Опыты с электричеством для детей: охранная сигнализация своими руками. Детям об электричестве Что такое электричество определение для школьников

Познавательное путешествие-знакомство «Электричество и электроприборы»

Кривякова Елена Юрьевна, воспитатель логопедической группы, МБДОУ центр развития ребенка – детский сад №315 г. Челябинска

Описание:

Вашему вниманию предлагается сценарий познавательного путешествия. Раздел «Ребёнок и окружающий мир ». Сценарий познавательного путешествия направлен на расширение и обобщение знаний об электричестве и электрических приборах, воспитание безопасного поведения по отношению к электричеству и электроприборам, интереса к окружающим в быту предметам, использование полученных знаний в игровой деятельности . Подготовленный материал будет полезным для педагогов дополнительного образования , воспитателей логопедических и общеобразовательных групп.
Интеграция образовательных областей : «Познание», «Коммуникация», «Безопасность», «Социализация».
Виды детской деятельности: игровая, познавательная, коммуникативная, экспериментальная.
Цель: Развитие интереса к явлениям и предметам в окружающем мире. Расширение знаний безопасного поведения.
Задачи
Образовательные:
1. Расширить знания об электричестве и электроприборах.
2. Обобщить знания детей о пользе и опасности электричества.
3. Пополнить словарь детей новыми понятиями «гидроэлектростанция», «аккумулятор», «электрический ток».
Коррекционно-развивающие:
4. Активизировать речь и мыслительную деятельность детей. Способствовать умению четко и грамотно формулировать свою мысль.
5. Автоматизировать звукопроизношение у детей при звукоподражании.
6. Развивать зрительное и слуховое внимание, словесно-логическое мышление, память, творческое воображение.
7. Развивать социальные и коммуникативные навыки детей в совместной деятельности.
Воспитательные:
8. Воспитывать доброжелательное отношение к сверстникам через умения слушать товарища и принимать мнение другого.
9. Воспитывать элементарные навыки безопасного поведения в быту при обращении с электричеством.
Ожидаемый результат: повышение интереса к окружающим предметам в быту и использовании полученных знаний в повседной жизни.
Предварительная работа: беседа «Путешествие в прошлое электрической лампочки»; заучивание загадок и стихов об электроприборах; рассматривание иллюстраций с изображением электроприборов; подбор предметов, работающих от батареек, аккумуляторов, элементов питания, для выставки; рассказы детей из личного опыта.
Оборудование:
- разрезная картинка с изображением электрической лампочки;
- карточки из дидактической игры «Эволюция транспорта и окружающих нас вещей» на примере группы «осветительных приборов»;
- свеча;
- мультимедийная система;
- игрушка набор для проведения опытов по разным отраслям знаний «Электрическая сирена» из серии научных игрушек «Изучаем окружающий мир»;
- выставка предметов, работающих от батареек, аккумуляторов, элементов питания;
- мольберт;
- мягкие модули;
- модели с изображением правил безопасности при работе с электроприборами;
- эмблемы с изображением лампочки по количеству детей.
Методы обучения и воспитания: художественное слово (стихи и загадки), демонстрационный материал, использование элементов технологии ТРИЗ (приемы: «хорошо - плохо», моделирование), экспериментирование.
Условия проведения: просторный зал, в котором можно свободно передвигаться; стульчики по количеству детей; стол, на котором расположена выставка; мольберт с перевернутыми моделями безопасного обращения с электроприборами.

Тяжесть аварии зависит от. Напряженность: чем выше она, тем выше риск. Влажность и изоляция тела, способность к сопротивлению организма ослабляется, если кожа в контакте с течением влажная, если почва мокрая, а жертва босиком. Например: контакт с 220 В с сухими или перчатками, ногами на сухом грунте, вызывает только покалывание. Если руки и ноги голые и влажные, существует риск остановки сердца.

В последние дни , без намерения, мы все установили рекорд во Франции. Это самое большое количество электроэнергии! Это явление имеет название: оно называется пиковым потреблением энергии. На этой неделе он достиг невероятного количества. Это также восхитило многих людей, которые боялись перебоев в подаче электроэнергии.

Ход мероприятия:

Вступительное слово воспитателя (стимулирование к предстоящей деятельности) :
Дорогие ребята! Я рада вас всех видеть здоровыми и веселыми. Сегодня нас ждет необычное путешествие , в котором мы узнаем много интересного. А для начала …
Проблемная ситуация: обратите внимание, что лежит на столе? Похоже, это разрезанные части картинки. Возьмите каждый по одной части, попробуйте вместе собрать общую картинку (дети собирают) .
Что получилось? (электрическая лампочка) .

Воспитатель: Скажите, а всегда ли люди использовали для освещения лампочки? (ответы детей) .
Погружение в проблему: Предлагаю вам окунуться в прошлое и проследить, как люди освещали свои жилища в разное время.
Дидактическая игра «Эволюция окружающих нас вещей»

Какова максимальная потребляемая мощность?

Потому что на этой неделе, во вторник и среду, Франция дважды била, рекорд по наибольшему количеству потребляемой электроэнергии. Чтобы понять, что соответствует этому пику, мы должны помнить, что все наши электрические устройства нуждаются в мощности для работы. Это количество электроэнергии измеряется в ваттах, например, телевизор потребляет 200 Вт каждый раз, когда вы включаете его. Если вы считаете все, что используется всеми электроприборами в то время суток, вы получаете число: потребление электроэнергии во Франции.


Задание: Перед вами лежат картинки с изображением разных осветительных приборов. Выберите картинку, которая привлекла ваше внимание, понравилась вам. А теперь с их помощью мы будем строить дорожку из прошлого в настоящее. (Разложить карточки в хронологической последовательности, в соответствие с ранее проведенной беседой: «Путешествие в прошлое электрической лампочки») .
Воспитатель: Мы построили мостик из прошлого в настоящее. Я сейчас возьму свечу, зажгу её, а вы следуйте за мной (ребёнок, идущий последним, собирает картинки) . Переходим по « мостику» от прошлого к «настоящему».
Воспитатель: Вот мы с вами и оказались в настоящем (воспитатель предлагает детям присесть на стульчики напротив экрана) .
Загадка-стихотворение:
Вижу розетку вверху на стене,
И интересно становится мне,

(Электричество)
Воспитатель: А вы хотите узнать, как к нам в дом приходит электричество?
Показ слайда


Почему мы сейчас ломаем записи?

В этот момент эта цифра превосходит все записи. Потому что в течение недели холодно по всей Франции. Поэтому, чтобы согреть наши дома, мы полностью подталкиваем радиаторы.

В какое время происходит этот пик

В то же время: в 19 Нормальный, вот когда большинство людей идет домой.

Оправдает ли пик риск?

Да, это сбой питания! На самом деле, это просто: во Франции электричество в основном производится атомными электростанциями, тепловыми электростанциями и плотинами. Все эти объекты производят ватты в ограниченном количестве. Если мы превысим доступное количество, мы рискуем вызвать огромные сокращения мощности.


Воспитатель комментирует: Это – гидроэлектростанция. Под большим напором вода поступает в турбину, где с помощью генератора вырабатывается электричество. Оно подаётся в специальные подстанции, а от них потом по проводам бежит к нам домой, в больницы, на заводы и туда, где люди не могут обойтись без электричества.
Воспитатель: Скажите, а для чего люди ещё используют электричество, кроме освещения помещения? (предполагаемый ответ детей: для пользования электроприборами).
Игра «Загадки-разгадки»
Дети по очереди загадывают загадки. После ответов детей, правильный ответ появляется на экране мультимедиа.
1 -й ребенок:
Пыль увижу – заворчу,
Заверчу и проглочу! (Пылесос)
Воспитатель: Какие звуки мы можем услышать при работе пылесоса? (ДЖ)
2 –й ребенок:
В неё сначала бельё загружай,
Насыпь порошок и в розетку включай,
Программу для стирки задать не забудь,
А после ты можешь пойти отдохнуть. (Стиральная машина)
Воспитатель: Какие звуки мы слышим при работе стиральной машины? (Р), (У) .
3-й ребенок:
Помялось платье? Ничего!
Разглажу я сейчас его,
Работать мне, не привыкать…
Готово! Можно надевать. (Утюг)
Воспитатель: Какие звуки мы можем услышать во время работы утюга? (ПШ) .
4-й ребенок:
Живут там разные продукты,
Котлеты, овощи и фрукты.
Сметана, сливки и колбасы,
Сосиски, молоко и мясо. (Холодильник)
Воспитатель: Молодцы, мы с вами не только все загадки разгадали, но и вспомнили все звуки, которые мы слышим при работе этих электроприборов.
Интересно, а какие звуки мы слышим, когда работает холодильник? (ответ ДЗ) .
Ребята, вспомните, какие электроприборы мы с вами еще не назвали, назовите их. (Ответы детей сопровождаются показом слайдов) . Все вспомнинили?!
Физкультминутка (активизация внимания и двигательной активности, восстановление работоспособности) .
Воспитатель: Где обычно в квартире стоит холодильник? (на кухне)
И мы с вами представим, что мы на кухне (дети выполняют движения в соответствии с текстом).
Что за шум на кухне этой?
Будем жарить мы котлеты.
Мясорубку мы возьмём,
Быстро мясо провернём.
Миксером взбиваем дружно
Всё, что нам для крема нужно.
Чтобы торт скорей испечь,
Включим мы электропечь.
Электроприборы – это чудо!
Жить без них нам было б худо.
Воспитатель: А вы знаете, ребята, что люди научились приручать электричество, и даже прятать его в специальных «домиках»: аккумуляторах и батарейках – их называют «элементы питания» (Показ картинок на слайде).
Эксперимент (специально приготовленный стол) . Мы сейчас с вами проведем эксперимент и проверим: правда ли электрическая система может работать от обычных батареек. И убедиться в том, что в них действительно «живёт» электричество (Опыт с набором «электрическая сирена») .



Воспитатель: Ребята, а кто знает, где ещё люди используют эти «домики» для хранения электричества: батарейки, аккумуляторы? (Ответы: видеокамера, фонарики, пульт управления, фотоаппарат). Педагог обращает внимание детей на выставку, рассматривают экспонаты.
Воспитатель: Ребята, подумайте и скажите, какую пользу человеку несёт электричество? (ответы детей) .
- А есть ли вред? (ответы детей) .
Правила безопасного обращения при работе с электроприборами
Дети присаживаются на мягкие модули напротив мольберта.
Задание: Используя модели, нам надо сформулировать основные правила безопасности при работе с электроприборами. По показу моделей формулируем правила.


Во Франции вы должны знать, что есть три места, более уязвимые, чем другие, с точки зрения риска поломки: Бретань, Альпы Приморская и Вар, потому что в этих углах высоковольтные линии электропередач не производят электричество. все еще достаточно электроэнергии по сравнению с потребностями на месте. Итак, если вы живете в этих районах, остерегайтесь сокращений!

Что делать, чтобы избежать этих сокращений?

Поскольку никто из нас не может вмешиваться в погоду, есть и другие трюки: например, добавить большой свитер или обернуть под одеяло больше. Это слово имеет несколько возможных значений: это своего рода кирка или гора с остроконечным верхом. Но он также может использоваться в определенных выражениях, таких как «вы правы», что означает, что вы придете в нужное время, чтобы решить недоразумение или проблему. Наконец, «пик» используется, чтобы говорить о том, когда явление достигает максимума.


Правило 1. Не засовывайте в электрическую розетку посторонние предметы, особенно металлические!
Почему? Потому что ток, как по мостику переберётся по предмету на вас и может сильно повредить здоровью.



Правило 2. Не касайтесь руками оголённых проводов!
Почему? По оголённому, не защищённому обмоткой проводу, течёт электрический ток, удар которого может быть смертелен.



Правило 3. Не прикасайся к включенным приборам голыми руками!
Почему? Можно получить удар током, так как вода является проводником электрического тока.


Например, на данный момент мы говорим, что мы достигли пика потребления электроэнергии, потому что мы никогда не потребляли столько электроэнергии во Франции. Да, потеряйте отрицательные сборы, так что осталось больше положительных зарядов! Атом заряжается положительно.

Есть ли статическое электричество в природе?

И наоборот, когда атом побеждает на выборах, он становится отрицательно заряженным. Если вы когда-либо видели грозу и видели молнию, то вы стали свидетелями самых больших искр, создаваемых статическим электричеством в воздухе. Для молнии это стимулирует производство статического электричества.


Правило 4. Не оставляйте включенные электроприборы без присмотра!
Почему? Потому, что включенные электроприборы могут стать причиной пожара. Уходя из дома, всегда проверяйте: потушен ли свет, выключены ли телевизор, магнитофон, электрообогреватель, утюг и другие электроприборы.
Воспитатель читает стихотворение:
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК
Вижу розетку внизу на стене
И интересно становится мне,
Что за таинственный зверь там сидит,
Нашим приборам работать велит?
Зверя зовут электрический ток.
Очень опасно играть с ним, дружок!
Руки подальше от тока держи.
Пальцы в розетку совать не спеши!
Если попробуешь с током шутить,
Он разозлится и может убить.
Ток – для электроприборов, пойми,
Лучше его никогда не дразни!
Подведение итогов познавательного путешествия.
Вот и закончилось наше путешествие-знакомство с электричеством и электроприборами. Что понравилось и запомнилось вам особенно в нашем путешествии? (ответы детей) . Желаю вам помнить о важности электроприборов в нашей жизни и не забывать о коварстве электричества. Помните правила безопасности по использованию электроприборов. А напоминать о нашем путешествии будет вот такая весёлая электрическая лампочка - эмблема.


Воспитатель раздает детям эмблему с изображением электрической лампочки.

Вся материя состоит из крошечных частиц, которые называются атомами. Внутри атома имеются еще более мелкие частицы: электроны, вращающиеся вокруг центра, или ядра. Ядро состоит из протонов и нейтронов. Электрон имеет отрицательный заряд, а протон положительный. Обычно у атома столько же электронов, сколько и протонов, поэтому атом является нейтральным, т. е. не имеет заряда. Но иногда электроны слетают со своих орбит – их притягивают другие атомы, которые имеют положительный заряд, потому что в них не хватает электрона.

