Основы электротехники для начинающих. "начальный курс электрика "

Электричество применяется во многих областях, оно окружает нас практически повсюду. Электроэнергия позволяет получать безопасное освещение дома и на работе, кипятить воду, готовить пищу, работать на компьютере и станках. Вместе с тем, обращаться с электричеством необходимо уметь, иначе можно не только получить травмы, но и нанести вред имуществу. Как правильно прокладывать проводку, организовывать снабжение объектов электричеством, изучает такая наука, как электротехника.

Понятие электричества

Все вещества состоят из молекул, которые, в свою очередь, состоят из атомов. У атома есть ядро и движущиеся вокруг него положительно и отрицательно заряженные частицы (протоны и электроны). При нахождении двух материалов рядом друг с другом между ними возникает разность потенциалов (у атомов одного вещества электронов всегда меньше, чем у другого), что приводит к появлению электрического заряда – электроны начинают перемещаться от одного материала к другому. Так возникает электричество. Другими словами, электричество – это энергия, возникающая в результате перемещения отрицательно заряженных частиц из одного вещества в другое.

Скорость перемещения может быть разной. Чтобы движение было в нужном направлении и с нужной скоростью, используются проводники. Если движение электронов по проводнику осуществляется только в одном направлении, такой ток называется постоянным. Если же направление перемещения с определенной частотой меняется, то ток будет переменным. Самым известным и простым источником постоянного тока является батарейка или автомобильный аккумулятор. Переменный ток активно используется в бытовом хозяйстве и в промышленности. На нем работают практически все устройства и оборудование.

Что изучает электротехника

Данная наука знает практически все об электричестве. Изучить ее необходимо всем, кто хочет получить диплом или квалификацию электрика. В большинстве учебных заведений курс, на котором изучают все, что связано с электроэнергией, называется «Теоретические основы электротехники» или, сокращенно ТОЭ.

Данная наука получила развитие в XIX веке, когда был изобретен источник постоянного тока, и появилась возможность строить электрические цепи. Дальнейшее развитие электротехника получила в процессе новых открытий в области физики электромагнитных излучений. Чтобы без проблем осваивать науку в настоящее время, необходимо иметь знания не только в области физики, но также химии и математики.

В первую очередь, на курсе ТОЭ изучаются основы электричества, дается определение тока, исследуются его свойства, характеристики и направления применения. Далее изучаются электромагнитные поля и возможности их практического использования. Завершается курс, как правило, изучением устройств, в которых используется электрическая энергия.

Чтобы разобраться с электричеством, не обязательно поступать в высшее или среднее учебное заведение, достаточно воспользоваться самоучителем или пройти видеоуроки «для чайников». Полученных знаний вполне хватит, чтобы разобраться с проводкой, заменить лампочку или повесить люстру дома. Но, если планируется профессионально работать с электричеством (например, в должности электромонтера или энергетика), то соответствующее образование будет обязательным. Оно позволяет получить специальный допуск на работу с приборами и устройствами, работающими от источника тока.

Основные понятия электротехники

Изучая электричество для начинающих, главное – разобраться с тремя основными терминами:

• Сила тока;
• Напряжение;
• Сопротивление.

Под силой тока понимается количество электрического заряда, протекающего через проводник с определенным сечением за единицу времени. Другими словами, количество электронов, которые переместились из одного конца проводника в другой за некоторое время. Сила тока является самой опасной для жизни и здоровья человека. Если взяться за оголенный провод (а человек – это тоже проводник), то электроны пройдут через него. Чем больше их пройдет, тем больше будут повреждения, поскольку в процессе своего движения они выделяют тепло и запускают различные химические реакции.

Однако чтобы ток шел по проводникам, между одним и другим концом проводника должно быть напряжение или разность потенциалов. Причем она должна быть постоянной, чтобы движение электронов не прекращалось. Для этого электрическую цепь обязательно замыкают, а на одном конце цепи обязательно ставят источник тока, который обеспечивает в цепи постоянное движение электронов.

