Фото проводниц в контакте: Красная стрела — фирменный поезд от РЖД

Содержание

Красная стрела — фирменный поезд от РЖД

О поезде

Поезд исключительной комфортности «Красная стрела» ежедневно курсирует по маршруту Санкт-Петербург — Москва — Санкт-Петербург. Время в пути следования составляет 8 часов. 

Впервые «Красная стрела» отправилась в путь в 1931 году. В то время вагоны были выкрашены в синий цвет, но с 1962 года поезд стал темно-красным. Поезд примечателен не только тем, что являлся первым фирменным поездом в СССР и России, но и тем, что именно в составе «Красной стрелы» впервые в истории советских железных дорог был запущен вагон СВ.

Услуги

«Красная стрела» — ночной поезд, поэтому пассажиры могут отдохнуть в дороге. При этом в пути предоставляется полный комплекс услуг и, независимо от выбранной категории вагона, пассажиров сопровождают только высококвалифицированные проводники, предоставляется новое постельное белье (максимум три стирки), в стоимость билета может быть включено питание. В двух вагонах предоставляется выбор мест по гендерному признаку.

В 2006 году поезд получил Гран-при в сетевом конкурсе на лучший фирменный поезд отечественного производства, его состав полностью обновлен, вагоны оборудованы современными стеклопакетами.

Каждое купе «Красной стрелы» оснащено розетками на 220 вольт для подключения любой аппаратуры. Во всех вагонах есть индивидуальная система кондиционирования.

В вагонах СВ и купе каждый пассажир получает дорожный набор, постельное белье и полотенца (спальные места уже застелены, так что пассажиру не придется тратить на это время), горячее питание (в вагонах повышенной комфортности), чай, кофе, минеральную воду. За дополнительную плату во всех вагонах можно приобрести свежую прессу, напитки (алкогольные, прохладительные, чай, кофе), горячее питание и закуски (в экономклассе).

Мягкий вагон первого класса (VIP) оборудован с учетом требований повышенной комфортности. Четыре 2-местных купе оснащены индивидуальными санузлами с душевой кабиной, сенсорным смесителем, биотуалетом, подогреваемым полом, санитарно-гигиеническим дорожным набором, ЖК-телевизором с CD/DVD-проигрывателем, кнопкой вызова проводника.

Диван раскладывается в полутораспальную кровать, а верхняя полка откидывается как дополнительная. Кроме того, в вагоне имеется собственный бар, где можно заказать не только чай/кофе и закуски, но и алкогольные напитки. Свежая пресса — в ассортименте.

Вагон-ресторан поезда «Красная стрела» с 1996 года считается вагоном-рестораном европейского класса и имеет фирменное меню (по желанию пассажира ужин может быть доставлен в купе).

Все поезда и билеты по направлению Москва — Санкт-Петербург — Москва:

Проводник поезда — о работе в РЖД, пассажирах, романтике и коррупции на железной дороге

Проводник — это лицо компании, мы первые и часто единственные представители РЖД, с которыми сталкивается пассажир. Важно произвести хорошее впечатление еще при посадке — поздороваться, помочь с вещами; потом в начале рейса пройтись по поезду и со всеми вежливо поговорить. Мой опыт подсказывает: проводник выкладывается в первые два часа рейса, потом на тебя работает то впечатление, которое ты произвел.

Я для себя выделил несколько типов пассажиров: молодые люди до 30 лет (с ними всегда можно договориться), бабушки (они ведут себя с тобой так же, как и ты с ними), мужики-быдло (с ними сложно: курят, пьют, не слушают и ругаются), семьи (как правило, замкнуты на себе). Я не люблю тех, кто навязывается в друзья и садится на уши. Они могут прийти за чаем и застрять у твоего купе на час — а послать ты не можешь. При этом чаще всего они рассчитывают на какие-то привилегии (как правило, на разрешение курить). Некоторые — особенно девочки — чуть ли не в служебное купе садятся поболтать, хотя это запрещено.

Обычно я придерживался подхода: кури и пей, но не мешай другим. Разрешал курить в тамбуре во время минутных стоянок. Но люди склонны злоупотреблять доверием. Однажды у меня был конфликт с двумя бугаями: один все время бегал курить, я делал ему замечания, даже пригрозил начальником поезда; потом подошел второй, стал угрожать и снимать меня на телефон. Потом я увидел, что с двери моего купе пропала моя визитная карточка, а со столика — чайная продукция. Конечно, мы вызвали полицейских, но потом выяснилось, что бугаи сами из органов, и им ничего не сделали. До сих пор обидно от такого нахальства. Правда, бейджик мне вернули.

Как-то летом на рейсе в Сухум один мужик активно набивался ко мне в друзья. Выписал мне благодарность в книге отзывов и предложений, купил чайную продукцию на хорошую сумму и, конечно, много пил (но не буянил). На юге пятичасовая санитарная зона вдоль моря и часовой контроль на границе Абхазии и России — я всех заранее предупредил, чтобы люди успели сходить в туалет. Мужик в это время спал и проснулся уже во время осмотра поезда пограничниками. Он просился в туалет, но я никак не мог ему помочь. Тогда он нашел пятилитровую бутыль, сделал все свои дела туда (все произошло в тамбуре довольно громко — пассажиры поняли, что происходит) и вернулся на место аккурат к заходу в вагон сотрудников пограничной службы. Когда поезд тронулся, моя напарница психанула и сказала, что за ним мы убираться не должны — пусть все свое забирает с собой. К моему удивлению, мужик легко согласился. Так и вышел в Гагре, протянув вперед руку с пакетом, в который мы спрятали его бутылку.

Я всегда старался держать дистанцию с пассажирами, но путевые романы на два-три дня — распространенная практика. Часто такое происходит с молоденькими девочками-проводницами, особенно когда они видят красивых широкоплечих дембелей. Как-то я вез вагон дембелей. Они всю дорогу беспробудно бухали — даже не знаю, как можно в этой ситуации успеть завязать роман. Моя задача сводилась к роли воспитателя — вовремя собирать бутылки, следить, чтоб никто не начал блевать и ходить под себя, в крайнем случае выводить в туалет и выталкивать пассажиров на нужных остановках с вещами (что было непросто: уходить от такого веселья они не хотели). Еще сложно было перевозить курсантов одной секретной силовой структуры — вагон был пустой, они заняли два купе и всю дорогу по-жесткому пили и орали песни Аллегровой. Замусорили весь вагон!

Но хуже всего — дети, которые едут на Юг. Взрослым сопровождающим на них наплевать, поэтому они предоставлены самим себе. После них куча мусора в самых неожиданных местах — на третьей полке, под наволочкой матраса и подушки, в багажном отсеке. А однажды детская группа вся разом решила помыть головы в туалете и израсходовала весь запас воды в вагоне. До ближайшей «заправочной» станции ехать восемь часов, а воды нет нигде: пустой титан, пустые туалеты и раковины. Так и ехали — всему вагону приходилось бегать в соседний.

Однажды 14-летний мальчик-детдомовец вышел на стоянке в магазин за водкой. Его загребли менты, а сопровождающие опомнились только через два часа. Его посадили в догоняющий состав, а нам пришлось ехать медленно, с отставанием от графика. Через пару часов мы его подобрали. Но такое происходит нечасто. Отставший пассажир — большая бумажная работа. По инструкции проводник с двумя понятыми должен описать его имущество и сдать начальнику поезда. Дальше либо пассажир догоняет состав, либо мы на следующей станции отдаем его вещи дежурному помощнику начальника вокзала.

20 лучших лайфхаков для путешествия на поезде. Часть 2

Акция «Удачный вторник»

Каждый вторник перевозчик АО «ФПК» проводит акцию по распродаже билетов. Перечень поездов объявляется на сайте РЖД накануне (в понедельник). Скидка может составлять до трети от стоимости билета, количество мест ограничено. Акция действует только на определенные даты и на конкретные поезда. Покупку можно совершить онлайн на сайте Туту.ру.

Скидки на верхние полки в купе

Если обычно скидка на верхние полки в купе составляет 10-20%, то по акции она может доходить до 40%, по цене приближаясь к стоимости плацкарта. Как правило, скидка действует на межрегиональные поезда, на петербургское и московское направления есть отдельные плавающие тарифы. Текущую скидку можно увидеть при выборе места в вагоне на нашем сайте.

Скидки при поездках в Европу

Особые скидки действуют на поездах, идущих в Европу по следующим направлениям: из Москвы в Ниццу, Париж, Прагу и Вену; из Санкт-Петербурга в Прагу и Вену.

Для мини-групп численностью от двух до пяти человек скидка будет 20%. Еще большую скидку (35%) смогут получить молодожены в течение месяца после свадьбы и именинники — за неделю до и после Дня Рождения. Скидки могут меняться, следите за актуальными ценами на нашем сайте.

Верхние полки в купейном вагоне частного перевозчика «ТКС»

Как перевозить ценные вещи в поезде

Все ценное (деньги, документы, ключи, гаджеты) лучше хранить в небольшой сумочке, которая всегда будет при вас. Ее нужно всегда брать с собой, в том числе в уборную, а ночью класть под подушку — береженого бог бережет. На «сокупейников» полагаться нельзя, они могут просто не заметить кражи. Весь багаж стоит убирать внутрь нижних сидений — там его не смогут незаметно стянуть ночью.

Сделайте копии документов

На всякий случай, сделайте фотографии всех документов и сохраните их в телефоне и залейте на «Google drive» или «Яндекс диск». Даже если у вас будет что-то украдено или вы отстанете от поезда, то всегда можно скачать фото и предоставить их для отчетности.

Туалет в поезде

Если ваш вагон оборудован туалетом старой конструкции, который закрывается на станциях, не отчаивайтесь. Сейчас поезда часто состоят из смеси старых и новых вагонов, в которых есть постоянно открытый биотуалет. Возможно, в соседнем вагоне как раз такой. Летом в туалете нет горячей воды, она есть только тогда, когда работает отопление. Также пассажир имеет право бесплатно воспользоваться туалетом на вокзале. Это можно сделать во время ожидания поезда и на любом вокзале по ходу следования состава. Достаточно предъявить билет.

Биотуалет в двухэтажном поезде Москва — Санкт-Петербург

Снова о белье в поезде

В плацкарте от белья можно отказаться при покупке билета. Белье может выглядеть грязным, тогда его можно попросить поменять. Если проводник откажется, то всегда есть жалобная книга. Наконец, не складывайте аккуратно белье, когда сдаете его проводнику, в сложенном виде его невозможно будет постирать.

Питьевая вода в поезде

Во всех поездах, кроме сидячих вагонов, есть титан. В нем должен быть кипяток, но чаще вода бывает просто горячей. Если в титане вода холодная, значит, она кипяченая и просто остыла. Этот прибор устроен так, что из крана не может течь сырая вода. Но не пейте воду из крана в туалете, она техническая.

Сделать перерыв в поездке

Пассажир имеет право сделать остановку в пути на срок не более 10 суток и продлить срок действия билета. Для этого нужно предъявить билет администрации станции не позднее 4-х часов с момента прибытия. Но при возобновлении движения на другом поезде придется заново платить за плацкарту (это стоимость места в вагоне). Она составляет примерно половину от цены всего билета.

Что делать, если вы отстали от поезда

Если вдруг случилось, что вы вышли на станции и не успели на свой поезд, а вещи остались в вагоне, то не нужно паниковать. Необходимо обратиться к начальнику станции, он уведомит коллег на ближайшей остановке по ходу следования состава. Там ваши вещи снимут с поезда. Затем вас обязаны будут бесплатно доставить до этой станции следующим поездом и безвозмездно продлить срок действия билета.

Читайте также

20 лучших лайфхаков для путешествия на поезде. Часть 1

РЖД введут платную услугу по перевозке несовершеннолетних в поездах — РБК

Адвокат Павел Астахов в разговоре с РБК также указал, что несовершеннолетние старше десяти лет могут самостоятельно перемещаться в поездах дальнего следования, «если [ребенок] старше десяти лет и на руках есть оригинал свидетельства о рождении или паспорт ребенка». «Просто многие родители не рискуют этого делать», — отметил он.

По его словам, если родители отправляют ребенка в самостоятельное путешествие, после заключения договора на перевозку несовершеннолетнего ответственность за безопасность, жизнь и здоровье ребенка будет лежать на исполнителе, «то есть на уполномоченном представителе транспортной компании — проводнике, который будет сопровождать ребенка во время всего пути следования».

Читайте на РБК Pro

По мнению Астахова, возрастает вероятность ЧП при использовании услуги сопровождения проводником детей на поездах дальнего следования. «Сейчас на авиарейсах существует услуга перевозки ребенка с сопровождением. Но между самолетом и поездом есть большая разница: во время авиарейса ребенок не может сойти на станции и потеряться. Как проводники в поездах будут следить за перемещением вверенных им подростков, это вопрос. Поскольку услуга будет платной, очевидно, что любой заплативший родитель в рамках не только Семейного кодекса, но и Закона о защите прав потребителей будет требовать четкого, своевременного и безопасного исполнения обязанностей по сопровождению своего чада в рамках заключенного с перевозчиком соглашения», — считает Астахов.

РБК направил запрос в АО «ФПК».

Накануне Иванов сообщил, что железнодорожники готовятся к принятию закона о создании черного списка пассажиров, которым будут отказывать в перевозке. Глава ФПК подчеркнул, что компания ведет собственный черный список и заранее предупреждает проводников об «опасных» пассажирах. «Мои сотрудники знают, что эти люди поедут, они могут пригласить сотрудников полиции сопровождать поезд», — сказал он.

В России в середине ноября приняли закон, согласно которому авиакомпании получили право не продавать билеты пассажирам, ранее внесенным в черные списки за дебоширство на борту самолета или создание угрозы безопасности воздушного судна.

В конце ноября президент Владимир Путин посетил депо на станции Москва-Киевская, где, отвечая на вопрос о введении аналогичного порядка на железнодорожном транспорте, отметил, что «нужно убирать хамство» из поездов. При этом он добавил, что введение подобных норм в поездах «сложнее, потому что есть много таких территорий, где другого вида транспорта просто нет». По словам президента, слишком «жестко» лишать граждан права пользоваться железнодорожным транспортом за «мелкие административные правонарушения».

Как сохранить фото контакта в Viber для Android?

Отображаемые в приложении Viber аватары профилей контактов, так же как и другие изображения, загружаются в специальную папку на устройстве с Android.

Так как эти папки относятся к служебным, сохраненные изображения не отображаются в Галерее. Чтобы иметь возможность просматривать аватары контактов, делиться с друзьями и выполнять другие операции, необходимо сначала их скопировать в папку загрузок или камеры, или любую другую общедоступную на устройстве.

Для выполнения подобной операции можно воспользоваться встроенным в Android или любым другим установленным файловым менеджером.

Откройте приложение «Менеджер файлов» (Проводник, Explorer и т.п.), выберите «Внутреннее хранилище» или «SD-карта» (если установлена в устройстве), найдите и откройте папку «Android», затем откройте подпапку «data».

В ней хранятся данные приложений. Найдите и откройте подкаталог приложения Viber «com.viber.voip».

Затем перейдите в подкаталог «files». В нем находится папка «User photos», куда загружаются аватары пользователей, установивших их в своих профилях.

Чтобы скопировать изображение в общедоступную папку и использовать его как обычную фотографию на устройстве, удерживайте на нем палец до отображения дополнительных опций. Затем выберите пункт «Еще > Копировать».

Выберите хранилище «Внутренний накопитель» (или «SD-карта», если установлена карта памяти), перейдите в каталог загрузок «Download» или подкаталог камеры «DCIM/Camera» и нажмите «Вставить».

Откройте приложение «Галерея», изображение должно отобразиться вместе с другими фотографиями.

Другие папки медиа для Viber

По аналогии с аватаром пользователя Viber можно сохранить другие изображения и видео, пересылаемые в мессенджере.

Папка, содержащая медиафайлы, так и называется «viber» и находится в корне внутренней памяти устройства или карты памяти (если установлена). Она содержит подкаталог «media», в котором находятся две папки «Viber Images» и «Viber Videos», где, соответственно, хранятся пересылаемые фото и видео.

Некоторые версии Viber здесь также содержали папку «User photos», где хранились аватары контактов.

Опубликовано в Android

Отправить другу:

Что может рассказать EXIF в фотографиях, которые вы загрузили в Сеть

Старомодный обычай подписывать фотографии в бумажных альбомах претерпел разительную перемену. В наше время уже не требуется снабжать снимок комментарием самостоятельно — за вас это сделают камера (особенно смартфона или планшета), приложение, в котором вы его обрабатывали, а вдобавок еще и интернет-сервис, на который вы свое фото загрузили.

Такая подпись в своем роде не менее информативна, чем «Новый год у бабушки, 2016». Кроме всяких скучных технических параметров кадра вроде фокусного расстояния и режима вспышки в файл могут записываться модель и серийный номер камеры, дата съемки и, что важно, географические координаты места, в котором сделана фотография. Вдобавок сервис, на который вы загружаете фото, запомнит и ваш IP-адрес.

В общем, не обязательно быть законченным параноиком, чтобы обеспокоиться: ведь по всем этим данным вас довольно несложно выследить и узнать, например, какие еще фотографии сделаны вами, а затем найти среди них, допустим, компрометирующие.

Поиск метаданных в файлах фотографий — одно из звеньев доксинга (англ. «doxing», от «docs»), ставшей уже весьма популярной практики сбора сведений об интересующем человеке в интернет-источниках в тех или иных целях.

Один из главных «коллекционеров» метаданных — блок EXIF, добавляемый к графическим файлам. Стандарт Exchangeable Image File Format разработан Японской ассоциацией электронной и ИТ-индустрии JEITA, его первая версия была опубликована в 1995 году. EXIF предназначен для графических форматов JPEG и TIFF. Файлы других популярных форматов, таких как PNG и GIF, тоже могут содержать подобные метаданные — в частности, по стандарту XMP, разработанному Adobe. Кроме того, производители камер используют собственные форматы метаданных, отчасти дублирующие EXIF.

«Забытые» в файлах с фотографиями метаданные не раз выходили боком авторам или действующим лицам снимков. Один из самых ярких примеров — арест Джона Макафи в Гватемале в 2012 году. Скрываясь от следствия по делу об убийстве его соседа, Макафи дал интервью изданию Vice, проиллюстрированное фотографией. Метаданные этого снимка и «сдали» Джона Макафи: геометка, обнаружившаяся в файле снимка, помогла правоохранителям найти и схватить беглеца.

http://t.co/j4KgXpyE рассекретил местоположение Джона Макафи через метаданные EXIF http://t.co/DV6tS0Ie

— Хабрахабр (@habrahabr) December 4, 2012

Давайте же разберемся, как обращаются с метаданными в файлах изображений современное программное обеспечение для обработки фотографий и различные сетевые сервисы: стирают ли они потенциально опасные метки или оставляют их в файле?

Эксперименты

Для начала поразмыслим, какие вообще возможны сценарии приключений фотографии в Сети и на каких этапах может возникнуть угроза приватности:

  1. Вы отправляете фотографии по электронной почте или загружаете в облачное хранилище вроде Google Drive или Dropbox. В этом случае файл остается в неизменном виде, и пользователи, с которыми вы этими файлами поделитесь, при желании все метаданные увидят.
  2. Вы загружаете фотографии в соцсети и фотохостинги. В этом случае вероятно выполнение условий, создающих угрозу приватности: а) вы вообще не знаете про метаданные файлов; б) вы тем более не знаете, что ваш сервис их не удаляет.
  3. Вы фотографируете старинную вазу или слегка подержанный велосипед и выставляете объявление о продаже на сайте онлайн-барахолки. Дальше все как в пункте 2. 
В одном из интернет-обсуждений метаданных EXIF упомянута история в духе «у меня от этого друг умер». То есть друг, конечно, жив, но, если верить рассказчику, хороший велосипед у друга все же украли — вскоре после размещения в Интернете объявления о его продаже.

Ну что ж, самое время перейти к экспериментам — проверить популярные интернет-сервисы на предмет того, что они делают с EXIF. Для этого мы использовали плагин для браузера Firefox — Exif Viewer 2. 00. Плагин показывает метаданные изображений на веб-страницах и локальном компьютере, интегрирован с картографическими сервисами для отображения места съемки и показывает встроенные миниатюры.

Кстати, можете самостоятельно поэкспериментировать с теми сервисами, до которых у нас не добрались руки, — это чрезвычайно просто и довольно увлекательно.

Недлинный путь от фото в Интернете к месту в реальном мире

Вот что показала наша инспекция:

  • Facebook, Twitter, «ВКонтакте» — метаданные из фотографий удаляют;
  • Google+ — не удаляет;
  • Instagram — удаляет;
  • Flickr, Google Photo, Tumblr — не удаляют;
  • eBay, Craigslist — удаляют;
  • ЦИАН — не удаляет.

Кстати, с помощью геометок на ЦИАН можно вычислять нечестных риелторов, размещающих в объявлении фотографии других квартир (конечно, если они не удалили EXIF самостоятельно)

Сервисы из тех, что не удаляют метаданные, имеют, как правило, настройку конфиденциальности, позволяющую отключить их отображение. Но именно отображение: сервис все равно может эти данные сохранить отдельно. И эта тема заслуживает отдельного обсуждения.

Так и запишем

Например, именно так поступает Facebook. Убедиться в этом весьма просто — достаточно воспользоваться штатной функцией загрузки копии своих данных. Пройдя несложную процедуру, вы получаете архив, содержащий помимо прочего загруженные в соцсеть фотографии вместе с аннотацией в виде HTML-файла. В эту аннотацию входят и координаты места съемки, и IP-адрес, с которого фотографии отправлялись.

Так выглядят метаданные фотографий в архиве пользовательских данных Facebook

Список хранимых Facebook пользовательских данных есть в справочной системе соцсети.

Взглянуть на взаимодействие правоохранительных органов и соцсети с непривычной стороны позволяет появившаяся в Сети инструкция, в которой описывается процедура запроса у Facebook данных пользователей. В качестве автора документа, опубликованного на сайте netzpolitik.org, указан сотрудник Департамента шерифа Сакраменто. Это уже вторая версия руководства: обновление потребовалось из-за модификации механизма архивирования пользовательских данных, произведенной Facebook, отмечается в самом документе.