Движение электронов от одного атома к другому порождает энергию, которая называется электричеством. Электричество, которым мы пользуемся, вырабатывают гигантские машины – генераторы, и происходит это в местах, которые называются электростанциями. Для того чтобы генераторы работали, необходим источник энергии. Чтобы производить пар, который будет вращать огромные лопасти турбины, приводящие в действие генератор, воду для получения пара нагревают с помощью тепла, получаемого либо при сжигании угля, нефти или природного газа, либо при делении ядерного топлива.

Легкое статическое электричество

Наступает время, когда дисбаланс сборов и так важно, что он должен стабилизироваться! Это обновление нагрузки вызывает молнию.

Для этого легко сделать домашний опыт, нам понадобятся

Воздушный шар Шерстяной свитерА потолок. . Поместите мяч под потолок. Мои объяснения этого легко сделать на дому. Почему воздушный шар не прилипает к потолку? В начале этого простого эксперимента вы можете проверить, находится ли ваш левый шар в потолке.

Это позволит нам проверить его электрический заряд. Как вы можете видеть, ничего особенного не происходит. Воздушный шар просто падает на землю. Здесь мяч и потолок имеют сбалансированные нагрузки, ничто не удерживает мяч на потолке, и ничто не отталкивает его назад.

Энергия, полученная на основе тепла, называется тепловой энергией (мощностью). Работу эту может также выполнять вода, падающая с громадных, построенных человеком плотин или водопадов (гидроэнергетика). Для питания генераторов, вырабатывающих электричество, может также использоваться сила ветра или тепло Солнца, хотя к этим источникам энергии прибегают нечасто.

Это совершенно сбалансированный результат атомных зарядов. В наших двух элементах есть много электронов, воздушный шар и потолок! Зачем счистить мяч? Потирая воздушный шар, ему дают электрический заряд. Мы нарушаем баланс электрических зарядов, которые существовали. Чем больше мы втираем мяч, тем больше мы разрываем электроны.

Потеряв свои электроны, на воздушном шаре доминируют положительно заряженные протоны. Поэтому он положительно заряжен и обнаруживает дисбаланс с потолком, поскольку мы сможем наблюдать его во время этого легкого эксперимента. Почему воздушный шар прилипает к потолку? Воздушный шар остается прикрепленным к потолку, потому что потолок имеет нейтральный заряд по отношению к баллону, который при заданной нагрузке трением.

С помощью гигантского магнита генератор создает поток электрических зарядов, или электрический ток, который течет по медным проводам. Но для того чтобы электричество передавалось на большие расстояния – к жилым домам и промышленным предприятиям, – необходимо повысить напряжение, то есть силу, которая толкает ток. Для этого электричество проходит через устройство, которое называется трансформатор. Готовое к путешествию, но теперь слишком мощное и опасное для использования электричество выходит из электростанции по огромным кабелям, которые должны быть надежно укрыты под землей или протянуты высоко в воздухе с помощью опорных вышек.

Как магниты, потолок и воздушный шар привлекают! Происходит доминирующий заряд воздушного шара и противоположный потоку электрического притяжения. Через несколько минут вы увидите несколько часов, если вы хорошо протерте свой шар, а заряды начнут балансировать.

Объяснение этого простого научного эксперимента со сладостями

Существует обмен электронов между баллоном и потолком, который естественно сбалансирован. Когда оба элемента восстанавливают свой электрический баланс, мяч падает. На листе бумаги нарисуйте два больших круга вокруг круга, а посреди каждого из этих кругов рисует четко определенную точку.

Когда электричество доходит до места назначения, оно пропускается через другой трансформатор, понижающий его напряжение таким образом, что оно становится пригодным для нормального использования. После этого электричество поступает в жилые дома и на промышленные предприятия по проводам. Провода подсоединены к счетчикам, которые регистрируют, сколько электричества потребляется в каждом доме, чтобы потребители могли оплатить стоимость потребленного электричества компании-производителю.

Поместите конфету в каждую из этих точек. Эти конфеты в центре кругов являются ядрами. Придерживаясь этой конфеты, вы можете разместить 4 конфеты другой формы! Это будут наши протоны, которые естественно положительно заряжены! Поэтому мы скажем, что это правда, и все в порядке!

Мы только что создали центр нашего атома. Теперь давайте добавим конфету в круг, который вы нарисовали ранее. Эти конфеты будут электронами, которые естественно отрицательно заряжены. Вы можете добавить 4! Вот и все, наш атом завершен, мы сможем наблюдать вживую, что происходит во время трения!

Провода, проложенные через стены и полы, подводят электричество в каждую комнату дома или квартиры. Эти провода подключены через особые устройства, которые называются плавкие предохранители или прерыватели цепи. Плавкие предохранители прерывают прохождение электрического тока (т. е. размыкают цепь), если по какой-то причине ток увеличится до опасного уровня (что может вызвать перегревание и пожар). Бытовые приборы, которые работают от электричества – освещение, телевизор, тостер и другие, можно подключить к току, нажав выключатель или вставив вилку прибора в розетку.

Когда вы втираете свой шар на свой свитер, он побеждает или потерял электроны, что повлияло на изменение заряда атомов! Если вы удалите одну из электронных конфет, присутствующих на круге, атом получает положительный заряд, потому что положительно заряженные протоны находятся в большем количестве.

Большинство из них больше! Если вы добавите электронный конвек на круг, то они будут в большем количестве, и у атома будет отрицательный заряд! Так много для этого эксперимента по статическому электричеству объяснили детям! Не стесняйтесь делиться в социальных сетях!

Электричество очень важное явление для всех людей. Без него мы бы никогда не смогли включить телевизор или компьютер, приготовить вкусную еду или сделать ремонт в квартире. На самом деле в проводах происходит много всего интересного. Люди не могут увидеть своими глазами всего волшебства, но на самом деле внутри проводов живут крохотные человечки, называющие себя электронами. Это веселый народ, живущий очень дружно. Они постоянно держатся за руки и находятся в движении. И от их веселых хороводов вся техника в доме оживает и начинает работать.

Почему работает наша техника в доме

Электроны – это неутомимые помощники. Но их основная сила не в работе, а в веселье. Они постоянно движутся, играют между собой, танцуют и бегают. Это они крутят двигатели стиральных машин, и разогревают фен. Они разжигают лампочки у нас под потолком когда веселятся и играют между собой. Это их потоки добра и улыбок спускаются сверху в нашу комнату и делают её светлее.


Они появляются в специальных местах, называемых электростанциям. Их нам дарит сама природа. Когда в печах сжигают угли, пропускают через турбины потоки воды или используют газ, идущий из-под земли, то появляется большое количество электронов. Но они до такой степени энергичные, что их сразу же отправляют в путешествие по проводам, чтобы они не наделали большой беды. Они расходятся по электрическим сетям всей страны, на заводы, фабрики, освещают улицы и комнаты в наших домах. Существуют специальные домики, где они могут жить очень долго, а человек выпускает их оттуда тогда, когда захочет. Это жилище для электронов называется аккумуляторами. Они накапливаются там и остаются до тех пор, пока к их домику не будет подключен электрический прибор. На радостях маленькие человечки сразу же запускают его и заставляют работать. Но больше всего электронов возникает в атомных станциях.

Для того чтобы управлять непокорными человечками, люди создали для них провода и закрыли их в специальную оболочку. Прямое касание их маленьких ручек к нашим рукам слишком опасно для здоровья, поэтому электрики работают только в резиновых перчатках. А ещё электроны до такой степени любят купаться, что когда на провода попадает вода, то они сразу же бегут резвиться в волнах. Поэтому если на электрические приборы промокают, нельзя трогать их руками. Они не любят, когда люди их трогают, поэтому больно бьют своими маленькими ручками и сильно кусают. Это больно и неприятно, а также очень опасно, потому что нам может быть от этого очень плохо. Играть с ними не получится, но зато можно позволить им работать на пользу людям.


Существа волшебные и полезные

Нужно уметь дружить с маленьким народом, обитающим в нашем доме. Если не уметь с ним обращаться, то тогда можно навредить всему дому. Никогда не пытайтесь притронуться к ним. Нельзя совать пальцы в розетку, брать проводку мокрыми руками или ремонтировать электроприборы, не отключенные от сети. Есть специальные мастера, которых называют электриками. В специальных школах их обучают, как безопасно общаться с электронами и умеют это делать лучше всех. Если с электричеством возникают неполадки, необходимо обязательно вызвать электрика и не пытаться лезть самостоятельно.

Три провода и три народа

В стенке к каждой розетке идёт целых три провода. Каждый из них является отдельной страной, в которой живут разные человечки. Электроны живут в стране Фаза, они очень активные и поэтому их поселили отдельно от более спокойного народа в стране Ноль. Но если эти два провода соединить, то обязательно будет много шума и искр, потому что жители Нуля и Фазы начинают сильно ссориться. Это сильно мешает стране Заземления, которая находится в третьем проводе. Они постоянно разнимают драку и не дают ссориться соседям. Если некому будет разнимать эту ссору, то тогда жители двух стран сильно злятся. Они могут сжечь бытовую технику и даже вызвать пожар в доме. Без Заземления может начаться настоящая война, поэтому его обитатели постоянно приходят на помощь. Так они дружно и живут все вместе, а благодаря их веселой жизни у нас в доме есть электричество. И так будет продолжаться всегда.

Всем привет, на связи с вами снова Владимир Васильев. Новогодние празднования подходят к концу, а значить надо готовиться к рабочим будням, с чем вас дорогие друзья и поздравляю! Хех, только не надо расстраиваться и впадать в депрессию, нужно мыслить позитивно.

Так вот в эти новогодние праздники я как-то размышлял о аудитории моего блога: «Кто он? Кто тот посетитель моего блога, что каждый день заходит почитать мои посты?». Может быть это прошаренный спец зашел из любопытства почитать что я тут накалякал? А может это какой -нибудь доктор радиотехнических наук зашел посмотреть как спаять схему мультивибратора? 🙂

Знаете все это маловероятно, потому как для прошаренного специалиста все это уже пройденный этап и скорее всего все уже не так интересно и они сами с усами. Им может быть интересно лишь из праздного любопытства, мне конечно очень приятно и я жду каждого с распростертыми объятьями.

Так что я пришел к выводу, что основной контингент моего блога да и большинства радиолюбительских сайтов это новички и любители рыскающие по интернету в поисках полезной информации. Так какого лешего, у меня ее так мало? Будет в скором временя поболее так что не пропустите!

Я вспоминаю себя, когда я искал в интернете какую-нибудь простенькую схемку чтобы с чего-нибудь начать, но постоянно что-то не подходило, что-то казалось заумным. Мне не хватало азов, таких, чтобы можно было по принципу от простого к сложному начать разбираться в интересующей меня теме.

Кстати первая книга которая мне действительно помогла, от прочтения которой действительно начало приходить понимание — это была книга «Искусство схемотехники» П. Хоровица, У. Хилла. Я писал про нее в , там и книжку можно скачать. Так вот, если вы новичок то обязательно ее скачайте и пусть она станет вашей настольной книгой.

Что такое напряжение и ток?

Кстати действительно что же такое электрический ток и напряжение? Я думаю, что никто на самом деле и не знает, ведь чтобы это знать это надо хотябы видеть. Кто может видеть ток, бегущий по проводам?

Да никто, человечество еще не достигло таких технологий, чтобы воочию наблюдать движения электрических зарядов. Все что мы видим в учебниках и научных трудах это некая абстракция созданная в результате многочисленных наблюдений.

Ну ладно об этом можно много рассуждать… Так давайте попробуем разобраться, что такое электрический ток и напряжение. Я не буду писать определения, определения не дают самого понимания сути. Если интересно, возьмите любой учебник по физике.

Так как мы его не видим электрического тока и всех процессов протекающих в проводнике, тогда попробуем создать аналогию.

И традиционно электрический ток текущий в проводнике сравнивают с водой бегущей по трубам. В нашей аналогии вода это электрический ток. Вода бежит по трубам с определенной скоростью, скорость это сила тока, измеряемая в амперах. Ну трубы это само собой проводник.

Хорошо, электрический ток мы себе представили, но а что такое напряжение? Сейчас помозгуем.

Вода в трубе, в отсутствии каких-либо сил (сила тяжести, давления) теч не будет, она будет покоиться как и любая другая жижа вылитая на пол. Так вот эта сила или точнее сказать энергия в нашей водопроводной аналогии и будет тем самым напряжением.

Но что происходит с водой бегущей из резервуара расположенного высоко над землей? Вода устремляется бурным потоком из резервуара к поверхности земли, гонимая силами тяготения. И чем выше от земли расположен резервуар тем с большей скоростью вытекает вода из шланга. Понимаете о чем я говорю?

Чем выше резервуар, тем больше сила (читай напряжение) воздействующая на воду. И тем больше скорость водного потока (читай сила тока). Теперь становится понятно и в голове начинает создаваться красочная картинка.

Понятие потенциала, разности потенциалов

С понятием напряжения электрического тока тесно связано понятие «потенциал» , или «разность потенциалов». Хорошо, обратимся снова к нашей водопроводной аналогии.

Наш резервуар находится на возвышенности что позволяет воде беспрепятственно стекать по трубе вниз. Так как бак с водой на высоте, то и потенциал этой точки будет более высоким или более положительным чем тот что находится на уровне земли. Видите что получается?

У нас появилось две точки имеющие разные потенциалы, точнее разную величину потенциала.

Получается, для того чтобы электрический ток мог бежать по проводу, потенциалы не должны быть равны. Ток бежит от точки с большим потенциалом к точки с меньшим потенциалом.

Помните такое выражение, что ток бежит от плюса к минусу. Так вот это все тоже самое. Плюс это более положительный потенциал а минус более отрицательный.

Кстати а хотите вопрос на засыпку? Что произойдет с током, если величины потенциалов будет периодически меняться местами?

Тогда мы будем наблюдать то как электрический ток меняет свое направление на противоположное каждый раз как потенциалы поменяются. Это получится уже переменный ток. Но его мы пока рассматривать не будем, дабы в голове сформировалось ясное понимание процессов.

Измерение напряжения

Для замера напряжение используется прибор вольтметр, хотя сейчас наиболее популярны мультиметры. Мультиметр это такой комбинированный прибор имеющий в себе много чего. О нем я писал и рассказывал как им пользоваться.