Сопротивление – это физическая характеристика проводника, его способность к проведению электронов. Чем ниже сопротивление проводника, тем большее количество электронов по нему пройдет за единицу времени, тем выше сила тока. Высокое сопротивление, наоборот, уменьшает силу тока, но влечет за собой нагревание проводника (если напряжение достаточно высоко), что может привести к возгоранию.

Подбор оптимальных соотношений между напряжением, сопротивлением и силой тока в электрической цепи является одной из основных задач электротехники.

Электротехника и электромеханика

Электромеханика является разделом электротехники. Она изучает принципы функционирования устройств и оборудования, которые работают от источника электрического тока. Изучив основы электромеханики, можно научиться ремонтировать различное оборудование или даже проектировать его.

В рамках уроков по электромеханике, как правило, изучаются правила преобразования электрической энергии в механическую (каким образом функционирует электродвигатель, принципы работы любого станка и так далее). Также исследуются и обратные процессы, в частности, принципы действия трансформаторов и генераторов тока.

Таким образом, без понимания того, как составляются электрические цепи, принципов их функционирования и других вопросов, которые изучает электротехника, осваивать электромеханику невозможно. С другой стороны, электромеханика является более сложной дисциплиной и носит прикладной характер, поскольку результаты ее изучения применяются непосредственно при конструировании и ремонте машин, оборудования и различных электрических устройств.

Безопасность и практика

Осваивая курс электротехники для начинающих, необходимо уделить особое внимание вопросам безопасности, поскольку несоблюдение определенных правил может привести к трагическим последствиям.

Первое правило, которому необходимо следовать, – обязательно знакомиться с инструкцией. У всех электроприборов в руководстве по эксплуатации всегда имеется раздел, который посвящен вопросам безопасности.

Второе правило заключается в контроле состояния изоляции проводников. Все провода обязательно должны покрываться специальными материалами, не проводящими электричество (диэлектриками). Если изоляционный слой нарушен, в первую очередь, следует его восстановить, иначе возможно нанесение вреда здоровью. Кроме того, работу в целях безопасности с проводами и электрооборудованием следует производить только в специальной одежде, которая не проводит электричество (резиновые перчатки и диэлектрические боты).

Третье правило состоит в использовании для диагностики параметров электросети только специальных приборов. Ни в коем случае не стоит делать этого голыми руками или пробовать «на язык».

Обратите внимание! Пренебрежение данными элементарными правилами является основной причиной травм и несчастных случаев в работе электриков и электромонтеров.

Чтобы получить начальное представление об электричестве и принципах работы устройств с его применением, рекомендуется пройти специальный курс или изучить пособие «Электротехника для начинающих». Подобные материалы разработаны специально для тех, кто пытается с нуля освоить данную науку и получить необходимые навыки для работы с электрооборудованием в быту.

В пособии и видеоуроках подробно рассказывается, как устроена электрическая цепь, что такое фаза, а что такое ноль, чем отличается сопротивление от напряжения и силы тока и так далее. Отдельное внимание уделяется технике безопасности, чтобы избежать травм при работе с электроприборами.

Конечно, изучение курсов или чтение пособий не позволит стать профессиональным электриком или электромонтером, но решить большинство бытовых вопросов по итогам освоения материала будет вполне по силам. Для профессиональной работы требуется уже получение специального допуска и наличие профильного образования. Без этого выполнять должностные обязанности запрещается различными инструкциями. Если же предприятие допустит человека без необходимого образования к работе с электрооборудованием, и он получит травму, руководитель понесет серьезное наказание, вплоть до уголовного.

Видео

Название: Радиоэлектроника для начинающих.

Данной книгой автор намерен вовлечь в интереснейший мир радиоэлектроники новых юных поклонников этого творчества.
Подача материала производится от простого к сложному. Использован многолетний опыт преподавания в радиокружке.
Книга рассчитана на учащихся 5-11 классов, учащихся колледжей, техникумов, студентов ВУЗов, а также на начинающих радиолюбителей.

Книга «Радиоэлектроника для начинающих (и не только)» написана педагогом-практиком, по многолетнему опыту знающим как заинтересовать учащихся для появления у них интереса к радиоэлектронике.
Теоретический материал в книге излагается в доступной для начинающих радиолюбителей форме, для понимания физических процессов используются аналогии из механики и гидравлики, с которыми они часто встречаются в жизни.
Конструкции, рекомендуемые для самостоятельного изготовления, взяты из курса, который автор уже много лет ведет в радиокружке. Автор книги надеется, что авторы используемых в книге статей благосклонно отнесутся к такому подходу. Рекомендуемые конструкции подобраны таким образом, что каждый радиолюбитель может проверить свои знания на практике. Если в предлагаемой для изготовления конструкции радиолюбитель найдет незнакомые для себя элементы (транзисторы, микросхемы и т.д.), он может обратиться к соответствующей главе книги, где, как правило, может найти ответ на свой вопрос.

Введение
Глава 1. Электро- и радиотехнические материалы.
Пайка и основы электрического монтажа
1.1.Металлы
1.1.1.Правка листового материала
1.1.2.Изгибание листового металла
1.1.3.Изгибание листового дюралюминия
1.1.4.Резка металлов
1.1.5.Простые правила сверления
1.1.6.«Рубашка» для сверла
1.1.7.Вместо сверла - напильник
1.1.8.Опасности при сверлении
1.1.9.Резьба в отверстиях
1.1.10.Самодельные метчики для нарезки резьбы
1.1.11.Очистка загрязненных поверхностей
1.1.12. Уход за напильником
1.1.13.Надписи на металле
1.1.14.Совместимые и несовместимые пары металлов
1.2.Изоляционные материалы
1.2.1.Области применения
1.2.2.Работа с изоляционными материалами
1.3.Работа с древесиной
1.3.1.Покрытие эпоксидным клеем
1.3.2.Как освежить изделия и детали из светлой древесины
1.3.3.Ремонт трещин
1.4.Магнитные материалы
1.5.Провода
1.5.1.Обмоточные провода
1.5.1.1.Медные обмоточные провода
1.5.1.2.Высокочастотные обмоточные провода (литцендраты)
1.5.1.3.Обмоточные провода высокого сопротивления (манганин, константан, нихром)
1.5.2.Монтажные провода
1.6.Пайка и основы электрического монтажа
1.6.1. Устройство паяльника
1.6.2.Ремонт паяльника
1.6.3.Методика обучения пайке
1.6.4.Припои и флюсы
1.7.Полезные советы
1.7.1.Пайка алюминия
1.7.2.Пайка нихрома
1.7.3. Лужение провода в эмалевой изоляции
1.7.4.Вместо припоя - клей
1.7.5.Провод типа «литцендрат»
1.7.6. Лак для закраски паек
1.7.7. Зашита переводных надписей
Глава 2. Постоянный электрический ток
2.1.Электрическая цепь постоянного тока
2.2.Электрический ток и напряжение
2.3.Закон ома. сопротивление проводов
2.4.Последовательное и параллельное соединение резисторов
2.5.Измерение силы тока, напряжения и сопротивления
2.6.Мощность электрического тока
2.7. Для самостоятельного изготовления
2.7.1. Миллиавометр
2.8.Полезные советы
2.8.1. Измерение напряжений вольтметром с малым входным сопротивлением
2.8.2. Измерение постоянных напряжений миллиамперметром
2.8.3. Измерение силы тока низкоомным вольтметром
2.8.4. Измерение малых сопротивлений миллиамперметром
2.8.5. Измерение сопротивлений вольтметром
2.8.6.Два способа измерения сопротивления и тока полного отклонения микроамперметра с помощью двух постоянных резисторов
2.8.7. На что способна батарейка
2.9.Задачи
Глава 3. Переменный ток
3.1.Переменный ток синусоидальной формы, получение переменного тока, основные параметры
3.2.Электрическая цепь переменного тока. Элементы цепи