Подробности взаимодействия госорганов и онлайн-сервисов в части персональных данных выходят за рамки этой заметки. Наше же дело — просто предупредить вас о том, что соцсети сохраняют значительно больше данных о фотографиях, чем может показаться, — и в определенных обстоятельствах могут ими поделиться с другими людьми.

За кадром — самое интересное

Кстати, в метаданных хранится не только текстовая информация, но и миниатюра той картинки, в которой они содержатся. И иногда проблемы могут возникать с ними.

Знакомясь с историей EXIF, мы натолкнулись на один примечательный случай. В 2003 году американская телеведущая Кэтрин Шварц (Catherine Schwartz) разместила в блоге свои безобидные, казалось бы, фотографии. Однако в метаданных этих файлов хранились миниатюры оригинальных снимков, показывающие полное изображение до процедуры кадрирования. И да, на двух из них Шварц предстала в обнаженном виде.

Но ведь с тех пор прошло больше десяти лет, разработчики наверняка уже совладали с очевидной угрозой приватности, так ведь? Что ж, невредно будет проверить — просто на всякий случай.

Испытав Adobe Photoshop Express, GIMP, Windows Paint, Microsoft Office Picture Manager, IrfanView и XnView, мы удостоверились: при редактировании изображения миниатюра обновляется.

Еще одним подопытным стал редактор Corel PHOTO-PAINT последней версии X8. Внезапно выяснилось: при сохранении JPG-файла миниатюра не обновляется, показывая хоть и в уменьшенном виде, но исходное изображение!

Есть в PHOTO-PAINT функция подготовки изображения для публикации в Сети (Export For Web). Возможно, хотя бы эта операция подчистит метаданные, подумали мы, — но нет.

В общем, опыт Кэтрин Шварц может быть воспроизведен и в наше время. Для справки: Corel PHOTO-PAINT позиционируется как «передовой фоторедактор» и «профессиональное приложение».

Чтобы исключить возможность ошибки в самом файле, из-за которой редактор не может обновить миниатюру, мы повторили опыт среди прочего на файлах с зеркальной камеры, смартфона и образцовом графическом файле с пингвинами из Windows 7.

Слева — значок файла, который «Проводник» Windows берет из метаданных, справа — предпросмотр файла. Файл свежесозданный, так что дело отнюдь не в кешировании иконок операционной системой, да и Exif Viewer подтвердил подозрения

Цитата в тему http://bash.im/quote/397770

Рекомендации

Чтобы не «засветить» вместе с фотографиями что-то лишнее, не предназначенное для чужих глаз, предлагаем подборку самоочевидных, в общем-то, советов.

  1. Отключайте сохранение местоположения на устройстве (только для камеры или для всех приложений сразу).
  2. Удаляйте метаданные из файлов перед публикацией в Сети. Например, это умеет делать бесплатный для личного некоммерческого использования XnView. А вот встроенный в Windows механизм «Удаление свойств и личной информации» (вызывается в окне свойств файла на вкладке «Подробно») на поверку оставляет и миниатюру, и блоки EXIF.
  3. Удалять метаданные фотографий перед отправкой в Сеть можно и прямо на мобильном устройстве. Вот, например, приложения для iOS, Android и Windows Phone.
  4. В настройках приватности сетевых сервисов запретите им сохранять метаданные фотографий.

Самый хардкор для тех, кому действительно есть что терять: вовсе не отправляйте в Сеть фотографии и данные, которые могут пригодиться вашим недоброжелателям. То есть не публикуйте вообще ничего такого, что в определенных обстоятельствах может быть использовано против вас.

Как правильно соединять электрические провода между собой

При последовательном соединении проводов разного диаметра, максимальный ток нагрузки будет определяться сечением провода с меньшим диаметром. Например, выполнено соединение проводов из меди диаметром 1,6 мм и 2 мм. В этом случае максимальный ток нагрузки на электропроводку, который определяется по таблице, составит 10 А, а не 16 А, как для провода диаметром 2 мм.

Соединение электрических проводов скруткой

До недавних пор скрутка являлась самым распространенным способом соединения проводов при выполнении электропроводки, благодаря доступности, из инструмента достаточно было иметь нож и плоскогубцы. Но, согласно статистике, скрутка является ненадежным способом соединения проводников.

Согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ) соединение вида скрутка при монтаже электропроводки запрещено. Но, несмотря на отмеченные недостатки, в настоящее время способ скрутки широко применяется. Соединение скруткой проводников низкоточных цепей при соблюдении некоторых правил вполне оправдано.

На фотографии слева показано как, недопустимо выполнять скрутку. Если один проводник обвить вокруг другого, то механическая прочность такого соединения будет недостаточной. При скрутке проводов необходимо выполнить не менее трех витков проводов друг вокруг друга. На среднем фото скрутка выполнена правильно, но скручены медный проводник с алюминиевым, что не допустимо, так как при контакте меди с алюминием возникает ЭДС более 0,6 мВ.

На фото справа скрутка медного и алюминиевого проводов выполнена правильно, так как медный провод перед скруткой залужен припоем. Соединять скруткой вместе можно сразу несколько проводов, в распределительной коробке, бывает, скручивают до 6 проводников, провода разного диаметра и из разного металла, многожильный провод с одножильным проводом. Только многожильный провод необходимо сделать одножильным, предварительно пропаяв припоем.

Соединение электрических проводов пайкой

Соединение медных проводов при качественной пайке является самым надежным и практически не уступает цельному проводу. Все вышеприведенные примеры скруток проводов, кроме алюминиевых и мишуры, при залуживании проводников перед скруткой и последующей их пайке припоем будут надежными наравне с цельными проводами. Единственный недостаток это дополнительная трудоемкость работы, но она того стоит.

Если нужно соединить пару проводов и проводники от скрутки должны быть направлены в разные стороны, то применяют несколько другой вид скрутки.

Срастив две пары двойных проводов описанным ниже способом, удается получить компактное и красивое соединение скруткой как одножильных, так и многожильных пар проводников. Этот способ скрутки может быть с успехом применен, например, при сращивании перебитых проводов в стене, наращивания провода при переносе розетки или выключателя с одного места стены на другое, при ремонте или наращивании длины кабеля переноски.

Для получения надежного и красивого соединения необходимо подогнать длины концов проводников со сдвигом на 2-3 см.

С концов проводов снять изоляцию.

Выполнить по парную скрутку проводников. При данном виде скрутки достаточно для одножильного провода двух витков, для многожильного – пяти.

Если планируется прятать скрутку под штукатурку или в другом недоступном месте, то скрутки нужно обязательно пропаять. После пайки нужно пройтись по припою наждачной бумагой, чтобы удалить возможные острые сосульки припоя, которые могут проколоть изоляцию и торчать из нее. Можно обойтись и без пайки в случае доступности к соединению и небольшом протекающем по проводникам токе, но долговечность соединения без пайки будет на много ниже.

Благодаря сдвигу мест скрутки, изолировать каждое из соединений отдельно нет необходимости. Прикрепляем с обеих сторон вдоль проводников по полоске изолирующей ленты. В заключение нужно навить еще три слоя изолирующей ленты. По требованиям Правил электробезопасности должно быть не менее трех слоев.

Провода, срощенные и пропаянные описанным выше способом, можно смело укладывать в стену и сверху штукатурить. Перед укладкой желательно защитить соединение хлорвиниловой трубкой, одетой заблаговременно на одну из пар проводов. Я так делал неоднократно, и надежность подтвердилась временем.

Соединение проводов в распределительных коробках

Когда я въехал в квартиру 1958 года постройки и стал делать ремонт, то сразу столкнулся с миганием лампочек освещения в такт ударам молотка по стенам. Возникла первоочередная задача ремонта, проведение ревизии распределительных коробок. Вскрытие их показало наличие плохого контакта в скрутках медных проводов. Для восстановления контакта нужно было разъединить скрутки, зачистить концы проводов наждачной бумагой и скрутить заново.

При попытке разъединения столкнулся, казалось бы, непреодолимым препятствием. Концы проводов обламывались даже без приложения усилий. Со временем медь потеряла эластичность и стала хрупкой. При зачистке провода изоляцию, очевидно, подрезали лезвием ножа по кругу и сделали насечки. В этих местах провод и обламывался. Медь от колебаний температуры закалилась.

Вернуть меди эластичность, в отличие от черных металлов, можно нагрев ее до красна и быстро охладив. Но для данного случая такой прием неприемлем. Остались концы проводов длиной не более 4 см. Выбора для соединения не оставалось. Только паять.

Оголил провода паяльником, расплавив изоляцию, залудил их припоем, связал группами луженой медной проволокой и залил припоем с помощью 60 ваттного паяльника. Сразу возникает вопрос, а как пропаять провода в распределительной коробке, если электропроводка обесточена? Ответ простой, с помощью паяльника, запитанного от аккумулятора.

Так обновил соединения во всех соединительных коробках, потратив не более 1 часа на каждую. В надежности сделанных соединений я уверен полностью, и это подтвердили 18 прошедших с той поры лет. Вот фото одной из моих коробок.

При выравнивании стен Ротбандом в прихожей и установке натяжного потолка распределительные коробки стали помехой. Пришлось все их вскрыть, и подтвердилась надежность паяного соединения, они были в идеальном состоянии. Поэтому я смело спрятал все коробки в стену.

Практикуемые в настоящее время соединения клеммными колодками и с помощью клеммой колодки с плоско пружинным зажимом Wago на много снижают затраты времени на монтажные работы, но сильно уступают в надежности соединениям пайкой. А в случае отсутствия в колодке подпружинивающих контактов и вовсе делают соединения в высоко токовых цепях ненадежными.

Механическое соединение проводов

Резьбовое соединение проводов

Пайка является самым надежным видом соединения проводов и контактов. Но имеет недостатки – неразъемность полученных соединений и большая трудоемкость работы. Поэтому самым распространенным видом соединения проводов с электрическими контактами приборов является резьбовым, винтами или гайками. Для надежности такого вида соединений требуется их правильно выполнить.

Линейное расширение от изменения температуры у металлов разное. Особенно сильно меняет линейные размеры алюминий, далее по нисходящей, латунь, медь, железо. Поэтому со временем между контактом соединенных металлов образуется зазор, увеличивающий сопротивление контакта. В результате для обеспечения надежности соединений необходимо периодически подкручивать винты.

Для того, чтобы забыть об обслуживании под винты устанавливаются дополнительные шайбы с разрезом, которые называются разрезными или Гровером. Гровер выбирает возникающие зазоры и тем самым обеспечивает высокую надежность контакта.

Зачастую электрики ленятся, и конец провода не свивают в кольцо. В таком варианте площадь соприкосновения провода с контактной площадкой электроприбора будет в насколько раз меньше, что снижает надежность контакта.

Если сформированное кольцо провода немного расплющить молотком на наковальне, то площадь контакта увеличится в несколько раз. Особенно это актуально при формировании кольца многожильного провода, пропаянного припоем. Вместо молотка можно плоскостность придать надфилем, сточив немного кольцо в местах соприкосновения к контактам.

Вот так должно быть выполнено идеальное резьбовое соединение проводов с контактными площадками электроприборов.

Иногда требуется соединить проводники из меди и алюминия между собой, или диаметром более 3 мм. В таком случае самым доступным является резьбовое соединение.

С проводов снимается изоляция на длину, равную четырем диаметрам винта. Если жилы покрыты окислом, то он удаляется с помощью наждачной бумаги и формируются колечки. На винт одевают пружинную шайбу, простую шайбу, колечко одного проводника, простую шайбу, колечко другого проводника, шайбу и в довершение гайку, завинчивая винт в которую весь пакет стягивают до выпрямления пружинной шайбы.

Для проводников с диаметром жил до 2 мм достаточно винта М4. Соединение готово. Если проводники из одного металла или при соединении алюминиевого провода с медным, конец которого залужен, то шайбу между колечками проводников прокладывать не нужно. Если медный провод многожильный, то его сначала нужно пролудить припоем.

Соединение проводов клеммной колодкой

Соединение проводов с малой токовой нагрузкой можно, выполнять с помощью клеммных колодок. Конструктивно все клеммные колодки устроены одинаково. В гребенки корпуса из пластика или карболита вставляются толстостенные латунные трубки с двумя резьбовыми отверстиями по бокам в каждой. В противоположные концы трубки вставляются соединяемые провода и закрепляются.

Трубки бывают разных диаметров и их подбирают в зависимости от диаметров соединяемых проводников. В одну трубку можно вставлять столько проводов, сколько позволит ее внутренний диаметр.

Хотя надежность соединения проводов в клеммных колодках ниже, чем при соединении пайкой, но времени на выполнение электромонтажа тратится намного меньше. Неоспоримым достоинством клеммных колодок является возможность соединения в электрической проводке медных и алюминиевых проводов, так как латунные трубки покрыты хромом или никелем.

При выборе клеммной колодки нужно учитывать ток, который будет проходить по коммутируемым проводам электропроводки и необходимое количество клемм в гребенке. Длинные гребенки можно разрезать на несколько коротких.

Соединение проводов с помощью клеммой колодки


с плоско пружинным зажимом Wago

Широкое распространение получили клеммные колодки с плоско пружинным зажимом Wago (Ваго) немецкого производителя. Клеммники Wago бывают двух конструктивных исполнений. Одноразовые, когда провод вставляется без возможности изъятия, и с рычажком, позволяющим легко как вставлять провода, так и вынимать.

На фото одноразовый клеммник Wago. Он рассчитан для соединения любых видов одножильных проводов, в том числе и медных с алюминиевыми сечением от 1,5 до 2,5 мм2. По заявке производителя, колодка рассчитана на соединение электропроводки в соединительных и распределительных коробках с силой тока до 24 А, но я сомневаюсь в этом. Думаю, током силой более 10 А нагружать клеммы Wago не стоит. Доказательство приведено ниже.

На фотографии шести контактная клеммная колодка Wago, снятая при ремонте электропроводки кухни. Несмотря на небольшую нагрузку на розетки, в кухне из мощных приборов на непродолжительное время подключалась только СВЧ печь и электрический чайник, клемма перегорела, и корпус ее расплавился. Заменил ее простой винтовой клеммной колодкой, которая обеспечивает надежное соединение проводов уже не один год.

Пружинные клеммники Wago очень удобные для подключения люстры, соединения проводов в распределительных коробках. Достаточно просто с усилием вставить провод в отверстие колодки, и он надежно зафиксируется. Для того, чтобы вынуть провод из колодки потребуется значительное усилие. После изъятия проводов может произойти деформации пружинящего контакта и надежное соединение проводов при повторном соединении не гарантируется. Это является большим недостатком одноразового клеммника.

Более удобный клеммник Wago многоразовый, имеющий оранжевый рычажок. Такие клеммники позволяют соединять и в случае необходимости, разъединять между собой любые провода электропроводки, одножильные, многожильные, алюминиевые в любом сочетании сечением от 0,08 до 4,0 мм2. Рассчитаны на ток до 34 А.

Достаточно снять с провода изоляцию на 10 мм, поднять вверх оранжевый рычажок, вставить провод в клемму и вернуть рычажок в исходное положение. Провод надежно зафиксируется в клеммнике.

Клеммная колодка Wago является современным средством соединения проводов без инструмента быстро и надежно, но обходится дороже, чем традиционные способы соединения.

Неразъемное соединение проводов

В некоторых случаях, когда не предполагается в дальнейшем коммутировать провода, можно их соединять неразъемным способом. Такой вид соединения высоконадежный, и целесообразен в труднодоступных местах, например, соединение концов спирали из нихрома с медными токоподводящими проводниками в паяльнике.

Соединение тонких проводов опрессовкой

Простым и надежным способом соединения жил проводов является опрессовка. В отрезок медной или алюминиевой, в зависимости от металла соединяемых проводов, трубки вставляются жилы проводов, и трубка продавливается посередине инструментом, который называется пресс — клещи.

Опрессовкой можно соединять как одножильные, так и многожильные провода в любом сочетании. Диаметр трубки нужно подбирать в зависимости от суммарного сечения проводников. Желательно, чтобы проводники входили плотно. Тогда надежность соединения будет высокой. Если в многожильном проводе проводники между собой свиты, то необходимо их развить и выпрямить. Скручивать между собой жилы проводов не нужно. Подготовленные проводники вставляются в трубку и обжимаются пресс – клещами. Соединение готово. Осталось только заизолировать соединение.

В продаже имеются наконечники для опрессовки, уже снабженные изолирующим колпачком. Опрессовка выполняется сжатием трубки вместе с колпачком. Соединение получается сразу изолированным. Так как колпачок сделан из полиэтилена, при опрессовке он деформируется и надежно удерживается, обеспечивая надежную изоляцию соединения.

К недостатку соединения методом опрессовки следует отнести необходимость наличия специальных пресс – клещей. Клещи можно сделать и самостоятельно из плоскогубцев, имеющие бокорезы. Нужно лезвия бокорезов закруглить и сделать в середине их проточку. После такой доработки плоскогубцев, кромки бокорезов станут тупыми и уже не смогут перекусывать, а только сдавливать.

Соединение проводов большего сечения опрессовкой

Для соединения электропроводов большего сечения, например в силовых щитах домов, применяются специальные наконечники, которые обжимаются с помощью универсальных пресс-клещей, например типа ПК, ПКГ, ПМК и ПКГ.

Для опрессовки каждого типоразмера наконечника или гильзы требуется своя матрица и пуансон, набор которых обычно присутствует в комплекте клещей.

Для опрессовки наконечника на провод, с провода сначала снимается изоляция, провод заправляется в отверстие наконечника и заводится между матрицей и пуансоном. За длинные ручки пресс-клещей сжимаются. Наконечник деформируется, обжимая провод.

Для того, чтобы правильно выбрать матрицу и пуансон для провода, они обычно промаркированы и у фирменных пресс-клещей на матрице имеется гравировка для опрессовки какого сечения провода матрица предназначена. Число 95, выдавленное на наконечнике означает, что данная матрица рассчитана на обжим в наконечнике провода сечением 95 мм2.

Соединение проводов заклепкой

Выполняется по технологии винтового соединения, только вместо винта используется заклепка. К недостаткам следует отнести невозможность разборки и необходимость наличия специального инструмента.

На фото пример для соединения медного и алюминиевого проводников. Более подробно о соединении медного и алюминиевого проводников изложено в статье сайта «Соединение алюминиевых проводов». Для того, чтобы соединить проводники заклепкой, нужно на заклепку одеть сначала алюминиевый проводник, затем пружинную шайбу, далее медный и плоскую шайбу. Вставляют стальной стержень в заклепочник и сжимают его ручки до щелчка (это происходит обрезка излишков стального стержня).

При соединении проводников из одного металла, разрезную шайбу (гровер) между ними прокладывать не надо, а одеть гровер на заклепку первым или предпоследним, последней должна обязательно быть обыкновенная шайба.

Соединение перебитых в стене проводов

Ремонт следует начинать с очень аккуратного удаления штукатурки в зоне повреждения проводов. Такую работу выполняют зубилом и молотком. В качестве зубила при прокладке электропроводки в стене я обычно использую стержень от сломанной отвертки с остро заточенным концом лопатки.

Соединение перебитых в стене медных проводов

Берется отрезок медной проволоки, сечением не менее чем сечение перебитого провода. Этот кусочек провода тоже покрывают слоем припоя. Длина этой вставки должна обеспечить нахлест на соединяемые концы проводов не менее чем на 10 мм.

Вставка спаивается с соединяемыми концами. Припой экономить не следует. Далее изолирующая трубка сдвигается таким образом, чтобы полностью закрыть место соединения. Если требуется герметичное влагостойкое соединение, то перед одеванием трубки, нужно спаянное соединение покрыть силиконом.

Соединение перебитых в стене алюминиевых проводов

Обязательным условием для получения надежного механического соединения алюминиевых проводов является применение шайбы типа гровер. Сборка соединения выполняется следующим образом. На винт М4 надевается гровер, затем обыкновенная плоская шайба, колечки соединяемых проводов, далее простая шайба и гайка.

Пошаговая инструкция соединения перебитых проводов в стене изложена в статье «Соединение перебитых проводов в стене»

Соединение проводов с накидными клеммами

Широко применяются в бытовой технике и автомобилях разъемное соединение проводников с помощью накидных клемм, которые надеваются на контакты толщиной 0,8 и шириной 6,5 мм. Надежность фиксации клеммы обеспечивается наличием по центру контакта отверстия, а в клемме выступа.

Иногда проводники отламываются, а чаще сама клемма обгорает из-за плохого контакта и тогда возникает необходимость ее замены. Обычно клеммы напрессовываются на концы проводников с помощью специальных клещей. Опрессовку можно сделать и плоскогубцами, но не всегда есть под рукой новая клемма на замену. Можно с успехом использовать бывшую в употреблении, смонтировав клемму по следующей технологии.

Сначала нужно подготовить для повторного монтажа старую клемму. Для этого, удерживая клемму плоскогубцами за место запрессовки, нужно развести в стороны шилом или отверткой с тонким жалом обжимающие изоляцию усики. Далее провод многократно перегибается, до облома его в месте выхода из запрессовки. Для ускорения можно подрезать это место ножом.

Когда провод отделен от клеммы, надфилем подготавливается место для его припайки. Можно и полностью сточить до освобождения оставшегося провода, но в этом нет необходимости. Получается плоская площадка.

Полученная площадка прорывается припоем. Проводник тоже зачищается и залуживается припоем с помощью паяльника.

Осталось приложить проводник к подготовленному месту клеммы и прогреть паяльником. Усики, фиксирующий провод загибаются после припайки провода к клемме, так как если их обжать до пайки, то усики проплавят изоляцию.

Осталось натянуть изолирующий колпачок, надеть клемму на нужный контакт и проверить надежность фиксации, подергав за провод. Если клемма соскочила, то необходимо поджать ее контакты. Самодельно одетая на провод пайкой клемма на много надежнее, чем полученная обжимкой. Иногда колпачок одет так плотно, что его не снять. Тогда его нужно разрезать и после монтажа клеммы ее покрыть изоляционной лентой. Можно натянуть и отрезок хлорвиниловой или термоусаживающейся трубки.

Кстати, если хлорвиниловую трубку подержать минут пять в ацетоне, то она увеличивается в размере раза в полтора и делается пластичная, как резина. После испарения из ее пор ацетона, трубка возвращается в свой исходный размер. Я таким способом лет 30 назад изолировал цоколя лампочек в елочной гирлянде. До сих пор изоляция в отличном состоянии. Эту гирлянду из 120 лампочек на 6,3 В вешаю ежегодно на елку до сих пор.

Сращивание многожильных проводов без скрутки

Сращивать многожильные провода можно также, как и одножильные. Но есть способ более совершенный, при котором соединение получается более аккуратным. Сначала нужно подогнать длины проводов со сдвигом на пару сантиметров и зачистить концы на длину 5-8 мм.

Распушить немного зачищенные участки соединяемой пары и полученные «метелки» вставить друг в друга. Для того, чтобы проводники приняли аккуратную форму, перед пайкой нужно их стянуть тонкой проволочкой. Затем смазать паяльным лаком и пропаять припоем.

Все проводники пропаяны. Зачищаем места пайки наждачной бумагой и изолируем. Прикрепляем с обеих сторон вдоль проводников по одной полоске изоленты и навиваем еще пару слоев.

Так выглядит соединение после покрытия изоляционной лентой. Можно еще улучшить внешний вид, если надфилем подточить места паек со стороны изоляции соседних проводников.

Прочность соединенных многожильных проводов без скрутки пайкой получается очень высокой, что наглядно демонстрирует видеоролик. Как видите, вес монитора 15 кг соединение выдерживает без деформации.

Всего просмотров: 103773

Соединение проводов диаметром менее 1 мм скруткой

Скрутку тонких проводников рассмотрим на примере сращивания кабеля витых пар для компьютерных сетей. Для скрутки тонкие проводники освобождаются от изоляции на длину тридцати диаметров со сдвигом относительно соседних проводников и затем скручиваются так же, как и толстые. Проводники должны обвить друг друга не менее 5 раз. Затем скрутки сгибаются пинцетом пополам. Такой прием увеличивает механическую прочность и уменьшает физический размер скрутки.

Как видите, все восемь проводников соединены скруткой со сдвигом, что позволяет обойтись без изолирования каждого из них по отдельности.

Осталось заправить проводники в оболочку кабеля. Перед заправкой, чтобы было удобнее, можно стянуть проводники витком изолирующей ленты.

Осталось закрепить оболочку кабеля изоляционной лентой и соединение скруткой закончено.

Технологии сращивания кабеля витых пар посвящена отдельная статья «Удлинение кабеля витых пар».

Соединение медных проводов в любом сочетании пайкой

При подключении и ремонте электроприборов приходится удлинять и соединять провода с разным сечением практически в любом сочетании. Рассмотрим случай соединения двух многожильных проводников с разным сечением и количеством жил. Одни провод имеет 6 проводников диаметром по 0,1 мм, а второй 12 проводников диаметром 0,3 мм. Такие тонкие провода надежно простой скруткой не соединить.

Со сдвигом нужно снять изоляцию с проводников. Провода лудятся припоем, и затем провод меньшего сечения навивается вокруг провода с большим сечением. Достаточно навить несколько витков. Пропаивается место скрутки припоем. Если требуется получить прямое соединение проводов, то более тонкий провод загибается и затем место соединения изолируется.

По такой же технологии выполняют соединение тонкого многожильного провода с одножильным большего сечения.

Как очевидно по вышеописанной технологии можно соединять любые медные провода любых электрических цепей. При этом не надо забывать, что допустимая сила тока будет определяться сечением наиболее тонкого провода.

Соединение телевизионного коаксиального кабеля

Удлинить или срастить коаксиальный телевизионный кабель возможно тремя способами:
– TV удлинителем, в продаже бывают от 2 до 20 метров
– с использованием переходника TV F гнездо — F гнездо;
– пайкой паяльником.

Ознакомиться с пошаговой инструкцией соединения коаксиального телевизионного кабеля Вы можете, посетив отдельную статью сайта «Соединение TV кабеля».

Соединение провода мишура


скруткой с одножильным или многожильным проводником

При необходимости придать шнуру очень высокую гибкость и при этом большую долговечность провода делают по особой технологии. Суть ее заключается в навивке очень тонких медных ленточек на хлопчатобумажную нить. Такой провод называется мишура.

Название заимствовано у портных. Мишурой из золота расшивают парадные формы военных больших чинов, гербы и многое другое. Провода мишура из меди в настоящее время применяются при производстве высококачественных изделий – наушников, стационарных телефонов, то есть тогда, когда шнур во время использования изделия подвергается интенсивному изгибанию.

В шнуре проводников мишура, как правило, несколько и они свиты между собой. Припаять такой проводник практически невозможно. Для присоединения мишуры к контактам изделий концы проводников обжимают в клеммах специальным инструментом. Для выполнения надежного и механически прочного соединения скруткой без инструмента можно воспользоваться следующей технологией.

Освобождается от изоляции проводники мишура 10-15 мм и проводники, с которыми требуется соединить мишуру на длину 20-25 мм со сдвигом с помощью ножа способом, описанным в статье сайта «Подготовка проводов к монтажу». Нитка из мишуры не удаляется.

Затем провода и шнур прикладывается друг к другу, мишура загибаются вдоль проводника и жила провода плотно навивается на прижатую к изоляции мишуру. Достаточно сделать три — пять оборотов. Далее выполняется скрутка второго проводника. Получится довольно прочная скрутка со сдвигом. Навивается несколько витков изоляционной лентой и соединение мишуры с одножильным проводом скруткой готово. Благодаря скрутке по технологии со сдвигом, соединения по отдельности изолировать не нужно. При наличии термоусаживающей или полихлорвиниловой трубки подходящего диаметра, можно вместо изолирующей ленты надеть ее кусок.

Если требуется получить прямолинейное соединение, то нужно перед изолированием развернуть одножильный провод на 180°. Механическая прочность скрутки при этом будет большей. Соединение двух шнуров с проводниками типа мишура между собой, выполняется по вышеописанной технологии, только для обвивки берется отрезок медного провода диаметром около 0,3-0,5 мм и витков нужно сделать не менее 8.


Анатолий 23.11.2020

Здравствуйте!
Прочитал Вашу замечательную статью о различных способах соединения проводов. Большое Вам спасибо — это целый справочник, которым периодически пользуюсь!
Возник такой вопрос: очень часто при соединении многожильных проводов пайкой их жилки уже достаточно окислены и скрутить два провода, а затем пропаять скрутку не получается (неактивным флюсом). Зачистить все жилки каждого провода тоже проблематично. Приходиться сначала свить жилки каждого провода отдельно, зачистить, залудить, а затем спаять уже две «моножилы». Наиболее просто это выполнить «внахлест», однако возникает вопрос надежно ли такое соединение (например, в автомобиле)? Или нужно поверх жил сделать еще бандаж и пропаять? Или согнуть каждую «моножилу» на 180 градусов и сначала сделать как бы две петельки, вставив одну в другую и пропаять?
Спасибо!!!

Александр

Здравствуйте, Анатолий!
Спасибо за отзыв о сайте. Соединение пайкой проводов внахлест достаточно надежный способ, и я постоянно ним пользуюсь, особенно при соединении многожильных проводов малого сечения. Делать петельки это лишнее.
При соединении проводов в автомобильной электропроводке надо соблюдать дополнительное требование. При работе двигателя и движении автомобиля провода подвергаются вибрации и требуется дополнительная фиксация места пайки. Дело в том, что пролуженная припоем часть провода становится жесткой и в точке перехода ее к гибкой части при изгибах происходит растяжение жилок и преждевременный обрыв. Для фиксации хорошо использовать термоусадочную трубку или изоляционную ленту. Дополнительно ней примотать место соединения к остальным проводам жгута.

проводников, изоляторов и индукционная зарядка — University Physics Volume 2

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Объясните, что такое проводник
  • Объясните, что такое изолятор
  • Перечислите различия и сходства между проводниками и изоляторами
  • Опишите процесс заряда индукцией

В предыдущем разделе мы говорили, что ученые смогли создать электрический заряд только на неметаллических материалах и никогда на металлах. Чтобы понять, почему это так, вам нужно больше узнать о природе и структуре атомов. В этом разделе мы обсудим, как и почему электрические заряды движутся — или не движутся — через материалы ((Рисунок)). Более полное описание дано в следующей главе.

Проводники и изоляторы

Как обсуждалось в предыдущем разделе, электроны окружают крошечное ядро ​​в виде (сравнительно) обширного облака отрицательного заряда. Однако это облако имеет определенную структуру.Давайте рассмотрим атом наиболее часто используемого проводника — меди.

По причинам, которые станут ясны в «Структуре атома», существует самый внешний электрон, который слабо связан с ядром атома. Его можно легко сместить; затем он перемещается к соседнему атому. В большой массе атомов меди (такой как медная проволока или лист меди) это огромное количество самых удаленных электронов (по одному на атом) блуждает от атома к атому, и это электроны, которые движутся, когда течет электричество.Эти блуждающие, или «свободные», электроны называются электронами проводимости s , и поэтому медь является отличным проводником (электрического заряда). Все проводящие элементы имеют одинаковое расположение электронов с одним или двумя электронами проводимости. Сюда входит большинство металлов.

Изоляторы , напротив, сделаны из материалов, в которых отсутствуют электроны проводимости; заряд течет только с большим трудом, если вообще течет. Даже если к изоляционному материалу добавить избыточный заряд, он не может двигаться, оставаясь на месте неопределенное время.Вот почему изоляционные материалы проявляют силы электрического притяжения и отталкивания, описанные ранее, тогда как проводники этого не делают; любой избыточный заряд, размещенный на проводнике, мгновенно стечет (из-за взаимного отталкивания существующих зарядов), не оставив вокруг лишнего заряда для создания сил. Заряд не может течь вдоль изолятора или через него, поэтому его электрические силы сохраняются в течение длительных периодов времени. (Заряд рассеется от изолятора при наличии достаточного времени.) Так случилось, что янтарь, мех и большинство полудрагоценных камней являются изоляторами, как и такие материалы, как дерево, стекло и пластик.

Индукционная зарядка

Рассмотрим подробнее, что происходит в проводнике при приближении к нему электрически заряженного предмета. Как уже упоминалось, электроны проводимости в проводнике могут двигаться почти с полной свободой. В результате, когда заряженный изолятор (например, положительно заряженный стеклянный стержень) приближается к проводнику, (общий) заряд изолятора оказывает электрическое воздействие на электроны проводимости. Поскольку стержень заряжен положительно, электроны проводимости (которые сами заряжены отрицательно) притягиваются и текут к изолятору на ближнюю сторону проводника ((рисунок)).

Теперь проводник по-прежнему электрически нейтрален; электроны проводимости изменили положение, но они все еще находятся в проводящем материале. Однако проводник теперь имеет заряд , распределение ; ближний конец (часть проводника, ближайшая к изолятору) теперь имеет больше отрицательного заряда, чем положительного, и обратное верно для конца, наиболее удаленного от изолятора. Перемещение отрицательных зарядов на ближнюю сторону проводника приводит к общему положительному заряду в части проводника, наиболее удаленной от изолятора.Таким образом, мы создали распределение электрического заряда, которого раньше не было. Этот процесс называется индуцированием поляризации — в данном случае поляризацией проводника. Возникающее в результате разделение положительного и отрицательного заряда называется поляризацией, а вещество или даже молекула, проявляющая поляризацию, называется поляризованным. Аналогичная ситуация возникает с отрицательно заряженным изолятором, но результирующая поляризация имеет противоположное направление.

Индуцированная поляризация.Положительно заряженный стеклянный стержень подносят к левой стороне проводящей сферы, притягивая к себе отрицательный заряд и оставляя другую сторону сферы положительно заряженной. Хотя сфера в целом по-прежнему электрически нейтральна, теперь в ней есть распределение заряда, поэтому она может оказывать электрическое воздействие на другие близлежащие заряды. Кроме того, распределение таково, что оно будет притягиваться к стеклянной палочке.

В результате образуется то, что называется электрическим диполем, от латинской фразы, означающей «два конца».Наличие электрических зарядов на изоляторе — и электрические силы, которые они прикладывают к электронам проводимости, — создает или «индуцирует» диполь в проводнике.

Нейтральные объекты могут притягиваться к любому заряженному объекту. Например, кусочки соломы, притянутые к полированному янтарю, нейтральны. Если провести пластиковой расческой по волосам, заряженная расческа может собрать нейтральные кусочки бумаги. (Рисунок) показывает, как поляризация атомов и молекул в нейтральных объектах приводит к их притяжению к заряженному объекту.

Как положительные, так и отрицательные объекты притягивают нейтральный объект, поляризуя его молекулы. а) Положительный объект, поднесенный к нейтральному изолятору, поляризует его молекулы. Происходит небольшой сдвиг в распределении электронов, вращающихся вокруг молекулы, при этом разноименные заряды приближаются, а одноименные отдаляются. Поскольку электростатическая сила уменьшается с расстоянием, возникает чистое притяжение. (b) Отрицательный объект создает противоположную поляризацию, но снова притягивает нейтральный объект.(c) Тот же эффект имеет место для проводника; поскольку разноименные заряды ближе, возникает чистое притяжение.

Когда заряженный стержень подносится к нейтральному веществу, в данном случае к изолятору, распределение заряда в атомах и молекулах немного смещается. Противоположный заряд притягивается к внешнему заряженному стержню, а одноименный отталкивается. Поскольку электростатическая сила уменьшается с расстоянием, отталкивание одноименных зарядов слабее, чем притяжение разноименных зарядов, и поэтому возникает чистое притяжение.Таким образом, положительно заряженная стеклянная палочка притягивает нейтральные кусочки бумаги, как и отрицательно заряженная резиновая палочка. Некоторые молекулы, например вода, являются полярными молекулами. Полярные молекулы имеют естественное или врожденное разделение зарядов, хотя в целом они нейтральны. Полярные молекулы особенно подвержены влиянию других заряженных объектов и проявляют более сильные поляризационные эффекты, чем молекулы с естественным однородным распределением заряда.

Когда два конца диполя могут быть разделены, этот метод зарядки посредством индукции может использоваться для создания заряженных объектов без передачи заряда.На (рис.) мы видим две нейтральные металлические сферы, соприкасающиеся друг с другом, но изолированные от остального мира. Положительно заряженный стержень подносят к одному из них, притягивая отрицательный заряд к этой стороне, оставляя другой шар положительно заряженным.

Зарядка индукционная. (а) Два незаряженных или нейтральных металлических шара соприкасаются друг с другом, но изолированы от остального мира. (b) Положительно заряженную стеклянную палочку подносят к сфере слева, притягивая к себе отрицательный заряд и оставляя другую сферу положительно заряженной.(c) Сферы разделяются до того, как стержень удаляется, таким образом разделяя отрицательные и положительные заряды. (d) Сферы сохраняют суммарные заряды после удаления индуцирующего стержня, даже если к ним не прикасался заряженный объект.

Другой способ индукционной зарядки показан на (Рисунок). Нейтральный металлический шар поляризуется, когда к нему подносят заряженный стержень. Затем сфера заземляется, а это означает, что проводящий провод проходит от сферы к земле. Поскольку Земля большая и большая часть земли является хорошим проводником, она может легко поставлять или принимать избыточный заряд.В этом случае электроны притягиваются к сфере через провод, называемый заземляющим проводом, потому что он обеспечивает проводящий путь к земле. Заземление разрывается до того, как заряженный стержень удаляется, в результате чего остается сфера с избыточным зарядом, противоположным заряду стержня. Опять же, при зарядке за счет индукции достигается противоположный заряд, и заряженный стержень не теряет своего избыточного заряда.

Индукционная зарядка с использованием заземления. а) К нейтральному металлическому шару подносят положительно заряженный стержень, который поляризует его.(b) Сфера заземлена, что позволяет электронам притягиваться из достаточного количества Земли. (c) Нарушено соединение с землей. (d) Положительный стержень удаляется, оставляя сферу с индуцированным отрицательным зарядом.

Проводники и изоляторы

Электроны различных типов атомов имеют разные степени свободы для перемещения. В некоторых типах материалов, таких как металлы, самые внешние электроны в атомах настолько слабо связаны, что они хаотично перемещаются в пространстве между атомами этого материала не более чем под влиянием тепловой энергии комнатной температуры.Поскольку эти практически несвязанные электроны могут свободно покидать свои соответствующие атомы и плавать в пространстве между соседними атомами, их часто называют свободными электронами .

В других типах материалов, таких как стекло, электроны атомов имеют очень мало свободы для перемещения. Хотя внешние силы, такие как физическое трение, могут заставить некоторые из этих электронов покинуть свои соответствующие атомы и перейти к атомам другого материала, они не очень легко перемещаются между атомами внутри этого материала.

Эта относительная подвижность электронов внутри материала известна как электрическая проводимость . Проводимость определяется типами атомов в материале (количество протонов в ядре каждого атома, определяющее его химическую идентичность) и тем, как атомы связаны друг с другом. Материалы с высокой подвижностью электронов (много свободных электронов) называются проводниками , а материалы с низкой подвижностью электронов (мало свободных электронов или их отсутствие) называются изоляторами .

Вот несколько распространенных примеров проводников и изоляторов:

Проводники:

  • серебро
  • медь
  • золото
  • алюминий
  • железо
  • сталь
  • латунь
  • бронза
  • ртуть
  • графит
  • грязная вода
  • бетон

Изоляторы:

  • стекло
  • резина
  • масло
  • асфальт
  • стекловолокно
  • фарфор
  • керамика
  • кварц
  • (сухой) хлопок
  • (сухая) бумага
  • (сухая) древесина
  • пластик
  • воздух
  • алмаз
  • чистая вода

Необходимо понимать, что не все проводящие материалы имеют одинаковый уровень проводимости, и не все изоляторы одинаково устойчивы к движению электронов. Электропроводность аналогична прозрачности некоторых материалов для света: материалы, которые легко «проводят» свет, называются «прозрачными», а те, которые этого не делают, называются «непрозрачными». Однако не все прозрачные материалы одинаково пропускают свет. Оконное стекло лучше, чем большинство пластиков, и уж точно лучше, чем «прозрачное» стекловолокно. Так и с электрическими проводниками, одни лучше других.

Например, серебро является лучшим проводником в списке «проводников», обеспечивая более легкое прохождение электронов, чем любой другой упомянутый материал.Грязная вода и бетон также считаются проводниками, но проводимость этих материалов существенно ниже, чем у любого металла.

Физические размеры также влияют на проводимость. Например, если мы возьмем две полоски из одного и того же проводящего материала — одну тонкую, а другую толстую, — толстая полоска окажется лучшим проводником, чем тонкая, при той же длине. Если мы возьмем другую пару полосок — на этот раз обе одинаковой толщины, но одна короче другой, — более короткая будет обеспечивать более легкий проход для электронов, чем длинная. Это аналогично течению воды в трубе: толстая труба обеспечивает более легкое прохождение, чем тонкая труба, а короткая труба легче проходит воде, чем длинная труба, при прочих равных размерах.

Следует также понимать, что электрические свойства некоторых материалов изменяются в различных условиях. Стекло, например, является очень хорошим изолятором при комнатной температуре, но становится проводником при нагревании до очень высокой температуры. Такие газы, как воздух, обычно изолирующие материалы, также становятся проводящими при нагревании до очень высоких температур.Большинство металлов становятся хуже проводниками при нагревании и лучше при охлаждении. Многие проводящие материалы становятся идеально проводящими (это называется сверхпроводимостью ) при экстремально низких температурах.

В то время как нормальное движение «свободных» электронов в проводнике является случайным, без определенного направления или скорости, можно заставить электроны двигаться скоординированным образом через проводящий материал. Это равномерное движение электронов и есть то, что мы называем электричеством , или электрическим током .Чтобы быть более точным, его можно было бы назвать динамическим электричеством в отличие от статического электричества, которое представляет собой неподвижное накопление электрического заряда. Точно так же, как вода течет через пустоту трубы, электроны могут двигаться в пустом пространстве внутри и между атомами проводника. На наш взгляд проводник может казаться твердым, но любой материал, состоящий из атомов, в основном представляет собой пустое пространство! Аналогия с потоком жидкости настолько уместна, что движение электронов в проводнике часто называют «потоком».»

Здесь можно сделать важное наблюдение. Поскольку каждый электрон равномерно движется через проводник, он давит на электрон впереди него, так что все электроны движутся вместе как группа. Начало и прекращение потока электронов по всей длине проводящего пути происходит практически мгновенно от одного конца проводника к другому, даже если движение каждого электрона может быть очень медленным. Приблизительная аналогия — трубка, заполненная шариками встык:

Трубка полна шариков, так же как проводник полон свободных электронов, готовых прийти в движение под действием внешнего воздействия.Если один шарик внезапно вставить в эту полную трубку с левой стороны, другой шарик немедленно попытается выйти из трубки справа. Несмотря на то, что каждый шарик прошел небольшое расстояние, передача движения по трубе практически мгновенна от левого конца к правому концу, независимо от длины трубы. С электричеством общий эффект от одного конца проводника до другого происходит со скоростью света: стремительные 186 000 миль в секунду!!! Каждый отдельный электрон, тем не менее, проходит через проводник со скоростью гораздо медленнее.

Если мы хотим, чтобы электроны текли в определенном направлении в определенное место, мы должны предоставить им надлежащий путь для движения, так же как сантехник должен установить трубопровод, чтобы вода текла туда, куда он или она хочет. Чтобы облегчить это, провода изготовлены из металлов с высокой проводимостью, таких как медь или алюминий, самых разных размеров.

Помните, что электроны могут течь только тогда, когда у них есть возможность перемещаться в пространстве между атомами материала.Это означает, что электрический ток может быть только там, где существует непрерывный путь из проводящего материала, обеспечивающий движение электронов. В аналогии с мрамором шарики могут течь в левую часть трубки (и, следовательно, через трубку) тогда и только тогда, когда трубка открыта с правой стороны для вытекания шариков. Если трубка заблокирована с правой стороны, шарики будут просто «скапливаться» внутри трубки, и «течь» шариков не будет.То же самое относится и к электрическому току: непрерывный поток электронов требует наличия непрерывного пути, чтобы обеспечить этот поток. Давайте посмотрим на схему, чтобы проиллюстрировать, как это работает:

Тонкая сплошная линия (как показано выше) является общепринятым символом непрерывного отрезка провода. Поскольку провод сделан из проводящего материала, такого как медь, входящие в его состав атомы имеют много свободных электронов, которые могут легко перемещаться по проводу. Однако в этом проводе никогда не будет непрерывного или равномерного потока электронов, если им не будет откуда прийти и куда уйти.Добавим гипотетический электрон «Источник» и «Назначение:»

Теперь, когда Источник электронов выталкивает новые электроны в провод с левой стороны, может происходить поток электронов по проводу (как показано стрелками, указывающими слева направо). Однако поток будет прерван, если токопроводящий путь, образованный проводом, прервется:

Поскольку воздух является изоляционным материалом, а воздушный зазор разделяет два куска провода, некогда непрерывный путь теперь прерван, и электроны не могут течь от Источника к Получателю.Это все равно, что разрезать водопроводную трубу пополам и заглушить сломанные концы трубы: вода не может течь, если из трубы нет выхода. С точки зрения электротехники, у нас было состояние электрической непрерывности , когда провод был цельным, и теперь эта непрерывность нарушается, когда провод разрезается и отделяется.

Если бы мы взяли другой кусок провода, ведущий к Пункту назначения, и просто физически соприкоснулись с проводом, ведущим к Источнику, у нас снова был бы непрерывный путь для движения электронов.Две точки на схеме указывают на физический контакт (металл-металл) между отрезками провода:

Теперь у нас есть непрерывность от Источника к новообразованной связи, вниз, вправо и вверх к Цели. Это аналогично установке «тройника» в одну из закрытых труб и направлению воды через новый сегмент трубы к месту назначения. Пожалуйста, обратите внимание, что через сломанный отрезок провода с правой стороны не протекают электроны, потому что он больше не является частью полного пути от источника к месту назначения.

Интересно отметить, что из-за этого электрического тока внутри проводов не происходит «износа», в отличие от водопроводных труб, которые в конечном итоге подвергаются коррозии и изнашиванию при длительных потоках. Однако при движении электроны сталкиваются с некоторым трением, и это трение может генерировать тепло в проводнике. Это тема, которую мы рассмотрим более подробно позже.

ОБЗОР:

  • В проводящих материалах внешние электроны в каждом атоме могут легко приходить и уходить, и называются свободными электронами .
  • В изолирующих материалах внешние электроны не так свободно перемещаются.
  • Все металлы электропроводны.
  • Динамическое электричество или электрический ток — это равномерное движение электронов в проводнике. Статическое электричество — это неподвижный накопленный заряд, образованный либо избытком, либо недостатком электронов в объекте.
  • Для того чтобы электроны могли непрерывно (неопределенно) течь через проводник, должен быть полный, непрерывный путь для их движения как в этот проводник, так и из него.

Уроки электрических цепей авторское право (C) 2000-2002 Tony R. Kuphaldt, в соответствии с положениями и условиями лицензии Design Science License.

ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ – Прикладное промышленное электричество

Важность электробезопасности

С помощью этого урока я надеюсь избежать распространенной ошибки, встречающейся в учебниках по электронике, когда либо игнорируется, либо недостаточно подробно освещается предмет электробезопасности.Я предполагаю, что у тех, кто читает эту книгу, есть хотя бы мимолетный интерес к реальной работе с электричеством, и поэтому тема безопасности имеет первостепенное значение.

Еще одним преимуществом включения подробного урока по электробезопасности является практический контекст, который он устанавливает для основных понятий напряжения, тока, сопротивления и проектирования цепей. Чем более актуальной может быть техническая тема, тем больше вероятность того, что студент обратит внимание и поймет. А что может быть более актуальным, чем применение для вашей личной безопасности? Кроме того, с учетом того, что электричество является повседневным явлением в современной жизни, почти каждый может понять иллюстрации, приведенные в таком уроке. Вы когда-нибудь задумывались, почему птиц не бьет током, когда они отдыхают на линиях электропередач? Читайте дальше и узнайте!

Физиологические эффекты электричества

Большинство из нас сталкивались с той или иной формой «электрического шока», когда электричество причиняет нашему телу боль или травму. Если нам повезет, степень этого опыта ограничивается покалыванием или толчками боли из-за накопления статического электричества, разряжающегося через наши тела. Когда мы работаем с электрическими цепями, способными подавать большую мощность на нагрузки, поражение электрическим током становится гораздо более серьезной проблемой, а боль — наименее значимым результатом удара.

Поскольку электрический ток проходит через материал, любое сопротивление току (сопротивление) приводит к рассеиванию энергии, обычно в виде тепла. Это самый простой и простой для понимания эффект электричества на живую ткань: ток заставляет ее нагреваться. Если количество выделяемого тепла достаточно, ткань может быть сожжена. Эффект физиологический, такой же, как повреждение, вызванное открытым пламенем или другим высокотемпературным источником тепла, за исключением того, что электричество имеет способность сжигать ткани глубоко под кожей жертвы, даже сжигая внутренние органы.

Влияние электрического тока на нервную систему

Еще одно воздействие электрического тока на организм, пожалуй, самое значительное с точки зрения опасности, касается нервной системы. Под «нервной системой» я подразумеваю сеть особых клеток в организме, называемых нервными клетками или нейронами, которые обрабатывают и проводят множество сигналов, отвечающих за регуляцию многих функций организма. Головной мозг, спинной мозг и сенсорные/моторные органы в организме функционируют вместе, чтобы позволить ему ощущать, двигаться, реагировать, думать и запоминать.

Нервные клетки взаимодействуют друг с другом, действуя как «преобразователи», создавая электрические сигналы (очень небольшие напряжения и токи) в ответ на ввод определенных химических соединений, называемых нейротрансмиттерами , и высвобождая эти нейротрансмиттеры при стимуляции электрическими сигналами. Если через живое существо (человека или иное) провести электрический ток достаточной силы, его эффект будет состоять в том, чтобы преобладать над крошечными электрическими импульсами, обычно генерируемыми нейронами, перегружая нервную систему и препятствуя рефлекторным и волевым сигналам в способности передаваться. привести в действие мышцы.Мышцы, спровоцированные внешним (ударным) током, будут непроизвольно сокращаться, и пострадавший ничего не может с этим поделать.

Эта проблема особенно опасна, если пострадавший касается руками проводника под напряжением. Мышцы предплечья, отвечающие за сгибание пальцев, как правило, развиты лучше, чем мышцы, отвечающие за разгибание пальцев, и поэтому, если обе группы мышц попытаются сократиться из-за электрического тока, проходящего через руку человека, «сгибающие» мышцы будут побеждать, сжимая их. пальцы в кулак.Если проводник, подающий ток к пострадавшему, обращен к ладони его или ее руки, это сжимающее действие заставит руку крепко схватиться за провод, что ухудшит ситуацию, обеспечив отличный контакт с проводом. Жертва будет совершенно не в состоянии отпустить провод.

В медицине это состояние непроизвольного сокращения мышц называется столбняк . Электрики, знакомые с этим эффектом поражения электрическим током, часто называют обездвиженную жертву поражения электрическим током «застывшей на цепи».Столбняк, вызванный шоком, может быть прерван только путем остановки тока через пострадавшего.

Даже когда ток остановлен, жертва может некоторое время не восстанавливать произвольный контроль над своими мышцами, так как химический состав нейротрансмиттеров пришел в беспорядок. Этот принцип был применен в устройствах «электрошокового оружия», таких как электрошокеры, которые основаны на принципе мгновенного поражения жертвы импульсом высокого напряжения, подаваемым между двумя электродами. Удачный удар током временно (на несколько минут) обездвиживает пострадавшего.

Электрический ток способен воздействовать не только на скелетные мышцы жертвы шока. Мышца диафрагмы, управляющая легкими, и сердце, которое само по себе является мышцей, также могут быть «заморожены» в состоянии столбняка электрическим током. Даже слишком слабые токи, чтобы вызвать столбняк, часто способны искажать сигналы нервных клеток настолько, что сердце не может нормально биться, вызывая состояние, известное как фибрилляция . Фибрилляционное сердце трепещет, а не бьется, и неэффективно перекачивает кровь к жизненно важным органам тела.В любом случае смерть от удушья и/или остановки сердца обязательно наступит в результате достаточно сильного электрического тока через тело. По иронии судьбы, медицинский персонал использует сильный разряд электрического тока, приложенный к груди пострадавшего, чтобы «запустить» фибрилляционное сердце и привести его к нормальному ритму.

Эта последняя деталь приводит нас к еще одной опасности поражения электрическим током, характерной для систем общественного питания. Хотя наше первоначальное исследование электрических цепей будет сосредоточено почти исключительно на постоянном токе (постоянный ток или электричество, которое движется в непрерывном направлении в цепи), современные энергосистемы используют переменный ток или переменный ток. Технические причины такого предпочтения переменного тока в энергосистемах не имеют отношения к этому обсуждению, но особые опасности каждого вида электроэнергии очень важны для темы безопасности.

Влияние переменного тока на организм во многом зависит от частоты. Низкочастотный (от 50 до 60 Гц) переменный ток используется в домашних хозяйствах США (60 Гц) и Европы (50 Гц); он может быть опаснее высокочастотного переменного тока и в 3-5 раз опаснее постоянного тока того же напряжения и силы тока. Низкочастотный переменный ток вызывает продолжительное сокращение мышц (тетания), которое может приморозить руку к источнику тока, продлевая воздействие.Постоянный ток чаще всего вызывает одиночное судорожное сокращение, которое часто отталкивает жертву от источника тока.

Переменная природа

переменного тока имеет большую тенденцию вызывать фибрилляцию нейронов водителя ритма сердца, тогда как постоянный ток имеет тенденцию просто останавливать сердце. Как только ток разряда остановлен, «замороженное» сердце имеет больше шансов восстановить нормальную картину сокращений, чем сердце с фибрилляцией. Вот почему «дефибрилляционное» оборудование, используемое медиками скорой помощи, работает: импульс тока, подаваемый дефибриллятором, имеет постоянный ток, который останавливает фибрилляцию и дает сердцу шанс восстановиться.

В любом случае электрические токи, достаточно сильные, чтобы вызвать непроизвольное сокращение мышц, опасны, и их следует избегать любой ценой. В следующем разделе мы рассмотрим, как такие токи обычно входят в тело и выходят из него, а также рассмотрим меры предосторожности против таких явлений.

  • Электрический ток способен вызывать глубокие и тяжелые ожоги тела из-за рассеивания мощности на электрическом сопротивлении тела.
  • Столбняк — это состояние, при котором мышцы непроизвольно сокращаются из-за прохождения внешнего электрического тока через тело.Когда непроизвольное сокращение мышц, контролирующих пальцы, приводит к тому, что жертва не может отпустить проводник под напряжением, говорят, что жертва «застыла в цепи».
  • Диафрагма (легкое) и сердечная мышца одинаково подвержены воздействию электрического тока. Даже токи, слишком слабые, чтобы вызвать столбняк, могут быть достаточно сильными, чтобы воздействовать на нейроны кардиостимулятора сердца, заставляя сердце трепетать, а не сильно биться.
  • Постоянный ток (DC) с большей вероятностью вызовет мышечный столбняк, чем переменный ток (AC), в результате чего постоянный ток с большей вероятностью может «заморозить» пострадавшего в сценарии шока.Тем не менее, переменный ток с большей вероятностью вызовет фибрилляцию сердца пострадавшего, что является более опасным состоянием для пострадавшего после того, как ток разряда был остановлен.

 

Электричество требует полного пути (цепи), чтобы течь непрерывно. Вот почему удар, полученный от статического электричества, является только мгновенным толчком: течение тока обязательно кратковременно, когда статические заряды уравниваются между двумя объектами. Такие разряды самоограниченной продолжительности редко бывают опасными.

Без двух контактных точек на корпусе для входа и выхода тока, соответственно, нет опасности поражения электрическим током. Вот почему птицы могут безопасно отдыхать на высоковольтных линиях электропередач, не получая ударов током: они соприкасаются с цепью только в одной точке.

Рисунок 1.1

Для того чтобы ток протекал по проводнику, должно присутствовать напряжение, которое мотивирует его. Напряжение, как вы должны помнить, всегда относительно между двумя точками . Не существует такого понятия, как напряжение «включено» или «в» одной точке цепи, поэтому птица, контактирующая с одной точкой в ​​​​вышеприведенной цепи, не имеет напряжения, приложенного к ее телу, чтобы установить ток через нее.Да, даже несмотря на то, что они опираются на две ножки , обе ножки касаются одного и того же провода, что делает их электрически общими . С точки зрения электричества, обе ноги птицы касаются одной и той же точки, поэтому между ними нет напряжения, которое могло бы стимулировать ток через тело птицы.

Это может привести к мысли, что невозможно получить удар током, коснувшись только одного провода. Как и птицы, если мы обязательно коснемся только одного провода за раз, мы будем в безопасности, верно? К сожалению, это неправильно.В отличие от птиц, люди обычно стоят на земле, когда касаются «живого» провода. Много раз одна сторона энергосистемы будет преднамеренно соединена с заземлением, поэтому человек, касающийся одного провода, фактически устанавливает контакт между двумя точками в цепи (проводом и заземлением):

Рисунок 1.2

Символ заземления представляет собой набор из трех горизонтальных полос уменьшающейся ширины, расположенных в левом нижнем углу показанной цепи, а также у ног человека, подвергающегося удару током.В реальной жизни заземление энергосистемы состоит из какого-то металлического проводника, закопанного глубоко в землю для обеспечения максимального контакта с землей. Этот проводник электрически соединен с соответствующей точкой соединения на цепи толстым проводом. Связь жертвы с землей осуществляется через ноги, которые касаются земли.

В этот момент у ученика обычно возникает несколько вопросов:

  • Если наличие точки заземления в цепи обеспечивает легкую точку контакта для кого-то, кто может получить удар током, зачем вообще иметь ее в цепи? Разве незаземленная цепь не была бы безопаснее?
  • Человек, которого шокируют, скорее всего, не босиком.Если резина и ткань являются изоляционными материалами, то почему их обувь не защищает их, предотвращая образование цепи?
  • Насколько хорошим проводником может быть грязь ? Если вы можете получить удар током через землю, почему бы не использовать землю в качестве проводника в наших силовых цепях?

Отвечая на первый вопрос, наличие преднамеренной «заземляющей» точки в электрической цепи предназначено для обеспечения того, чтобы одна ее сторона была безопасна для контакта.Обратите внимание: если наша жертва на приведенной выше диаграмме коснется нижней стороны резистора, ничего не произойдет, даже если ее ноги все еще будут касаться земли:

Рисунок 1. 3

Поскольку нижняя сторона цепи надежно соединена с землей через точку заземления в левом нижнем углу цепи, нижний проводник цепи выполнен электрически общим с заземлением. Поскольку между электрически общими точками не может быть напряжения, на человека, контактирующего с нижним проводом, не будет подано напряжение, и он не получит удар током.По той же причине провод, соединяющий цепь с заземляющим стержнем / пластинами, обычно остается оголенным (без изоляции), так что любой металлический предмет, с которым он соприкасается, будет аналогичным образом электрически общим с землей.

Заземление цепи гарантирует, что по крайней мере в одной точке цепи будет безопасно прикасаться. Но как насчет того, чтобы оставить цепь полностью незаземленной? Разве это не сделало бы любого человека, касающегося всего лишь одного провода, таким же безопасным, как птица, сидящая только на одном проводе? В идеале да. Практически нет.Посмотрите, что происходит без заземления:

Рисунок 1. 4

Несмотря на то, что ноги человека все еще соприкасаются с землей, прикосновение к любой отдельной точке цепи должно быть безопасным. Поскольку через тело человека от нижней стороны источника напряжения к верхней не образуется полный путь (цепь), ток не может пройти через человека. Однако все это может измениться из-за случайного заземления, например, если ветка дерева касается линии электропередачи и обеспечивает соединение с заземлением.Такое случайное соединение проводника энергосистемы с землей (землей) называется замыканием на землю .

Рисунок 1.5

Замыкания на землю

Замыкания на землю могут быть вызваны многими причинами, в том числе скоплением грязи на изоляторах линий электропередач (создание пути грязной воды для тока от проводника к опоре и земле во время дождя), просачиванию грунтовых вод в подземные проводники линий электропередач , а птицы приземляются на линии электропередач, соединяя линию со столбом своими крыльями.Учитывая множество причин замыканий на землю, они, как правило, непредсказуемы. В случае с деревьями никто не может гарантировать, какой провод может касаться их ветвей. Если бы дерево задело верхний провод в цепи, это сделало бы прикосновение к верхнему проводу безопасным, а к нижнему — опасным — полная противоположность предыдущему сценарию, когда дерево касается нижнего провода:

. Рисунок 1.6

Если ветка дерева соприкасается с верхним проводом, этот провод становится заземляющим проводником в цепи, электрически общим с заземлением.Следовательно, между этим проводом и землей нет напряжения, но есть полное (высокое) напряжение между нижним проводом и землей. Как упоминалось ранее, ветки деревьев являются лишь одним из потенциальных источников замыканий на землю в энергосистеме. Рассмотрим незаземленную энергосистему без соприкасающихся деревьев, но на этот раз с двумя людьми, касающимися отдельных проводов:

Рисунок 1.7

Когда каждый человек стоит на земле и контактирует с разными точками цепи, путь ударного тока проходит через одного человека, через землю и через другого человека. Несмотря на то, что каждый человек думает, что безопасно коснуться только одной точки цепи, их совместные действия создают смертельный сценарий. По сути, один человек действует как замыкание на землю, что делает его небезопасным для другого человека. Именно поэтому незаземленные энергосистемы опасны: напряжение между любой точкой цепи и землей (землей) непредсказуемо, потому что замыкание на землю может возникнуть в любой точке цепи в любое время. Единственный персонаж, который гарантированно будет в безопасности в этих сценариях, — это птица, которая вообще не имеет связи с землей! Надежно соединив назначенную точку цепи с заземлением («заземлив» цепь), по крайней мере, безопасность может быть обеспечена в этой точке.Это является большей гарантией безопасности, чем полное отсутствие заземления.

Отвечая на второй вопрос, обувь на резиновой подошве с по действительно обеспечивает некоторую электрическую изоляцию, помогающую защитить кого-либо от проведения ударного тока через ноги. Тем не менее, большинство распространенных моделей обуви не должны быть электрически «безопасными», их подошвы слишком тонкие и не из нужного материала. Кроме того, любая влага, грязь или токопроводящие соли от пота тела на поверхности подошвы обуви или через нее могут поставить под угрозу те небольшие изолирующие свойства обуви, которые она изначально имела.Есть обувь, специально предназначенная для опасных электромонтажных работ, а также толстые резиновые коврики, на которых можно стоять при работе с электрическими цепями, но эти специальные части снаряжения должны быть в абсолютно чистом и сухом состоянии, чтобы быть эффективными. Достаточно сказать, что обычной обуви недостаточно, чтобы гарантировать защиту от поражения электрическим током от энергосистемы.

Исследование контактного сопротивления между частями человеческого тела и точками соприкосновения (например, с землей) показывает широкий диапазон цифр (информацию об источнике этих данных см. в конце главы):

  • Контакт с руками или ногами, с резиновой изоляцией: 20 МОм тип.
  • Контакт стопы через кожаную подошву обуви (сухую): от 100 кОм до 500 кОм
  • Контакт ноги через кожаную подошву обуви (влажную): от 5 кОм до 20 кОм

Как видите, резина не только является гораздо лучшим изоляционным материалом, чем кожа, но и присутствие воды в пористом веществе, таком как кожа , значительно снижает электрическое сопротивление.

Отвечая на третий вопрос, грязь не очень хороший проводник (по крайней мере, когда она сухая!). Это слишком плохой проводник, чтобы поддерживать непрерывный ток для питания нагрузки.Однако, как мы увидим в следующем разделе, требуется очень небольшой ток, чтобы ранить или убить человека, поэтому даже плохой проводимости грязи достаточно, чтобы обеспечить путь для смертельного тока, когда имеется достаточное напряжение, как обычно находится в энергосистемах.

Некоторые поверхности земли лучше изолируют, чем другие. Асфальт, например, на масляной основе обладает гораздо большей устойчивостью, чем большинство видов грязи или камня. Бетон, с другой стороны, имеет тенденцию иметь довольно низкое сопротивление из-за содержания в нем воды и электролита (проводящего химического вещества).

  • Поражение электрическим током может произойти только при контакте между двумя точками цепи; при подаче напряжения на тело пострадавшего.
  • Силовые цепи обычно имеют обозначенную точку, которая «заземляется»: прочно соединена с металлическими стержнями или пластинами, закопанными в землю, чтобы гарантировать, что одна сторона цепи всегда находится под потенциалом земли (нулевое напряжение между этой точкой и землей).
  • Замыкание на землю — это случайное соединение между проводником цепи и землей (землей).
  • Специальная изолирующая обувь и коврики предназначены для защиты людей от ударов током через заземление, но даже эти элементы снаряжения должны быть чистыми и сухими, чтобы быть эффективными. Обычная обувь недостаточно хороша, чтобы обеспечить защиту от ударов, изолируя ее владельца от земли.
  • Хотя грязь — плохой проводник, она может проводить ток, достаточный для того, чтобы ранить или убить человека.

Распространенная фраза, касающаяся электробезопасности, звучит примерно так: « Убивает не напряжение, а ток ! ” Хотя в этом есть доля правды, нужно понять больше об опасности поражения электрическим током, чем эта простая поговорка.Если бы напряжение не представляло опасности, никто бы никогда не печатал и не вывешивал таблички с надписью: ОПАСНОСТЬ — ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ!

Принцип «текущие убийства» по сути верен. Это электрический ток, который сжигает ткани, замораживает мышцы и вызывает фибрилляцию сердца. Однако электрический ток не возникает сам по себе: должно быть доступное напряжение, чтобы ток протекал через жертву. Тело человека также оказывает сопротивление току, что необходимо учитывать.

Взяв закон Ома для напряжения, тока и сопротивления и выразив его через ток при заданных напряжении и сопротивлении, мы получим следующее уравнение:

[латекс]\textbf{закон Ома}[/латекс]

[латекс]Ток=\frac{Напряжение}{Сопротивление}[/latex]                [latex]I=\frac{E}{R}[/latex]

 

Сила тока через тело равна величине напряжения, приложенного между двумя точками на этом теле, деленному на электрическое сопротивление тела между этими двумя точками. Очевидно, что чем большее напряжение может вызвать протекание тока, тем легче он будет течь через любое заданное сопротивление. Отсюда опасность высокого напряжения, которое может генерировать достаточный ток, чтобы вызвать травму или смерть. И наоборот, если тело имеет более высокое сопротивление, при любом заданном напряжении будет течь меньший ток. То, насколько опасно напряжение, зависит от того, насколько велико общее сопротивление в цепи, противодействующее протеканию электрического тока.

Сопротивление тела не является фиксированной величиной.Это варьируется от человека к человеку и время от времени. Существует даже методика измерения телесного жира, основанная на измерении электрического сопротивления между пальцами ног и пальцев человека. Различное процентное содержание жира в организме обеспечивает различное сопротивление: одна переменная влияет на электрическое сопротивление в организме человека. Чтобы метод работал точно, человек должен регулировать потребление жидкости за несколько часов до теста, что указывает на то, что гидратация тела является еще одним фактором, влияющим на электрическое сопротивление тела.

Сопротивление тела также варьируется в зависимости от того, как осуществляется контакт с кожей: от руки к руке, от руки к ноге, от стопы к стопе, от руки к локтю и т. д. Пот, богатый солью и минералами , является отличным проводником электричества, будучи жидкостью. Как и кровь с таким же высоким содержанием проводящих химических веществ. Таким образом, контакт с проводом потной рукой или открытой раной будет оказывать гораздо меньшее сопротивление току, чем контакт с чистой сухой кожей.

Измеряя электрическое сопротивление чувствительным измерителем, я измеряю приблизительно 1 миллион Ом сопротивления (1 МОм) на руках, держа между пальцами металлические щупы измерителя.Измеритель показывает меньшее сопротивление, когда я сильно сжимаю щупы, и большее сопротивление, когда я держу их свободно. Я сижу здесь за своим компьютером, печатая эти слова, и мои руки чисты и сухи. Если бы я работал в какой-то жаркой, грязной промышленной среде, сопротивление между моими руками, вероятно, было бы намного меньше, что представляло бы меньшее сопротивление смертельно опасному току и большую угрозу поражения электрическим током.

Сколько электрического тока вредно?

Ответ на этот вопрос также зависит от нескольких факторов.Индивидуальная химия тела оказывает значительное влияние на то, как электрический ток влияет на человека. Некоторые люди очень чувствительны к току, испытывая непроизвольные сокращения мышц при ударах статическим электричеством. Другие могут высекать большие искры от разряда статического электричества и почти не ощущать этого, не говоря уже о мышечном спазме. Несмотря на эти различия, приблизительные рекомендации были разработаны с помощью тестов, которые показывают, что для проявления вредного воздействия требуется очень небольшой ток (опять же, см. в конце главы информацию об источнике этих данных).Все значения тока указаны в миллиамперах (миллиампер равен 1/1000 ампера):

ЭФФЕКТ ТЕЛА МУЖЧИНЫ/ЖЕНЩИНЫ ПОСТОЯННЫЙ ТОК (DC) 60 Гц 100 кГц
Легкое ощущение в руке(ах) Мужчины 1,0 мА 0,4 мА 7 мА
Женщины 0,6 мА 0,3 мА 5 мА
Порог боли Мужчины 5. 2 мА 1,1 мА 12 мА
Женщины 3,5 мА 0,7 мА 8 мА
Болезненно, но произвольный контроль мышц сохраняется Мужчины 62 мА 9 мА 55 мА
Женщины 41 мА 6 мА 37 мА
Болезненный, не могу отпустить провода Мужчины 76 мА 16 мА 75 мА
Женщины 60 мА 15 мА 63 мА
Сильная боль, затрудненное дыхание Мужчины 90 мА 23 мА 94 мА
Женщины 60 мА 15 мА 63 мА
Возможна фибрилляция сердца через 3 секунды Мужчины и женщины 500 мА 100 мА

«Гц» обозначает единицу измерения Герц . Это мера того, насколько быстро меняется переменный ток, также известный как частота . Так, столбец цифр с надписью «60 Гц переменного тока» относится к току, который чередуется с частотой 60 циклов (1 цикл = период времени, когда ток течет в одном направлении, затем в другом) в секунду. Последний столбец, помеченный как «10 кГц переменного тока», относится к переменному току, который совершает десять тысяч (10 000) циклов туда и обратно каждую секунду.

Имейте в виду, что эти цифры приблизительны, так как люди с разным химическим составом тела могут реагировать по-разному.Было высказано предположение, что тока всего 17 миллиампер переменного тока через грудную клетку достаточно, чтобы вызвать фибрилляцию у человека при определенных условиях. Большинство наших данных относительно индуцированной фибрилляции получено в результате испытаний на животных. Очевидно, что проводить тесты индуцированной фибрилляции желудочков на людях нецелесообразно, поэтому имеющиеся данные отрывочны. О, и если вам интересно, я понятия не имею, почему женщины более восприимчивы к электрическому току, чем мужчины! Предположим, мне нужно было положить руки на клеммы источника переменного напряжения с частотой 60 Гц (60 циклов в секунду).Какое напряжение потребуется в этом состоянии чистой, сухой кожи, чтобы произвести ток в 20 миллиампер (достаточно, чтобы я не смог отпустить источник напряжения)? Мы можем использовать закон Ома, чтобы определить это:

[латекс]E = ИК[/латекс]

[латекс]E = (20 мА)(1 М \Омега)[/латекс]

[латекс]\textbf{E = 20 000 вольт или 20 кВ}[/латекс]

Имейте в виду, что это «наилучший сценарий» (чистая, сухая кожа) с точки зрения электробезопасности, и что это значение напряжения представляет собой величину, необходимую для того, чтобы вызвать столбняк.Гораздо меньше потребуется, чтобы вызвать болевой шок! Кроме того, имейте в виду, что физиологические эффекты любого определенного количества тока могут значительно различаться от человека к человеку и что эти расчеты являются лишь приблизительными оценками .

Побрызгав на пальцы водой, чтобы имитировать пот, я смог измерить сопротивление рукопашного боя всего 17 000 Ом (17 кОм). Имейте в виду, что только один палец каждой руки касается тонкой металлической проволоки. Пересчитав напряжение, необходимое для возникновения тока в 20 миллиампер, получим такую ​​цифру:

[латекс]E = ИК[/латекс]

[латекс]E = (20 мА)(17 кОм)[/латекс]    

[латекс]\textbf{E = 340 В}[/латекс]

В этом реалистичном состоянии достаточно 340 вольт потенциала от одной моей руки к другой, чтобы вызвать 20 миллиампер тока.Тем не менее, все еще можно получить смертельный удар от меньшего напряжения, чем это. При значительно более низком показателе сопротивления тела, увеличенном за счет контакта с кольцом (золотая полоса, обернутая вокруг пальца, является отличной точкой контакта для поражения электрическим током) или полного контакта с большим металлическим предметом, таким как труба или металл. ручкой инструмента показатель сопротивления тела может упасть до 1000 Ом (1 кОм), что позволяет даже более низкому напряжению представлять потенциальную опасность.

[латекс]E = ИК[/латекс]

[латекс]E = (20 мА)(1 кОм)[/латекс]

[латекс]\textbf{E = 20 В}[/латекс]

Обратите внимание, что в этом состоянии 20 вольт достаточно, чтобы произвести через человека ток силой 20 миллиампер; достаточно, чтобы вызвать столбняк. Помните, было высказано предположение, что ток силой всего 17 миллиампер может вызвать фибрилляцию желудочков (сердца). При сопротивлении рукопашного боя 1000 Ом для создания этого опасного состояния потребуется всего 17 вольт.

[латекс]E = ИК[/латекс]
[латекс]E = (17 мА)(1 кВт)[/латекс]
[латекс]\textbf{E = 17 В}[/латекс]

Семнадцать вольт — это не очень много для электрических систем. Конечно, это «наихудший» сценарий с переменным напряжением 60 Гц и отличной проводимостью тела, но он показывает, насколько малое напряжение может представлять серьезную угрозу при определенных условиях.

Условия, необходимые для создания сопротивления тела 1000 Ом, не обязательно должны быть такими экстремальными, как то, что было представлено (потная кожа с контактом на золотом кольце). Сопротивление тела может уменьшаться при приложении напряжения (особенно если столбняк заставляет пострадавшего сильнее сжимать проводник), так что при постоянном напряжении удар может усилиться после первого контакта. То, что начинается как легкий шок — достаточно, чтобы «заморозить» жертву, чтобы она не могла отпустить, — может перерасти во что-то достаточно серьезное, чтобы убить ее, поскольку сопротивление их тела уменьшается, а ток соответственно увеличивается.

Исследования предоставили примерный набор цифр электрического сопротивления точек контакта человека в различных условиях:

 

Ситуация Сухой Влажный
Провод, на который нажали пальцем 40 000 Ом – 1 000 000 Ом 4 000 Ом – 15 000 Ом
Трос, удерживаемый рукой 15 000 Ом – 50 000 Ом 3000 Ом – 5000 Ом
Металлические плоскогубцы, которые держат вручную 5 000 Ом – 10 000 Ом 1000 Ом – 3000 Ом
Контакт с ладонью 3000 Ом – 8000 Ом 1000 Ом – 2000 Ом
1. 5-дюймовая металлическая труба, удерживаемая одной рукой 1000 Ом – 3000 Ом 500 Ом – 1500 Ом
1,5-дюймовая металлическая труба, удерживаемая двумя руками 500 Ом – 1500 кОм 250 Ом – 750 Ом
Рука, погруженная в проводящую жидкость 200 Ом – 500 Ом
Ножка, погруженная в проводящую жидкость 100 Ом – 300 Ом

 

Обратите внимание на значения сопротивления двух условий, включающих 1.Металлическая труба 5 дюймов. Сопротивление, измеренное двумя руками, сжимающими трубу, составляет ровно половину сопротивления одной руки, сжимающей трубу.

Рисунок 1.8

Двумя руками площадь контакта с телом в два раза больше, чем с одной рукой. Это важный урок: электрическое сопротивление между любыми контактирующими объектами уменьшается с увеличением площади контакта при прочих равных условиях. Когда трубку держат двумя руками, ток имеет два 90 308 параллельных 90 309 путей, по которым течет от трубы к телу (или наоборот).

Рис. 1.9.

. Как мы увидим в одной из последующих глав, параллельных путей цепи всегда приводят к меньшему общему сопротивлению, чем любой отдельный путь, рассматриваемый отдельно.

В промышленности 30 вольт обычно считаются консервативным пороговым значением для опасного напряжения. Осторожный человек должен расценивать любое напряжение выше 30 вольт как опасное, не полагаясь на нормальное сопротивление тела для защиты от удара. Тем не менее, держать руки в чистоте и сухости и снимать все металлические украшения при работе с электричеством — отличная идея.Даже при более низком напряжении металлические украшения могут представлять опасность, проводя ток, достаточный для того, чтобы обжечь кожу, если они соприкасаются между двумя точками цепи. Металлические кольца, в частности, были причиной более чем нескольких обожженных пальцев, устанавливая мосты между точками в низковольтной, сильноточной цепи.

Кроме того, напряжение ниже 30 В может быть опасным, если его достаточно, чтобы вызвать неприятные ощущения, которые могут вызвать рывок и случайное соприкосновение с более высоким напряжением или какую-либо другую опасность. Я помню, как однажды жарким летним днем ​​работал над автомобилем. Я был в шортах, моя голая нога касалась хромированного бампера автомобиля, когда я затягивал контакты аккумулятора. Когда я коснулся металлическим ключом положительной (незаземленной) стороны 12-вольтовой батареи, я почувствовал покалывание в том месте, где моя нога касалась бампера. Сочетание плотного контакта с металлом и моей потной кожи позволило ощутить удар всего 12-вольтовым электрическим потенциалом.

К счастью, ничего страшного не произошло, но если бы двигатель работал и удар ощущался в моей руке, а не в ноге, я мог бы рефлекторно дернуть рукой на пути вращающегося вентилятора или уронить металлический ключ на клеммы аккумулятора (вызвав большие величины тока через ключ с большим количеством сопутствующих искр).Это иллюстрирует еще один важный урок, касающийся электробезопасности; что электрический ток сам по себе может быть косвенной причиной травмы, заставляя вас прыгать или сокращать части вашего тела, нанося вред.

Путь тока, проходящий через человеческое тело, влияет на то, насколько он вреден. Ток воздействует на все мышцы, находящиеся на его пути, и, поскольку мышцы сердца и легких (диафрагмы), вероятно, являются наиболее важными для выживания, пути удара, пересекающие грудную клетку, являются наиболее опасными.Это делает путь ударного тока из рук в руки очень вероятным способом получения травм и летального исхода.

Во избежание подобных ситуаций рекомендуется работать только одной рукой с цепями под напряжением, находящимися под опасным напряжением, а другую руку держать в кармане, чтобы случайно ничего не задеть. Конечно, всегда безопаснее работать с обесточенной цепью, но это не всегда практично или возможно. При работе одной рукой правая рука обычно предпочтительнее левой по двум причинам: большинство людей правши (что обеспечивает дополнительную координацию при работе), а сердце обычно расположено слева от центра в грудной полости.

Для левшей этот совет может оказаться не самым лучшим. Если такой человек недостаточно координирует свою правую руку, он может подвергать себя большей опасности, используя руку, с которой ему наименее комфортно, даже если ударный ток через эту руку может представлять большую опасность для его сердца. Относительная опасность удара током одной рукой или другой, вероятно, меньше, чем опасность работы с менее чем оптимальной координацией, поэтому выбор руки лучше оставить на усмотрение человека.

Наилучшей защитой от поражения электрическим током от цепи под напряжением является сопротивление, а сопротивление телу можно повысить за счет использования изолированных инструментов, перчаток, обуви и другого снаряжения. Ток в цепи является функцией доступного напряжения, деленной на общее сопротивление на пути потока. Как мы рассмотрим более подробно позже в этой книге, сопротивления имеют аддитивный эффект, когда они сложены таким образом, что существует только один путь для протекания тока:

. Рисунок 1.10

 

Человек, находящийся в непосредственном контакте с источником напряжения: сила тока ограничивается только сопротивлением тела.

[латекс]I = \frac{E}{R_{boot}}[/latex]

 

Теперь увидим эквивалентную схему для человека в утепленных перчатках и сапогах:

Рисунок 1.11

 

Лицо в изолирующих перчатках и сапогах;

Ток теперь ограничен сопротивлением цепи:

[латекс]I = \frac{E}{R_{перчатка}+R_{тело}+R_{сапог}+}[/latex]

 

Поскольку электрический ток должен проходить через ботинок и тело и перчатку, чтобы завершить свою цепь обратно к батарее, сумма ( сумма ) этих сопротивлений препятствует протеканию тока в большей степени, чем любая сопротивлений, рассматриваемых индивидуально.

Безопасность — одна из причин, по которой электрические провода обычно покрывают пластиковой или резиновой изоляцией: чтобы значительно увеличить величину сопротивления между проводником и кем-либо или чем-либо, кто может соприкоснуться с ним. К сожалению, было бы непомерно дорого заделывать проводники ЛЭП недостаточной изоляцией для обеспечения безопасности в случае случайного прикосновения. Таким образом, безопасность поддерживается за счет того, что эти линии находятся достаточно далеко от досягаемости, чтобы никто не мог случайно коснуться их.

Если возможно, отключите питание цепи перед выполнением каких-либо работ на ней.Вы должны обезопасить все источники вредной энергии, прежде чем система может считаться безопасной для работы. В промышленности обеспечение безопасности цепи, устройства или системы в этом состоянии обычно называется переводом их в состояние нулевого энергопотребления . В центре внимания этого урока, конечно же, электробезопасность. Однако многие из этих принципов применимы и к неэлектрическим системам.

  • Вред для тела зависит от величины ударного тока. Более высокое напряжение позволяет производить более высокие и опасные токи.Сопротивление противодействует току, что делает высокое сопротивление хорошей защитой от ударов.
  • Обычно считается, что любое напряжение выше 30 может создавать опасные ударные токи. Металлические украшения определенно плохо носить при работе с электрическими цепями. Кольца, ремешки для часов, ожерелья, браслеты и другие подобные украшения обеспечивают превосходный электрический контакт с вашим телом и могут сами проводить ток, достаточный для того, чтобы вызвать ожоги кожи, даже при низком напряжении.
  • Низкое напряжение все еще может быть опасным, даже если оно слишком низкое, чтобы непосредственно вызвать поражение электрическим током.Их может быть достаточно, чтобы напугать жертву, заставив ее дернуться назад и коснуться чего-то более опасного в непосредственной близости.
  • При необходимости работы на «живой» цепи лучше выполнять работу одной рукой, чтобы не допустить смертельного рукопашного (через грудную клетку) пути ударного тока.
  • Если возможно, отключите питание цепи, прежде чем выполнять какие-либо работы с ней.

При работе с оборудованием отключите все источники питания перед выполнением любых работ. В промышленности удаление этих источников энергии из цепи, устройства или системы обычно называется переводом в состояние нулевого энергопотребления . В центре внимания этого урока, конечно же, электробезопасность. Однако многие из этих принципов применимы и к неэлектрическим системам.

Защита чего-либо в состоянии нулевой энергии означает избавление от любого вида потенциальной или накопленной энергии, включая, помимо прочего:

  • Опасное напряжение
  • Давление пружины
  • Гидравлическое (жидкостное) давление
  • Пневматическое (воздушное) давление
  • Подвесной груз
  • Химическая энергия (легковоспламеняющиеся или химически активные вещества)
  • Ядерная энергия (радиоактивные или делящиеся вещества)

Напряжение по своей природе является проявлением потенциальной энергии.В первой главе я даже использовал приподнятую жидкость в качестве аналогии потенциальной энергии напряжения, обладающей способностью (потенциалом) производить ток (течение), но не обязательно реализующей этот потенциал до тех пор, пока не будет установлен подходящий путь для течения. и сопротивление потоку преодолевается. Пара проводов с высоким напряжением между ними не выглядит и не кажется опасной, даже несмотря на то, что они содержат достаточно потенциальной энергии между собой, чтобы пропустить через ваше тело смертельное количество тока. Несмотря на то, что это напряжение в настоящее время ничего не делает, у него есть потенциал, и этот потенциал должен быть нейтрализован, прежде чем станет безопасным физический контакт с этими проводами.

Все правильно спроектированные цепи имеют механизмы «разъединителя» для защиты напряжения от цепи. Иногда эти «разъединители» выполняют двойную функцию автоматического размыкания в условиях чрезмерного тока, и в этом случае мы называем их «автоматическими выключателями». В других случаях разъединители представляют собой устройства с ручным управлением без автоматической функции. В любом случае они предназначены для вашей защиты и должны использоваться должным образом. Обратите внимание, что устройство отключения должно быть отделено от обычного выключателя, используемого для включения и выключения устройства. Это защитный выключатель, который следует использовать только для защиты системы в состоянии нулевого энергопотребления:

. Рисунок 1.12

Когда разъединитель находится в положении «разомкнуто», как показано на рисунке (обрыв цепи отсутствует), цепь разомкнута, и тока не будет. На нагрузке будет нулевое напряжение, а полное напряжение источника будет падать на разомкнутые контакты разъединителя. Обратите внимание, что нет необходимости в разъединителе в нижнем проводнике цепи. Поскольку эта сторона цепи прочно соединена с землей (землей), она электрически общая с землей, и ее лучше оставить такой.Для максимальной безопасности персонала, работающего с нагрузкой этой цепи, можно установить временное заземление на верхней стороне нагрузки, чтобы исключить падение напряжения на нагрузке:

Рисунок 1.13

При наличии временного заземления обе стороны проводки нагрузки подключаются к земле, обеспечивая состояние нулевого энергопотребления на нагрузке.

Поскольку заземление с обеих сторон нагрузки электрически эквивалентно короткому замыканию нагрузки проводом, это еще один способ достижения той же цели максимальной безопасности:

Рисунок 1. 14

В любом случае обе стороны нагрузки будут электрически общими с землей, что позволит исключить напряжение (потенциальную энергию) между любой стороной нагрузки и землей, на которой стоят люди. Этот метод временного заземления проводников в обесточенной энергосистеме очень распространен при ремонтных работах, выполняемых в системах распределения электроэнергии высокого напряжения.

Еще одним преимуществом этой меры предосторожности является защита от возможности замыкания разъединителя (включения, чтобы обеспечить непрерывность цепи), когда люди все еще контактируют с нагрузкой.Временный провод, подключенный к нагрузке, вызовет короткое замыкание, когда разъединитель будет замкнут, немедленно отключив любые устройства защиты от перегрузки по току (автоматические выключатели или предохранители) в цепи, которые снова отключат питание. Если это произойдет, разъединитель вполне может быть поврежден, но рабочие на нагрузке находятся в безопасности.

Здесь следует упомянуть, что устройства перегрузки по току не предназначены для защиты от поражения электрическим током. Скорее они существуют исключительно для защиты проводников от перегрева из-за чрезмерных токов. Только что описанные временные закорачивающие провода действительно вызовут «срабатывание» любых устройств перегрузки по току в цепи, если разъединитель будет замкнут, но следует понимать, что защита от поражения электрическим током не является предполагаемой функцией этих устройств. Их основная функция будет просто использоваться для защиты рабочих с установленным закорачивающим проводом.

Структурированные системы безопасности: блокировка/маркировка

Поскольку, очевидно, важно иметь возможность зафиксировать любые разъединяющие устройства в разомкнутом (выключенном) положении и убедиться, что они остаются в этом положении во время выполнения работ на цепи, необходимо внедрить структурированную систему безопасности. место.Такая система обычно используется в промышленности и называется Lock-out/Tag-out .

Процедура блокировки/маркировки работает следующим образом: все лица, работающие с защищенным каналом, имеют свой собственный навесной замок или кодовый замок, который они устанавливают на рычаге управления отключающим устройством перед началом работы с системой. Кроме того, они должны заполнить и подписать ярлык, который они подвешивают к своему замку, с описанием характера и продолжительности работы, которую они намерены выполнять в системе.Если необходимо «заблокировать» несколько источников энергии (несколько разъединений, защита как электрических, так и механических источников энергии и т. д.), рабочий должен использовать столько своих замков, сколько необходимо для обеспечения питания системы. до начала работы. Таким образом, система поддерживается в состоянии нулевого энергопотребления до тех пор, пока не будет удалена каждая последняя блокировка со всех разъединяющих и отключающих устройств, а это означает, что каждый последний работник дает согласие, снимая свои личные блокировки. Если принято решение повторно включить систему, а замок (замки) одного человека все еще остается на месте после того, как все присутствующие сняли свои, бирка (метки) покажет, кто этот человек и чем он занимается.

Даже при наличии хорошей программы безопасности по блокировке/маркировке по-прежнему необходимо соблюдать осторожность и соблюдать меры предосторожности, руководствуясь здравым смыслом. Это особенно актуально в промышленных условиях, когда множество людей могут одновременно работать с устройством или системой. Некоторые из этих людей могут не знать о надлежащей процедуре блокировки/маркировки или могут знать о ней, но слишком самодовольны, чтобы следовать ей. Не думайте, что все соблюдали правила безопасности!

После того, как электрическая система была заблокирована и помечена вашим личным замком, вы должны перепроверить, действительно ли напряжение зафиксировано в нулевом состоянии.Один из способов проверить, запустится ли машина (или что-то, с чем она работает) при нажатии кнопки или переключателя start . Если он запустится, то вы знаете, что не удалось получить от него электроэнергию.

Кроме того, вы должны всегда проверять наличие опасного напряжения с помощью измерительного прибора, прежде чем прикасаться к каким-либо проводникам в цепи. В целях безопасности вам следует следовать следующей процедуре проверки, использования и последующей проверки вашего глюкометра:

.
  • Проверьте правильность показаний вашего мультиметра на известном источнике напряжения.
  • Используйте свой измеритель для проверки заблокированной цепи на наличие любого опасного напряжения.
  • Еще раз проверьте свой мультиметр на известном источнике напряжения, чтобы убедиться, что он по-прежнему показывает правильно.

Хотя это может показаться чрезмерным или даже параноидальным, это проверенный метод предотвращения поражения электрическим током. Однажды у меня был измеритель, который не показывал напряжение, когда он должен был, проверяя цепь, чтобы увидеть, не «разряжена ли она». Если бы я не использовал другие средства для проверки наличия напряжения, возможно, меня уже не было бы в живых, чтобы написать это.Всегда есть вероятность того, что ваш измеритель напряжения будет неисправен именно тогда, когда он вам нужен для проверки опасного состояния. Выполнение этих шагов поможет гарантировать, что вы никогда не попадете в смертельную ситуацию из-за сломанного счетчика.

Наконец, электрик достигает точки процедуры проверки безопасности, когда считается безопасным прикасаться к проводникам. Имейте в виду, что после принятия всех мер предосторожности все еще возможно (хотя и очень маловероятно) наличие опасного напряжения.Последней мерой предосторожности, которую необходимо предпринять на этом этапе, является мгновенный контакт с проводником (проводниками) тыльной стороной руки , прежде чем схватить его или металлический инструмент, соприкасающийся с ним. Почему? Если по какой-то причине между этим проводником и заземлением все еще присутствует напряжение, движение пальца от ударной реакции (сжатие кулака) разорвет контакт с проводником. Обратите внимание, что это абсолютно последний шаг , который должен предпринять любой электрик перед началом работы с энергосистемой, и никогда не следует использовать в качестве альтернативного метода проверки опасного напряжения.Если у вас есть основания сомневаться в надежности вашего глюкометра, воспользуйтесь другим глюкометром, чтобы получить «второе мнение»

  • Состояние нулевого энергопотребления: когда цепь, устройство или система защищены таким образом, что отсутствует потенциальная энергия, которая могла бы повредить кому-либо, работающему с ними.
  • Выключатели-разъединители должны присутствовать в правильно спроектированной электрической системе, чтобы обеспечить удобную готовность к состоянию нулевого энергопотребления.
  • Временные заземляющие или закорачивающие провода могут быть подключены к обслуживаемой нагрузке для дополнительной защиты персонала, работающего с этой нагрузкой.
  • Блокировка/маркировка
  • работает следующим образом: при работе с системой в состоянии нулевого энергопотребления работник устанавливает личный замок или кодовый замок на каждое устройство отключения энергии, имеющее отношение к его или ее задаче в этой системе. Также на каждый из этих замков вешается бирка с описанием характера и продолжительности предстоящей работы, а также того, кто ее выполняет.
  • Всегда проверяйте, чтобы цепь была защищена в состоянии нулевого энергопотребления с помощью тестового оборудования после «блокировки». Обязательно проверьте свой измеритель до и после проверки цепи, чтобы убедиться, что он работает правильно.
  • Когда придет время фактически вступить в контакт с проводником (проводниками) предположительно отключенной энергосистемы, сделайте это сначала тыльной стороной одной руки, чтобы в случае удара током мышечная реакция оттянула пальцы от проводника. .

Безопасное и эффективное использование электрического счетчика, возможно, является самым ценным навыком, которым может овладеть электронщик, как ради личной безопасности, так и для профессионального мастерства. Поначалу может быть сложно использовать счетчик, зная, что вы подключаете его к цепям под напряжением, которые могут содержать опасные для жизни уровни напряжения и тока.Это опасение небезосновательно, и всегда лучше действовать осторожно при использовании счетчиков. Небрежность больше, чем любой другой фактор, является причиной несчастных случаев с электричеством опытных техников.

Мультиметры

Наиболее распространенным электрическим испытательным оборудованием является мультиметр . Мультиметры названы так потому, что они имеют возможность измерять множество переменных: напряжение, ток, сопротивление и часто многие другие, некоторые из которых не могут быть объяснены здесь из-за их сложности.В руках квалифицированного специалиста мультиметр является одновременно и эффективным рабочим инструментом, и защитным устройством. Однако в руках кого-то невежественного и/или неосторожного мультиметр может стать источником опасности при подключении к «живой» цепи.

Существует много различных марок мультиметров, причем несколько моделей, выпускаемых каждым производителем, имеют разные наборы функций. Мультиметр, показанный здесь на следующих иллюстрациях, представляет собой «универсальную» конструкцию, не относящуюся к какому-либо производителю, но достаточно общую, чтобы научить основным принципам использования:

Рисунок 1.15

Вы заметите, что дисплей этого счетчика относится к «цифровому» типу: он показывает числовые значения с использованием четырех цифр, подобно цифровым часам. Поворотный селекторный переключатель (теперь установленный в положение Off ) имеет пять различных положений измерения, в которых он может быть установлен: два положения «V», два положения «A» и одно, установленное посередине с забавной «подковой». символ на нем, представляющий «сопротивление». Символ «подкова» представляет собой греческую букву «Омега» (Ω), которая является общепринятым символом электрической единицы измерения омов.

Из двух настроек «V» и двух настроек «A» вы заметите, что каждая пара разделена на уникальные маркеры либо парой горизонтальных линий (одна сплошная, одна пунктирная), либо пунктирной линией с волнистой кривой над ней. . Параллельные линии представляют «DC», а волнистая кривая представляет «AC». «V», конечно, означает «напряжение», а «A» — «ампер» (ток). Измеритель использует различные внутренние методы для измерения постоянного тока, чем он использует для измерения переменного тока, и поэтому он требует от пользователя выбора, какой тип напряжения (В) или тока (А) должен быть измерен. Хотя мы не обсуждали переменный ток (AC) в каких-либо технических подробностях, важно помнить об этом различии в настройках счетчика.

Мультиметр Розетки

На лицевой панели мультиметра есть три разных разъема, к которым мы можем подключить наши измерительные провода . Измерительные провода — это не что иное, как специально подготовленные провода, используемые для подключения измерителя к тестируемой цепи. Провода покрыты гибкой изоляцией с цветовой маркировкой (черной или красной), чтобы руки пользователя не касались оголенных проводников, а наконечники щупов представляют собой острые жесткие куски проволоки:

Рисунок 1.16

Черный измерительный провод всегда подключается к черному разъему на мультиметре: тот, который помечен как «COM» для «общего». Красные измерительные провода подключаются либо к красному разъему, отмеченному для напряжения и сопротивления, либо к красному разъему, отмеченному для тока, в зависимости от того, какую величину вы собираетесь измерять с помощью мультиметра.

Чтобы понять, как это работает, давайте рассмотрим пару примеров, демонстрирующих использование счетчика. Во-первых, мы настроим измеритель для измерения постоянного напряжения от батареи:

Рисунок 1.17

Обратите внимание, что два измерительных провода вставлены в соответствующие разъемы на измерителе для напряжения, а селекторный переключатель установлен на постоянное напряжение «V». Теперь рассмотрим пример использования мультиметра для измерения напряжения переменного тока от бытовой розетки (розетки):

Рисунок 1.18

Единственным отличием в настройке измерителя является размещение селекторного переключателя: теперь он повернут в положение AC «V». Поскольку мы все еще измеряем напряжение, тестовые провода останутся подключенными к тем же розеткам.В обоих этих примерах обязательно не допускать соприкосновения наконечников щупов друг с другом, когда они оба соприкасаются со своими соответствующими точками на цепи. Если это произойдет, произойдет короткое замыкание, создающее искру и, возможно, даже шар пламени, если источник напряжения способен обеспечить достаточный ток! Следующее изображение иллюстрирует потенциальную опасность:

Рис. 1.19

Это лишь один из способов, которым счетчик может стать источником опасности при неправильном использовании.

Измерение напряжения, пожалуй, самая распространенная функция, для которой используется мультиметр. Это, безусловно, первичное измерение, проводимое в целях безопасности (часть процедуры блокировки/маркировки), и оператор счетчика должен хорошо понимать его. Поскольку это напряжение всегда относительно между двумя точками, измеритель должен быть надежно подключен к двум точкам в цепи, прежде чем он обеспечит надежное измерение. Обычно это означает, что оба щупа должны быть захвачены руками пользователя и прижаты к соответствующим точкам контакта источника напряжения или цепи во время измерения.

Поскольку наиболее опасен контактный путь удара током, удержание измерительных щупов в двух точках высоковольтной цепи всегда представляет потенциальную опасность. Если защитная изоляция на зондах изношена или треснула, пальцы пользователя могут соприкоснуться с проводниками зонда во время испытания, что приведет к сильному удару током. Если для захвата зондов можно использовать только одну руку, это более безопасный вариант. Иногда можно «зафиксировать» один наконечник щупа на контрольной точке схемы, чтобы его можно было отпустить, а другой щуп установить на место, используя только одну руку.Для облегчения этого можно прикрепить специальные аксессуары для наконечников зондов, такие как пружинные зажимы.

Помните, что измерительные провода измерителя являются частью всего комплекта оборудования, и с ними следует обращаться с такой же осторожностью и уважением, как и с самим измерителем. Если вам нужны специальные аксессуары для ваших измерительных проводов, такие как пружинный зажим или другой специальный наконечник пробника, обратитесь к каталогу продукции производителя измерителя или другого производителя испытательного оборудования. Не пытайтесь проявить творческий подход и сделать свои собственные тестовые пробники, так как вы можете подвергнуть себя опасности в следующий раз, когда будете использовать их в цепи под напряжением.

Кроме того, следует помнить, что цифровые мультиметры обычно хорошо различают измерения переменного и постоянного тока, поскольку они настраиваются на одно или другое при проверке напряжения или тока. Как мы видели ранее, как переменное, так и постоянное напряжение и ток могут быть смертельными, поэтому при использовании мультиметра в качестве устройства проверки безопасности вы всегда должны проверять наличие как переменного, так и постоянного тока, даже если вы не ожидаете найти оба. ! Также при проверке на наличие опасного напряжения следует обязательно проверить все пар рассматриваемых точек.

Например, предположим, что вы открыли электромонтажный шкаф и обнаружили три больших проводника, подающих переменный ток к нагрузке. Автоматический выключатель, питающий эти провода (предположительно), отключен, заблокирован и помечен. Вы перепроверили отсутствие питания, нажав кнопку Пуск для нагрузки. Ничего не произошло, так что теперь вы переходите к третьему этапу вашей проверки безопасности: проверка счетчика на напряжение.

Сначала вы проверяете свой измеритель на известном источнике напряжения, чтобы убедиться, что он работает правильно.Любая близлежащая розетка питания должна быть удобным источником переменного напряжения для проверки. Вы делаете это и обнаруживаете, что счетчик показывает то, что должен. Далее нужно проверить наличие напряжения среди этих трех проводов в шкафу. Но напряжение измеряется между точками и , так где же проверить?

Рис. 1.20

Ответ — проверка между всеми комбинациями этих трех точек. Как видите, на иллюстрации точки обозначены «A», «B» и «C», поэтому вам нужно будет взять мультиметр (настроенный в режим вольтметра) и проверить точки A и B, B и С, А и С.Если вы обнаружите напряжение между любой из этих пар, схема не находится в состоянии нулевой энергии. Но ждать! Помните, что мультиметр не будет регистрировать напряжение постоянного тока, когда он находится в режиме напряжения переменного тока, и наоборот, поэтому вам нужно проверить эти три пары точек в в каждом режиме , всего шесть проверок напряжения, чтобы завершить!

Однако, несмотря на всю эту проверку, мы еще не рассмотрели все возможности. Помните, что опасное напряжение может появиться между одним проводом и землей (в этом случае металлическая рама шкафа будет хорошей точкой отсчета земли) в энергосистеме.Итак, чтобы быть в полной безопасности, мы не только должны проверить между A и B, B и C и A и C (как в режимах переменного, так и постоянного тока), но мы также должны проверить между A и землей, B и землей, и C & заземление (как в режимах переменного, так и постоянного тока)! Это дает в общей сложности двенадцать проверок напряжения для этого, казалось бы, простого сценария всего с тремя проводами. Затем, конечно, после того, как мы завершили все эти проверки, нам нужно взять наш мультиметр и повторно проверить его на известном источнике напряжения, таком как розетка, чтобы убедиться, что он все еще находится в хорошем рабочем состоянии.

Использование мультиметра для проверки сопротивления

Использование мультиметра для проверки сопротивления — гораздо более простая задача. Тестовые провода будут оставаться подключенными к тем же разъемам, что и для проверки напряжения, но селекторный переключатель необходимо будет повернуть, пока он не укажет на символ сопротивления в виде «подковы». Прикасаясь щупами к устройству, сопротивление которого необходимо измерить, измеритель должен правильно отображать сопротивление в омах:

Рисунок 1.21

Очень важно помнить об измерении сопротивления: его можно проводить только на обесточенных компонентах ! Когда измеритель находится в режиме «сопротивления», он использует небольшую внутреннюю батарею для генерации небольшого тока через измеряемый компонент. Почувствовав, насколько сложно провести этот ток через компонент, можно определить и отобразить сопротивление этого компонента. Если в контуре счетчик-вывод-компонент-вывод-измеритель есть дополнительный источник напряжения, который либо помогает, либо противодействует току измерения сопротивления, создаваемому измерителем, это приведет к ошибочным показаниям. В худшем случае измеритель может быть даже поврежден внешним напряжением.

Режим «Сопротивление» мультиметра

Режим «сопротивление» мультиметра очень полезен для определения целостности проводов, а также для точных измерений сопротивления. Когда между кончиками щупов имеется хорошее прочное соединение (имитируемое касанием их друг к другу), прибор показывает почти нулевое значение Ω. Если бы в тестовых проводах не было сопротивления, оно бы показывало ровно ноль:

. Рисунок 1.22

Если выводы не соприкасаются друг с другом или касаются противоположных концов оборванного провода, измеритель покажет бесконечное сопротивление (обычно пунктирными линиями или аббревиатурой «O.L.», что означает «разомкнутый контур»):

Рисунок 1.23

Измерение тока с помощью мультиметра

Безусловно, наиболее опасным и сложным применением мультиметра является измерение силы тока. Причина этого довольно проста: чтобы счетчик измерял ток, измеряемый ток должен пройти через счетчика. Это означает, что счетчик должен быть частью пути тока цепи, а не просто быть подключенным где-то сбоку, как в случае измерения напряжения. Чтобы сделать счетчик частью пути тока цепи, исходная цепь должна быть «разорвана», а счетчик подключен через две точки открытого разрыва. Чтобы настроить измеритель для этого, селекторный переключатель должен указывать либо на переменный ток, либо на постоянный ток «А», а красный измерительный провод должен быть подключен к красному разъему с маркировкой «А». На следующем рисунке показан измерительный прибор, полностью готовый к измерению тока, и цепь, подлежащая проверке:

. Рисунок 1.24

Теперь цепь разорвана при подготовке к подключению счетчика:

Рисунок 1.25

Следующим шагом является подключение измерительного прибора к цепи путем подключения двух наконечников щупа к оборванным концам цепи, черного щупа к отрицательной (-) клемме 9-вольтовой батареи, а красного щуп к свободному концу провода, ведущему к лампе:

 

Рисунок 1.26

В этом примере показана очень безопасная схема. 9 вольт вряд ли представляют опасность поражения электрическим током, и поэтому нечего опасаться размыкания этой цепи (голыми руками, не меньше!) и подключения счетчика к потоку тока.Однако с более мощными цепями это может быть действительно опасным занятием. Даже если напряжение в цепи было низким, нормальный ток мог быть достаточно высоким, что могло привести к опасной искре в момент установления соединения с последним измерительным щупом.

Еще одна потенциальная опасность использования мультиметра в режиме измерения тока («амперметр») заключается в невозможности правильно перевести его обратно в конфигурацию измерения напряжения перед измерением напряжения с его помощью. Причины этого связаны с конструкцией и работой амперметра.При измерении тока в цепи путем размещения измерителя непосредственно на пути тока лучше всего, чтобы измеритель оказывал небольшое сопротивление протеканию тока или не оказывал никакого сопротивления. В противном случае дополнительное сопротивление изменит работу схемы. Таким образом, мультиметр рассчитан на практически нулевое сопротивление между наконечниками измерительного щупа, когда красный щуп подключен к красному разъему «А» (токоизмерительный). В режиме измерения напряжения (красный щуп вставлен в красное гнездо «V») сопротивление между наконечниками щупа составляет много мегаом, потому что вольтметры рассчитаны на сопротивление, близкое к бесконечному (так что они не t потребляют любой заметный ток от тестируемой цепи).

При переключении мультиметра из режима измерения тока в режим измерения напряжения легко прокрутить селекторный переключатель из положения «А» в положение «В» и забыть соответственно переключить положение красного штекера щупа из «А» в положение «В». «В». В результате, если счетчик затем подключить к источнику значительного напряжения, произойдет короткое замыкание через счетчик!

 

Рисунок 1.27

Чтобы предотвратить это, большинство мультиметров имеют функцию предупреждения, с помощью которой они издают звуковой сигнал, если провод подключен к разъему «A», а селекторный переключатель установлен в положение «V».Какими бы удобными ни были подобные функции, они все же не заменят ясного мышления и осторожности при использовании мультиметра.

Все качественные мультиметры содержат внутри предохранители, которые «перегорают» в случае прохождения через них чрезмерного тока, как, например, в случае, показанном на последнем изображении. Как и все устройства защиты от перегрузки по току, эти предохранители в первую очередь предназначены для защиты оборудования (в данном случае самого счетчика) от чрезмерного повреждения и лишь во вторую очередь для защиты пользователя от вреда.Мультиметр можно использовать для проверки собственного токового предохранителя, установив селекторный переключатель в положение сопротивления и создав соединение между двумя красными розетками следующим образом:

Рисунок 1.28

Исправный предохранитель будет показывать очень низкое сопротивление, в то время как перегоревший предохранитель всегда будет показывать «O.L.» (или любое другое указание, которое эта модель мультиметра использует для обозначения отсутствия непрерывности). Фактическое число омов, отображаемое для исправного предохранителя, не имеет большого значения, если оно произвольно низкое.

Итак, теперь, когда мы увидели, как использовать мультиметр для измерения напряжения, сопротивления и тока, что еще нужно знать? Множество! Ценность и возможности этого универсального измерительного прибора станут более очевидными по мере того, как вы приобретете навыки и опыт его использования.Ничто не заменит регулярную практику со сложными инструментами, такими как эти, так что не стесняйтесь экспериментировать с безопасными схемами с батарейным питанием.

  • Измерительный прибор, способный измерять напряжение, силу тока и сопротивление, называется мультиметром .
  • Поскольку напряжение всегда относительно между двумя точками, вольтметр («вольтметр») должен быть подключен к двум точкам в цепи, чтобы получить правильные показания. Будьте осторожны, не соприкасайтесь оголенными наконечниками щупов при измерении напряжения, так как это приведет к короткому замыканию!
  • Не забывайте всегда проверять напряжение как переменного, так и постоянного тока при использовании мультиметра для проверки наличия опасного напряжения в цепи.Обязательно проверьте наличие напряжения между всеми парными комбинациями проводников, в том числе между отдельными проводниками и землей!
  • В режиме измерения напряжения («вольтметр») мультиметры имеют очень высокое сопротивление между выводами.
  • Никогда не пытайтесь измерить сопротивление или целостность цепи с помощью мультиметра в цепи, находящейся под напряжением. В лучшем случае показания сопротивления, которые вы получите от мультиметра, будут неточными, а в худшем случае мультиметр может быть поврежден, и вы можете получить травму.
  • Измерители тока («амперметры») всегда подключены к цепи, поэтому электроны должны течь через счетчик.
  • В режиме измерения тока («амперметр») мультиметры практически не имеют сопротивления между выводами. Это предназначено для того, чтобы позволить электронам проходить через измеритель с наименьшими возможными трудностями. Если бы это было не так, счетчик добавил бы дополнительное сопротивление в цепь, тем самым влияя на ток.

Как мы видели ранее, энергосистема без надежного соединения с заземлением непредсказуема с точки зрения безопасности.Невозможно гарантировать, сколько или как мало напряжения будет существовать между любой точкой цепи и заземлением. Заземляя одну сторону источника напряжения энергосистемы, по крайней мере одна точка в цепи может быть электрически общей с землей и, следовательно, не представлять опасности поражения электрическим током. В простой двухпроводной системе электроснабжения проводник, соединенный с землей, называется нейтральным , а другой проводник называется горячим , также известным как под напряжением или активным :

. Рисунок 1.29 Двухпроводная система электроснабжения

Что касается источника напряжения и нагрузки, заземление значения не имеет. Он существует исключительно ради личной безопасности, гарантируя, что хотя бы одна точка в цепи будет безопасной для прикосновения (нулевое напряжение на землю). К «горячей» стороне цепи, названной так из-за потенциальной опасности поражения электрическим током, прикасаться будет опасно, если напряжение не будет обеспечено путем надлежащего отключения от источника (в идеале, с помощью систематической процедуры блокировки/маркировки).

Этот дисбаланс опасности между двумя проводниками в простой силовой цепи важно понимать. Следующая серия иллюстраций основана на обычных бытовых системах электропроводки (для простоты используются источники постоянного напряжения, а не переменного тока).

Если мы посмотрим на простой бытовой электроприбор, такой как тостер, с токопроводящим металлическим корпусом, мы увидим, что при правильной работе не должно быть опасности поражения электрическим током. Провода, подводящие питание к нагревательным элементам тостера, изолированы от соприкосновения с металлическим корпусом (и друг с другом) резиной или пластиком.

Рисунок 1.30 Отсутствие напряжения между корпусом и землей

 

Однако, если один из проводов внутри тостера случайно соприкоснется с металлическим корпусом, корпус станет электрически общим с проводом, и прикосновение к корпусу будет столь же опасным, как и прикосновение к оголенному проводу. Представляет ли это опасность поражения электрическим током, зависит от , к какому проводу случайно прикоснется:

Рисунок 1.31. Случайное контактное напряжение между корпусом и землей

 

Если «горячий» провод соприкасается с корпусом, это подвергает опасности пользователя тостера.С другой стороны, если нейтральный провод соприкасается с корпусом, опасности поражения электрическим током нет:

Рисунок 1.32 Случайный контакт без напряжения между корпусом и землей

 

Чтобы гарантировать, что первый отказ менее вероятен, чем второй, инженеры стараются проектировать приборы таким образом, чтобы свести к минимуму контакт горячего проводника с корпусом. В идеале, конечно, вы не хотите, чтобы какой-либо провод случайно соприкасался с токопроводящим корпусом прибора, но обычно есть способы спроектировать расположение частей, чтобы случайный контакт одного провода был менее вероятным, чем другого.

Однако эта профилактическая мера эффективна только в том случае, если можно гарантировать соблюдение полярности вилки питания. Если вилку можно перевернуть, то проводник, который с большей вероятностью соприкоснется с корпусом, вполне может быть «горячим»:

Рисунок 1.33 Напряжение между корпусом и землей

 

Устройства, сконструированные таким образом, обычно поставляются с «поляризованными» вилками, при этом один штырь вилки немного уже другого. Розетки питания также спроектированы таким образом, один слот уже другого.Следовательно, вилка не может быть вставлена ​​«наоборот», и можно гарантировать идентичность проводника внутри прибора. Помните, что это никак не влияет на основные функции прибора: это делается исключительно в целях безопасности пользователя.

Некоторые инженеры решают проблему безопасности, просто делая внешний корпус прибора непроводящим. Такие приборы называются с двойной изоляцией , поскольку изолирующий корпус служит вторым слоем изоляции поверх изоляции самих проводников.Если провод внутри прибора случайно соприкоснется с корпусом, пользователю прибора ничего не угрожает.

Другие инженеры решают проблему безопасности, сохраняя токопроводящий корпус, но используя третий проводник для надежного соединения этого корпуса с землей:

Рисунок 1.34 Нулевое напряжение корпуса заземления между корпусом и землей

Третий штырь шнура питания обеспечивает прямое электрическое соединение корпуса прибора с заземлением, делая две точки электрически общими друг с другом.Если они электрически общие, то между ними не может быть падения напряжения. По крайней мере, так это должно работать. Если горячий проводник случайно коснется металлического корпуса прибора, он создаст прямое короткое замыкание обратно на источник напряжения через заземляющий провод, отключив все устройства защиты от перегрузки по току. Пользователь прибора останется в безопасности.

Вот почему так важно никогда не срезать третий штырь у вилки питания, когда пытаетесь вставить ее в розетку с двумя штырьками.Если это сделать, корпус прибора не будет заземлен для обеспечения безопасности пользователей. Прибор по-прежнему будет функционировать должным образом, но если произойдет внутренняя неисправность, из-за которой горячий провод соприкоснется с корпусом, последствия могут быть смертельными. Если необходимо использовать розетку с двумя контактами , можно установить переходник для розеток с двумя контактами на три с заземляющим проводом, прикрепленным к заземляющему винту крышки. Это обеспечит безопасность заземленного устройства при подключении к розетке такого типа.

Однако проектирование электробезопасности не обязательно заканчивается на нагрузке. Окончательная защита от поражения электрическим током может быть установлена ​​на стороне источника питания цепи, а не на самом приборе. Эта защита называется обнаружение замыкания на землю и работает следующим образом:

В правильно работающем приборе (показанном выше) ток, измеренный через горячий проводник, должен быть точно равен току через нейтральный проводник, потому что в цепи есть только один путь для движения электронов.При отсутствии неисправности внутри прибора нет связи между проводниками цепи и человеком, касающимся корпуса, и, следовательно, нет удара.

Если, однако, горячий провод случайно коснется металлического корпуса, через человека, прикоснувшегося к корпусу, пройдет ток. Наличие ударного тока будет проявляться как разность  токов между двумя силовыми проводниками в розетке:

Рисунок 1.35   Разность тока между двумя силовыми проводами в розетке

Эта разница в токе между «горячим» и «нейтральным» проводниками будет существовать только в том случае, если через заземление протекает ток, что означает неисправность в системе.Следовательно, такая разница токов может использоваться как способ обнаружения неисправности. Если устройство настроено для измерения этой разницы тока между двумя силовыми проводниками, обнаружение дисбаланса тока может использоваться для срабатывания размыкающего выключателя, тем самым отключая питание и предотвращая серьезный удар:

Рисунок 1.36 Прерыватели тока замыкания на землю

Такие устройства называются прерывателями тока замыкания на землю или сокращенно GFCI. За пределами Северной Америки устройство GFCI по-разному известно как предохранительный выключатель, устройство защитного отключения (RCD), RCBO или RCD/MCB в сочетании с миниатюрным автоматическим выключателем или автоматическим выключателем утечки на землю (ELCB).Они достаточно компактны, чтобы их можно было встроить в розетку. Эти розетки легко узнать по характерным кнопкам «Тест» и «Сброс». Большим преимуществом использования этого подхода для обеспечения безопасности является то, что он работает независимо от конструкции прибора. Конечно, использование устройства с двойной изоляцией или заземлением в дополнение к розетке GFCI было бы еще лучше, но приятно знать, что можно что-то сделать для повышения безопасности помимо конструкции и состояния устройства.

Прерыватель цепи дугового замыкания (AFCI) , автоматический выключатель, предназначенный для предотвращения пожаров, предназначен для размыкания при прерывистых резистивных коротких замыканиях. Например, обычный выключатель на 15 А предназначен для быстрого размыкания цепи, если нагрузка значительно превышает номинальные 15 А, и более медленно, если они немного превышают номинальные значения. В то время как это защищает от прямых коротких замыканий и нескольких секунд перегрузки, соответственно, это не защищает от дуги — аналогично дуговой сварке. Дуга представляет собой сильно изменчивую нагрузку, периодически достигающую пикового значения более 70 А, разомкнутую цепь с пересечением нуля переменным током.Хотя среднего тока недостаточно для срабатывания стандартного выключателя, его достаточно для возникновения пожара. Эта дуга может быть создана металлическим коротким замыканием, которое прожигает металл, оставляя резистивную распыляющую плазму ионизированных газов.

AFCI содержит электронную схему для обнаружения этого прерывистого резистивного короткого замыкания. Он защищает как от дуги «горячая на нейтраль», так и от дуги «горячая на землю». AFCI не защищает от опасности поражения электрическим током, как это делает GFCI. Таким образом, GFCI по-прежнему необходимо устанавливать на кухне, в ванной и на открытом воздухе.Поскольку AFCI часто срабатывает при запуске больших двигателей и, в более общем случае, на щеточных двигателях, его установка ограничена цепями спальни в соответствии с Национальным электротехническим кодексом США. Использование AFCI должно уменьшить количество электрических пожаров. Однако ложные срабатывания при работе устройств с двигателями в цепях AFCI представляют собой проблему.

  • В энергосистемах часто одна сторона источника напряжения подключается к заземлению для обеспечения безопасности в этой точке.
  • «Заземленный» проводник в энергосистеме называется нейтральным проводником , а незаземленный проводник называется горячим .
  • Заземление в энергосистемах необходимо для личной безопасности, а не для работы нагрузки(й).
  • Электрическая безопасность электроприбора или других нагрузок может быть повышена за счет хорошей инженерии: поляризованные вилки, двойная изоляция и трехштырьковые вилки с «заземлением» — все это позволяет максимально повысить безопасность на стороне нагрузки.
  • Прерыватели тока замыкания на землю (GFCI) работают, обнаруживая разницу в токе между двумя проводниками, подающими питание на нагрузку.Разницы в токе быть не должно. Любая разница означает, что ток должен входить или выходить из нагрузки каким-либо образом, кроме двух основных проводников, что нехорошо. Значительная разница в токе автоматически размыкает механизм разъединителя, полностью отключая питание.

 

Обычно номинальная сила тока проводника является конструктивным пределом схемы, который никогда нельзя намеренно превышать, но есть приложения, в которых ожидается превышение допустимой силы тока: в случае  предохранителей .

Что такое предохранитель?

Предохранитель представляет собой электрическое защитное устройство, построенное вокруг проводящей полосы, которая плавится и разделяется в случае чрезмерного тока. Предохранители всегда подключаются последовательно с компонентами, которые необходимо защитить от перегрузки по току, так что, когда предохранитель перегорает  (размыкается), он размыкает всю цепь и останавливает ток через компонент(ы). Предохранитель, включенный в одну ветвь параллельной цепи, конечно, не повлияет на ток в любой из других ветвей.

Обычно тонкий кусок провода плавкого предохранителя заключен в защитную оболочку, чтобы свести к минимуму опасность взрыва дуги, если провод прогорает с большой силой, что может произойти в случае сильных перегрузок по току. В случае небольших автомобильных предохранителей оболочка прозрачна, чтобы можно было визуально осмотреть плавкий элемент. В жилой электропроводке обычно используются ввинчиваемые предохранители со стеклянным корпусом и тонкой узкой полосой металлической фольги посередине. Фотография, показывающая оба типа предохранителей, показана здесь:

 

Рисунок 1.37   Типы предохранителей

   

Предохранители картриджного типа

популярны в автомобильной промышленности и в промышленности, если они изготовлены из материалов оболочки, отличных от стекла. Поскольку предохранители рассчитаны на «отказ» размыкания при превышении их номинального тока, они, как правило, предназначены для легкой замены в цепи. Это означает, что они будут вставлены в какой-либо держатель, а не будут напрямую припаяны или прикручены болтами к проводникам цепи. Ниже приведена фотография, показывающая пару предохранителей со стеклянными картриджами в держателе с несколькими предохранителями:

.

 

Рисунок 1.38 Предохранители со стеклянными картриджами Многофункциональный держатель предохранителей

 

Предохранители удерживаются пружинными металлическими зажимами, сами зажимы постоянно соединены с проводниками цепи. Основной материал держателя предохранителя (или блока предохранителей , как их иногда называют) выбран как хороший изолятор.

Другой тип держателя предохранителя патронного типа обычно используется для установки в щиты управления оборудованием, где желательно скрыть все электрические точки контакта от контакта человека.В отличие от только что показанного блока предохранителей, где все металлические зажимы открыты, этот тип держателя предохранителя полностью закрывает предохранитель в изолирующем корпусе:

 

Рисунок 1.39 Держатель предохранителя закрывает изолирующий кожух

 

Наиболее распространенным устройством, используемым сегодня для защиты от перегрузки по току в сильноточных цепях, является автоматический выключатель .

Что такое автоматический выключатель?

Автоматические выключатели  представляют собой переключатели специальной конструкции, которые автоматически размыкаются для отключения тока в случае перегрузки по току.Небольшие автоматические выключатели, используемые, например, в жилых, коммерческих и легких промышленных помещениях, работают от температуры. Они содержат биметаллическую полосу (тонкая полоска из двух металлов, соединенных друг с другом), проводящую ток, которая изгибается при нагревании. Когда биметаллическая полоса создает достаточное усилие (из-за перегрева полосы сверхтоком), срабатывает расцепляющий механизм, и выключатель размыкается. Автоматические выключатели большего размера автоматически срабатывают под действием силы магнитного поля, создаваемого токоведущими проводниками внутри выключателя, или могут запускаться внешними устройствами, контролирующими ток в цепи (эти устройства называются защитными реле ).

Поскольку автоматические выключатели не выходят из строя в условиях перегрузки по току — скорее, они просто размыкаются и могут быть повторно включены путем перемещения рычага, — они с большей вероятностью окажутся подключенными к цепи более постоянным образом, чем предохранители. Фотография небольшого автоматического выключателя показана здесь:

 

Рис. 1.40 Малый автоматический выключатель

Внешне он выглядит не более чем как выключатель. Действительно, его можно было использовать как таковой. Однако его истинная функция заключается в работе в качестве устройства защиты от перегрузки по току.

Следует отметить, что в некоторых автомобилях используются недорогие устройства, известные как плавкие вставки , для защиты от перегрузки по току в цепи зарядки аккумулятора из-за расходов на предохранитель и держатель надлежащего номинала. Плавкая вставка — это примитивный предохранитель, представляющий собой не что иное, как короткий кусок провода с резиновой изоляцией, предназначенный для плавления в случае перегрузки по току, без какой-либо жесткой оболочки. Такие грубые и потенциально опасные устройства никогда не используются в промышленности или даже в жилых домах, в основном из-за более высоких уровней напряжения и тока.Что касается этого автора, то их применение даже в автомобильных схемах сомнительно.

Символ предохранителя на электрической схеме представляет собой S-образную кривую:

Рисунок 1.41 S-образная кривая

Номинальные параметры предохранителей

Предохранители в основном рассчитаны, как и следовало ожидать, в единицах силы тока: амперы. Хотя их работа зависит от самовыделения тепла в условиях чрезмерного тока за счет собственного электрического сопротивления предохранителя, они сконструированы таким образом, чтобы создавать незначительное дополнительное сопротивление в цепях, которые они защищают.Это в значительной степени достигается за счет того, что провод предохранителя делается настолько коротким, насколько это практически возможно. Точно так же, как мощность обычного провода не связана с его длиной (одножильный медный провод 10-го калибра будет выдерживать 40-амперный ток на открытом воздухе, независимо от того, насколько длинный или короткий кусок), плавкий провод из определенного материала и калибра будет дуть при определенном токе независимо от того, как долго это будет. Поскольку длина не влияет на номинальный ток, чем короче его можно сделать, тем меньшее сопротивление он будет иметь на всем протяжении.

Однако разработчик предохранителя также должен учитывать, что происходит после срабатывания предохранителя: расплавленные концы некогда непрерывного провода будут разделены воздушным зазором с полным напряжением питания между концами.Если предохранитель в высоковольтной цепи недостаточно длинный, искра может проскакивать от одного конца расплавленного провода к другому, снова замыкая цепь:

Рис. 1.42. Схема конструктора предохранителей.

Некоторые крупные промышленные предохранители имеют сменные проволочные элементы для снижения затрат. Корпус предохранителя представляет собой непрозрачный картридж многоразового использования, защищающий плавкую проволоку от оголения и защищающий окружающие предметы от плавкой проволоки.

Текущий номинал предохранителя — это больше, чем одно число. Если ток в 35 ампер проходит через предохранитель на 30 ампер, он может перегореть внезапно или с задержкой перед перегоранием, в зависимости от других аспектов его конструкции. Некоторые предохранители предназначены для очень быстрого срабатывания, в то время как другие предназначены для более скромного времени «размыкания» или даже для замедленного действия в зависимости от применения. Последние предохранители иногда называют инерционными предохранителями из-за их преднамеренных характеристик задержки срабатывания.

Классический пример применения плавких предохранителей с задержкой срабатывания — защита электродвигателей, где пусковые пусковые токи до десяти раз превышают нормальный рабочий ток каждый раз, когда двигатель запускается с полной остановки. Если бы в подобном приложении использовались быстродействующие предохранители, двигатель никогда бы не запустился, потому что нормальные уровни пускового тока немедленно перегорели бы предохранители! Конструкция плавкого предохранителя такова, что плавкий элемент имеет большую массу (но не большую силу тока), чем эквивалентный быстродействующий предохранитель, а это означает, что он будет нагреваться медленнее (но до той же предельной температуры) для любой заданной величины. тока.

На другом конце спектра действия предохранителей находятся так называемые полупроводниковые предохранители , предназначенные для очень быстрого срабатывания в случае перегрузки по току. Полупроводниковые устройства, такие как транзисторы , как правило, особенно нетерпимы к условиям перегрузки по току, и поэтому требуют быстродействующей защиты от перегрузок по току в приложениях большой мощности.

Предохранители всегда должны размещаться на «горячей» стороне нагрузки в заземленных системах. Целью этого является полное обесточивание нагрузки во всех отношениях после срабатывания предохранителя.Чтобы увидеть разницу между предохранителем «горячей» стороны и «нейтральной» стороны нагрузки, сравните эти две схемы:

Рис. 1.44. Схема конструктора предохранителей. . Первая схема гораздо безопаснее.

Как было сказано ранее, плавкие предохранители не являются единственным типом используемых устройств защиты от перегрузки по току.Устройства, подобные переключателям, называемые автоматическими выключателями , часто (и чаще) используются для размыкания цепей с чрезмерным током, их популярность объясняется тем, что они не разрушают себя в процессе разрыва цепи, как это делают предохранители. Однако в любом случае размещение устройства защиты от перегрузки по току в цепи будет осуществляться в соответствии с теми же общими рекомендациями, перечисленными выше: а именно, «предохранить» сторону источника питания , а не , соединенную с землей.

Хотя размещение защиты от перегрузки по току в цепи может определять относительную опасность поражения электрическим током в этой цепи при различных условиях, следует понимать, что такие устройства никогда не предназначались для защиты от поражения электрическим током.Ни предохранители, ни автоматические выключатели не предназначены для размыкания в случае поражения человека электрическим током; скорее, они предназначены для открытия только в условиях потенциального перегрева проводника. Устройства максимального тока в первую очередь защищают проводники цепи от повреждения из-за перегрева (и опасности возгорания, связанной с чрезмерно горячими проводниками), а во вторую очередь защищают определенные части оборудования, такие как нагрузки и генераторы (некоторые быстродействующие предохранители предназначены для защиты электронных устройств, особенно чувствительных к к скачкам тока).Поскольку уровни тока, необходимые для поражения электрическим током или поражения электрическим током, намного ниже нормальных уровней тока обычных силовых нагрузок, состояние перегрузки по току не является признаком возникновения поражения электрическим током. Существуют и другие устройства, предназначенные для обнаружения определенных ударных воздействий (наиболее популярными являются детекторы замыкания на землю), но эти устройства служат только этой цели и не связаны с защитой проводников от перегрева.

 

  • Плавкий предохранитель  – это небольшой тонкий проводник, предназначенный для плавления и разделения на две части с целью размыкания цепи в случае чрезмерного тока.
  • Автоматический выключатель  – это переключатель специальной конструкции, который автоматически размыкается для прерывания тока в цепи в случае перегрузки по току. Они могут быть «отключены» (разомкнуты) термически, магнитными полями или внешними устройствами, называемыми «защитными реле», в зависимости от конструкции выключателя, его размера и области применения.
  • Предохранители
  • в первую очередь оцениваются по максимальному току, но также оцениваются по тому, какое падение напряжения они безопасно выдержат после разрыва цепи.
  • Предохранители
  • могут перегорать быстро, медленно или где-то посередине при одинаковом максимальном уровне тока.
  • Лучшее место для установки предохранителя в заземленной энергосистеме — это путь незаземленного проводника к нагрузке. Таким образом, при срабатывании предохранителя к нагрузке будет подключен только заземленный (безопасный) проводник, что сделает присутствие людей более безопасным.

5.3: Проводники, изоляторы и индукционная зарядка

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Объясните, что такое проводник
  • Объясните, что такое изолятор
  • Перечислите различия и сходства между проводниками и изоляторами
  • Опишите процесс заряда индукцией

В предыдущем разделе мы говорили, что ученые смогли создать электрический заряд только на неметаллических материалах и никогда на металлах.Чтобы понять, почему это так, вам нужно больше узнать о природе и структуре атомов. В этом разделе мы обсудим, как и почему электрические заряды движутся — или не движутся — через материалы (рис. \(\PageIndex{1}\)). Более полное описание дано в следующей главе.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): В этом адаптере питания используются металлические провода и разъемы для передачи электричества от настенной розетки к портативному компьютеру. Проводящие провода позволяют электронам свободно перемещаться по кабелям, экранированным резиной и пластиком.Эти материалы действуют как изоляторы, которые не позволяют электрическому заряду выходить наружу. (кредит: модификация работы «Evan-Amos»/Wikimedia Commons)

Проводники и изоляторы

Как обсуждалось в предыдущем разделе, электроны окружают крошечное ядро ​​в виде (сравнительно) обширного облака отрицательного заряда. Однако это облако имеет определенную структуру. Давайте рассмотрим атом наиболее часто используемого проводника — меди.

