Что является носителем электрической энергии

Основные понятия электротехники, термины и определения

Рассмотрены самые важные понятия электротехники: электрический ток, контур электрического тока, электродвижущая сила, напряжение, электрическое сопротивление, закон Ома, электрическая энергия и мощность.

1. Электрический ток

Движущиеся носители электрического заряда образуют электрический ток подобно тому, как движущиеся частички воздуха или воды образуют воздушный или водяной поток. В зависимости от способности различных материалов проводить электрический ток они разделяются на проводники, диэлектрики и полупроводники.

К проводникам относятся вещества, обладающие электронной проводимостью, — проводники 1-го рода (все металлы, уголь) и вещества, обладающие ионной проводимостью, — проводники 2-го рода (кислоты, основания, растворы солей). Металлы содержат большое количество свободных электронов (около 1023 в одном кубическом сантиметре), которые характеризуются большой подвижностью.

Диэлектрики содержат незначительное количество свободных электронов. Поэтому они используются в качестве электроизоляционных материалов.

В полупроводнике перемещение электрических зарядов происходит при движении не только электронов, но и так называемых “дырок”. Дырки представляют собой незанятые электронами места в кристаллической решетке и по своим функциям уподобляются носителям положительных зарядов.

По способности проводить электрический ток полупроводники стоят между проводниками и диэлектриками, причем их проводимость в значительной степени зависит от имеющихся в них примесей.

Наличие тока можно обнаружить по тем эффектам, которые он вызывает. Три эффекта сопровождают электрический ток:

в среде, окружающей провода с током, наблюдается магнитное поле;

проводник, по которому течет ток, нагревается;

в проводниках с ионной проводимостью при электрическом токе наблюдается перенос вещества.

За направление электрического тока принимается направление движения ионов металла (т. е. положительных зарядов) при электролизе растворов солей. Направление перемещения электронов в металлических проводниках противоположно вышеуказанному направлению (они перемещаются от отрицательного полюса источника к положительному).

Единицей электрического тока является 1 ампер (1 А). Эта единица выбрана в качестве основной при записи закона электродинамического силового взаимодействия проводников, что устанавливает ее связь с основными механическими единицами.

Зависимость от времени электрического тока может быть различной. У постоянного тока направление и значение не изменяются. Направление и значение переменного тока изменяются, причем особенно важен для практики переменный ток синусоидальной формы . Если электрическому току свойственны черты и постоянного и переменного тока, то такой ток называется пульсирующим.

Сила, вызывающая движение электронов в проводнике (ток), распространяется со скоростью света. Однако сами электроны движутся в проводнике со скоростями всего порядка 1 мм/с.

Подробно про электрический ток:

2. Контур электрического тока

В электрической цепи электрический ток циркулирует по замкнутому контуру. От источника ток течет по проводу через выключатель к приемнику, где он и производит желаемый эффект.

По второму проводу ток возвращается к источнику, проходит через него и снова начинает свой путь. На этом пути электрический ток черпает энергию для своего движения в источнике, а затем отдает ее приемнику обычно путем ее перехода в энергию другого вида — световую, тепловую, механическую и т.д.

В природе и технике встречается много подобных циклических процессов. Например, хорошую, но, конечно, формальную аналогию можно усмотреть в случае движения воды в системе охлаждения автомобиля. Вода получает тепловую энергию от стенок цилиндров двигателя внутреннего сгорания.

Даже без водяного насоса возникает движение воды по трубопроводам системы охлаждения и вода отдает большую часть полученной тепловой энергии в радиаторе, являющемся в данном случае приемником энергии.

Согласно современным представлениям электрический ток в проводниках образуется очень большим количеством мельчайших носителей заряда, называемых электронами. Электрический заряд следует рассматривать как одну из основных характеристик частиц и тел, которая проявляет себя в различного рода силовых взаимодействиях.

3. Электродвижущая сила, напряжение

Если на некотором участке цепи носители зарядов получают энергию, то принято говорить, что этот участок цепи — источник, развивающий электродвижущую силу (ЭДС). Источники электрической энергии называются источниками ЭДС.

На участке электрической цепи, где заряды отдают энергию, имеет место так называемое падение напряжения. Падение напряжения на участках цепи — приемниках называют короче просто напряжением.

Исходящий от источника ЭДС “импульс напряжения” распространяется со скоростью света, в то время как сами электроны движутся с очень малыми скоростями.

Электрический ток в простой электрической цепи одинаков на всех ее участках, и вследствие высокой скорости распространения импульса напряжения все электроны приходят в движение практически одновременно.

В случае разомкнутой цепи с источником ЭДС направленного движения потока электронов в ней быть не может. Однако в этой цепи свободные электроны находятся в состоянии постоянной готовности к движению, как только электрическая цепь будет замкнута. В таком случае принято говорить, что оба конца разомкнутой цепи находятся под напряжением.

Направления ЭДС Е и падения напряжения U совпадают с направлением тока, т. е. противоположны направлению движения электронов.

Единицей ЭДС и напряжения является 1 вольт (1В).

Для напряжения выбран ряд стандартизованных значений, чтобы установить единство в снабжении потребителей электрической энергией.

Для потребителей малой мощности применяются главным образом напряжения 12, 24, 36, 48, 110, 220 В. Для промышленных сетей низкого напряжения и бытовых сетей установлены напряжения 220 и 380 В. Для передачи электроэнергии на дальние расстояния применяются высокие напряжения 6000, 10000, 35000, 110000, 220000, 330000, 500000 и 750000 В.

Подробнее про электродвижущую силу и напряжение:

4. Электрическое сопротивление, закон Ома

При своем движении по проводнику электроны сталкиваются с атомами и при этом теряют часть своей энергии, что приводит к нагреву проводника. Таким образом, наблюдается сопротивление движению электронов. Опыты показывают, что ток в участке электрической цепи тем больше, чем больше напряжение (падение напряжения) на этом участке.

При определенных условиях между электрическим током и напряжением существует линейная зависимость: I = GU .

Символом G в данном уравнении обозначена электрическая проводимость участка цепи, которая тем больше, чем меньшее сопротивление оказывает проводник прохождению электрического тока.

Однако на практике чаще применяется величина, обратная проводимости, которая называется электрическим сопротивлением: R = 1/G , откуда R = U/I . Это равенство служит для определения электрического сопротивления и известно под названием закона Ома для участка цепи.

Георг Симон Ом (1789—1854) обнаружил в 1826 г., что сопротивление многих материалов (проводников) не зависит от значения тока в проводнике и, следовательно, является константой.

Из закона Ома следует, что с ростом напряжения пропорционально увеличивается ток и что при увеличении сопротивления ток уменьшается. Единицей электрического сопротивления является 1 Ом.

На практике часто требуется определить электрический ток в некотором приемнике. Значение этого тока можно установить на основании известных значений электрического сопротивления приемника и поданного на него напряжения.

Если напряжение будет слишком велико, то ток может быть настолько большим, что вследствие теплового эффекта может разрушить приемник. Большие значения тока могут возникнуть в электрической цепи и при слишком малом сопротивлении или в случае прямого контакта (короткого замыкания) токоведущих частей цепи.

Для защиты устройств и приборов от перегрузок по току в электрические цепи включаются плавкие предохранители, которые перегорают, или автоматические выключатели, которые выключаются если ток в цепи превышает некоторое определенное значение.

Сопротивление проводника или провода тем больше, чем больше его длина l и чем меньше площадь его поперечного сечения S.

Значение электрического сопротивления зависит также и от материала, из которого изготовлен проводник. Каждый материал характеризуется электрическ ой констан той : удельным электрическим сопротивлением ρ . Следовательно, уравнение для расчета сопротивления проводника имеет следующий вид: R = (ρl)/S.

Сопротивление проводника зависит не только от его длины, площади поперечного сечения и материала, но и от температуры.

У ряда материалов значение электрического сопротивления при температуре вблизи абсолютного нуля скачкообразно падает до чрезвычайно малого значения. Это явление получило название сверхпроводимости. В настоящее время явление сверхпроводимости не получило еще широкого применения в технике, однако уже с успехом используется при решении некоторых специальных технических задач, как, например, при получении сверхмощных магнитных полей для физических исследований.

Подробнее об электрическом сопротивлении и законе Ома:

5 . Энергия и мощность

В каждой электрической цепи происходит обмен энергией. Следует при этом различать два процесса: получение электрической энергии (в источнике ЭДС) и ее преобразование в другие виды (на участках цепи, где есть падение напряжения).

Принимая во внимание закон Ома, можно написать выражение для энергии электрического тока, преобразуемой в приемнике с сопротивлением R (закон Джоуля—Ленца): W = I 2 Rt

При расчетах электроэнергетических установок чаще в качестве единиц энергии выбирают ватт-час или киловатт-час. Электрическую энергию можно преобразовывать в другие виды энергии.

Электрический ток нагревает проводники, т. е. электрическая энергия преобразуется в тепловую энергию (тепловой эффект Джоуля). В электродвигателях электрическая энергия переходит в механическую (смотрите – Виды электродвигателей).

Мощность можно определить как изменение энергии в единицу времени : P = dW/dt

Мощность в цепи постоянного тока: P = UI . Единица мощности – Вт.

В электроэнергетике широко применяются единицы мощности киловатт (кВт) и мегаватт (МВт), причем 1 кВт = 10 3 Вт и 1 М Вт = 10 6 Вт, а в слаботочной и измерительной технике — милливатт (мВт), причем 1 мВт = 10 -3 Вт. Мощность является важнейшей характеристикой электрических машин и приборов, так как для практики важна их способность производить работу в единицу времени.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Носитель – электричество

Носители электричества при своем движении испытывают столкновения с другими частицами вещества и отдают последним всю энергию, полученную за счет электрического поля, или часть ее. Для поддержания движения носителей в проводниках должно существовать электрическое поле, которое при продвижении зарядов совершает работу. Вследствие этого всякий проводник обладает сопротивлением электрическому току. [1]

Носители электричества при своем движении испытывают столкновения с другими частицами вещества и отдают последним всю энергию, полученную за счет электрического поля или часть ее. Для поддержания движения носителей в проводниках должно существовать электрическое поле, которое при продвижении зарядов совершает работу. Вследствие этого всякий проводник обладает сопротивлением электрическому току. [2]

Носителями электричества в электролитах являются положительно заряженные ионы ( катионы) и отрицательно заряженные ионы ( анионы), возникающие в результате диссоциации нейтральных молекул растворенного вещества под воздействием молекул растворителя. [4]

Носителем электричества являются не какие-то электрические жидкости, а сами частицы материи, утверждал Фарадей. [5]

Наименьшим носителем электричества является электрон. [6]

Диффузия носителей электричества из газоразрядного столба происходит под влиянием градиента их концентрации. [7]

Отличительными особенностями поведения носителей электричества в полупроводниках является их способность к диффузии и рекомбинации. [8]

В растворах солей носителями электричества являются ионы. [9]

В металлических проводниках носителями электричества являются электроны проводимости – слабо связанные с ионами металла свободные электроны. В электролитах ток создается движением носителей электричества – положительных и отрицательных ионов, образующихся в результате диссоциации ( разделения) молекул растворенного вещества. В газах носителями электричества являются как электроны, так и положительные, а иногда и отрицательные ионы, образующиеся вследствие ионизации газа. Прохождение электрического тока в металлических проводниках и газах обычно не связано с переносом вещества, в электролитах сопровождается переносом вещества – электролизом. [10]

В металлических проводниках носителями электричества являются электроны проводимости – слабо связанные с ионами металла свободные электроны. В электролитах ток создается движением носителей электричества, обладающих зарядами обоих знаков – положительных и отрицательных ионов, образующихся в результате диссоциации ( разделения) молекул растворенного вещества В газах носителями электричества являются как электроны, так и положи -, тельные, а иногда и отрицательные ионы, образующиеся вследствие ионизации газа. Прохождение электрического тока в металлических проводниках и газах обычно не связано с переносом вещества; а ток в электролитах сопровождается переносом вещества – электролизом. [11]

В рассмотренных нами приборах носителями электричества являются электроны и поэтому такие приборы называются электронными. Но существует обширная группа приборов, в которых носителями электричества являются не только электроны, но и заряженные частицы газа – ионы. Такие приборы называются ионными, или газоразрядными. Йодные приборы наполняют газом – парами ртути или инертными газами ( неоном, аргоном, ксеноном, криптоном) при пониженном давлении. [12]

В рассмотренных выше электронных приборах носителями электричества являются электроны, перемещающиеся в практически свободном от газа междуэлектродном пространстве. В ионных приборах, в отличие от электронных, разряд между электродами прибора происходит в газовой среде и основными носителями зарядов, кроме электронов, являются образующиеся в процессе разряда положительные ионы. Ионный ток невелик; он составляет на отдельных участках разрядного промежутка от долей процента до нескольких процентов всего тока. Главное влияние ионов на рабочий процесс сказывается в компенсации ими пространственного отрицательного заряда электронов. Вследствие этого ионные приборы способны пропускать большие токи при малых падениях напряжения между электродами. Кроме того, ионы могут оказывать существенное влияние на электронную эмиссию катода, а в некоторых видах приборов – полностью определять ее. [13]

Для отключения тиристора необходимо снизить концентрацию носителей электричества , вызванную прямым током, до такой степени, чтобы исключить механизм обратной связи в системе переходов. Принципиально тиристоры можно отключать отрицательным управляющим током, но это возможно лишь при анодном токе. При больших токах для отключения тиристора их необходимо снизить до значения меньше удерживающего тока. Для этого тиристор переключается из проводящего в обратное запертое состояние. Поэтому процесс отключения тиристора складывается из периода переключения из прямого в обратное состояние и из периода перехода из обратного в прямое запертое состояние. Продолжительность первого периода обычно составляет единицы и десятые доли микросекунд. [15]

Что такое электрический ток?

Открытия, связанные с электричеством, кардинально изменили нашу жизнь. Используя электрический ток как источник энергии, человечество сделало прорыв в технологиях, которые облегчили наше существование. Сегодня электричество приводит в движение токарные станки, автомобили, управляет роботизированной техникой, обеспечивает связь. Этот список можно продолжать очень долго. Даже трудно назвать отрасль, где можно обойтись без электроэнергии.

В чём секрет такого массового использования электричества? Ведь в природе существуют и другие источники энергии, более дешевые, чем электричество. Оказывается всё дело в транспортировке.

Электрическую энергию можно доставить практически везде:

• к производственному цеху;
• квартире;
• на поле;
• в шахту, под воду и т. д.

Электроэнергию, накопленную аккумулятором, можно носить с собой. Мы пользуемся этим ежедневно, беря с собой сотовый телефон. Ни один другой вид энергии не обладает такими универсальными свойствами как электричество. Разве это не является достаточной причиной для того, чтобы глубже изучить природу и свойства электричества?

Что такое электрический ток?

Электрические явления наблюдались давно, но объяснить их природу человек смог относительно недавно. Удар молнии казался чем-то неестественным, необъяснимым. Странным казалось потрескивание некоторых предметов при их трении. Искрящаяся в темноте расчёска, после расчёсывания шерсти животных (например, кошки) вызвала недоумение, но подогревала интерес к этому явлению.

Как всё начиналось

Ещё древним грекам было известно свойство янтаря, потёртого о шерсть, притягивать некоторые мелкие предметы. Кстати, от греческого названия янтаря –«электрон» пошло название «электричество».

Когда физики вплотную занялись исследованием электризации тел, они начали понимать природу подобных явлений. А первый кратковременный электрический ток, созданный человеком, появился при соединении проводником двух наэлектризованных предметов (см. рис. 1). В 1729 году англичане Грей и Уиллер открыли проводимость зарядов некоторыми материалами. Но определения электрического тока они не смогли дать, хотя и понимали, что заряды перемещаются от одного тела к другому по проводнику.

Рис. 1. Опыт с заряженными телами

Об электрическом токе, как о физическом явлении заговорили лишь после того, как итальянец Вольта дал объяснение опытам Гальвани, а в 1794 году изобрёл первый в мире источник электричества – гальванический элемент (столб Вольта). Он обосновал упорядоченное перемещение заряженных частиц по замкнутой цепи.

Определение

В современной трактовке электрическим током называют направленное перемещение силами электрического поля заряженных частиц, Носителями зарядов металлических проводников являются электроны, а растворов кислот и солей — отрицательные и положительные ионы. Полупроводниковыми носителями зарядов являются электроны и «дырки».

Для того чтобы электрический ток существовал, необходимо всё время поддерживать электрическое поле. Должна существовать разница потенциалов, поддерживающая наличие первых двух условий. До тех пор, пока эти условия соблюдены, заряды будут упорядоченно перемещаться по участкам замкнутой электрической цепи. Эту задачу выполняют источники электричества.

Такие условия можно создать, например, с помощью электрофорной машины (рис. 2). Если два диска вращать в противоположных направлениях, то они будут заряжаться разноимёнными зарядами. На щётках, прилегающих к дискам, появится разница потенциалов. Соединив контакты проводником, мы заставим заряженные частицы двигаться упорядоченно. То есть электрофорная машина является источником электричества.

Рисунок 2. Электрофорная машина

Источники тока

Первыми источниками электрической энергии, нашедшими практическое применение, были упомянутые выше гальванические элементы. Усовершенствованные гальванические элементы (народное название – батарейки) широко применяются по сей день. Они используются для питания пультов управления, электронных часов, детских игрушек и многих других гаджетов.

С изобретением генераторов переменных токов электричество приобрело второе дыхание. Началась эра электрификации городов, а позже и всех населённых пунктов. Электрическая энергия стала доступной для всех граждан развитых стран.

Сегодня человечество ищет возобновляемые источники электроэнергии. Солнечные панели, ветряные электростанции уже занимают свои ниши в энергосистемах многих стран, включая Россию.

Характеристики

Электрический ток характеризуется величинами, которые описывают его свойства.

Сила и плотность тока

Для описания характеристики электричества часто используют термин «сила тока». Название не совсем удачное, так как оно характеризует только интенсивность движения электрических зарядов, а не какую-то силу в буквальном смысле. Тем не менее, этим термином пользуются, и он означает количество электричества (зарядов) проходящего через плоскость поперечного сечения проводника. Единицей измерения силы тока в системе СИ является ампер (А).

1 А означает то, что за одну секунду через поперечное сечение проводника проходит электрический заряд 1 Кл. (1А = 1 Кл/с).

Плотность тока – векторная величина. Вектор направлен в сторону движения положительных зарядов. Модуль этого вектора равен отношению силы тока на некотором перпендикулярном к направлению движения зарядов сечении проводника к площади этого сечения. В системе СИ измеряется в А/м 2 . Плотность более ёмко характеризует электричество, однако на практике чаще используется величина «сила тока».

Разница потенциалов (напряжение) на участке цепи выражается соотношением: U = I×R, где U – напряжение, I – сила тока, а R – сопротивление. Это знаменитый закон Ома для участка цепи.

Мощность

Электрическими силами совершается работа против активного и реактивного сопротивления. На пассивных сопротивлениях работа преобразуется в тепловую энергию. Мощностью называют работу, выполненную за единицу времени. По отношению к электричеству применяют термин «мощность тепловых потерь». Физики Джоуль и Ленц доказали, что мощность тепловых потерь проводника равна силе тока умноженной на напряжение: P = I× U. Единица измерения мощности – ватт (Вт).

Частота

Переменный ток характеризуется также частотой. Данная характеристика показывает, как за единицу времени изменяется количество периодов (колебаний). Единицей измерения частоты является герц. 1 Гц = 1 периоду за секунду. Стандартная частота промышленного тока составляет 50 Гц.

Ток смещения

Понятие «ток смещения» ввели для удобства, хотя в классическом понимании его нельзя назвать током, так как отсутствует перенос заряда. С другой стороны, интенсивность магнитного поля пребывает в зависимости от токов проводимости и смещения.

Токи смещения можно наблюдать в конденсаторах. Несмотря на то, что при зарядке и разрядке между обкладками конденсатора не происходит перемещения заряда, ток смещения протекает через конденсатор и замыкает электрическую цепь.

Виды тока

По способу генерации и свойствам электроток бывает постоянным и переменным. Постоянный – это такой, что не меняет своего направления. Он течёт всегда в одну сторону. Переменный ток периодически меняет направление. Под переменным понимают любой ток, кроме постоянного. Если мгновенные значения повторяются в неизменной последовательности через равные промежутки времени, то такой электроток называют периодическим.

Классификация переменного тока

Классифицировать изменяющиеся во времени токи можно следующим образом:

1. Синусоидальный, подчиняющийся синусоидальной функции во времени.
2. квазистационарный – переменный, медленно изменяющийся во времени. Обычные промышленные токи являются квазистационарными.
3. Высокочастотный – частота которого превышает десятки кГц.
4. Пульсирующий – импульс которого периодически изменяется.

Различают также вихревые токи, которые возникают в проводнике при изменении магнитного потока. Блуждающие токи Фуко, как их ещё называют, не текут по проводам, а образуют вихревые контуры. Индукционный ток имеет ту же природу что и вихревой.

Дрейфовая скорость электронов

Электричество по металлическому проводнику распространяется со скоростью света. Но это не означает, что заряженные частицы несутся от полюса к полюсу с такой же скоростью. Электроны в металлических проводниках встречают на своём пути сопротивление атомов, поэтому их реальное перемещение составляет всего 0,1 мм за секунду. Реальная, упорядоченная скорость перемещения электронов в проводнике называется дрейфовой.

Если замкнуть проводником полюсы источника питания, то вокруг проводника молниеносно образуется электрическое поле. Чем больше ЭДС источников, тем сильнее проявляется напряжённость электрического поля. Реагируя на напряжённость, заряженные частицы вмиг принимают упорядоченное движение и начинают дрейфовать.

Направление электрического тока

Традиционно считают, что вектор электрического тока направлен к отрицательному полюсу источника. Но на самом деле электроны движутся к положительному полюсу. Традиция возникла из-за того, что за направление вектора было выбрано движение положительных ионов в электролитах, которые действительно стремятся к негативному полюсу.

Электроны проводимости с отрицательным зарядом в металлах были открыты позже, но физики не стали менять первоначальные убеждения. Так укрепилось утверждение, что ток направлен от плюса к минусу.

Электрический ток в различных средах

В металлах

Носителями тока в металлических проводниках являются свободные электроны, которые из-за слабых электрических связей хаотично блуждают внутри кристаллических решёток (рис. 3). Как только в проводнике появляется ЭДС, электроны начинают упорядочено дрейфовать в сторону позитивного полюса источника питания.

Рис. 3. Электрический ток в металлах

В результате прохождения тока возникает сопротивление проводников, которое препятствует потоку электронов и приводит нагреванию. При коротком замыкании выделение тепла настолько сильное, разрушает проводник.

В полупроводниках

В обычном состоянии у полупроводника нет свободных носителей зарядов. Но если соединить два разных типа полупроводников, то при прямом подключении они превращаются в проводник. Происходит это потому, что у одного типа есть положительно заряженные ионы (дырки), а у другого – отрицательные ионы (атомы с лишним электроном).

Под напряжением электроны из одного полупроводника устремляются для замещения (рекомбинации) дырок в другом. Возникает упорядоченное движение свободных зарядов. Такую проводимость называют электронно-дырочной.

В вакууме и газе

Электрический ток возможен и в ионизированном газе. Заряд переносится положительными и отрицательными ионами. Ионизация газов возможна под действием излучения или вследствие сильного нагревания. Под действием этих факторов возбуждаются атомы, которые превращаются в ионы (рис. 4).

Рис 4. Электрический ток в газах

В вакууме электрические заряды не встречают сопротивления, поэтому. заряженные частицы движутся с околосветовыми скоростями. Носителями зарядов являются электроны. Для возникновения тока в вакууме необходимо создать источник электронов и достаточно большой положительный потенциал на электроде.

Примером может служить работа вакуумной лампы или электронно-лучевая трубка.

В жидкостях

Оговоримся сразу – не все жидкости являются проводниками. Электрический ток возможен в кислотных, щёлочных и соляных растворах. Иначе говоря – в средах, где имеются заряженные ионы.

Если опустить в раствор два электрода и подключить их к полюсам источника, то между ними будет протекать электрический ток (рис. 5). Под действием ЭДС катионы устремятся к катоду (минусу), а анионы к аноду. При этом будет происходить химическое воздействие на электроды – на них будут оседать атомы растворённых веществ. Такое явление называют электролизом.

Рис. 5. Электроток в жидкостях

Для лучшего понимания свойств электротока в разных средах, предлагаю рассмотреть картинку на рисунке 6. Обратите внимание на вольтамперные характеристики (4 столбец).

Рис. 6. Электрический ток в средах

Проводники электрического тока

Среди множества веществ, лишь некоторые являются проводниками. К хорошим проводникам относятся металлы. Важной характеристикой проводника является его удельное сопротивление.

Небольшое сопротивление имеют:

• все благородные металлы;
• медь;
• алюминий;
• олово;
• свинец.

На практике наиболее часто применяют алюминиевые и медные проводники, так как они не слишком дорогие.

Электробезопасность

Несмотря на то что электричество прочно вошло в нашу жизнь, не следует забывать об электробезопасности. Высокие напряжения опасны для жизни, а короткие замыкания становятся причиной пожаров.

При выполнении ремонтных работ необходимо строго соблюдать правила безопасности: не работать под высоким напряжением, использовать защитную одежду и специальные инструменты, применять ножи заземления и т.п.

В быту используйте только такую электротехнику, которая рассчитана на работу в соответствующей сети. Никогда не ставьте «жучки» вместо предохранителей.

Помните, что мощные электролитические конденсаторы имеют большую электрическую емкость. Накопленная в них энергия может вызвать поражение даже спустя несколько минут после отключения от сети.

Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток

В современном мире каждый человек с детства сталкивается с электричеством. Первые упоминания об этом природном явлении относятся к временам философов Аристотеля и Фалеса, которые были заинтригованы удивительными и загадочными свойствами электрического тока. Но лишь в 17 веке великие ученые умы начали череду открытий, касающихся электрической энергии, продолжающихся по сей день.

Открытие электрического тока и создание Майклом Фарадеем в 1831 г. первого в мире генератора кардинально изменило жизнь человека. Мы привыкли, что нашу жизнь облегчают приборы, работающие с использованием электрической энергии, но до сих пор у большинства людей нет понимания этого важного явления. Для начала, чтобы понять основные принципы электричества, необходимо изучить два основных определения: электрический ток и напряжение.

Что такое электрический ток и напряжение

Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц (носителей электрического заряда). Носителями электрического тока являются электроны (в металлах и газах), катионы и анионы (в электролитах), дырки при электронно-дырочной проводимости. Данное явление проявляется созданием магнитного поля, изменением химического состава или нагреванием проводников. Основными характеристиками тока являются:

• сила тока, определяемая по закону Ома и измеряемая в Амперах (А), в формулах обозначается буквой I;
• мощность, согласно закону Джоуля-Ленца, измеряемая в ваттах (Вт), обозначается буквой P;
• частота, измеряемая в герцах (Гц).

Электрический ток, как носитель энергии используют для получения механической энергии с помощью электродвигателей, для получения тепловой энергии в отопительных приборах, электросварке и нагревателях, возбуждения электромагнитных волн различной частоты, создания магнитного поля в электромагнитах и для получения световой энергии в осветительных приборах и различного рода лампах.

Напряжение – это работа, совершаемая электрическим полем для перемещения заряда в 1 кулон (Кл) из одной точки проводника в другую. Исходя из данного определения, все-таки сложно осознать, что же такое напряжение.

Чтобы заряженные частицы перемещались от одного полюса к другому, необходимо создать между этими полюсами разность потенциалов (именно она и именуется напряжением). Единицей измерения напряжения является вольт (В).

Для окончательного понимания определения электрического тока и напряжения, можно привести интересную аналогию: представьте, что электрический заряд — это вода, тогда давление воды в столбе – это и есть напряжение, а скорость потока воды в трубе – это сила электрического тока. Чем выше напряжение, тем больше сила электрического тока.

Что такое переменный ток

Если менять полярность потенциалов, то направление протекания электрического тока меняется. Именно такой ток и называется переменным. Количество изменений направления за определенный промежуток времени называется частотой и измеряется, как уже было сказано выше, в герцах (Гц). Например, в стандартной электрической сети в нашей стране частота равна 50 Гц, то есть направление движения тока за секунду меняется 50 раз.

Что такое постоянный ток

Когда упорядоченное движение заряженных частиц имеет всегда только одно направление, то такой ток именуется постоянным. Постоянный ток возникает в сети постоянного напряжения, когда полярность зарядов с одной и другой стороны постоянна во времени. Его очень часто используют в различных электронных устройствах и технике, когда не требуется передача энергии на большое расстояние.

Источники электрического тока

Источником электрического тока обычно называется прибор или устройство, с помощью которого в цепи можно создать электрический ток. Такие устройства могут создавать как переменный ток, так и постоянный. По способу создания электрического тока они подразделяются на механические, световые, тепловые и химические.

Механические источники электрического тока преобразуют механическую энергию в электрическую. Таким оборудованием являются различного рода генераторы, которые за счет вращения электромагнита вокруг катушки асинхронных двигателей вырабатывают переменный электрический ток.

Световые источники преобразуют энергию фотонов (энергию света) в электрическую энергию. В них используется свойство полупроводников при воздействии на них светового потока выдавать напряжение. К такому оборудованию можно отнести солнечные батареи.

Тепловые – преобразуют энергию тепла в электричество за счет разности температур двух пар контактирующих полупроводников – термопар. Величина тока в таких устройствах напрямую связана с разностью температур: чем больше разница – тем больше сила тока. Такие источники применяются, например, в геотермальных электростанциях.

Химический источник тока производит электричество в результате химических реакций. Например, к таким устройствам можно отнести различного рода гальванические батареи и аккумуляторы. Источники тока на основе гальванических элементов обычно применяются в автономных устройствах, автомобилях, технике и являются источниками постоянного тока.

Преобразование переменного тока в постоянный

Электрические устройства в мире используют постоянный и переменный ток. Поэтому возникает потребность в том, чтобы преобразовывать один ток в другой или наоборот.

Из переменного тока можно получить постоянный ток с помощью диодного моста или, как его еще называют, «выпрямителя». Основной частью выпрямителя является полупроводниковый диод, который проводит электрический ток только в одном направлении. После этого диода ток не изменяет своего направления, но появляются пульсации, которые устраняют при помощи конденсаторов и других фильтров. Выпрямители бывают в механическом, электровакуумном или полупроводниковом исполнении.

В зависимости от качества изготовления такого устройства, пульсации тока на выходе будут иметь разное значение, как правило, чем дороже и качественнее сделан прибор – тем меньше пульсаций и чище ток. Примером таких устройств являются блоки питания различных приборов и зарядные устройства, выпрямители электросиловых установок в различных видах транспорта, сварочные аппараты постоянного тока и другие.

Для того, чтобы преобразовать постоянный ток в переменный используются инверторы. Такие приборы генерируют переменное напряжение с синусоидой. Существует несколько видов таких аппаратов: инверторы с электродвигателями, релейные и электронные. Все они отличаются друг от друга по качеству выдаваемого переменного тока, стоимости и размерам. В качестве примера такого устройства можно привести блоки бесперебойного питания, инверторы в автомобилях или, например, в солнечных электростанциях.

Где используется и в чём преимущества переменного и постоянного тока

Для выполнения различных задач может потребоваться использование как переменного тока, так и постоянного. У каждого вида тока есть свои недостатки и достоинства.

Переменный ток чаще всего используется тогда, когда присутствует необходимость передачи тока на большие расстояния. Такой ток передавать целесообразнее с точки зрения возможных потерь и стоимости оборудования. Именно поэтому в большинстве электроприборов и механизмов используется только этот вид тока.

Жилые дома и предприятия, инфраструктурные и транспортные объекты находятся на расстоянии от электростанций, поэтому все электрические сети — переменного тока. Такие сети питают все бытовые приборы, аппаратуру на производствах, локомотивы поездов. Приборов, работающих на переменном токе невероятное количество и намного проще описать те устройства, в которых используется постоянный ток.

Постоянный ток используется в автономных системах, таких, например, как бортовые системы автомобилей, летательных аппаратов, морских судов или электропоездов. Он широко используется в питании микросхем различной электроники, в средствах связи и прочей технике, где требуется минимизировать количество помех и пульсаций или исключить их полностью. В ряде случае, такой ток используется в электросварочных работах с помощью инверторов. Существуют даже железнодорожные локомотивы, которые работают от систем постоянного тока. В медицине такой ток используется для введения лекарств в организм с помощью электрофореза, а в научных целях для разделения различных веществ (электрофорез белков и прочее).

Обозначения на электроприборах и схемах

Часто возникает потребность в том, чтобы определить на каком токе работает устройство. Ведь подключение устройства, работающего на постоянном токе в электрическую сеть переменного тока, неминуемо приведет к неприятным последствиям: повреждению прибора, возгоранию, электрическому удару. Для этого в мире существуют общепринятые условные обозначения для таких систем и даже цветовая маркировка проводов.

Условно, на электроприборах, работающих на постоянном токе указывается одна черта, две сплошных черты или сплошная черта вместе с пунктирной, расположенные друг под другом. Также такой ток маркируется обозначением латинскими буквами DC. Электрическая изоляция проводов в системах постоянного тока для положительного провода окрашена в красный цвет, отрицательного в синий или черный цвет.

На электрических аппаратах и машинах переменный ток обозначается английской аббревиатурой AC или волнистой линией. На схемах и в описании устройств его также обозначают двумя линиями: сплошной и волнистой, расположенных друг под другом. Проводники в большинстве случаев обозначаются следующим образом: фаза – коричневым или черным цветом, ноль – синим, а заземление желто-зеленым.

Почему переменный ток используется чаще

Выше мы уже говорили о том, почему переменный ток в настоящее время используется чаще, чем постоянный. И все же, давайте рассмотрим этот вопрос подробнее.

Споры о том, какой же ток в использовании лучше идет со времен открытий в области электричества. Существует даже такое понятие, как «война токов» — противоборство Томаса Эдисона и Николы Теслы за использование одного из видов тока. Борьба между последователями этих великих ученых просуществовала вплоть до 2007 года, когда город Нью-Йорк перевели на переменный ток с постоянного.

Самая главная причина, по которой переменный ток используется чаще – это возможность передавать его на большие расстояния с минимальными потерями . Чем больше расстояние между источником тока и конечным потребителем, тем больше сопротивление проводов и тепловые потери на их нагрев.

Для того, чтобы получить максимальную мощность необходимо увеличивать либо толщину проводов (и уменьшать тем самым сопротивление), либо увеличивать напряжение.

В системах переменного тока можно увеличивать напряжение при минимальной толщине проводов тем самым сокращая стоимость электрических линий. Для систем с постоянным током доступных и эффективных способов увеличивать напряжение не существует и поэтому для таких сетей необходимо либо увеличивать толщину проводников, либо строить большое количество мелких электростанций. Оба этих способа являются дорогостоящими и существенно увеличивают стоимость электроэнергии в сравнении с сетями переменного тока.

При помощи электротрансформаторов напряжение переменного тока эффективно (с КПД до 99%) можно изменять в любую сторону от минимальных до максимальных значений, что тоже является одним из важных преимуществ сетей переменного тока. Применение трехфазной системы переменного тока еще больше увеличивает эффективность, а механизмы, например, двигатели, которые работают в электросетях переменного тока намного меньше, дешевле и проще в обслуживании, чем двигатели постоянного тока.

Исходя из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что использование переменного тока выгодно в больших сетях и при передаче электрической энергии на большие расстояния, а для точной и эффективной работы электронных приборов и для автономных устройств целесообразно использовать постоянный ток.

Что такое короткое замыкание по-простому?

Какие существуют виды источников электрического тока?

Способы вычисления потребления электроэнергии бытовыми приборами

Как пользоваться мультиметром – измерение напряжения, силы тока и сопротивления

Что такое фазное и линейное напряжение?

Сравнение основных параметров светодиодных ламп и ламп накаливания, таблица соответствия мощности и светового потока

Электричество

Электри́чество — совокупность явлений, обусловленных существованием, взаимодействием и движением электрических зарядов. Термин введён английским естествоиспытателем Уильямом Гилбертом в его сочинении «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле» (1600 год), в котором объясняется действие магнитного компаса и описываются некоторые опыты с наэлектризованными телами. Он установил, что свойством наэлектризовываться обладают и другие вещества [1] .

Содержание

История

Одним из первых электричество привлекло внимание греческого философа Фалеса в VII веке до н. э., который обнаружил, что потёртый о шерсть янтарь (др.-греч. ἤλεκτρον : электрон) приобретает свойства притягивать легкие предметы [2] . Однако долгое время знание об электричестве не шло дальше этого представления. В 1600 году появился сам термин электричество («янтарность»), а в 1650 году магдебургский бургомистр Отто фон Герике создал электростатическую машину в виде насаженного на металлический стержень серного шара, которая позволила наблюдать не только эффект притягивания, но и эффект отталкивания [3] . В 1729 году англичанин Стивен Грей провел опыты по передаче электричества на расстояние, обнаружив, что не все материалы одинаково передают электричество [4] . В 1733 году француз Шарль Дюфе установил существование двух типов электричества стеклянного и смоляного, которые выявлялись при трении стекла о шелк и смолы о шерсть [5] . В 1745 г. голландец Питер ван Мушенбрук создает первый электрический конденсатор — Лейденская банка.

Первую теорию электричества создает американец Б. Франклин, который рассматривает электричество как «нематериальную жидкость», флюид («Опыты и наблюдения над электричеством», 1747 год). Он также вводит понятие положительного и отрицательного заряда, изобретает молниеотвод и с его помощью доказывает электрическую природу молний [6] . Изучение электричества переходит в плоскость точной науки после открытия в 1785 году Закона Кулона.

Далее, в 1791 году, итальянец Гальвани публикует «Трактат о силах электричества при мышечном движении», в котором описывает наличие электрического тока в мышцах животных. Другой итальянец Вольта в 1800 году изобретает первый источник постоянного тока — гальванический элемент, представляющий собой столб из цинковых и серебряных кружочков, разделенных смоченной в подсоленной воде бумагой [1] . В 1802 г. Василий Петров обнаружил вольтову дугу.

В 1820 году датский физик Эрстед на опыте обнаружил электромагнитное взаимодействие. Замыкая и размыкая цепь с током, он увидел колебания стрелки компаса, расположенной вблизи проводника. Французский физик Ампер в 1821 году установил, что связь электричества и магнетизма наблюдается только в случае электрического тока и отсутствует в случае статического электричества. Работы Джоуля, Ленца, Ома расширяют понимание электричества. Гаусс формулирует основную теорему теории электростатического поля (1830).

Опираясь на исследования Эрстеда и Ампера, Фарадей открывает явление электромагнитной индукции в 1831 году и создает на его основе первый в мире генератор электроэнергии, вдвигая в катушку намагниченный сердечник и фиксируя возникновение тока в витках катушки. Фарадей открывает электромагнитную индукцию (1831) и законы электролиза (1834), вводит понятие электрического и магнитного полей. Анализ явления электролиза привел Фарадея к мысли, что носителем электрических сил являются не какие-либо электрические жидкости, а атомы — частицы материи. «Атомы материи каким-то образом одарены электрическими силами», — утверждает он. Фарадеевские исследования электролиза сыграли принципиальную роль в становлении электронной теории. Фарадей создал и первый в мире электродвигатель — проволочка с током, вращающаяся вокруг магнита. Венцом исследований электромагнетизма явилась разработка английским физиком Д. К. Максвеллом теории электромагнитных явлений. Он вывел уравнения, связывающие воедино электрические и магнитные характеристики поля в 1873 году.

В 1880 году Пьер Кюри открывает пьезоэлектричество. В том же году Д. А. Лачинов показал условия передачи электроэнергии на большие расстояния. Герц экспериментально регистрирует электромагнитные волны (1888 год).

В 1897 году Джозеф Томсон открывает материальный носитель электричества — электрон, место которого в структуре атома указал впоследствии Эрнест Резерфорд.

В XX веке была создана теория Квантовой электродинамики. В 1967 году был сделан очередной шаг на пути изучения электричества. С. Вайнберг, А. Салам и Ш. Глэшоу создали объединенную теорию электрослабых взаимодействий.

Теория

Электрический заряд — это свойство тел (количественно характеризуемое физической величиной того же названия), проявляющееся прежде всего в способности создавать вокруг себя электрическое поле и посредством него оказывать воздействие на другие заряженные (то есть обладающие электрическим зарядом) тела [7] . Электрические заряды разделяют на положительные и отрицательные (выбор, какой именно заряд назвать положительным, а какой отрицательным, считается в науке чисто условным, однако этот выбор уже исторически сделан и теперь — хоть и условно — за каждым из зарядов закреплен вполне определенный знак). Тела, заряженные зарядом одного знака, отталкиваются, а противоположно заряженные — притягиваются. При движении заряженных тел (как макроскопических тел, так и микроскопических заряженных частиц, переносящих электрический ток в проводниках) возникает магнитное поле и имеют, таким образом, место явления, позволяющие установить родство электричества и магнетизма (электромагнетизм) (Эрстед, Фарадей, Максвелл). В структуре материи электрический заряд как свойство тел восходит к заряженным элементарным частицам, например, электрон имеет отрицательный заряд, а протон и позитрон — положительный.

Наиболее общая фундаментальная наука, имеющая предметом электрические заряды, их взаимодействие и поля, ими порождаемые и действующие на них (то есть практически полностью покрывающая тему электричества, за исключением таких деталей, как электрические свойства конкретных веществ, как то электропроводность итп) — это электродинамика. Квантовые свойства электромагнитных полей, заряженных частиц итп изучаются наиболее глубоко квантовой электродинамикой, хотя часть из них может быть объяснена более простыми квантовыми теориями.

Электричество в природе

Ярким проявлением электричества в природе служат молнии, электрическая природа которых была установлена в XVIII веке. Молнии издавна вызывали лесные пожары. По одной из версий именно молнии привели к первоначальному синтезу аминокислот и появлению жизни на земле (Эксперимент Миллера — Юри и Теория Опарина — Холдейна).

Для процессов в нервной системе человека и животных решающее значение имеет зависимость пропускной способности клеточной мембраны для ионов натрия от потенциала внутриклеточной среды. После повышения напряжения на клеточной мембране натриевый канал открывается на время порядка 0,1 — 1,0 мс., что приводит к скачкообразному росту напряжения, затем разность потенциалов на мембране снова возвращается к своему первоначальному значению. Описанный процесс кратко называется нервным импульсом. В нервной системе животных и человека информацию от одной клетки к другой передают нервные импульсы возбуждения длительностью около 1 мс. Нервное волокно представляет собой цилиндр, наполненный электролитом. Сигнал возбуждения передается без уменьшения амплитуды вследствие эффекта кратковременного увеличения проницаемости мембраны для ионов натрия.

Многие рыбы используют электричество для защиты и поиска добычи под водой. Разряды напряжения южноамериканского электрического угря могут достигать величины напряжения в 500 Вольт. Мощность разрядов электрического ската может достигать 0,5 кВт. Акулы, миноги, некоторые сомообразные используют электричество для поиска добычи. Электрический орган рыб работает с частотой несколько сотен герц и создает напряжение в несколько вольт. Электрическое поле улавливается электрорецепторами. Находящиеся в воде предметы искажают электрическое поле. По этим искажениям рыбы легко ориентируются в мутной воде [8] .

Образ электричества в культуре

В мифологии существуют боги, способные метать разряды молнии: у греков Зевс, Волгенче из марийского пантеона, Агни — бог индусов, одна из форм которого — молния, Перун — бог-громовержец в древнерусском пантеоне, Тор — бог грома и бури в германо-скандинавской мифологии.

Одной из первых попыталась осмыслить образ электричества Мэри Шелли в драме «Франкенштейн, или Современный Прометей», где оно предстает силой, с помощью которой можно оживлять трупы. В диснеевском мультфильме Чёрный Плащ существует повелевающий электричеством антигерой Мегавольт, а в японской анимации — электрический покемон (Пикачу).

Практическое использование

Начиная с XIX века электричество плотно входит в жизнь современной цивилизации. Электричество используют для освещения [9] (электрическая лампа) и передачи информации (телеграф, телефон, радио, телевидение), а также для приведения механизмов в движение (электродвигатель), что активно используется на транспорте [10] (трамвай, метро, троллейбус, электричка) и в бытовой технике (утюг, кухонный комбайн, стиральная машина, посудомоечная машина).

В целях получения электричества созданы оснащенные электрогенераторами электростанции, а для его хранения — аккумуляторы и электрические батареи.

Сегодня также электричество используют для получения материалов (электролиз), для их обработки (сварка, сверление, резка), умерщвления преступников (электрический стул) и создания музыки (электрогитара).

Хронология основных открытий и изобретений

Примечания

1. ↑ 12 Спиридонов О. П. «Универсальные физические постоянные», М., «Просвещение», 1984, с. 52, ББК 22.3 С72
2. ↑Электричество до Франклина
3. ↑Электростатическая машина Герике
4. ↑Первые опыты по передаче электричества на расстояние
5. ↑История электричества
6. ↑Открытие электричества
7. ↑ Это не единственное свойство заряженных тел; например, заряженные тела при движении способны создавать еще и магнитное поле, а также подвергаются воздействию последнего (также в случае своего движения).
8. ↑ Богданов К. Ю. Физик в гостях у биолога. — М.: «Наука», Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986, 144 с. (Б-чка «Квант», Вып. 49) тир. 135000 экз., ББК 22.3 + 28 Гл. 1. Живое электричество.
9. ↑Жителям Подмосковья электричество не светит
10. ↑Из-за отключения электричества в Санкт-Петербурге встал электротранспорт

Литература

• Калашников С. Г. Электричество. — М., Наука, 1985. — 576 с.
• Максвелл Дж. К. Трактат об электричестве и магнетизме / пер. с англ. — М.: Наука, 1989.
• Матвеев А. Н. Электричество и магнетизм. — М., Высшая школа, 1983. — 463 с.
• Поль Р. В. Учение об электричестве / пер. с нем. — М.: ГИФМЛ, 1962.
• Тамм И. Е. Основы теории электричества. — М.: Наука, 1989. — 504 с.
• Томилин А. Н. Рассказы об электричестве. — М., ДЛ, 1984.
• Фарадей М. Экспериментальные исследования по электричеству / пер. с англ. — М.: Издательство АН СССР, 1947
• Франклин В. Опыты и наблюдения над электричеством / пер. с англ. — М.: Издательство АН СССР, 1956
• Эйхенвальд А. А. Электричество. — М., Государственное технико-теоретическое издательство, 1933

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Гидродинамика
• Оптика

Смотреть что такое “Электричество” в других словарях:

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО — (от греч. elektron янтарь, так как янтарь притягивает легкие тела). Особенное свойство некоторых тел, проявляющееся только при известных условиях, напр. при трении, теплоте, или химических реакциях, и обнаруживающееся притягиванием более легких… … Словарь иностранных слов русского языка

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО — ЭЛЕКТРИЧЕСТВО, электричества, мн. нет, ср. (греч. elektron). 1. Субстанция, лежащая в основе строения материи (физ.). || Своеобразные явления, сопровождающие движение и перемещение частиц этой субстанции, форма энергии (электрический ток и т.п.) … Толковый словарь Ушакова

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО — совокупность явлений, обусловленных существованием, движением и взаимодействием заряженных тел или частиц носителей электрических зарядов. Связь электричества и магнетизма взаимодействие неподвижных электрических зарядов осуществляется… … Большой Энциклопедический словарь

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО — (от греч. elektron янтарь) совокупность явлений, в которых обнаруживается существование, движение и взаимодействие (посредством электромагнитного поля) заряженных частиц. Учение об электричестве один из основных разделов физики. Часто под… … Большой Энциклопедический словарь

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО — ЭЛЕКТРИЧЕСТВО, форма энергии, существующая в виде статических или подвижных ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ. Заряды могут быть положительными или отрицательными. Одинаковые заряды отталкиваются, противоположные притягиваются. Силы взаимодействия между… … Научно-технический энциклопедический словарь

электричество — лепиздричество, электроток, лепестричество, лепистричество, ток, электроэнергия, освещение Словарь русских синонимов. электричество сущ., кол во синонимов: 13 • актиноэлектричество … Словарь синонимов

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО — в самом общем смысле представляет одну из форм движения материи. Обычно же под этим словом понимают или электрический заряд как таковой или самое учение об электрических зарядах, их движении и взаимодействии. Слово Э. происходит от греч. электрон … Большая медицинская энциклопедия

электричество — (1) [IEV number 151 11 01] EN electricity (1) set of phenomena associated with electric charges and electric currents NOTE 1 – Examples of usage of this concept: static electricity, biological effects of electricity. NOTE 2 – In… … Справочник технического переводчика

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО — ЭЛЕКТРИЧЕСТВО, а, ср. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

Электричество — – 1. Проявление одной из форм энергии, присущая электрическим зарядам как движущимися, так и находящимися в статическом состоянии. 2. Область науки и техники, связанная с электрическими явлениями. [СТ МЭК 50(151) 78] Рубрика термина:… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО — совокупность явлений, в которых обнаруживаются существование, движение и взаимодействие (посредством электромагнитного поля) электрических зарядов (см. (4)). Учение об электричестве один из основных разделов физики … Большая политехническая энциклопедия

Что лучше для кухни – плитка или ламинат?

1. Каким должен быть пол?
2. Плюсы и минусы ламината
3. За и против плитки
4. Советы мастеров

Ремонт в доме – это всегда трудное и ответственное мероприятие. Особенно когда речь заходит о выборе напольного покрытия для кухни. Оно должно быть легким в эксплуатации, долговечным, красивым и легко моющимся. Именно поэтому все чаще люди сталкиваются с выбором: ламинат или все же плитка на пол. Вот о тонкостях такого выбора, а также об особенностях каждого вида покрытия и о разнице между кафелем и керамогранитом и будет рассказано ниже.

Каким должен быть пол?

Для того чтобы определиться с видом покрытия пола кухни, в первую очередь необходимо детально изучить условия, в которых он будет эксплуатироваться.

• Повышенная влажность. И от этого фактора никуда не денешься – регулярное мытье посуды и приготовление еды увеличивают ее в разы.
• Интенсивное загрязнение. Часто на пол попадают не только кусочки пищи, но и различные виды жиров, которые необходимо чем-то отмывать. И чем более простым в уходе будет пол, тем лучше.
• Частые и резкие перепады температур. Пока на кухне готовится пища, температура в помещении может повышаться до 10 градусов. Как только же работы будут окончены, она резко снижается.
• Высокая проходимость. Этот фактор неоспорим, особенно когда кухня по совместительству является еще и столовой.

Чтобы напольное покрытие прослужило долго, было простым в уходе и не теряло своей внешний вид в течение длительного времени, оно должно отвечать следующим требованиям.

• Материал обязательно должен быть влагостойким. Это позволит и легко ухаживать за ним, и использовать его в условиях повышенной влажности без опасений за его внешний вид.
• Лучше всего, если покрытие будет слегка податливым и не слишком твердым. Во-первых, такой пол будет теплее, а во-вторых, порой он сможет спасти посуду от разбивания и появления на ней трещин.
• Следует выбирать материалы, имеющие высокий уровень теплопроводности. При наличии такого пола ноги никогда не будут мерзнуть.
• Наличие таких дополнительных характеристик, как тепло- и шумоизоляция крайне желательны. Находиться на таком полу будет гораздо приятнее и комфортнее.
• За напольным покрытием должно быть легко ухаживать. Следует выбирать те материалы, которые можно без труда очистить, не используя специальных и дорогостоящих средств.

Именно поэтому большая часть людей отдают свое предпочтение плитке или ламинату, так как именно эти напольные покрытия больше всего соответствуют всем требованиям.

А чтобы сделать окончательный выбор, необходимо изучить достоинства и недостатки каждого материала более детально.

Плюсы и минусы ламината

Еще несколько лет назад такой вид покрытия считался элитным, однако сегодня его цена упала в несколько раз, а вот качество осталось прежним. Широкую популярность ламинат получил еще и благодаря своему внешнему виду. Он может имитировать не только цельную древесину ценных пород, но и даже кафель, мрамор или керамогранит. Отличить на глаз, чем же именно покрыт пол в кухне, очень трудно.

Укладывать ламинат довольно просто, и с такой работой справиться в принципе любой человек, также он:

• Практичен. За ним легко ухаживать и даже трудновыводимые пятна легко отмываются просто мыльной водой. А при необходимости можно использовать и специальные средства – покрытие от этого не пострадает.
• Имеет хорошую звукоизоляцию. А это значит, что звон от упавшей кастрюли не будет слышен во всем доме.
• Имеет неплохую теплопроводность. По сравнению с тем же керамогранитом ламинат гораздо теплее.
• Влагостойкое покрытие этого вида не боится излишней влажности.
• Устойчивость к ультрафиолету. Такая характеристика дает возможность постелить ламинат даже на той кухне, которая ярко освещена солнечными лучами. Со временем покрытие не выцветет и не деформируется.
• Ламинат не деформируется при резких перепадах температур и хорошо сохраняет тепло на длительное время. Поэтому его можно использовать самостоятельно без дополнительного теплого пола.
• Высокая износоустойчивость. Этим достоинством обладают некоторые классы этого покрытия. При выборе правильного вида покрытие прослужит несколько лет и абсолютно не изменит своего внешнего вида и технических характеристик.

Но использование ламинат в качестве напольного покрытия в кухне имеет и свои минусы, которые обязательно следует учитывать.

• Он восприимчив к механическим повреждениям. Регулярные удары, попадание на пол острых и колющих предметов может привести не только к порче его внешнего вида, но и к полной утрате всех положительных характеристик.
• Ламинат имеет слабые места – торцевые части и стыки между панелями. Время от времени необходимо тщательно проверять плотность их прилегания, в противном случае, если вода попадает под защитный слой ламелей, покрытие вздуется и разбухнет. Его будет необходимо полностью менять.
• Если вдруг произойдет потоп в квартире, например, внезапно лопнет труба или просто, уходя на работу, вы забудете закрыть кран, то помимо замены сантехники, придется менять и весь ламинат полностью.

В принципе, ламинат подходит тем, кто тщательно следит за его сохранностью, аккуратно обращается с водой и может быть уверен в том, что нежданное затопление кухни обойдет его стороной.

За и против плитки

Такое керамическое или виниловое покрытие пола считается традиционным для нашей страны. Но в последние годы его чаще можно увидеть не только на полу, но и на стенах в ванной комнате. А ведь всего лишь пару десятилетий назад именно плитка была главным напольным покрытием многих кухонь.

Этот материал, так же как и ламельные панели, имеет свои весомые достоинства.

• Очень длительный срок эксплуатации. При правильной укладке и бережном отношении плитка на полу может прослужить не одно десятилетие.
• Высокий уровень износоустойчивости. Какой бы высокой ни была проходимость в этом помещении, внешний вид плитки сохранится на долгие годы.
• Влагостойкость. Этот показатель в разы выше, чем у ламината. Для плитки абсолютно не страшны ни потопы, ни подтекание воды в щели.
• Плитка является материалом, невосприимчивым к химическим веществам. Она легко моется и очищается даже от самых трудновыводимых пятен.
• Рисунок долгое время не выгорает. Но это касается только керамического покрытия. Виниловое же имеет искусственный рисунок, который при длительном контакте с ультрафиолетом выцветает.

Также следует учитывать, что виниловое плиточное покрытие имеет неплохую шумоизоляцию, а вот у керамического ее вообще нет.

Минусы у этих двух видов плитки одинаковые.

• Плохая теплопроводность. Плитка всегда холоднее, чем любой другой вид покрытия. Исправить такой недостаток можно лишь в том случае, если дополнительно сделать теплый пол.
• Плитка, особенно если она мокрая, сильно скользит, что может привести к непредвиденным и тяжелым травмам на кухне.
• Такое напольное покрытие очень твердое и не имеет звукоизоляции. Поэтому любой предмет, падающий на нее, разбивается или сильно деформируется, а звук при этом слышен во всей квартире.
• Класть плитку следует тщательно и не жалея раствора, иначе под ней появятся пустоты, которые приведут к ее преждевременной деформации.

Если сравнивать укладку плитки и ламината, то ламинатное покрытие легче и быстрее сделать своими руками. А вот укладка плитки требует внимательности и опыта. В противном случае она может начать отваливаться или же вздуваться. Поэтому тем, кто не имеет такого опыта, удобнее и проще будет постелить на кухне именно ламинат.

И тот и другой вариант напольного покрытия имеет и свои минусы, и плюсы. Выбрать, что именно положить, поможет оценка своей кухни и полезные советы профессиональных мастеров. Главное, помнить – что пол на кухне, а точнее, выбор материала для его покрытия – ключевой момент в ремонте. И от того, насколько правильно будет сделан выбор, зависит не только внешний вид кухни, но и удобство, и комфортность нахождения в ней.

Советы мастеров

Даже профессиональные мастера отделочных работ не могут единогласно сказать, что же именно – ламинат или плитка, лучше для укладки на кухни в пол.

По их словам, на окончательный выбор оказывает влияние сразу множество факторов:

• личные предпочтения;
• наличие функции теплого пола в помещении;
• частота и интенсивность пользования помещением;
• проходимость;
• бюджет.

Качественная плитка, будь она виниловой или керамической, стоит дороже ламината.

Если кухонное помещение используется пусть и ежедневно, но не по несколько часов подряд, а в доме живет не 10 человек, то в качестве покрытия идеально подойдет и ламинат.

Если же кухня используется ежедневно и подолгу, то лучшим решением станет именно плитка. Обязательно при выборе необходимо учитывать и интенсивность отопления самого помещения.

Если в кухне всегда прохладно, то плитка на полу станет не лучшим выбором. К тому же с таким покрытием практически невозможно создать максимальный уют. А вот для любителей минимализма именно такое решение станет идеальным.

Если все же выбор остановлен на плитке, то она должна быть:

• качественной;
• однотонной или с каким-то незамысловатым узором;
• не должна иметь сколов и трещин;
• лучше всего, если она будет иметь дополнительное антискользящее покрытие.

Дополнительный уют поможет создать либо теплый пол, либо небольшой коврик (главное, без длинного ворса) на полу.

Если же решено стелить ламинат, то следует выбирать ламели с максимальным классом влагостойкости и износоустойчивости. А перед покупкой заранее ознакомиться с рекомендациями производителя по использованию чистящих средств и степени его защиты от ультрафиолета.

Большая часть мастеров рекомендует не делать выбор в пользу какого-то одного напольного покрытия, а просто взять и скомбинировать их вместе. Для этого используют специальные алюминиевые сгоны, которые делают стыки между плиткой и ламелями фактически незаметными.

В таких случаях плитку обычно выкладывают непосредственно в области рабочей зоны – раковины, разделочного стола и плиты. А все остальное пространство пола покрывают ламинатом.

В любом случае выбор конкретного напольного покрытия зависит от материальных возможностей и личных предпочтений каждого человека. Главное – правильно учитывать все плюсы и минусы конкретного материала и характеристики его будущей эксплуатации.

Советы по выбору напольного покрытия для кухни смотрите в следующем видео.

Выбор при ремонте: что лучше, ламинат или плитка на кухне

Что лучше, ламинат или плитка на кухне – чтобы найти правильный ответ, надо задаться вопросом: в каких условиях будет «работать» покрытие в этом помещении. Какие требования к полу предъявляет кухонная специфика? Высокая влажность и температура испытывают полы на кухне. Плитка и ламинат по-разному отвечают на эти вызовы.

Требования предъявляет помещение

Начнем с того, что кухня, с точки зрения агрессивности среды, стоит в одном ряду с ванной и коридором. Правда, неблагоприятные факторы во всех этих помещениях имеют существенные отличия:

1. Кухня – это место для приготовления пищи. В процессе мытья и варки на покрытие пола может попасть как водопроводная вода разной температуры, так и кипящие жидкости (бульон, кисель, компот, чай и т.д.), горячее масло. Кроме того, сам процесс приготовления пищи связан с перепадами температуры и влажности.
2. Ванная – очень влажное помещение. Опасность для полового покрытия связана не только с пролитой жидкостью, но и с постоянно повышенным содержанием воды в воздухе. Это чревато появлением грибка и плесени.
3. Коридор. Основная опасность для пола связана с грязной обувью людей, приходящих с улицы, или животных, которых необходимо выгуливать.

Исходя из этого, к покрытию можно предъявить следующие требования:

• устойчивость к влаге;
• устойчивость к температурным перепадам;
• способность легко отмываться.

С учетом этих требований, очевидно, что ковролин или паркет – совсем не то, чем стоит покрывать полы на кухне. Плитка и ламинат на кухне будут гораздо органичнее.

Что же предлагает современная отделочная индустрия? Что лучше для пола на кухне: плитка или ламинат?

В основном, сегодня используются четыре вида покрытия: линолеум, ламинат, керамическая и кварцвиниловая плитка.
Рассмотрим особенности каждого из этих покрытий.

Линолеум

Несмотря на практичность этого материала, в последнее время он вытесняется конкурентами, в частности, тем же ламинатом. Преимущества линолеума:

• простая укладка и низкие требования к подготовке основания;
• хорошая устойчивость к влаге, горячим и кипящим жидкостям;
• удовлетворительная устойчивость в отношении химикатов;

Поэтому, решая, что лучше положить на пол в кухне — плитку или ламинат, не стоит списывать со счетов проверенный рулонный материал.

Стоит добавить, что покрытие, особенно с подложкой, ощущается достаточно мягким и теплым. И это не только субъективное ощущение. Упавшая на линолеум кухонная утварь имеет больше шансов не получить повреждения, чем при падении на керамическую поверхность.

К недостаткам линолеума с текстильными подложками стоит отнести то, что при попадании под покрытие влаги, подложка может начать гнить с соответствующими последствиями для людей.

Предметы с острыми краями при падении могут прорезать покрытие. Это существенный довод в пользу решения, что лучше: ламинат или плитка на кухне и в коридоре.

Для людей с экологическим мышлением линолеум относится к синтетическим, а следовательно, вредным для здоровья материалам. Действительно, низкокачественный продукт от некоторых производителей обладает специфическим неприятным запахом синтетических смол и других соединений, входящих в состав покрытия.

Справедливости ради стоит сказать, что существует и линолеум из натуральных ингредиентов – мармолеум. Но такое покрытие стоит значительно дороже, а потому реже используется. Зато экологичным и недорогим решением является керамическое покрытие в коридоре и кухне.

Ламинат

Ламинированные панели во многом повторяют плюсы и минусы линолеума. Ламинат состоит из продуктов переработки древесины – опилок и бумаги. Правда, для скрепления используются смолы, содержащие фенолы и формальдегид – и экологи сломали немало копий, доказывая, что ламинат вреден для здоровья.

Поэтому говорить, что ламинированный пол экологичнее покрытого линолеумом – вряд ли справедливо.

Учитывая, что и опилки, и бумага – материалы, хорошо поглощающие воду, и нестойкие к химически агрессивным веществам, использование ламината в кухне, или ванной – не очень хорошая идея.

А вот положить ламинат в прихожую вполне разумно, если принять определенные меры защиты. Например, использовать резиновые коврики в коридоре или положить хороший керамогранит на пятачке у входной двери.

Правда, ряд производителей упорно продвигает ламинат, как якобы 100-процентно защищенный от влаги материал. Однако следует понимать, что защита строится на увеличении количества и глубины проникновения в древесные составляющие смол.

При этом всегда остается возможность проникновения влаги, поскольку вода – достаточно агрессивный растворитель и под ее постоянным воздействием.
Конечно, у ламината есть свои плюсы.

Если сравнивать ламинат и плиточное покрытие, преимущества первого:

• технологичность укладки и ремонта;
• меньшая теплопроводность – пол не холодный, как керамическая плитка, а теплый;
• сравнительно более мягкая и упругая поверхность. Падение кухонной утвари не обязательно закончится для нее катастрофически.

Если сравнивать с линолеумом, то плюсы другие:

• большая жесткость. Можно поставить кухонный гарнитур с меньшим риском, что образуются вмятины;
• лучшая ремонтопригодность. Можно заменить одну или несколько ламелей, в то время как поврежденный кусок линолеума придется менять целиком;
• технологичность укладки.

Последний пункт требует пояснений. Кажется, что укладка линолеума гораздо проще, чем ламината. Однако есть один нюанс. Если ламинату не нужны специальные инструменты, то линолеум, в большинстве случаев соединяется сваркой, что требует, как минимум, промышленного фена – оборудования достаточно дорогостоящего.

Керамическое покрытие

Принимая решение, чем покрыть пол, многие предпочитают выбрать в коридоре напольный кафель.

Существует две основных разновидности этого материала. Собственно напольная керамическая плитка и керамогранит. Несмотря, что в обоих случаях исходным сырьем служат глина, полевой шпат и кварц, технология производства отличается.

Во-первых, керамогранит обжигается под давлением, во-вторых, при более высокой температуре.

Итогом этого процесса становятся следующие отличия:

1. Керамогранит менее пористый и более плотный материал, чем кафельная плитка. Таким образом, поглощение воды сведено к минимуму.
2. Твердость керамогранита составляет 7 по шкале Мооса, в то время, как для плитки этот показатель не выше 6. Соответственно, керамогранит прочнее.

Добавим к этому, что и то и другое покрытие не боится изменения температуры в очень широких пределах. И плитка и керамогранит устойчивы к растворителям и другим агрессивным жидкостям. Поверхность этих материалов прекрасно отмывается от любых пятен, включая жир и краску.

Однако есть и существенные минусы:

• в случае падения на такой пол посуды и предметов кухонной утвари могут быть повреждены либо сами эти предметы, либо покрытие;
• у керамики достаточно высокая теплопроводность, и пол ощущается, как холодный;
• класть плитку нужно уметь.

Кварцвиниловая плитка

По многим параметрам превосходит все упомянутые ранее материалы, если речь идет об укладке на кухонный пол.

Ее основные преимущества:

• абсолютно водонепроницаема;
• за счет слоя, включающего кварцевый песок, выдерживает высокие температуры и даже открытый огонь;
• проста в монтаже (если речь идет о замковой плитке).

Есть и минусы. Прежде всего, высокая цена. Если используется без замковых механизмов, то требуется укладка на клей. Это усложняет работы и затрудняет ремонт. Места клеевых соединений являются слабым местом, через которое может проникнуть вода.

Кроме того, виниловая плитка не всегда хороша выглядит с точки зрения дизайна. Зачастую она напоминает плитку ПВХ – дешевый материал, использовавшийся для отделки бедными слоями населения во времена СССР.

Лучшее – враг хорошего

Подводя итоги, можно сделать вывод, что идеального покрытия не существует. Но все-таки, если ранжировать виды материалов для полов в кухне, можно выстроить следующий рейтинг:

1. Керамогранит.
2. Кварцвиниловая плитка.
3. Линолеум.
4. Ламинат.

Возможно, винил сможет с течением времени вытеснить керамику. Однако стоит учесть, что спеченная глина используется человечеством несколько тысячелетий. И лучшего заменителя этому простому, прочному, красивому и, что немаловажно, стопроцентно натуральному материалу люди пока не нашли.

Хотя если кому-то хочется укладывать ламинат в кухне или ванной, то для этого существует специальные панели, имитирующие плитку. Здесь можно прочитать о них. Важно только очень аккуратно обращаться с таким полом.