стойности на ватове, волтове и ампери има в електрическата мрежа на къща или апартамент. Въпросът за измерването на тези параметри е не по-малко труден.

Мрежови характеристики

Най-важният параметър на електропреносната мрежа е напрежението - стойност, която характеризира отношението на работата електрическо поле по време на прехвърлянето на такса от една точка в друга до размера на таксата.

С други думи, тази характеристика е потенциалната разлика между отделните секции или точки във веригата. Измерено във волтове.

Нивото на напрежение в електрическите мрежи е стандартизирано и е 220 V за еднофазни мрежи захранване и 380 V за трифазни системи (когато се измерва между отделни фази, между една фаза и нула, U е равно на 220 V). Стандартът е регламентиран в GOST, възможното отклонение на параметъра в битовите електрически мрежи е 10%.

Вторият важен параметър на електрическата система е силата на тока - стойност, която е равна на съотношението на количеството заряд, преминаващо през проводника към интервала от време. Измерено в ампери.

Концепцията за силата на тока, напрежението и съпротивлението в електрическата мрежа са взаимосвързани в съответствие със закона на Ом, според който:

Тъй като напрежението е постоянна стойност, само текущата сила и съпротивление ще действат като променливи в електрическата мрежа. Намаляването на един параметър води до увеличаване на друг. Съпротивлението се измерва в ома, но този индикатор не се използва за описание на работата на електрическата мрежа.

Мощността на електрическата система е характеристика, определена чрез умножаване на напрежението U по ампераж I. Мощността се измерва във ватове. Тази стойност е позната на всички потребители. електрически мрежи, тъй като във ват / час се изчисляват обемите на консумация на електроенергия от потребителите.

Методи за измерване на ток и напрежение

Ток в електрическа верига определя се с помощта на специално устройство - амперметър. Измервателното устройство е свързано последователно с електрическата мрежа или електрическия уред.

Напрежението в мрежата се определя с помощта на волтметър, свързан паралелно на измерения участък на веригата.

У дома можете да определите напрежението и силата на тока, като използвате универсално измервателно устройство - мултицет. Такива устройства са широко разпространени, те могат да бъдат закупени в почти всеки специализиран магазин.

Мултиметърът е свързан към електрическата система в съответствие с инструкциите. Всички измервания се извършват в съответствие с правилата за безопасност. Схема на свързване на мултицет за измерване на ток, напрежение и съпротивление: