200 miliamperes para amperes. Conversor de watts para amperes. watts para cavalos de potência

Nos eletrodomésticos (misturador, secador de cabelo, liquidificador), os fabricantes escrevem o consumo de energia em watts, em dispositivos que exigem grandes quantidades de carga elétrica (fogão elétrico, aspirador de pó, aquecedor de água), em quilowatts. E nas tomadas ou disjuntores através dos quais os dispositivos são conectados à rede, é costume indicar a intensidade da corrente em amperes. Para entender se o soquete suportará o dispositivo conectado, você precisa saber como converter amperes em watts.

Unidades de energia

Converter watts em amperes e vice-versa é um conceito relativo, pois são unidades de medida diferentes. Amperes são a quantidade física de corrente elétrica, ou seja, a velocidade com que a eletricidade passa por um cabo. Watt - a quantidade de energia elétrica ou a taxa de consumo de eletricidade. Mas essa tradução é necessária para calcular se o valor da força atual corresponde ao valor de sua potência.

Convertendo amperes em watts e quilowatts

Saber calcular a correspondência entre amperes e watts é necessário para determinar qual dispositivo pode suportar a potência dos consumidores conectados. Tais dispositivos incluem equipamentos de proteção ou comutação.

Antes de escolher qual disjuntor ou dispositivo de corrente residual (RCD) instalar, você precisa calcular o consumo de energia de todos os dispositivos conectados (ferro, lâmpadas, máquina de lavar, computador, etc.). Ou vice-versa, sabendo que tipo de máquina ou dispositivo de desligamento de proteção vale a pena, determine quais equipamentos suportarão a carga e quais não.

Para converter um ampère em quilowatts e vice-versa, existe uma fórmula: I \u003d P / U, onde I - amperes, P - watts, U - volts. Volts é a tensão da rede. Em instalações residenciais, é usada uma rede monofásica - 220 V. Na produção, uma rede elétrica trifásica é usada para conectar equipamentos industriais, cujo valor é 380 V. Com base nesta fórmula, conhecendo os amperes, você pode calcule a correspondência para watts e vice-versa - converta watts para amperes.

Situação: Existe um disjuntor. Parâmetros técnicos: corrente nominal 25 A, 1 pólo. É necessário calcular a potência dos dispositivos que a máquina pode suportar.

A maneira mais fácil é inserir os dados técnicos na calculadora e calcular a potência. E você também pode usar a fórmula I \u003d P / U, acontece: 25 A \u003d x W / 220 V.

x W = 5500 W.

Para converter watts em quilowatts, você precisa conhecer as seguintes medidas de potência em watts:

• 1000 W = 1 kW,
• 1.000.000 W = 1.000 kW = MW,
• 1.000.000.000 W = 1.000 MW = 1.000.000 kW, etc.

Portanto, 5500 W \u003d 5,5 kW. Resposta: uma máquina automática com corrente nominal de 25 A pode suportar a carga de todos os dispositivos com potência total de 5,5 kW, não mais.

Aplique uma fórmula com dados de tensão e corrente para selecionar o tipo de cabo em termos de potência e corrente. A tabela mostra a correspondência da corrente com a seção do fio:

Como converter watt para ampere

Você precisa converter watts em amperes em uma situação em que precisa instalar um dispositivo de proteção e precisa escolher qual corrente nominal deve ser. Fica claro nas instruções de operação quantos watts um eletrodoméstico consome quando conectado a uma rede monofásica.

A tarefa é calcular quantos amperes em watts ou qual tomada corresponde à conexão se o forno micro-ondas consumir 1,5 kW. Para a conveniência de calcular quilowatts, é melhor converter em watts: 1,5 kW = 1500 watts. Substituímos os valores​​na fórmula e obtemos: 1500 W / 220 V \u003d 6,81 A. Arredondamos os valores e obtemos 1500 W em termos de amperes - o consumo de corrente do micro-ondas é de pelo menos 7 A.

Se você conectar vários dispositivos ao mesmo tempo a um dispositivo de proteção, para calcular quantos amperes em watts, será necessário adicionar todos os valores de consumo juntos. Por exemplo, a sala utiliza iluminação com 10 lâmpadas LED. 6 W cada, um ferro de 2 kW e uma TV de 30 W. Primeiro, todos os indicadores devem ser convertidos em watts, verifica-se:

• lâmpadas 6*10= 60 W,
• ferro 2 kW = 2000 W,
• Televisão 30 W.

60+2000+30=2090 W.

Agora você pode converter amperes em watts, para isso substituímos os valores na fórmula 2090/220 V \u003d 9,5 A ~ 10 A. Resposta: o consumo de corrente é de cerca de 10 A.

Você precisa saber como converter amplificadores para watts sem uma calculadora. A tabela mostra a correspondência entre a taxa de consumo de eletricidade e a intensidade da corrente para redes monofásicas e trifásicas.

Todas as máquinas disponíveis comercialmente contêm o valor da corrente máxima permitida (mas não a potência suportada em watts) na marcação, e a maioria dos consumidores tem uma marca na etiqueta sobre o consumo de energia. Para escolher o cabo e o disjuntor corretos, você precisa saber como converter amperes em quilowatts e vice-versa. Isto é o que vamos dizer aos leitores do site mais adiante.

Breve sobre tensão, corrente e potência

A tensão (medida em Volts) é a diferença de potencial entre dois pontos ou o trabalho realizado para mover uma carga unitária. O potencial, por sua vez, caracteriza a energia em um determinado ponto. A magnitude da corrente (número de amperes) descreve quantas cargas fluíram através da superfície por unidade de tempo. A potência (watts e quilowatts) descreve a taxa na qual essa carga foi transferida. Segue-se disso que quanto maior a potência, mais rápido e mais portadores de carga se movem pelo corpo. Existem mil watts em um quilowatt, isso deve ser lembrado para cálculo e tradução rápidos.

Parece complicado na teoria, vamos ver na prática. A fórmula básica pela qual a potência dos aparelhos elétricos é calculada é a seguinte:

P=I*U*cosФ

Importante! Para cargas puramente resistivas, a fórmula é usada P=U*I, cujo cosФ é igual a um. As cargas ativas são dispositivos de aquecimento (aquecimento elétrico, forno elétrico com elementos de aquecimento, aquecedor de água, chaleira elétrica), lâmpadas incandescentes. Todos os outros aparelhos elétricos possuem algum valor de potência reativa, geralmente são valores pequenos, por isso são desprezados, portanto o cálculo como resultado é aproximado.

Como fazer uma transferência

DC

No campo da auto elétrica e iluminação decorativa, são usados ​​circuitos de 12 V. Vamos dar uma olhada prática em como converter amperes em watts usando uma fita de LED como exemplo. Para conectá-lo, muitas vezes você precisa de uma fonte de alimentação, mas não pode conectá-lo “simplesmente assim”, pode queimar, ou vice-versa, você pode comprar um PSU muito poderoso e caro onde não é necessário e desperdiçar seu dinheiro.

As características da fonte de alimentação na etiqueta indicam grandezas como tensão, potência e corrente. Além disso, o número de Volts é indicado necessariamente, mas a potência ou a corrente podem ser descritas em conjunto, ou pode ser tal que apenas uma das características seja indicada. As características da faixa de LED indicam as mesmas características, mas a potência e a corrente são levadas em consideração por metro.

Vamos imaginar que você comprou 5 metros de fita 5050 com 60 LEDs por 1 metro. A embalagem diz "14,4 W / m", e na loja nas etiquetas da PSU apenas a corrente é indicada. Selecionamos a fonte de energia certa, para isso multiplicamos o número de metros pela densidade de potência e obtemos a potência total.

14,4 * 5 \u003d 72 W - necessário para alimentar a fita.

Então você precisa converter para amperes usando esta fórmula:

Total: 72/12=6 Amps

No total, você precisa de uma fonte de alimentação de pelo menos 6 Amperes. Para saber mais sobre isso, você pode aprender em nosso artigo separado.

Outra situação. Você instalou faróis adicionais em seu carro, mas as lâmpadas têm uma característica, digamos 55 watts. É melhor conectar todos os consumidores em um carro por meio de um fusível, mas qual deles é necessário para esses faróis? Você precisa converter watts para amperes usando a fórmula acima - dividindo a potência pela tensão.

55/12 = 4,58 Amperes, a denominação mais próxima é 5 A.

Rede monofásica

A maioria dos eletrodomésticos são projetados para serem conectados a uma rede monofásica de 220 V. Lembre-se de que, dependendo do país em que você mora, a tensão pode ser de 110 volts ou qualquer outra. Na Rússia, o valor padrão é exatamente 220 V para uma rede monofásica e 380 V para uma rede trifásica. A maioria dos leitores geralmente precisa trabalhar nessas condições. Na maioria das vezes, a carga nessas redes é medida em quilowatts, enquanto os disjuntores são marcados em amperes. Vejamos alguns exemplos práticos.

Digamos que você viva em um apartamento com um medidor de eletricidade antigo e tenha um plugue automático de 16 amperes instalado. Para determinar quanta energia o plugue “puxará”, você precisa converter Amps para quilowatts. A mesma fórmula é eficaz aqui, ligando corrente e tensão à potência.

P=I*U*cosФ

Para conveniência dos cálculos, tomamos cosФ como uma unidade. Conhecemos a tensão - 220 V, a corrente também, vamos traduzir: 220 * 16 * 1 \u003d 3520 watts ou 3,5 quilowatts - exatamente o quanto você pode conectar por vez .

Usando a tabela, você pode converter rapidamente amperes em quilowatts ao escolher um disjuntor:

A situação é um pouco mais complicada com motores elétricos, eles possuem um indicador como fator de potência. Para determinar quantos quilowatts por hora esse motor consumirá, você deve levar em consideração o fator de potência na fórmula:

P=U*I*cosФ

Deve-se notar que cosФ deve ser indicado na etiqueta, geralmente de 0,7 a 0,9. Nesse caso, se a potência total do motor for de 5,5 quilowatts ou 5500 watts, a potência ativa consumida (e pagamos, ao contrário das empresas, apenas pela potência ativa):

5,5 * 0,87 \u003d 4,7 quilowatts, ou mais precisamente, 4785 W

Vale a pena notar que, ao escolher uma máquina automática e um cabo para um motor elétrico, você precisa levar em consideração a potência total, portanto, é necessário levar a corrente de carga, indicada no passaporte do motor. E também é importante levar em consideração as correntes de partida, pois excedem significativamente a corrente de operação do motor.

Outro exemplo, quantos amperes uma chaleira de 2 kW consome? Fazemos um cálculo, primeiro você precisa fazer: 2 * 1000 \u003d 2000 watts. Depois disso, traduzimos watts em amperes, a saber: 2000/220 \u003d 9 amperes.

Isso significa que um plugue de 16 amperes suportará uma chaleira, mas se você ligar outro consumidor poderoso (por exemplo, um aquecedor) e a potência total for superior a 16 amperes, ele desligará depois de um tempo. Este também é o caso de autômatos e fusíveis.

Para selecionar um cabo que possa suportar um certo número de amperes com mais frequência do que as fórmulas, use a tabela. Aqui está um exemplo de um deles, além da corrente nele, a potência da carga é indicada em quilowatts, o que é muito conveniente:

Rede trifásica

Em uma rede trifásica, existem dois esquemas principais de conexão de carga, por exemplo, enrolamentos do motor - uma estrela e um triângulo. A fórmula para determinar e converter a potência em corrente é um pouco diferente das versões anteriores:

P = √3*U*I*cosФ

Como o consumidor mais frequente de uma rede elétrica trifásica é um motor elétrico, vejamos seu exemplo. Digamos que temos um motor elétrico com potência de 5 quilowatts, montado de acordo com o circuito estrela com uma tensão de alimentação de 380 V.

Você precisa alimentá-lo através de um disjuntor, mas para pegá-lo, você precisa conhecer a corrente do motor, o que significa que você precisa converter de quilowatts para amperes. A fórmula para o cálculo ficará assim:

I=P/(√3*U*cosФ)

Em nosso exemplo, isso será 5000 / (1,73 * 380 * 0,9) \u003d 8,4 A. Assim, poderíamos facilmente converter quilowatts em amperes em uma rede trifásica.

Escolhemos duas coisas na loja que devem ser usadas "em conjunto", por exemplo, um ferro e uma tomada e, de repente, encontramos um problema - os "parâmetros elétricos" na etiqueta são indicados em unidades diferentes.

Como escolher dispositivos e dispositivos adequados? Como converter amplificadores para watts?

Relacionado, mas diferente

Deve-se dizer imediatamente que uma tradução direta de unidades não pode ser feita, pois denotam quantidades diferentes.

Watt - indica potência, ou seja, a taxa na qual a energia é consumida.

Ampere é uma unidade de força que indica a velocidade da corrente que passa por uma seção específica.

Para fazer com que os sistemas elétricos funcionem perfeitamente, você pode calcular a proporção de amperes e watts em uma determinada tensão na rede elétrica. Este último é medido em volts e pode ser:

• fixo;
• permanente;
• variáveis.

Com isso em mente, os indicadores são comparados.

Tradução "fixo"

Conhecendo, além dos valores de potência e força, também o indicador de tensão, você pode converter amperes em watts usando a seguinte fórmula:

Neste caso, P é a potência em watts, I é a corrente em amperes, U é a tensão em volts.

Calculadora online

Para estar constantemente “no conhecimento”, você pode criar uma tabela de “amp-watt” para si mesmo com os parâmetros mais comuns (1A, 6A, 9A, etc.).

Tal “gráfico de razão” será confiável para redes de tensão fixa e constante.

"Nuances variáveis"

Para cálculo em tensão alternada, mais um valor é incluído na fórmula - o fator de potência (KM). Agora fica assim:

Para tornar o processo de conversão de unidades de medida mais rápido e fácil, uma ferramenta tão acessível como uma calculadora on-line de amperes para watts ajudará. Não esqueça que se você precisar inserir um número fracionário na coluna, isso é feito por meio de um ponto, não de uma vírgula.

Assim, para a pergunta "1 watt - quantos amperes?", Com a ajuda de uma calculadora, você pode responder - 0,0045. Mas será válido apenas para uma tensão padrão de 220v.

Usando as calculadoras e tabelas apresentadas na Internet, você não pode sofrer com fórmulas, mas comparar facilmente diferentes unidades de medida.

Isso ajudará você a escolher disjuntores para diferentes cargas e não se preocupar com seus eletrodomésticos e a condição da fiação.

Amp - tabela de watts:

Para responder a isso, em geral, uma pergunta simples, precisamos mais uma vez considerar brevemente quantidades físicas como corrente (A), tensão (V) e potência (W). Eles estão intimamente relacionados e não podem existir um sem o outro.

Dependência do campo elétrico

Estamos bem cientes de que a criação e manutenção de uma corrente elétrica depende inteiramente do campo elétrico. depende diretamente da magnitude do campo elétrico. Para uma melhor compreensão dessa dependência, vamos tentar caracterizar esses conceitos em termos quantitativos.

A força atual não é um nome muito bom para este processo. Ele apareceu em um momento em que estava longe de ser totalmente claro o que era. Afinal, isso não é uma força, como tal, mas o número de elétrons (eletricidade) que flui através da seção transversal do condutor em um segundo. Esse valor pode ser exibido como o número de elétrons que passam pelo condutor por segundo. No entanto, a carga de um elétron é uma quantidade muito pequena. Não é adequado para uso prático.