3.2.1. Конденсатор как накопитель электрической энергии
3.2.2. Конденсатор «не пропускает» постоянный ток
3.2.3.Сопротивление конденсатора переменному току зависит от его емкости и частоты тока
3.2.4. Сила тока опережает напряжение на емкости на угол п/2
3.2.5. Катушка индуктивности обладает индуктивным сопротивлением, которое также называется реактивным
3.2.6. Последовательное и параллельное соединение катушек индуктивности
3.2.7. Катушка индуктивности как накопитель магнитной энергии
3.2.8. Сила тока отстает от напряжения на катушке индуктивности на угол п/2
3.2.9. На активном сопротивлении (на резисторе) сила тока и напряжение совпадают по фазе
3.3. Интегрирующие и дифференцирующие цепи
3.4. Последовательный колебательный контур
3.5. Для самостоятельного изготовления
3.5.1.Цветомузыкальная приставка
3.5.2. Усилитель звуковой частоты «электронное ухо»
3.5.3. Электронная сирена с усилителем
3.5.4.Когда напряжение сети нестабильно
3.5.5. Тиристорный регулятор напряжения
3.5.6. Два варианта включения ламп дневного света
3.6. Полезные советы
3.6.1. Определение назначения обмоток сетевого трансформатора
3.6.2. Определение числа витков обмоток сетевого трансформатора
3.6.3. Нахождение обмотки с большим числом витков
3.6.4. Электродвигатель станет сильнее
3.6.5. Устройство для намагничивания магнитов
3.6.6. Как размагнитить инструмент
3.7.Задачи
Глава 4. Полупроводниковые приборы
4.1. Полупроводниковые диоды
4.2.1.Рекомендации по применению диодов
4.2.2.Стабилитроны -
4.3. Биполярные транзисторы
4.3.1. Общие сведения
4.3.2. Схемы включения транзисторов
4.3.3.Основные параметры транзисторов
4.3.4.Статические вах транзистора
4.3.5. Анализ усилительных каскадов
4.4.Полевые транзисторы
4.4.1. Основные параметры полевых транзисторов
4.4.2. Максимально допустимые параметры
4.4.3. Вольт-амперные характеристики ПТ
4.4.4. Рекомендации по применению ПТ
4.5. Тиристоры
4.4.1.Основные параметры тиристоров
4.6. Для самостоятельного изготовления
4.6.1. Испытатель тиристоров
4.6.2. Универсальный вольтметр
4.6.3. Индикатор радиоактивности
4.6.4. Пробник для проверки однопереходных транзисторов
4.7. Полезные советы. Простые эксперименты с диодами и стабилитронами
4.7.1. Как снять ВАХ диода? (рис. 4.39)
4.7.2. Регулятор мощности на одном диоде (рис. 4.40)
4.7.3. Управление люстрой по двум проводам (рис. 4.41)
4.7.4. Простейший генератор шума (рис. 4.42)
4.7.5. Получение прямоугольных импульсов из синусоидального напряжения (рис. 4.43)
4.7.6. Стабилитрон - ограничитель постоянного напряжения (рис. 4.44)
4.7.7. Как «растянуть» шкалу вольтметра (рис. 4.45)
4.7.8. Подключение кассетного магнитофона или приемника к автомобильной сети (рис. 4.46)
4.7.9. Транзистор - переменный резистор (рис. 4.47)
4.7.10. Транзистор в качестве стабилитрона (рис. 4.48)
4.7.11. Транзистор как выпрямительный диод (рис.4.49)
4.7.12. Устройство для термоиспытаний транзисторов (рис. 4.50)
4.7.13. Определение цоколевки транзистора (рис. 4.51)
4.7. Задачи
Глава 5. Питание радиоэлектронных устройств от сети переменного тока
5.1.Однофазные выпрямители
5.2.Сглаживающие фильтры
5.2.1.Емкостные фильтры
5.2.2.Г-образные фильтры
5.3.Внешние характеристики выпрямителей
5.4.Стабилизаторы напряжения
5.4.1. Параметрические стабилизаторы напряжения
5.5. Для самостоятельного изготовления
5.5.1.Приставка-автомат к блоку питания
5.5.2. Стабилизатор в адаптере
5.5.3. Электрошоковое средство защиты
5.5.4. Формирователь биполярных напряжений }