Вольтметр это как раз тот прибор который измеряет разность потенциалов между двумя точками. Напряжение (разность потенциалов) в любой точке схемы обычно измеряется относительно НОЛЯ или ЗЕМЛИ или МАССЫ или МИНУСА батарейки. Не важно главное это должна быть точка имеющая наименьший потенциал во всей схеме.

Итак чтобы измерить напряжение постоянного тока между двумя точками, делаем следующее. Черный (минусовой) щуп вольтметра втыкается в ту точку, где предположительно мы можем наблюдать точку с меньшим потенциалом (НОЛЬ). Красный щуп (плюсовой) втыкаем в точку, потенциал которой нам интересен.

И результатом измерения будет числовое значение разности потенциалов, или другими словами напряжение.

Измерение тока

В отличие от напряжения, которое замеряется в двух точках, величина тока замеряется в одной точке. Так как сила тока (или говорят просто ток) по нашей аналогии есть скорость течения воды, то эту скорость нужно замерять только в одной точке.

Нам нужно распилить водопровод и вставить в разрыв некий счетчик, который будет подсчитывать литры и минуты. Както так.

Аналогично если вернемся в реальный мир нашей электрической модели, то получим тоже самое. Чтобы замерить величину электрического тока, нам нужно подключить в разрыв электрической цепи нехитрый прибор — амперметр. Амперметр также входит в состав мультиметра. Вы также можете почитать в .

Щупы мультиметра нужно переставить в режим измерения тока. Затем перекусываем наш проводник, и подключаем обрывки провода к мультиметру и вуаля — на экране мультиметра будет показана величина тока.

Ну что дорогие друзья, я думаю что мы не теряли время даром. Ознакомившись с нашими водопроводными моделями в голове начал складываться пазл, начало формироваться понимание.

Ну чтож попробуем проверить его на законе Ома.

  • I — ток измеряемый в Амперах (А);
  • U-напряжение измеряемое в Вольтах (В);
  • R-сопротивление измеряемое в Омах (Ом)

Ом нам говорил, что Электрический ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.

Про сопротивление я сегодня не говорил, но я думаю что вы поняли. Сопротивление электрическому току оказывается материалом проводника. В нашей водопроводной системе сопротивление току воды оказывают ржавые трубы, забитые ржавчиной и прочей какой. 🙂

Таким образом закон Ома работает во всей своей красе что для водопроводной системы, что для электрической. Может быть мне податься в сантехники, уж очень много схожего. 🙂

Чем выше задран резервуар с водой, тем быстрее по трубам будет теч вода. Но если трубы загажены то скорость будет меньше. Чем больше сопротивление воде тем медленнее она будет теч. Если засор, то вода вообще может встать.

Ну и для электричества. Величина тока зависит прямо пропорционально от величины напряжения (разности потенциалов), и обратно пропорционально зависит от сопротивления.

Чем выше напряжение тем больше величина тока, но чем больше сопротивление тем меньше величина тока. Напряжение может быть очень большим, но ток может не теч из-за обрыва. А обрыв это все равно, что если вместо металлического проводника мы подключили проводник из воздуха, а воздух обладает просто гигантским сопротивлением. Вот ток и остановится.

Чтоже дорогие друзья, вот и подходит время закругляться, вроде все что хотел сказать в этой статье я сказал. Если остаются какие-либо вопросы спрашивайте в комментариях. Дальше будет больше, планирую написать череду обучающих материалов, так что не пропустите…

Желаю вам удачи, успехов и до новых встреч!

С н/п Владимир Васильев.

P.S. Друзья, обязательно подписывайтесь на обновления! Подписавшись вы будете получать новые материалы себе прямо на почту! И кстати каждый подписавшийся получит полезный подарок!

Конструктор ЗНАТОК 320-Znat «320 схем» — это инструмент, который позволит получить знания в области электроники и электротехники а также достичь понимания процессов происходящих в проводниках.

Конструктор представляет собой набор полноценных радиодеталей имеющих спец. конструктив, позволяющий их монтаж без помощи паяльника. Радиокомпоненты монтируются на специальную плату — основание, что позволяет в конечном итоге получить вполне функциональные радиоконструкции.

Используя этот конструктор можно собрать до 320 различных схем, для построения которых есть развернутое и красочное руководство. А если подключить фантазию в этот творческий процесс то можно получить бесчисленное количество различных радиоконструкций и научиться анализировать их работу. Этот опыт я считаю очень важен и для многих он может оказаться бесценным.

Вот несколько примеров того, что Вы можете сделать благодаря этому конструктору:

Летающий пропеллер;
Лампа,включаемая хлопком в ладоши или струей воздуха;
Управляемые звуки звездных войн, пожарной машины или скорой помощи;
Музыкальный вентилятор;
Электрическое световое ружье;
Изучение азбуки Морзе;
Детектор лжи;
Автоматический уличный фонарь;
Мегафон;
Радиостанция;
Электронный метроном;
Радиоприемники, в том числе FM диапазона;
Устройство, напоминающее о наступлении темноты или рассвета;
Сигнализация о том, что ребенок мокрый;
Защитная сигнализация;
Музыкальный дверной замок;
Лампы при параллельном и последовательном соединении;
Резистор как ограничитель тока;
Заряд и разряд конденсатора;
Тестер электропроводимости;
Усилительный эффект транзистора;
Схема Дарлингтона.

P.S. У нас тут есть своеобразный жлобометр — жадный не заметит соцкнопки, а щедрый делится с друзьями. 🙂

Электричество окружает детей повсюду: дома, на улице, в детсаду, в игрушках и бытовых приборах - сложно вспомнить сферу жизнедеятельности человека, где обходились бы без тока. А потому интерес детей к данной теме вполне объясним. Хотя рассказ о свойствах электричества - не только вопрос любознательности, но и… безопасности малыша!

В 2-3 года у маленького человечка начинается период, когда ему интересно все. Что это, зачем, как работает, почему оно такое, а не иное, как этим пользуются, чем полезно или вредно - миллион вопросов в сутки папе и маме гарантирован. Причем сфера интересов «почемучки» обширна: его волнуют как приземленные темы (вроде того, или ), так и возвышенные ( , ). И расспросы об электричестве также естественны. Что такое ток, откуда берется и куда пропадает, когда щелкаем выключателем? Почему от электричества светится лампочка, и работает телевизор? Как папин или его работают без провода к розетке? Чем так опасен ток, что родители запрещают даже приближаться к этой розетке? Вариантов не счесть! Конечно, можно отмахнуться от них, сказав, что ребенок еще мал, чтобы понять эту тему (с точки зрения науки, электричество столь сложное понятие, о котором можно рассуждать не раньше 12-14 лет). Но такой подход ошибочен. Причем с точки зрения и воспитания, и безопасности. Пусть малыш не разберется в физике процесса, но знать суть электротока и относиться к нему с должным уважением ему вполне под силу.

Электричество: пчелы или электроны?

Итак, начнем с базового вопроса: что такое электричество? В общении с ребенком 2-3 лет возможно несколько подходов. Первый: игровой. Можно рассказать малышу, что внутри проводов живут, например, маленькие пчелы или муравьи, фактически невидимые человеческому глазу. И когда электроприбор выключен, они там покоятся, отдыхают. Но стоит подключить его к розетке (либо нажать на выключатель, если он соединен с сетью), как они начинают трудиться: бегать либо летать внутри провода вперед и назад без устали! И от такого их движения вырабатывается энергия, зажигающая лампочку или позволяющая работать тем или иным приборам. Причем количество таких пчелок-муравьишек в проводе может быть разным. Чем их больше и чем активнее они двигаются, тем выше сила тока - а значит, тем больший механизм они могут запустить. Проще говоря, чтобы светилась лампочка в карманном фонарике, нужно совсем мало таких «помощников», а чтобы осветить дом - нужно иметь запас электричества намного, намного больше. И тут важно подчеркнуть: такие пчелы хоть и работают на пользу людей, но могут серьезно обидеться, если к ним относиться небрежно. Причем обидой дело не ограничится - они могут и больно-больно укусить (и чем больше пчелок, тем сильнее будет укус). А потому нельзя лезть в розетку или разбирать электроприбор, а также касаться оголенных проводов у подключенных приборов - пчелам может не понравиться, что кто-то пытается мешать им работать…

Если же вам такой подход не по душе, вы предпочитаете отвечать ребенку на его вопросы с полной серьезностью, тогда можно рассказать о физическом явлении электричества, только адаптировав его для маленького человечка. Поясните, что внутри металлических проводов есть микрочастицы - электроны. Они, с одной стороны, настолько мелкие, что их даже в микроскоп невозможно рассмотреть, а с другой - их очень много. В обычном состоянии они находятся на одном месте и ничего не делают. Но когда включаете прибор, электроны начинают с большой скоростью передвигаться внутри проводов. Это движение и рождает энергию электричества. Чтобы малышу было понятно, как такое возможно, можно сравнить это с водой в трубах - не зря же говорят, что ток по проводам течет. Словно капли жидкости в трубочке, подталкивающие друг друга, следующие одна за другой, бегущие, пока не перекрыт вентиль, электроны действуют точно так - только у них вместо вентиля выключатель. А еще от прямого контакта с электронами, в отличие от воды, вы не намокаете, а получаете электрический удар. Это самый настоящий удар: ведь электронов очень много и они бегут с огромной скоростью. А потому, если встать у них на пути, они бьются в кожу с большой силой, что, конечно, очень больно. Поэтому, если прибор включен в розетку или оголился провод (что по сути равноценно разрыву трубы, когда вода вытекает наружу: и чем больше воды, тем сильнее ее напор), нельзя мешать ему. Пусть электроны тратят энергию на лампочку, а не на то, чтобы потратить ее, обидев малыша!

Демонстрируйте электроток на примерах

Какой бы подход в рассказе об электричестве вы ни выбрали, логичным для детей выступает следующий вопрос: а почему при включении прибора пчелы или электроны начинают в проводе двигаться, что их заставляет делать это? В таком случае надо в общих чертах рассказать о строении электросети, и желательно делать это с приведением наглядных примеров из окружающей жизни либо на фото- и видеоматериалах. Расскажите, что все-все провода в доме сходятся в один кабель, вмещающий нужное для жилья количество электронов/пчел. Далее он выходит на улицу и, опираясь на столбы, ведет к фабрике, где и производят эти частицы, - такой завод называют электростанцией. О том, как их производят (сжиганием угля, от привода на гидроэлектростанции или ветряках, от солнечных батарей), можно рассказать по желанию, если ребенок проявляет к этому интерес. Но обычно в 2-3 года хватает понятия, что есть такая фабрика, где делают «электрических пчел» или электроны. Хотя никто не запрещает провести вам с ребенком маленький, но наглядный эксперимент. Вам понадобится простейшая динамо-машина: с лампочкой и ручкой, от вращения которой светится лампочка. Малыш наверняка придет в восторг, видя, что может производить собственными руками электричество! Причем стоит ему перестать вращать рукоятку, и лампочка сразу гаснет - очень наглядно и просто.

Экспериментальная практика вообще крайне полезна - особенно в тех вопросах, где надо показать, что ток опасен. Для этого вам понадобится несколько батареек и пара лампочек. Вначале поясните, что батарейка - это такой маленький запас электричества: как консервы с едой, в которых припасено электронов для питания приборов на какое-то время. А потом покажите, как она работает: установили ее в игрушку и телефон, они работают. Закончился заряд пчелок/электронов - прибор выключился: и нужны или новые батарейки, или зарядить старые, «залив» из розетки партию «помощников» (подчеркните, что заряжать можно не все, а только батареи, называемые аккумуляторами). Теперь переходите к экспериментам. Возьмите батарейку на 9 В (ту, что принято именовать кроной) и предложите малышу прикоснуться одновременно к обоим контактам языком. Легкое жжение, которое почувствует, и есть проявление электрического удара - только слабым, ведь в батарейке пчелок или электронов очень мало. А в розетке их на порядок больше, а удар в десятки раз сильнее и больнее. Конечно, немалое количество детей захочет убедиться в этом. Потому нужен иной эксперимент: с парой разных лампочек - на 4,5 В и 9 В. Подключите ко все той же батарейке последнюю - она светится. А затем присоедините ту, что рассчитана на меньшее напряжение, - и она перегорит, причем эффектно: с хлопком, вспышкой и почерневшим изнутри стеклом… Объясните, что для столь маленькой лампочки электронов в батарее слишком много, либо что пчелам не понравилось, что с ними играют без толку, и они испортили ее. Так и в розетке для человека - тока много или пчелы обидятся, и он может сильно пострадать.

Научите аккуратному обращению с электричеством!

Только помните: ваша цель - не запугать ребенка. Если в этом вопросе перегнете палку, велик риск, что в душе малыша поселится страх перед электричеством. Он будет панически бояться его, ему будет сложно пользоваться электроприборами, он будет их избегать и стараться сам их не включать. Правильнее не напугать, а научить аккуратности и бережливому отношению к току. Потому рассказывайте про риски, но не приукрашайте чрез меры все детали.

Для обучения обращению с электричеством уделите внимание на эти пункты:

нельзя включать любые электроприборы в доме без разрешения взрослых, они должны знать, что малыш включает и выключает телевизор, или другой крупный электроприбор;

недопустимо разбирать электрические приборы, даже если они отключены от розетки или малышу кажется, что требуется заменить какую-то деталь - например, перегоревшую лампочку в ;

нужно сразу же сообщать взрослым о любой проблеме с электроприбором: если перестал работать, начал неприятно пахнуть, дымиться или искрить, если разбился его корпус или порвался провод;

ни в коем случае нельзя мочить электроприбор или провода - вода, с одной стороны, может вывести его из строя, а с другой, является хорошим проводником для тока, а потому через нее может пойти электроудар;

обращаться с электроприборами надо аккуратно, не бросать их и не бить, все провода надо скручивать бережно, без изломов, а вытягивать их из розетки нужно не резко и не за провод, а плавно и за защитный штепсель;

на улице нельзя подходить к висящим со столба или торчащим из земли оборванным проводам и тем более касаться их, запрещено открывать дверцы трансформаторных будок и электрощитков;

покажите ребенку общепринятые символы электричества, которые должны сказать ему, что приближаться к обозначенным ими предметам и строениям без ведома взрослых не стоит ни при каких обстоятельствах.

И не забудьте к любопытству ребенка. Как бы вы ему ни втолковывали правила безопасности, он в любом случае осознанно или нет, малыш хоть раз попытается залезть в розетку, порвать провод и разбить электроприбор. Потому различные приспособления, от заглушек до специальных креплений для кабелей, жизненно необходимы!

А ваш ребенок уже знает про пользу и опасность электричества?

7 67468
Оставить комментарии 7

Уважаемые читатели и просто посетители нашего журнала! Мы достаточно много и довольно подробно пишем о том, какими способами, при помощи каких именно энергетических ресурсов, производится электроэнергия на электростанциях. Атом, газ, вода – были нашими с вами «героями», разве что до альтернативных, «зеленых» вариантов еще не успели добраться. Но, если присмотреться внимательно, рассказы были далеко не полными. Еще ни разу мы не пробовали отследить детально путь электроэнергии от турбины до наших с вами розеток, с тропинками на освещение наших населенных пунктов и дорог, на обеспечение работы многочисленных насосов, обеспечивающих комфорт наших с вами жилищ.

Дороги и тропинки эти отнюдь не просты, порой извилисты и многократно меняют направление, но знать, как они выглядят – обязанность каждого культурного человека XXI века. Века, облик которого во многом определяет покорившаяся нам электроэнергия, которую мы научились преобразовывать так, чтобы были удовлетворены все наши потребности – как в промышленности, так и в частном пользовании. Ток в проводах линий электропередач и ток в батарейках наших гаджетов – очень разные токи, но они остаются все тем же электричеством. Какие усилия приходится прилагать электроэнергетикам, инженерам, чтобы обеспечить мощнейшие токи сталеплавильных заводов и маленькие, крошечные токи, допустим, наручных часов? Сколько работы приходится проделывать всем тем, кто поддерживает систему преобразований, передачи и распределения электроэнергии, какими такими методами обеспечена стабильность этой системы? Чем «Системный Оператор» отличается от «Федеральной Сетевой Компании», почему обе этих компании были, есть и будут в России не частными а государственными?

Вопросов очень много, ответы на них надо знать, чтобы более менее представлять, зачем нам так много энергетиков и чем же они, грубо говоря, занимаются? Мы ведь настолько привыкли, что с электричеством в домах и в городах все в полном порядке, что про электроинженеров вспоминаем только тогда, когда что-то вдруг перестает работать, когда мы выпадаем из зоны привычного уровня комфорта. Темно и холодно – вот только тогда мы с вами и говорим об энергетиках, причем говорим такие слова, которые мы печатать точно не будем.

Мы уверены, что нам откровенно повезло – взяться за эту не простую, нужную, да еще и огромную тему согласился настоящий профессионал. Просим любить и жаловать – Дмитрий Таланов, Инженер с большой буквы. Знаете, есть такая страна – Финляндия, в которой звание инженера настолько значимо, что в свое время ежегодно издавался каталог с перечнем специалистов, его имеющих. Хотелось бы, чтобы и в России когда-нибудь появилась такая славная традиция, благо в наш электронно-интернетный век завести такой ежегодно обновляемый каталог намного проще.

Статья, которую мы предлагаем вашему вниманию по инженерному коротка, точна и емка. Конечно, обо всем, что написал Дмитрий, можно рассказать намного подробнее, и в свое время наш журнал начал цикл статей о том, как в XIX веке происходило покорение электричества.

Георг Ом, Генрих Герц, Андре-Мари Ампер, Алессандро Вольт, Джеймс Ватт, Фарадей, Якоби, Ленц, Грамм, Фонтен, Лодыгин, Доливо-Добровольский, Тесла, Яблочков, Депрё, Эдисон, Максвелл, Кирхгоф, братья Сименсы и братья Вестингаузы – в истории электричества много славных имен, достойных того, чтобы мы о них помнили. В общем, если кому-то хочется припомнить подробности того, как все начиналось, милости просим, а статья Дмитрия – начало совсем другой истории. Очень надеемся, что она вам понравится, а продолжение статей Дмитрия Таланова мы увидим в самое ближайшее время.

Уважаемого Дмитрия от себя лично – с дебютом, ко всем читателям просьба – не скупитесь на комментарии!

Что такое электрический ток, откуда он берется и как добирается до наших домов?

Для чего нам электроэнергия и насколько она помогает нам жить, может узнать каждый, обведя критическим взглядом свое жилище и место работы.

Первое, что бросается в глаза, это освещение. И верно, без него даже 8-часовой рабочий день превратился бы в муку. Добираться до работы во многих мегаполисах и так небольшое счастье, а если придется это делать в темноте? А зимой так и в оба конца! Газовые фонари помогут на главных магистралях, но чуть свернул в сторону, и не видно ни зги. Можно легко провалиться в подвал или яму. А за городом на природе, освещаемой только светом звезд?

Ночное освещение улицы, Фото: pixabay.com

Удалять жару из офисов, куда с трудом добрался, без электричества тоже нечем. Можно, конечно, открыть окна и обвязать голову мокрым полотенцем, но надолго ли это поможет. Качающим воду насосам тоже нужно электричество, или придется регулярно ходить с ведром на ручную колонку.

Кофе в офисе? Забудьте! Только если всем сразу и не часто, чтобы дым от сгорающего угля не отравил рабочую атмосферу. Или за дополнительную денежку получать из соседнего трактира.

Отправить письмо в соседний офис? Надо взять бумагу, написать письмо от руки, затем ножками отнести его. На другой конец города? Вызываем курьера. В другую страну? А вы знаете, сколько это будет стоить? К тому же ответа не ждите ранее полугода из соседних стран и от года до пяти из-за океана.

Вернулись домой, надо зажечь свечи. Читать при них – мучение для глаз, поэтому придется заняться чем-то другим. А чем? ТВ нет, компьютеров нет, смартфонов – и тех нет, ибо нечем их запитать. Лежи на лавке и гляди в потолок! Хотя рождаемость точно повысится.

К этому следует добавить, что все пластмассы и удобрения сейчас получают из природного газа на заводах, где крутятся тысячи моторов, приводимых в движение всё тем же электричеством. Отсюда список доступных удобрений сильно укорачивается до тех, которые можно приготовить из природного сырья в чанах, размешивая в них ядовитую жижу лопатками с ручным, водяным или паровым приводом. Как результат, сильно сжимается объем производимых продуктов.

О пластмассах – забудьте! Эбонит – наше высшее счастье из длинного списка. А из металлов самым доступным становится чугун. Из медицины на сцену в качестве главного орудия снова выступают стетоскоп и быстро ржавеющий скальпель. Остальное канет в Лету.

Продолжать можно долго, но идея должна быть уже понятна. Нам нужно электричество. Мы можем выжить без него, но что это будет за жизнь! Так откуда же появилось это волшебное электричество?

Открытие электричества

Все мы знаем физическую истину, что ничто никуда бесследно не исчезает, а только переходит из одного состояния в другое. С этой истиной столкнулся греческий философ Фалес Милетский в VII веке до н. э. обнаружив электричество как вид энергии, натирая кусок янтаря шерстью. Часть механической энергии при этом перешла в электрическую и янтарь (на древнегреческом «электрон») электризовался, то есть приобрел свойства притягивать легкие предметы.

Этот вид электричества сейчас называют статическим, и он нашел себе широкое применение, в том числе в системах очистки газов на электростанциях. Но в Древней Греции ему не нашлось применения и, если бы Фалес Милетский не оставил после себя записей о своих экспериментах, мы бы никогда не узнали, кто был тот первый мыслитель, заостривший свое внимание на виде энергии, являющейся едва ли не самой чистой среди всех, с которыми мы знакомы по настоящий день. Ею также наиболее удобно управлять.

Сам термин «электричество» – то есть «янтарность» – ввел в употребление Уильям Гилберт в 1600 году. С этого времени с электричеством начинают широко экспериментировать, пытаясь разгадать его природу.

Как результат, с 1600 по 1747 годы последовала череда увлекательных открытий и появилась первая теория электричества, созданная американцем Бенджамином Франклином. Он ввел понятие положительного и отрицательного заряда, изобрел молниеотвод и с его помощью доказал электрическую природу молний.

Далее в 1785 происходит открытие закона Кулона, а в 1800 году итальянец Вольта изобретает гальванический элемент (первый источник постоянного тока, предшественник нынешних батарей и аккумуляторов), представлявший собой столб из цинковых и серебряных кружочков, разделённых смоченной в подсоленной воде бумагой. С появлением этого, стабильного по тем временам, источника электричества новые и важнейшие открытия быстро следуют одно за другим.

Майкл Фарадей, читающий рождественскую лекцию в Королевском институте. Фрагмент литографии, Фото: republic.ru

В 1820 году датский физик Эрстед обнаружил электромагнитное взаимодействие: замыкая и размыкая цепь с постоянным током, он заметил цикличные колебания стрелки компаса, расположенной вблизи проводника. А в 1821 году французский физик Ампер открыл, что вокруг проводника с переменным электрическим током образуется переменное электромагнитное поле. Это позволило уже Майклу Фарадею в 1831 году открыть электромагнитную индукцию, описать уравнениями электрическое и магнитное поле и создать первый электрогенератор переменного тока. Фарадей вдвигал катушку с проводом в намагниченный сердечник и в результате в обмотке катушки появлялся электрический ток. Фарадей также придумал первый электродвигатель – проводник с электрическим током, вращающийся вокруг постоянного магнита.

Всех участников «гонки за электричеством» невозможно упомянуть в этой статье, но результатом их усилий явилась доказуемая экспериментом теория, детально описывающая электричество и магнетизм, в соответствии с которой мы производим сейчас всё, что требует электричества для своего функционирования.

Постоянный или переменный ток?

В конце 1880-х годов, еще до появления мировых стандартов на производство, распределение и потребление промышленной электроэнергии, разразилась битва между сторонниками использования постоянного и переменного тока. Во главе противостоящих друг другу армий встали Тесла и Эдисон.

Оба были талантливыми изобретателями. Разве что Эдисон обладал куда более развитыми способностями к бизнесу и к моменту начала «войны» успел запатентовать множество технических решений, в которых использовался постоянный ток (в то время в США постоянный ток являлся стандартом по умолчанию; постоянным называется ток, направление которого не меняется по времени).

Но была одна проблема: в те времена постоянный ток было очень трудно трансформировать в более высокое или низкое напряжение. Ведь если сегодня мы получаем электроэнергию напряжением 240 вольт, а наш телефон требует 5 вольт, мы втыкаем в розетку универсальную коробочку, которая преобразует что угодно во что угодно в нужном нам диапазоне, используя современные транзисторы, управляемые крошечными логическими схемами с изощренным программным обеспечением. А что можно было сделать тогда, когда до изобретения самых примитивных транзисторов оставалось еще 70 лет? И если по условиям электрических потерь требовалось повысить напряжение до 100’000 вольт, чтобы доставить электроэнергию на расстояние 100 или 200 километров, любые столбы Вольта и примитивные генераторы постоянного тока оказывались бессильны.

Понимая это, Тесла выступал за переменный ток, трансформация которого в любые уровни напряжения не представляла труда и в те времена (переменным считается ток, величина и направление которого периодически меняются со временем даже при неизменном сопротивлении этому току; при частоте сети 50Гц это происходит 50 раз в секунду). Эдисон же, не желая терять патентные отчисления себе, развернул кампанию по дискредитации переменного тока. Он уверял, что этот вид тока особо опасен для всего живого, и в доказательство публично убивал бродячих кошек и собак, прикладывая к ним электроды, соединенные с источником переменного тока.

Эдисон проиграл битву, когда Тесла предложил за 399’000 долларов осветить весь город Буффало против предложения Эдисона сделать то же за 554’000 долларов. В день, когда город осветился электричеством, полученным от станции, расположенной у Ниагарского водопада и вырабатывающей именно переменный ток, компания General Electric выкинула постоянный ток из рассмотрения в своих будущих бизнес-проектах, полностью поддержав своим влиянием и деньгами переменный ток.

Томас Эдисон (США), Рис.: cdn.redshift.autodesk.com

Может показаться, что переменный ток навсегда завоевал мир. Однако у него имеются наследственные болячки, растущие из самого факта переменности. Прежде всего это электрические потери, связанные с потерями в индуктивной составляющей проводов ЛЭП, которые используются для передачи электроэнергии на большие расстояния. Эти потери в 10-20 раз превышают возможные потери в тех же самых ЛЭП в случае протекания по ним постоянного тока. Плюс сказывается повышенная сложность синхронизации узлов энергосистемы (для пущего понимания, скажем, отдельных городов), ведь для этого требуется не только выровнять напряжения узлов, но и их фазу, ибо переменный ток представляет собой волну синусоиды.

Отсюда видна и значительно большая приверженность к «качаниям» узлов по отношению к друг другу, когда напряжение-частота начинают меняться вверх-вниз, на что обычный потребитель обращает внимание, когда у него в квартире мигает свет. Обычно это предвестник конца совместной работы узлов: связи между ними рвутся и какие-то узлы оказываются с дефицитом энергии, что ведет к снижению в них частоты (т.е. к снижению скорости вращения тех же электродвигателей и вентиляторов), а какие-то с избытком энергии, приводящем к опасному повышению напряжения по всему узлу, включая наши розетки с подключенными к ним устройствам. А при достаточно большой длине ЛЭП, что, к примеру, критично для РФ, начинают проявляться и другие портящие настроение электрикам эффекты. Не вдаваясь в детали, можно указать, что передавать электроэнергию переменного тока по проводам на сверхдальние расстояния становится трудно, а иногда и невозможно. Для сведения, длина волны частотой 50 Гц составляет 6000 км, и при приближении к половине этой длины – 3000 км – начинают сказываться эффекты бегущих и стоячих волн плюс эффекты, связанные с резонансом.

Эти эффекты отсутствуют при использовании постоянного тока. А значит, повышается стабильность работы энергосистемы в целом. Принимая это во внимание, а также то, что компьютеры, светодиоды, солнечные панели, аккумуляторы и многое другое используют для своей работы именно постоянный ток, можно заключить: война с постоянным током еще не проиграна. Современным преобразователям постоянного тока на любые используемые сегодня мощности и напряжения осталось совсем немного, чтобы сравняться в цене с привычными человечеству трансформаторами переменного тока. После чего, видимо, начнется триумфальное шествие по планете уже постоянного тока.