Por exemplo: 2 x 1018 elétrons passam pelo filamento de uma lâmpada comum em um segundo. Portanto, a unidade de medida da magnitude da carga elétrica passou a ser considerada a carga que 6,25x1018 elétrons possuem. Essa carga é chamada de pingente. Portanto, finalmente, uma unidade é considerada uma corrente na qual em um segundo uma carga de 1 pendente passa pela seção transversal do condutor. Essa unidade é chamada ampere e ainda é usado em engenharia elétrica para medir a força da corrente.

Para determinar a dependência da corrente elétrica no campo elétrico, é necessário ser capaz de medir a magnitude do campo. Afinal, um campo é uma força que atua sobre qualquer carga, um elétron ou um pingente. É a presença de tal força que é característica de um campo elétrico.

Medição de Força de Campo

É muito difícil medir a intensidade do campo, porque não é a mesma em diferentes locais do condutor. Um grande número de medições complicadas teria que ser realizado em vários pontos. Nesse sentido, a magnitude do campo é caracterizada não pela força que atua sobre as cargas, mas pelo trabalho realizado por ela, ao mover um pendente de uma extremidade do condutor para a outra. O trabalho de um campo elétrico é chamado de tensão. Também é chamada de diferença de potencial (+ e -) nas extremidades do condutor. A unidade de tensão é chamada volt.

Assim, podemos concluir que o conceito de corrente elétrica é caracterizado por duas grandezas principais: a intensidade da corrente é diretamente a corrente elétrica, a tensão é a magnitude do campo no qual a própria corrente é criada. Acontece que a força depende diretamente da tensão.

O que é poder

Finalmente, vamos dar uma olhada rápida no que é poder. Já sabemos que U (tensão) é o trabalho que se faz ao mover 1 pendente. I é a força atual, ou o número de coulombs que passam em um segundo. Assim, I x U é um indicador do trabalho total realizado em 1 segundo. Na verdade, esta é a potência da corrente elétrica. A unidade de potência é watt.

Como converter watts para amplificadores

Watt \u003d Ampere x Volt ou P \u003d I x U

Amp = Watts/Volt ou I = P/U

Como exemplo ilustrativo, considere esta opção

4,6 A = 1000 W/220 V

2,7 A = 600 W/220 V

1,8 A = 400 W/220 V

1,1 A = 250 W/220 V

Devemos o conforto moderno de nossa vida à corrente elétrica. Ele ilumina nossas casas gerando radiação na faixa visível de ondas de luz, cozinha e aquece alimentos em uma variedade de dispositivos, como fogões elétricos, fornos de microondas, torradeiras, poupando-nos da necessidade de encontrar combustível para uma fogueira. Graças a ele, nos movemos rapidamente em um plano horizontal em trens elétricos, metrôs e trens, nos movemos em um plano vertical em escadas rolantes e elevadores. Devemos o aconchego e o conforto de nossas casas à corrente elétrica que flui nos aparelhos de ar condicionado, ventiladores e aquecedores elétricos. Uma variedade de máquinas elétricas, alimentadas por corrente elétrica, facilitam o nosso trabalho, tanto em casa como no trabalho. De fato, vivemos na era da eletricidade, porque é graças à corrente elétrica que nossos computadores e smartphones, a Internet e a televisão e outros dispositivos eletrônicos inteligentes funcionam. Não é à toa que a humanidade se esforça tanto para gerar eletricidade em usinas térmicas, nucleares e hidrelétricas – a eletricidade em si é a forma de energia mais conveniente.

Por mais paradoxal que possa parecer, as ideias do uso prático da corrente elétrica estiveram entre as primeiras a serem adotadas pela parte mais conservadora da sociedade - os oficiais da marinha. É claro que era difícil chegar ao topo nesta casta fechada, era difícil provar aos almirantes, que começaram como grumetes na frota à vela, a necessidade de mudar para navios totalmente metálicos com motores a vapor, assim, os oficiais subalternos sempre contaram com inovações. Foi o sucesso do uso de navios de bombeiros durante a guerra russo-turca em 1770, que decidiu o desfecho da batalha na baía de Chesme, que levantou a questão da proteção dos portos não apenas com baterias costeiras, mas também com equipamentos mais modernos. meios de proteção para aquele dia - campos minados.

O desenvolvimento de minas submarinas de vários sistemas foi realizado desde o início do século XIX, minas autônomas movidas a eletricidade se tornaram os projetos de maior sucesso. Nos anos 70. No século 19, o físico alemão Heinrich Hertz inventou um dispositivo para a detonação elétrica de minas âncora com uma profundidade de até 40 m. Suas modificações são familiares para nós de filmes históricos sobre temas navais - este é o infame "chifre" mina, na qual o "chifre" de chumbo, contendo uma ampola cheia de eletrólito, foi esmagado ao entrar em contato com o casco do navio, como resultado do que uma simples bateria começou a funcionar, cuja energia foi suficiente para detonar a mina.

Os marinheiros foram os primeiros a apreciar o potencial das então ainda imperfeitas fontes de luz poderosas - modificações das velas de Yablochkov, nas quais a fonte de luz era um arco elétrico e um eletrodo de carbono positivo quente luminoso - para uso na sinalização e iluminação do campo de batalha. O uso de holofotes deu uma vantagem esmagadora ao lado que os utilizava em batalhas noturnas ou simplesmente os utilizava como meio de sinalização para transmitir informações e coordenar as ações das formações navais. E faróis equipados com poderosos holofotes simplificaram a navegação em perigosas águas costeiras.

Não é de surpreender que tenha sido a frota que aceitou com um estrondo os métodos de transmissão sem fio de informações - os marinheiros não ficaram constrangidos com o grande tamanho das primeiras estações de rádio, pois as instalações dos navios permitiam colocar tão perfeito , embora na época muito complicado, dispositivos de comunicação.

Máquinas elétricas ajudaram a simplificar o carregamento de canhões de navios, e unidades de energia elétrica para virar torres de armas aumentaram a manobrabilidade dos ataques de canhão. Os comandos transmitidos pelo telégrafo do navio aumentaram a eficiência de interação de toda a equipe, o que deu uma vantagem considerável nos confrontos de combate.

O uso mais horrível de corrente elétrica na história naval foi o uso de submarinos de ataque diesel-elétricos da classe U pelo Terceiro Reich. Os submarinos "Wolf Pack" de Hitler afundaram muitos navios da frota de transporte aliada - basta lembrar o triste destino do comboio PQ-17.

Os marinheiros britânicos conseguiram obter várias cópias das máquinas de cifra Enigma (Riddle), e a inteligência britânica decifrou com sucesso seu código. Um dos cientistas proeminentes que trabalhou nisso é Alan Turing, conhecido por suas contribuições aos fundamentos da ciência da computação. Com acesso às mensagens de rádio do almirante Dönitz, a frota aliada e a aviação costeira foram capazes de levar o Wolf Pack de volta à costa da Noruega, Alemanha e Dinamarca, de modo que as operações usando submarinos de 1943 foram limitadas a ataques de curto prazo.

Hitler planejava equipar seus submarinos com mísseis V-2 para ataques na costa leste dos Estados Unidos. Felizmente, os rápidos ataques dos aliados nas frentes ocidental e oriental não permitiram que esses planos se materializassem.

A frota moderna é inconcebível sem porta-aviões e submarinos nucleares, cuja independência energética é assegurada por reatores nucleares, combinando com sucesso as tecnologias do século XIX do vapor, as tecnologias do século XX da eletricidade e as tecnologias atômicas do século XXI século. Os reatores dos navios movidos a energia nuclear geram corrente elétrica em quantidade suficiente para garantir a vida de toda a cidade.

Além disso, os marinheiros voltaram sua atenção para a eletricidade e estão testando o uso de railguns - armas elétricas para disparar projéteis cinéticos que têm um tremendo poder destrutivo.

Referência do histórico

Com o advento de fontes de corrente contínua eletroquímicas confiáveis ​​desenvolvidas pelo físico italiano Alessandro Volta, toda uma galáxia de notáveis ​​cientistas de diferentes países começou a estudar os fenômenos associados à corrente elétrica e desenvolver sua aplicação prática em muitas áreas da ciência e tecnologia. Basta lembrar o cientista alemão Georg Ohm, que formulou a lei do fluxo de corrente para um circuito elétrico elementar; o físico alemão Gustav Robert Kirchhoff, que desenvolveu métodos para calcular circuitos elétricos complexos; O físico francês André Marie Ampère, que descobriu a lei de interação para correntes elétricas diretas. O trabalho do físico inglês James Prescott Joule e do cientista russo Emil Khristianovich Lenz levou, independentemente um do outro, à descoberta da lei da avaliação quantitativa do efeito térmico da corrente elétrica.

O desenvolvimento posterior do estudo das propriedades da corrente elétrica foi o trabalho do físico britânico James Clark Maxwell, que lançou as bases da eletrodinâmica moderna, que agora são conhecidas como equações de Maxwell. Maxwell também desenvolveu a teoria eletromagnética da luz, prevendo muitos fenômenos (ondas eletromagnéticas, pressão de radiação eletromagnética). Mais tarde, o cientista alemão Heinrich Rudolf Hertz confirmou experimentalmente a existência de ondas eletromagnéticas; seu trabalho no estudo da reflexão, interferência, difração e polarização de ondas eletromagnéticas serviu de base para a criação do rádio.

Os trabalhos dos físicos franceses Jean-Baptiste Biot e Felix Savard, que descobriram experimentalmente as manifestações do magnetismo durante o fluxo de corrente contínua, e o notável matemático francês Pierre-Simon Laplace, que generalizou seus resultados na forma de um padrão matemático, pela primeira vez conectou os dois lados de um fenômeno, lançando as bases para o eletromagnetismo. A batuta desses cientistas foi assumida pelo brilhante físico britânico Michael Faraday, que descobriu o fenômeno da indução eletromagnética e lançou as bases para a engenharia elétrica moderna.

Uma grande contribuição para a explicação da natureza da corrente elétrica foi feita pelo físico teórico holandês Hendrik Anton Lorenz, que criou a teoria eletrônica clássica e recebeu do campo eletromagnético uma expressão para a força que atua sobre uma carga em movimento.

Eletricidade. Definições

Corrente elétrica - movimento dirigido (ordenado) de partículas carregadas. Por causa disso, a corrente é definida como o número de cargas que passaram pela seção transversal do condutor por unidade de tempo:

I = q / t onde q é a carga em coulombs, t é o tempo em segundos, I é a corrente em amperes

Outra definição de corrente elétrica está relacionada às propriedades dos condutores e é descrita pela lei de Ohm:

I = U/R onde U é a tensão em volts, R é a resistência em ohms, I é a corrente em amperes

A corrente elétrica é medida em amperes (A) e seus múltiplos decimais e unidades fracionárias - nanoamps (bilionésimo de ampere, nA), microamps (milionésimo de ampere, µA), miliamperes (milésimo de ampere, mA), kiloamps (milésimos de ampere) de amperes, kA) e megaamperes (milhões de amperes, MA).

A dimensão da corrente no sistema SI é definida como

[A] = [C] / [seg]

Características do fluxo de corrente elétrica em vários ambientes. Física dos fenômenos

Corrente elétrica em sólidos: metais, semicondutores e dielétricos

Ao considerar a questão do fluxo de corrente elétrica, é necessário levar em consideração a presença de vários portadores de corrente - cargas elementares - característicos de um determinado estado físico da matéria. A própria substância pode ser sólida, líquida ou gasosa. Um exemplo único de tais estados observados em condições comuns podem ser os estados de monóxido de di-hidrogênio, ou, em outras palavras, hidróxido de hidrogênio, ou simplesmente água comum. Observamos sua fase sólida retirando cubos de gelo do freezer para resfriar bebidas, a maioria à base de água líquida. E ao preparar chá ou café instantâneo, nós o enchemos com água fervente, e a prontidão deste último é controlada pelo aparecimento de uma névoa composta por gotículas de água que se condensam no ar frio do vapor de água gasoso que sai do bico da chaleira.

Há também um quarto estado da matéria chamado plasma, que consiste nas camadas superiores das estrelas, a ionosfera da Terra, chamas, arcos elétricos e matéria em lâmpadas fluorescentes. O plasma de alta temperatura é difícil de reproduzir em laboratórios terrestres, pois requer temperaturas muito altas - mais de 1.000.000 K.

Em termos de estrutura, os sólidos são divididos em cristalinos e amorfos. As substâncias cristalinas têm uma estrutura geométrica ordenada; átomos ou moléculas de tal substância formam treliças tridimensionais ou planas peculiares; materiais cristalinos incluem metais, suas ligas e semicondutores. A mesma água na forma de flocos de neve (cristais de várias formas não repetitivas) ilustra perfeitamente o conceito de substâncias cristalinas. Substâncias amorfas não possuem rede cristalina; tal estrutura é característica dos dielétricos.

Em condições normais, a corrente em materiais sólidos flui devido ao movimento de elétrons livres formados a partir dos elétrons de valência dos átomos. Do ponto de vista do comportamento dos materiais quando uma corrente elétrica passa por eles, estes são divididos em condutores, semicondutores e isolantes. As propriedades de vários materiais, de acordo com a teoria de bandas de condutividade, são determinadas pela largura da banda proibida, na qual os elétrons não podem ser localizados. Os isoladores têm o band gap mais amplo, chegando às vezes a 15 eV. A uma temperatura de zero absoluto, isolantes e semicondutores não possuem elétrons na banda de condução, mas à temperatura ambiente já haverá uma certa quantidade de elétrons expulsos da banda de valência devido à energia térmica. Nos condutores (metais), a banda de condução e a banda de valência se sobrepõem, portanto, na temperatura do zero absoluto, há um número suficientemente grande de elétrons - condutores de corrente, que é preservado mesmo em temperaturas mais altas dos materiais, até sua fusão completa. Os semicondutores têm pequenos intervalos de banda e sua capacidade de conduzir eletricidade é altamente dependente da temperatura, radiação e outros fatores, bem como da presença de impurezas.

Um caso separado é o fluxo de corrente elétrica através dos chamados supercondutores - materiais que têm resistência zero ao fluxo de corrente. Os elétrons de condução desses materiais formam conjuntos de partículas interligadas devido a efeitos quânticos.

Os isolantes, como o próprio nome sugere, são condutores de eletricidade extremamente ruins. Esta propriedade dos isolantes é usada para limitar o fluxo de corrente entre superfícies condutoras de diferentes materiais.

Além da existência de correntes em condutores com campo magnético constante, na presença de uma corrente alternada e de um campo magnético alternado a ela associado, surgem efeitos associados à sua mudança ou as chamadas correntes "eddy", também chamadas de Foucault correntes. Quanto mais rápido o fluxo magnético muda, mais fortes são as correntes parasitas, que não fluem ao longo de certos caminhos nos fios, mas, fechando-se no condutor, formam circuitos de vórtice.

As correntes parasitas apresentam um efeito pelicular, que se resume ao fato de que a corrente elétrica alternada e o fluxo magnético se propagam principalmente na camada superficial do condutor, o que leva a perdas de energia. Para reduzir as perdas de energia devido a correntes parasitas, é usada a divisão de circuitos magnéticos de corrente alternada em placas separadas e eletricamente isoladas.

Corrente elétrica em líquidos (eletrólitos)

Todos os líquidos, em um grau ou outro, são capazes de conduzir uma corrente elétrica quando uma tensão elétrica é aplicada. Esses líquidos são chamados de eletrólitos. Os portadores atuais neles são íons carregados positivamente e negativamente - cátions e ânions, respectivamente, que existem em uma solução de substâncias devido à dissociação eletrolítica. A corrente em eletrólitos devido ao movimento de íons, em contraste com a corrente devido ao movimento de elétrons característico dos metais, é acompanhada pela transferência de matéria para os eletrodos com a formação de novos compostos químicos próximos a eles ou a deposição destes substâncias ou novos compostos nos eletrodos.

Esse fenômeno lançou as bases para a eletroquímica moderna, dando definições quantitativas dos equivalentes grama de vários produtos químicos, transformando a química inorgânica em uma ciência exata. O desenvolvimento posterior da química dos eletrólitos tornou possível criar fontes de corrente química carregadas e recarregadas (baterias secas, acumuladores e células de combustível), o que, por sua vez, deu um grande impulso ao desenvolvimento da tecnologia. Basta olhar sob o capô do seu carro para ver os resultados dos esforços de gerações de cientistas e engenheiros químicos na forma de uma bateria de carro.

Um grande número de processos tecnológicos baseados no fluxo de corrente em eletrólitos permite não apenas dar uma aparência espetacular aos produtos finais (cromação e níquel), mas também protegê-los da corrosão. Os processos de deposição eletroquímica e gravação eletroquímica formam a base da produção da eletrônica moderna. Agora esses são os processos tecnológicos mais exigidos, o número de componentes fabricados com essas tecnologias chega a dezenas de bilhões de unidades por ano.

Corrente elétrica em gases

A corrente elétrica nos gases se deve à presença de elétrons e íons livres neles. Para gases, devido à sua rarefação, é característico um grande comprimento de caminho antes da colisão de moléculas e íons; por causa disso, o fluxo de corrente sob condições normais através deles é relativamente difícil. O mesmo pode ser dito sobre misturas de gases. A mistura natural de gases é o ar atmosférico, que na engenharia elétrica é considerado um bom isolante. Isso também é característico de outros gases e suas misturas em condições físicas normais.

O fluxo de corrente nos gases depende muito de vários fatores físicos, como: pressão, temperatura, composição da mistura. Além disso, vários tipos de radiação ionizante têm efeito. Assim, por exemplo, sendo iluminados por raios ultravioleta ou raios X, ou sendo expostos a partículas de cátodo ou ânodo ou partículas emitidas por substâncias radioativas, ou, finalmente, sob a influência de alta temperatura, os gases adquirem a propriedade de melhor conduzir a corrente elétrica.

O processo endotérmico de formação de íons como resultado da absorção de energia por átomos eletricamente neutros ou moléculas de gás é chamado de ionização. Tendo recebido energia suficiente, um elétron ou vários elétrons da camada externa de elétrons, superando a barreira de potencial, deixam o átomo ou molécula, tornando-se elétrons livres. O átomo ou molécula do gás torna-se então um íon carregado positivamente. Elétrons livres podem se ligar a átomos ou moléculas neutras para formar íons carregados negativamente. Os íons positivos podem recapturar elétrons livres após a colisão, tornando-se eletricamente neutros novamente. Esse processo é chamado de recombinação.

A passagem de corrente através de um meio gasoso é acompanhada por uma mudança no estado do gás, que predetermina a natureza complexa da dependência da corrente em relação à tensão aplicada e, em geral, obedece à lei de Ohm apenas em correntes baixas.

Distinguir descargas não auto-sustentáveis ​​e independentes em gases. Com uma descarga não auto-sustentada, a corrente no gás existe apenas na presença de fatores ionizantes externos; na ausência deles, não há corrente significativa no gás. Com autodescarga, a corrente é mantida devido à ionização por impacto de átomos e moléculas neutras em colisão com elétrons livres e íons acelerados por um campo elétrico, mesmo após a remoção das influências ionizantes externas.

Uma descarga não auto-sustentada em um pequeno valor da diferença de potencial entre o ânodo e o cátodo em um gás é chamada de descarga silenciosa. Com um aumento na tensão, a intensidade da corrente primeiro aumenta proporcionalmente à tensão (seção OA na característica de tensão de corrente de uma descarga silenciosa), então o crescimento da corrente diminui (seção da curva AB). Quando todas as partículas que surgiram sob a ação do ionizador vão para o cátodo e o ânodo ao mesmo tempo, a corrente não aumenta com o aumento da tensão (seção do gráfico BC). Com um aumento adicional na tensão, a corrente aumenta novamente e a descarga silenciosa se transforma em uma descarga de avalanche não auto-sustentada. Um tipo de descarga não autossustentável é a descarga incandescente, que cria luz em lâmpadas de descarga de gás de várias cores e finalidades.

A transição de uma descarga elétrica não auto-sustentada em um gás para uma descarga auto-sustentada é caracterizada por um aumento acentuado da corrente (ponto E na curva da característica corrente-tensão). É chamado de ruptura elétrica do gás.

Todos os tipos de descargas acima são tipos de descargas de estado estacionário, cujas principais características não dependem do tempo. Além das descargas constantes, existem descargas não estacionárias, que geralmente surgem em fortes campos elétricos não homogêneos, por exemplo, perto de superfícies pontiagudas e curvas de condutores e eletrodos. Existem dois tipos de descargas transitórias: descargas corona e descargas de faísca.

Com uma descarga corona, a ionização não leva à ruptura, é simplesmente um processo repetitivo de ignição de uma descarga não auto-sustentada em um espaço limitado próximo aos condutores. Um exemplo de descarga corona é o brilho do ar atmosférico perto de antenas altamente elevadas, pára-raios ou linhas de alta tensão. A ocorrência de uma descarga corona em linhas de energia leva a perdas de energia. Antigamente, esse brilho nos topos dos mastros era familiar aos marinheiros da frota à vela como as luzes de St. Elmo. A descarga corona é usada em impressoras a laser e copiadoras eletrográficas, onde é gerada por uma corona - uma corda de metal à qual é aplicada uma alta tensão. Isso é necessário para ionizar o gás para carregar o tambor fotossensível. Neste caso, a descarga corona é benéfica.

Uma descarga de faísca, em contraste com uma descarga corona, leva a um colapso e tem a forma de filamentos ramificados brilhantes intermitentes - canais cheios de gás ionizado, surgindo e desaparecendo, acompanhados pela liberação de uma grande quantidade de calor e um brilho brilhante. Um exemplo de descarga de faísca natural é o relâmpago, onde a corrente pode atingir valores de dezenas de quiloamperes. A formação do relâmpago em si é precedida pela criação de um canal de condução, o chamado líder "escuro" descendente, que junto com o líder ascendente induzido forma um canal de condução. O relâmpago é geralmente uma descarga de faísca múltipla no canal de condução formado. Uma poderosa descarga de faísca encontrou sua aplicação técnica também em flashes fotográficos compactos, nos quais a descarga ocorre entre os eletrodos de um tubo de vidro de quartzo preenchido com uma mistura de gases nobres ionizados.

O flash de gás sustentado é conhecido como descarga de arco e é usado na tecnologia de soldagem, que é a pedra angular das tecnologias de construção de aço do nosso tempo, de arranha-céus a porta-aviões e carros. É usado para soldagem e corte de metais; a diferença nos processos é devido à força da corrente que flui. Em valores de corrente relativamente mais baixos, ocorre a soldagem de metais, em valores mais altos da corrente de descarga do arco, o metal é cortado devido à remoção do metal fundido sob o arco elétrico por vários métodos.

Outras aplicações da descarga de arco em gases são as lâmpadas de descarga de gás que dispersam a escuridão em nossas ruas, praças e estádios (lâmpadas de sódio) ou lâmpadas halógenas de automóveis, que agora substituíram as lâmpadas incandescentes convencionais nos faróis de automóveis.

Corrente elétrica no vácuo

O vácuo é um dielétrico ideal, portanto, uma corrente elétrica no vácuo só é possível na presença de portadores livres na forma de elétrons ou íons, que são gerados devido à emissão térmica ou fotoemissão, ou por outros métodos.

O principal método para obter corrente no vácuo devido a elétrons é o método de emissão termiônica de elétrons por metais. Ao redor do eletrodo aquecido, chamado de cátodo, forma-se uma nuvem de elétrons livres, que proporcionam o fluxo de corrente elétrica na presença de um segundo eletrodo, chamado de ânodo, desde que haja entre eles uma tensão correspondente à polaridade requerida. Esses dispositivos de eletrovácuo são chamados de diodos e têm a propriedade de condução de corrente unilateral, travando na tensão reversa. Esta propriedade é utilizada para retificar a corrente alternada, que é convertida pelo sistema de diodos em corrente contínua pulsada.

A adição de um eletrodo adicional, chamado de grade, localizado próximo ao cátodo, possibilita a obtenção de um elemento amplificador triodo, no qual pequenas mudanças na tensão da grade em relação ao cátodo permitem obter mudanças significativas no fluxo. corrente e, consequentemente, mudanças significativas na tensão na carga conectada em série com a lâmpada em relação à fonte de energia , que é usada para amplificar vários sinais.

O uso de dispositivos de eletrovácuo na forma de triodos e dispositivos com grande número de grades para diversos fins (tetrodos, pentodos e até heptodos) revolucionou a geração e amplificação de sinais de radiofrequência e levou à criação da moderna transmissão de rádio e televisão sistemas.

Historicamente, o desenvolvimento da radiodifusão foi o primeiro, pois os métodos de conversão de sinais de frequência relativamente baixa e sua transmissão, bem como os circuitos de aparelhos receptores com amplificação e conversão de radiofrequência e transformá-la em sinal acústico, eram relativamente simples.

Ao criar a televisão, para converter sinais ópticos, foram utilizados dispositivos de eletrovácuo - iconoscópios, onde os elétrons eram emitidos devido à fotoemissão da luz incidente. A amplificação adicional do sinal foi realizada por amplificadores de tubo de vácuo. Para a conversão reversa do sinal de televisão, foram utilizados cinescópios, dando uma imagem devido à fluorescência do material da tela sob a influência de elétrons acelerados a altas energias sob a influência de uma tensão de aceleração. Um sistema de leitura de sinal de iconoscópio sincronizado e um sistema de varredura de imagem de cinescópio criaram uma imagem de televisão. Os primeiros cinescópios eram monocromáticos.

Posteriormente, foram criados os sistemas de televisão a cores, nos quais os iconoscópios de leitura de imagens reagiam apenas à sua própria cor (vermelho, azul ou verde). Os elementos radiantes dos cinescópios (fósforo colorido), devido ao fluxo de corrente gerado pelos chamados "canhões de elétrons", reagindo ao ingresso de elétrons acelerados neles, emitiam luz em uma determinada faixa de intensidade apropriada. Para que os raios das armas de cada cor atingissem seu próprio fósforo, foram usadas máscaras de proteção especiais.

Os modernos equipamentos de transmissão de televisão e rádio são baseados em elementos mais progressivos com menor consumo de energia - semicondutores.

Um dos métodos amplamente utilizados para obtenção de imagens de órgãos internos é o método de fluoroscopia, no qual os elétrons emitidos pelo cátodo recebem uma aceleração tão significativa que, ao atingirem o ânodo, são gerados raios X que podem penetrar nos tecidos moles do corpo humano. Raios-X fornecem aos médicos informações únicas sobre danos ósseos, a condição dos dentes e alguns órgãos internos, revelando até uma doença tão formidável como o câncer de pulmão.

Em geral, as correntes elétricas formadas como resultado do movimento de elétrons no vácuo têm uma ampla gama de aplicações, que incluem, sem exceção, tubos de rádio, aceleradores de partículas, espectrômetros de massa, microscópios eletrônicos, geradores de vácuo de microondas, na forma de tubos de ondas viajantes, klystrons e magnetrons. A propósito, são os magnetrons que aquecem ou cozinham nossos alimentos em fornos de microondas.

De grande importância recentemente é a tecnologia de aplicação de revestimentos de filme a vácuo, que desempenham o papel de revestimento protetor-decorativo e funcional. Revestimentos com metais e suas ligas e seus compostos com oxigênio, nitrogênio e carbono são usados ​​como tais revestimentos. Tais revestimentos alteram as propriedades elétricas, ópticas, mecânicas, magnéticas, de corrosão e catalíticas das superfícies revestidas, ou combinam várias propriedades ao mesmo tempo.

A complexa composição química dos revestimentos só pode ser obtida usando técnicas de pulverização de íons a vácuo, cujas variedades são a pulverização catódica ou sua modificação industrial - pulverização catódica. Em última análise a corrente elétrica devido aos íons, provoca a deposição de componentes na superfície depositada, conferindo-lhe novas propriedades.

É assim que podem ser obtidos os chamados revestimentos reativos iônicos (filmes de nitretos, carbonetos, óxidos metálicos), que possuem um complexo de extraordinárias propriedades mecânicas, termofísicas e ópticas (com alta dureza, resistência ao desgaste, condutividade, densidade óptica), que não podem ser obtidos por outros métodos.

Corrente elétrica em biologia e medicina

O conhecimento do comportamento das correntes em objetos biológicos dá aos biólogos e médicos um poderoso método de pesquisa, diagnóstico e tratamento.

Do ponto de vista da eletroquímica, todos os objetos biológicos contêm eletrólitos, independentemente das características estruturais desse objeto.

Ao considerar o fluxo de corrente através de objetos biológicos, é necessário levar em consideração sua estrutura celular. Um elemento essencial da célula é a membrana celular - a casca externa que protege a célula dos efeitos de fatores ambientais adversos devido à sua permeabilidade seletiva a várias substâncias. Do ponto de vista da física, a membrana celular pode ser imaginada como uma conexão paralela de um capacitor e várias cadeias de uma fonte de corrente e um resistor conectados em série. Isso predetermina a dependência da condutividade elétrica do material biológico da frequência da tensão aplicada e da forma de suas oscilações.

O tecido biológico consiste em células do próprio órgão, fluido intercelular (linfa), vasos sanguíneos e células nervosas. Este último, em resposta à ação de uma corrente elétrica, responde com excitação, fazendo com que os músculos e vasos sanguíneos do animal se contraiam e relaxem. Deve-se notar que o fluxo de corrente no tecido biológico é não linear.

Um exemplo clássico do efeito da corrente elétrica em um objeto biológico é a experiência do médico, anatomista, fisiologista e físico italiano Luigi Galvani, que se tornou um dos fundadores da eletrofisiologia. Em seus experimentos, a passagem de uma corrente elétrica pelos nervos da perna de um sapo levou à contração muscular e espasmos da perna. Em 1791, a famosa descoberta de Galvani foi descrita em seu Tratado sobre as Forças da Eletricidade no Movimento Muscular. Os próprios fenômenos, descobertos por Galvani, foram por muito tempo chamados de “galvanismo” em livros didáticos e artigos científicos. Este termo ainda é preservado no nome de alguns dispositivos e processos.

O desenvolvimento posterior da eletrofisiologia está intimamente ligado à neurofisiologia. Em 1875, independentemente um do outro, o cirurgião e fisiologista inglês Richard Caton e o fisiologista russo V. Ya. Danilevsky mostraram que o cérebro é um gerador de atividade elétrica, ou seja, as biocorrentes cerebrais foram descobertas.

Objetos biológicos no decorrer de sua atividade de vida criam não apenas microcorrentes, mas também grandes voltagens e correntes. Muito antes de Galvani, o anatomista inglês John Walsh provou a natureza elétrica do impacto da arraia, e o cirurgião e anatomista escocês John Hunter deu uma descrição precisa do órgão elétrico desse animal. A pesquisa de Walsh e Hunter foi publicada em 1773.

Na biologia e medicina modernas, vários métodos de estudo de organismos vivos, invasivos e não invasivos, são usados.

Um exemplo clássico de métodos invasivos é um rato de laboratório com um feixe de eletrodos implantado no cérebro, percorrendo labirintos ou resolvendo outros problemas atribuídos a ele por cientistas.

Os métodos não invasivos incluem estudos familiares como a remoção de um encefalograma ou um eletrocardiograma. Ao mesmo tempo, eletrodos que leem as biocorrentes do coração ou do cérebro removem as correntes diretamente da pele do sujeito. Para melhorar o contato com os eletrodos, a pele é umedecida com solução salina, que é um bom eletrólito condutor.

Além do uso da corrente elétrica na pesquisa científica e no controle técnico do estado de diversos processos e reações químicas, um dos momentos mais dramáticos de seu uso, conhecido do grande público, é o lançamento do coração "parado" de qualquer herói de um filme moderno.

De fato, o fluxo de um impulso de curto prazo de uma corrente significativa só em casos isolados é capaz de iniciar um coração parado. Na maioria das vezes, seu ritmo normal é restaurado a partir de um estado de contrações convulsivas caóticas, chamado de fibrilação cardíaca. Os dispositivos usados ​​para restaurar o ritmo normal das contrações cardíacas são chamados de desfibriladores. Um desfibrilador automático moderno faz um cardiograma, determina a fibrilação ventricular do coração e decide independentemente se deve dar choque ou não - pode ser suficiente passar um pequeno impulso de disparo pelo coração. Há uma tendência de instalação de desfibriladores automáticos em locais públicos, o que pode reduzir significativamente o número de mortes por parada cardíaca inesperada.

Os praticantes de EMS não têm dúvidas sobre o uso do método de desfibrilação - treinados para determinar rapidamente a condição física do paciente no eletrocardiograma, eles tomam uma decisão muito mais rápido do que um desfibrilador automático destinado ao público em geral.

Também seria apropriado mencionar marca-passos artificiais, também chamados marca-passos. Esses dispositivos são implantados sob a pele ou sob o músculo peitoral de uma pessoa, e tal dispositivo, por meio de eletrodos, entrega pulsos de corrente de cerca de 3 V ao miocárdio (músculo cardíaco), estimulando o funcionamento normal do coração. Os marcapassos modernos são capazes de fornecer operação ininterrupta por 6 a 14 anos.

Características da corrente elétrica, sua geração e aplicação

A corrente elétrica é caracterizada por magnitude e forma. De acordo com o seu comportamento ao longo do tempo, é feita uma distinção entre corrente contínua (que não muda ao longo do tempo), corrente aperiódica (que muda arbitrariamente ao longo do tempo) e corrente alternada (que muda ao longo do tempo de acordo com uma certa lei periódica). Às vezes, para resolver vários problemas, é necessária a presença simultânea de corrente contínua e alternada. Neste caso, falamos de corrente alternada com um componente constante.

Historicamente, o primeiro a aparecer foi um gerador de corrente triboelétrico que gerava corrente esfregando lã contra um pedaço de âmbar. Geradores de corrente mais avançados deste tipo são agora chamados de geradores Van de Graaff, em homenagem ao inventor da primeira solução técnica para tais máquinas.

Como mencionado acima, o físico italiano Alessandro Volta inventou o gerador eletroquímico DC, que se tornou o precursor das baterias secas, acumuladores e células de combustível, que ainda usamos como fontes de corrente convenientes para uma variedade de dispositivos - de relógios e smartphones a apenas baterias de carro e baterias de tração Veículos elétricos Tesla.

Além desses geradores de corrente contínua, existem geradores de corrente baseados em decaimento isotópico nuclear direto e geradores de corrente magnetohidrodinâmica (geradores MHD), que ainda são de uso limitado devido à sua baixa potência, fraca base tecnológica para ampla aplicação e por outros motivos . No entanto, fontes de energia de radioisótopos são amplamente utilizadas onde é necessária total autonomia: no espaço, em veículos de alto mar e estações hidroacústicas, em faróis, bóias, bem como no Extremo Norte, no Ártico e na Antártida.

Na engenharia elétrica, os geradores de corrente são divididos em geradores de corrente contínua e geradores de corrente alternada.

Todos esses geradores são baseados no fenômeno da indução eletromagnética descoberto por Michael Faraday em 1831. Faraday construiu o primeiro gerador unipolar de baixa potência que produz corrente contínua. O primeiro alternador foi proposto por um autor anônimo sob as iniciais latinas R.M. em uma carta a Faraday em 1832. Após a publicação da carta, Faraday recebeu uma carta de agradecimento do mesmo autor anônimo com um diagrama de um gerador aprimorado em 1833, que usava um anel de aço adicional (jugo) para fechar os fluxos magnéticos dos núcleos do enrolamento.

No entanto, naquela época, não havia uso da corrente alternada, já que todas as aplicações práticas da eletricidade naquela época (engenharia elétrica de minas, eletroquímica, a recém-nascida telegrafia eletromagnética, os primeiros motores elétricos) exigiam corrente contínua. Assim, posteriormente, os inventores direcionaram seus esforços para a construção de geradores que fornecem corrente elétrica direta, desenvolvendo diversos dispositivos de comutação para esses fins.

Um dos primeiros geradores que recebeu aplicação prática foi o gerador magnetoelétrico do acadêmico russo B.S. Yakobi. Este gerador foi adotado pelas equipes galvânicas do exército russo, que o usaram para acender fusíveis de minas. Modificações aprimoradas do gerador Jacobi ainda são usadas para acionar remotamente cargas de minas, o que é amplamente exibido em filmes históricos militares nos quais sabotadores ou guerrilheiros minam pontes, trens ou outros objetos.

No futuro, a luta entre a geração de corrente contínua ou alternada, com sucesso variável, foi travada entre inventores e engenheiros práticos, o que levou ao apogeu do confronto entre os titãs da moderna indústria de energia elétrica: Thomas Edison com o General A empresa elétrica, por um lado, e Nikola Tesla, com a empresa Westinghouse, por outro. O capital poderoso ganhou, e os desenvolvimentos de Tesla no campo de geração, transmissão e transformação de corrente elétrica alternada tornaram-se propriedade nacional da sociedade americana, o que, em grande medida, contribuiu para o domínio tecnológico posterior dos Estados Unidos.

Além da geração real de energia elétrica para diversas necessidades, com base na conversão do movimento mecânico em eletricidade, devido à reversibilidade das máquinas elétricas, tornou-se possível reverter a conversão da corrente elétrica em movimento mecânico, implementada pelos sistemas elétricos de corrente contínua e alternada. motores. Talvez essas sejam as máquinas mais comuns do nosso tempo, incluindo motores de partida para carros e motocicletas, acionamentos para máquinas industriais e vários eletrodomésticos. Usando várias modificações de tais dispositivos, nos tornamos pau para toda obra, somos capazes de planejar, serrar, perfurar e fresar. E em nossos computadores, graças aos motores DC de precisão em miniatura, os discos rígidos e as unidades ópticas estão girando.

Além dos motores eletromecânicos usuais, os motores iônicos operam devido ao fluxo de corrente elétrica, usando o princípio da propulsão a jato ao ejetar íons acelerados da matéria. Até agora, eles são usados ​​principalmente no espaço sideral em pequenos satélites para colocá-los no órbitas desejadas. E os motores de fótons do século 22, que até agora existem apenas no projeto e que transportarão nossas futuras naves interestelares em velocidade subluminal, provavelmente também funcionarão com corrente elétrica.

Para criar elementos eletrônicos e cultivar cristais para diversos fins, por razões tecnológicas, são necessários geradores DC ultraestáveis. Esses geradores DC de precisão em componentes eletrônicos são chamados de estabilizadores de corrente.

Medição de corrente elétrica

Deve-se notar que os dispositivos para medição de corrente (microamperímetros, miliamperímetros, amperímetros) são muito diferentes entre si, principalmente em termos do tipo de construção e princípios de operação - podem ser corrente contínua, corrente alternada de baixa frequência e alternada de alta frequência dispositivos atuais.

De acordo com o princípio de operação, distinguem-se dispositivos eletromecânicos, magnetoelétricos, eletromagnéticos, magnetodinâmicos, eletrodinâmicos, de indução, termoelétricos e eletrônicos. A maioria dos medidores de ponteiro para medição de correntes consiste em uma combinação de uma estrutura móvel/fixa com uma bobina enrolada e um ímã fixo/móvel. Devido a esse projeto, um amperímetro típico possui um circuito equivalente de indutância e resistência conectado em série, desviado por uma capacitância. Por causa disso, a resposta de frequência dos amperímetros de ponteiro tem um bloqueio em altas frequências.

A base para eles é um galvanômetro em miniatura, e vários limites de medição são alcançados usando shunts adicionais - resistores com baixa resistência, que é ordens de magnitude menor que a resistência do galvanômetro de medição. Assim, com base em um dispositivo, podem ser criados dispositivos para medir correntes de várias faixas - microamperímetros, miliamperímetros, amperímetros e até quilômetros.

Em geral, na prática de medição, o comportamento da corrente medida é importante - pode ser uma função do tempo e ter uma forma diferente - ser constante, harmônica, não harmônica, pulsada etc. caracterizar os modos de operação de circuitos e dispositivos de rádio. Os seguintes valores de correntes são distinguidos:

• instante,
• amplitude,
• a média,
• rms (efetivo).

O valor instantâneo da corrente I i é o valor da corrente em um determinado ponto no tempo. Pode ser observado na tela do osciloscópio e determinado para cada momento do oscilograma.

O valor de amplitude (pico) da corrente I m ​​é o maior valor de corrente instantânea para o período.

A raiz quadrada média (efetiva) do valor da corrente I é definida como a raiz quadrada da média para o período do quadrado dos valores instantâneos da corrente.

Todos os amperímetros de ponteiro são normalmente calibrados em valores de corrente rms.

O valor médio (componente constante) da corrente é a média aritmética de todos os seus valores instantâneos durante a medição.

A diferença entre os valores máximo e mínimo da corrente do sinal é chamada de oscilação do sinal.

Agora, basicamente, instrumentos digitais multifuncionais e osciloscópios são usados ​​para medir corrente - suas telas exibem não apenas a forma tensão/corrente, mas também as características essenciais do sinal. Essas características também incluem a frequência de mudança de sinais periódicos, portanto, na técnica de medição, o limite de frequência das medições do instrumento é importante.

Medição de corrente com um osciloscópio

Uma ilustração do acima será uma série de experimentos para medir os valores de corrente efetiva e de pico de sinais senoidais e triangulares usando um gerador de sinal, um osciloscópio e um instrumento digital multifuncional (multímetro).

O esquema geral do experimento nº 1 é apresentado abaixo:

O gerador de sinal (FG) é carregado na conexão serial do multímetro (MM), a resistência de derivação R s = 100 ohms e a resistência de carga R de 1 kOhm. O osciloscópio OS é conectado em paralelo com a resistência shunt R s . O valor da resistência de derivação é selecionado a partir da condição R s<

Experiência 1

Aplicamos um sinal senoidal de um gerador com frequência de 60 Hertz e amplitude de 9 Volts à resistência de carga. Vamos pressionar o prático botão Auto Set e observaremos na tela o sinal mostrado na Fig. 1. O alcance do sinal é de cerca de cinco grandes divisões a um preço de divisão de 200 mV. O multímetro ao mesmo tempo mostra um valor de corrente de 3,1 mA. O osciloscópio determina o valor RMS da tensão do sinal através do resistor de medição U=312 mV. O valor efetivo da corrente através do resistor R s é determinado pela lei de Ohm:

I RMS = U RMS / R = 0,31 V / 100 Ohm = 3,1 mA,

que corresponde às leituras do multímetro (3,10 mA). Observe que a corrente oscilante através do nosso circuito de dois resistores conectados em série e um multímetro é igual a

I P-P = U P-P /R = 0,89 V / 100 Ω = 8,9 mA

Sabe-se que os valores de pico e efetivos de corrente e tensão para um sinal senoidal diferem em √2 vezes. Se multiplicarmos I RMS = 3,1 mA por √2, obtemos 4,38. Dobre este valor e obtemos 8,8 mA, que é quase o mesmo que a corrente medida com um osciloscópio (8,9 mA).

Experiência 2

Reduzimos o sinal do gerador pela metade. O escopo da imagem no osciloscópio diminuirá exatamente pela metade (464 mV) e o multímetro mostrará aproximadamente metade do valor atual de 1,55 mA. Vamos determinar as leituras do valor da corrente efetiva no osciloscópio:

I RMS = U RMS / R = 0,152 V / 100 Ohm = 1,52 mA,

que corresponde aproximadamente às leituras do multímetro (1,55 mA).

Experiência 3

Vamos aumentar a frequência do gerador para 10 kHz. Nesse caso, a imagem no osciloscópio mudará, mas a amplitude do sinal permanecerá a mesma e as leituras do multímetro diminuirão - a faixa de frequência operacional permitida do multímetro afeta.

Experiência 4

Vamos voltar para a frequência original de 60 Hertz e voltagem de 9 V do gerador de sinal, mas mude Formato sua forma de onda de senoidal para triangular. O alcance da imagem no osciloscópio permaneceu o mesmo, e as leituras do multímetro diminuíram em relação ao valor atual que ele mostrou no experimento nº 1, pois o valor efetivo da corrente do sinal mudou. O osciloscópio também mostra uma diminuição no valor rms da tensão medida no resistor R s = 100 ohms.

Precauções de segurança ao medir corrente e tensão

• Como, dependendo da classe de segurança da sala e de sua condição, ao medir correntes, mesmo tensões relativamente baixas do nível de 12 a 36 V podem ser fatais, as seguintes regras devem ser observadas:
• Não meça correntes que exijam certas habilidades profissionais (em tensões acima de 1000 V).
• Não meça correntes em locais de difícil acesso ou em alturas.
• Ao medir em uma rede doméstica, use meios especiais de proteção contra choque elétrico (luvas de borracha, tapetes, botas ou botas).
• Use a ferramenta de medição correta.
• No caso de uso de instrumentos multifuncionais (multímetros), certifique-se de que o parâmetro medido e seu valor estejam configurados corretamente antes da medição.
• Use um dispositivo de medição com sondas reparáveis.
• Siga rigorosamente as instruções do fabricante para usar o dispositivo de medição.