По причинам, которые станут ясны в «Структуре атома», существует самый внешний электрон, который слабо связан с ядром атома.Его можно легко сместить; затем он перемещается к соседнему атому. В большой массе атомов меди (такой как медная проволока или лист меди) это огромное количество самых удаленных электронов (по одному на атом) блуждает от атома к атому, и это электроны, которые движутся, когда течет электричество. Эти блуждающие, или «свободные», электроны называются электронами проводимости s , и поэтому медь является отличным проводником (электрического заряда). Все проводящие элементы имеют одинаковое расположение электронов с одним или двумя электронами проводимости.Сюда входит большинство металлов.

Изоляторы , напротив, сделаны из материалов, в которых отсутствуют электроны проводимости; заряд течет только с большим трудом, если вообще течет. Даже если к изоляционному материалу добавить избыточный заряд, он не может двигаться, оставаясь на месте неопределенное время. Вот почему изоляционные материалы проявляют силы электрического притяжения и отталкивания, описанные ранее, тогда как проводники этого не делают; любой избыточный заряд, размещенный на проводнике, мгновенно стечет (из-за взаимного отталкивания существующих зарядов), не оставив вокруг лишнего заряда для создания сил.Заряд не может течь вдоль изолятора или через него, поэтому его электрические силы сохраняются в течение длительных периодов времени. (Заряд рассеется от изолятора при наличии достаточного времени.) Так случилось, что янтарь, мех и большинство полудрагоценных камней являются изоляторами, как и такие материалы, как дерево, стекло и пластик.

Индукционная зарядка

Рассмотрим подробнее, что происходит в проводнике при приближении к нему электрически заряженного предмета. Как уже упоминалось, электроны проводимости в проводнике могут двигаться почти с полной свободой.В результате, когда заряженный изолятор (например, положительно заряженный стеклянный стержень) приближается к проводнику, (общий) заряд изолятора оказывает электрическое воздействие на электроны проводимости. Поскольку стержень заряжен положительно, электроны проводимости (которые сами заряжены отрицательно) притягиваются и текут к изолятору на ближнюю сторону проводника (рис. \(\PageIndex{2}\)).

Теперь проводник по-прежнему электрически нейтрален; электроны проводимости изменили положение, но они все еще находятся в проводящем материале.Однако проводник теперь имеет заряд , распределение ; ближний конец (часть проводника, ближайшая к изолятору) теперь имеет больше отрицательного заряда, чем положительного, и обратное верно для конца, наиболее удаленного от изолятора. Перемещение отрицательных зарядов на ближнюю сторону проводника приводит к общему положительному заряду в части проводника, наиболее удаленной от изолятора. Таким образом, мы создали распределение электрического заряда, которого раньше не было.Этот процесс называется индуцированием поляризации — в данном случае поляризацией проводника. Возникающее в результате разделение положительного и отрицательного заряда называется поляризацией, а вещество или даже молекула, проявляющая поляризацию, называется поляризованным. Аналогичная ситуация возникает с отрицательно заряженным изолятором, но результирующая поляризация имеет противоположное направление.

Рисунок \(\PageIndex{2}\): Наведенная поляризация. Положительно заряженный стеклянный стержень подносят к левой стороне проводящей сферы, притягивая к себе отрицательный заряд и оставляя другую сторону сферы положительно заряженной.Хотя сфера в целом по-прежнему электрически нейтральна, теперь в ней есть распределение заряда, поэтому она может оказывать электрическое воздействие на другие близлежащие заряды. Кроме того, распределение таково, что оно будет притягиваться к стеклянной палочке.

В результате образуется то, что называется электрическим диполем, от латинской фразы, означающей «два конца». Наличие электрических зарядов на изоляторе и электрические силы, которые они прикладывают к электронам проводимости, создают или «индуцируют» диполь в проводнике.

Нейтральные объекты могут притягиваться к любому заряженному объекту. Например, кусочки соломы, притянутые к полированному янтарю, нейтральны. Если провести пластиковой расческой по волосам, заряженная расческа может собрать нейтральные кусочки бумаги. На рисунке \(\PageIndex{3}\) показано, как поляризация атомов и молекул в нейтральных объектах приводит к их притяжению к заряженному объекту.

Рисунок \(\PageIndex{3}\): как положительные, так и отрицательные объекты притягивают нейтральный объект, поляризуя его молекулы.а) Положительный объект, поднесенный к нейтральному изолятору, поляризует его молекулы. Происходит небольшой сдвиг в распределении электронов, вращающихся вокруг молекулы, при этом разноименные заряды приближаются, а одноименные отдаляются. Поскольку электростатическая сила уменьшается с расстоянием, возникает чистое притяжение. (b) Отрицательный объект создает противоположную поляризацию, но снова притягивает нейтральный объект. (c) Тот же эффект имеет место для проводника; поскольку разноименные заряды ближе, возникает чистое притяжение.

Когда заряженный стержень подносится к нейтральному веществу, в данном случае к изолятору, распределение заряда в атомах и молекулах немного смещается. Противоположный заряд притягивается к внешнему заряженному стержню, а одноименный отталкивается. Поскольку электростатическая сила уменьшается с расстоянием, отталкивание одноименных зарядов слабее, чем притяжение разноименных зарядов, и поэтому возникает чистое притяжение. Таким образом, положительно заряженная стеклянная палочка притягивает нейтральные кусочки бумаги, как и отрицательно заряженная резиновая палочка.Некоторые молекулы, например вода, являются полярными молекулами. Полярные молекулы имеют естественное или врожденное разделение зарядов, хотя в целом они нейтральны. Полярные молекулы особенно подвержены влиянию других заряженных объектов и проявляют более сильные поляризационные эффекты, чем молекулы с естественным однородным распределением заряда.

Когда два конца диполя могут быть разделены, этот метод зарядки посредством индукции может использоваться для создания заряженных объектов без передачи заряда. На рисунке \(\PageIndex{4}\) мы видим две нейтральные металлические сферы, соприкасающиеся друг с другом, но изолированные от остального мира.Положительно заряженный стержень подносят к одному из них, притягивая отрицательный заряд к этой стороне, оставляя другой шар положительно заряженным.

Рисунок \(\PageIndex{4}\): Индукционная зарядка. (а) Два незаряженных или нейтральных металлических шара соприкасаются друг с другом, но изолированы от остального мира. (b) Положительно заряженную стеклянную палочку подносят к сфере слева, притягивая к себе отрицательный заряд и оставляя другую сферу положительно заряженной. (c) Сферы разделяются до того, как стержень удаляется, таким образом разделяя отрицательные и положительные заряды.(d) Сферы сохраняют суммарные заряды после удаления индуцирующего стержня, даже если к ним не прикасался заряженный объект.

Другой метод индукционной зарядки показан на рисунке \(\PageIndex{5}\). Нейтральный металлический шар поляризуется, когда к нему подносят заряженный стержень. Затем сфера заземляется, а это означает, что проводящий провод проходит от сферы к земле. Поскольку Земля большая и большая часть земли является хорошим проводником, она может легко поставлять или принимать избыточный заряд. В этом случае электроны притягиваются к сфере через провод, называемый заземляющим проводом, потому что он обеспечивает проводящий путь к земле.Заземление разрывается до того, как заряженный стержень удаляется, в результате чего остается сфера с избыточным зарядом, противоположным заряду стержня. Опять же, при зарядке за счет индукции достигается противоположный заряд, и заряженный стержень не теряет своего избыточного заряда.

Рисунок \(\PageIndex{5}\): Индукционная зарядка с использованием заземления. а) К нейтральному металлическому шару подносят положительно заряженный стержень, который поляризует его. (b) Сфера заземлена, что позволяет электронам притягиваться из достаточного количества Земли.(c) Нарушено соединение с землей. (d) Положительный стержень удаляется, оставляя сферу с индуцированным отрицательным зарядом.

Авторы и авторство

  • Сэмюэля Дж. Линга (Государственный университет Трумэна), Джеффа Санни (Университет Лойолы Мэримаунт) и Билла Моебса со многими соавторами. Эта работа находится под лицензией OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).

Электрическая безопасность

Части под напряжением, которым может подвергаться работник, должны быть обесточены до того, как сотрудник начнет работать с ними или рядом с ними, за исключением случаев, когда обесточивание частей создает дополнительную или повышенную опасность или невозможно из-за конструкции оборудования или эксплуатационных ограничений.Примеры повышенных или дополнительных опасностей включают прерывание работы оборудования жизнеобеспечения, отключение систем аварийной сигнализации, отключение вентиляционного оборудования в опасных зонах или отключение освещения зоны. Детали под напряжением, которые работают при напряжении менее 50 вольт на землю, не нужно обесточивать, если нет повышенного риска электрических ожогов или взрывов из-за электрических дуг.

Обесточенные части

Когда сотрудники работают с обесточенными деталями или находятся достаточно близко к ним, чтобы подвергнуть сотрудников опасности поражения электрическим током, необходимо соблюдать следующие правила техники безопасности:

  • Рассматривать как находящиеся под напряжением любые проводники и части электрооборудования, которые были обесточены, но не были должным образом заблокированы или маркированы.
  • В то время как любой работник подвергается контакту с частями стационарного электрического оборудования или цепями, которые были обесточены, цепи, питающие части, должны быть заблокированы или маркированы бирками, или и тем, и другим. Кроме того, необходимо контролировать опасность поражения электрическим током; квалифицированный специалист должен проверить цепь на отсутствие питания от всех источников напряжения.
  • Перед обесточиванием цепей или оборудования необходимо определить безопасные процедуры обесточивания цепей и оборудования. Все источники электроэнергии должны быть отключены.Устройства цепи управления, такие как кнопки, электрические переключатели и блокировки, не должны использоваться в качестве единственного средства обесточивания цепей или оборудования. Блокировки не должны использоваться вместо процедур блокировки и маркировки.

Детали под напряжением

Работники считаются работающими с частями, находящимися под напряжением, или рядом с ними, если они работают с открытыми частями, находящимися под напряжением, путем прямого контакта или контакта с помощью инструментов или материалов, или когда они работают достаточно близко к частям, находящимся под напряжением, чтобы подвергаться любой опасности, которую они представляют.Только квалифицированный персонал может работать с частями электрических цепей или оборудованием, которые не были обесточены (блокировка/маркировка). Квалифицированные лица способны безопасно работать с цепями под напряжением и знакомы с правильным использованием специальных мер предосторожности, средств индивидуальной защиты, изоляционных и экранирующих материалов, а также изолированных инструментов.

Расстояния для квалифицированного персонала до переменного тока

Диапазон напряжения (фаза-фаза)

Минимальное расстояние сближения

300 В и менее

Избегать контакта

Более 300 В, не более 750 В

1 фут

Более 750 В, не более 2 кВ

1 фут.6 дюймов

Свыше 2 кВ, не более 15 кВ

2 фута

Свыше 15кВ, не более 37кВ

3 фута

Свыше 37 кВ, не более 87,5 кВ

3 фута 6 дюймов

Старше 87 лет.5кВ, не более 121кВ

4 фута

Воздушные линии

При проведении работ вблизи воздушных линий необходимо обесточить и заземлить линии или принять другие защитные меры перед началом работ. Такие защитные меры, как ограждение, изоляция или изоляция, должны предотвращать контакт квалифицированного лица, выполняющего работу, с линиями любой частью своего тела или косвенно через проводящие материалы, инструменты или оборудование.

Неквалифицированным лицам, работающим на возвышенности рядом с воздушными линиями, не разрешается приближаться или брать в руки токопроводящие предметы, которые могут соприкасаться или приближаться к любой неохраняемой, находящейся под напряжением воздушной линии, чем на следующие расстояния:

Напряжение относительно земли

Расстояние

50 кВ или ниже

10 футов

Свыше 50 кВ

10 футов (плюс 4 дюйма)за каждые 10кВ свыше 50кВ)

Неквалифицированным лицам, работающим на земле вблизи воздушных линий, не разрешается подносить токопроводящие или изолирующие предметы, не имеющие надлежащего класса изоляции, к неохраняемым воздушным линиям, находящимся под напряжением, на расстояние, указанное выше.

Квалифицированным лицам, работающим вблизи воздушных линий, будь то на возвышении или на земле, не разрешается приближаться или брать любой проводящий объект без утвержденной изолирующей ручки ближе к открытым частям под напряжением, которые указаны в таблице выше, расстояние приближения для Квалифицированные лица, если a.) Человек изолируется от части, находящейся под напряжением, с помощью соответствующих перчаток с рукавами, если необходимо, рассчитанными на используемое напряжение, или b.) Часть, находящаяся под напряжением, изолирована от всего человека, или c.) Человек токопроводящие объекты при потенциале, отличном от находящейся под напряжением части.

Электростатика: бесконтактная сила

Эта фокусная идея исследуется через:

Противопоставление взглядов студентов и ученых

Повседневный опыт студентов

У студентов есть много опыта, такого как правильная установка батарей в устройства и «подзарядка» батарей, которые «разряжены», что побуждает учащихся конструировать значения этих терминов.Эти значения часто очень тесно связаны с конкретными переживаниями.

Многие учащиеся испытали небольшие, но запоминающиеся удары током в результате «статического электричества», когда они выходили из машины в теплый и сухой день или умышленно царапали обувью синтетический ковер и касались металлической дверной ручки или друг друга. Некоторые учащиеся также играли с использованием «статического электричества», чтобы притягивать или отталкивать очень легкие предметы, например собирание маленьких кусочков бумаги или притягивание волос натертой пластиковой расческой или линейкой.

Учащиеся часто не связывают события, связанные с поражением электрическим током (например, игра на батутном коврике), с аналогичными событиями, связанными со статическим электрическим притяжением (например, наблюдение за прилипшей одеждой, выходящей из сушильной машины, или сахарными крупинками, которые притягиваются к внутреннюю поверхность пластикового контейнера при встряхивании). Для младших школьников эти события не связаны общим представлением об их «электростатическом» происхождении, и ученик не может сделать эту связь без поощрения.

Понятно, что многие младшие школьники не видят необходимости различать электростатические силы и магнитные силы. Для них это кажется обычным переживанием одной и той же бесконтактной силы. Например, воздушный шар, «натертый» тканью, в результате чего он притягивается к потолку, часто путано описывается учащимися (и некоторыми взрослыми) как «намагниченный» каким-то образом.

Для многих студентов драматическое наблюдение разряда молнии является одним из самых запоминающихся переживаний «видения» эффектов движения больших количеств электрического заряда, хотя этот опыт часто ошибочно приписывают другим явлениям.

Исследования: Benseghir & Closset (1996), Guisasola (1995), Harrington (1999), Henriques (2000), McIntyre (1974), Park, Kim, Kim & Lee (2001), Seroglou, Koumaras & Tselfes (1998)

Научный взгляд

Притяжение и отталкивание электрических зарядов — одна из трех фундаментальных бесконтактных сил в природе. Остальные — это магнетизм и сила гравитации (см. основную идею Силы без контакта).

Есть только два различных типа известных зарядов, которые ученые обозначили как «положительные» и «отрицательные».Эти имена были выбраны исторически, чтобы показать, что они каким-то образом «противоположны» друг другу, чтобы подчеркнуть две различные наблюдаемые формы. Ученые не знают точно, что такое заряд или чем два вида заряда отличаются друг от друга; однако каждый воздействует на себя и на свою противоположную форму.

Объекты с положительным и отрицательным зарядом притягиваются или притягиваются друг к другу, в то время как объекты с одинаковым зарядом (2 положительных или 2 отрицательных) отталкиваются или отталкиваются друг от друга. Заряженным объектам не нужно соприкасаться, чтобы между ними возникали силы отталкивания или притяжения; я.е. можно наблюдать, как они влияют друг на друга на коротких расстояниях и без необходимости в каком-либо промежуточном веществе, например. воздуха.

Когда предмет, сделанный из хорошего электрического изолятора, такого как пластик или стекло, энергично трется о другой гибкий электрический изолятор, сделанный из меха, хлопка или шерсти, заряд одного типа может перемещаться с поверхности одного изолятора на поверхность другого другой. На рис. 1 ниже перед трением каждый элемент электрически балансируется. На рис. 2 ниже после трения пластиковая линейка стала отрицательно заряженной, а хлопок заряжен положительно.Трение не создает зарядов, а перераспределяет заряд между двумя объектами. Вследствие их разного общего заряда две разделенные поверхности будут притягиваться друг к другу.

Заряженные объекты могут быть созданы с использованием методов, альтернативных трению или скольжению, но во всех случаях требуется, чтобы две поверхности находились в тесном контакте, а затем разделялись. Другими примерами являются разделение двух пластиковых листов или удаление клейкой ленты со стеклянного листа. Заряженные объекты также будут влиять на все другие небольшие «незаряженные» объекты, чтобы они стали частично противоположно заряженными, когда они приближаются к ним.Это вызывает их влечение друг к другу. Например, заряженный гребень будет притягивать мелкие предметы, такие как крупинки сахара, если приблизить их к себе. Если крупинки сахара соприкоснутся с сотами, то через некоторое время некоторые из крупинок приобретут такой же заряд, что и соты, и будут быстро отталкиваться.

Количество заряда на поверхности любого объекта со временем будет медленно уменьшаться, поскольку заряд в конечном итоге уносится водяным паром в окружающем воздухе. Например, заряженный воздушный шар в конечном итоге упадет с потолка, когда его заряд уменьшится.

Естественные проявления движения зарядов, такие как молнии, в основном происходят в грозовых облаках и реже над извергающимися вулканами или во время пыльных бурь. В грозовых облаках заряд перераспределяется неравномерно (часть будет положительной, а часть отрицательной). Этот дисбаланс может увеличиваться до точки, когда воздух становится проводником, и дисбаланс уменьшается за счет быстрой искры внутри облака или на Земле. . Это вспышка молнии, которую мы видим. Гром, который мы часто слышим, является результатом того, что эта мощная искра быстро нагревает воздух.

Ученые все еще пытаются выяснить, почему именно дисбаланс заряда создается в грозовых облаках.

См. веб-сайты, перечисленные в Раздел дополнительных ресурсов для получения дополнительной информации.

Критические идеи обучения

  • Электростатические силы являются бесконтактными силами; они тянут или толкают предметы, не касаясь их.
  • При трении некоторых материалов друг о друга может произойти перенос так называемого «заряда» с одной поверхности на другую.
  • Заряженные объекты притягивают другие незаряженные объекты и могут толкать или тянуть другие заряженные объекты.
  • Существует два вида заряда; ученые не знают точно, что такое заряд или чем отличаются два вида заряда; они называют эти два вида «позитивными» и «негативными».
  • Молния возникает в результате быстрого движения зарядов в грозовых облаках.

Исследуйте взаимосвязь между представлениями о заряде и неконтактных силах в Карты развития концепции – Электричество и магнетизм

На этом уровне основное внимание должно быть уделено поощрению учащихся к наблюдению и исследованию электростатических явлений в игровой форме, что приведет к выработке простых объяснений наблюдаемого притяжения и отталкивания заряженных объектов.Учащихся следует поощрять различать электростатические силы и магнитные силы как разные примеры бесконтактных сил.

Включение действий, связанных с растиранием два одинаковых пластиковых предмета из одного и того же материала важны, так как только в этих случаях вы можете видеть, как два предмета с одинаковым зарядом отталкивают друг друга, что является проявлением отталкивания одинаковых зарядов.

Основная идея, которую должны понять учащиеся, заключается в том, что электростатические силы являются бесконтактными силами; на этом уровне не важно подчеркивать учащимся, что «одинаковые заряды отталкиваются, а разные — притягиваются».Более уместно продемонстрировать, что заряженные объекты притягивают незаряженные объекты и могут либо притягивать, либо отталкивать другие заряженные объекты.

Постарайтесь сосредоточить внимание учащихся на повседневных «электростатических» переживаниях. Обычно это связано с тем, что один объект заряжается при трении, а другой — нет. Обычно используются натертые пластиковые расчески и линейки, притягивающие кусочки бумаги, но студенческие исследования не должны ограничиваться только ими.

Идеи, которые учащиеся привнесут в эту область, разнообразны и в большинстве своем не очень сильны.Использование демонстраций и просьба к учащимся предсказать, что может произойти, обычно являются сильными подходами к выявлению существующих представлений учащихся об электростатике на этом уровне.

Исследование: Guisasola (1995), McIntyr​e (1974)

Преподавательская деятельность

Когда в воздухе много влаги (например, во влажную погоду и/или идет дождь), очень трудно создать электростатический эффект и испытать описанные результаты. Планируйте выполнять эти действия, когда погодные условия будут теплыми и сухими.

Открытое обсуждение через обмен опытом

Рассмотрите возможность использования действия Predict-Observe-Explain, чтобы вызвать обсуждение. В тихой теплой комнате полностью надуйте круглый воздушный шар и подвесьте его к потолку или ферме крыши, используя длинную нейлоновую нить (или тонкую леску).

Теперь потрите воздушный шар куском шерсти/синтетики или джемпером, чтобы он заряжен. Попросите учащихся спрогнозировать, что произойдет, если вы поднесете материал или джемпер, которым вы его протирали, близко к воздушному шару.

Натирающий материал будет иметь заряд, отличный от заряда воздушного шара, поскольку заряд перемещается от одного объекта к другому. Воздушный шар и натирающий материал должны притягиваться друг к другу, демонстрируя силу притяжения.

Теперь добавьте еще один шарик так, чтобы он висел рядом с первым. Еще раз протрите каждый шарик тем же куском шерсти/синтетики или джемпером, который вы носите. Теперь они должны стать одинаково заряженными. Отойдите подальше, и вы и ученики увидите, как два воздушных шара расходятся, пытаясь отталкиваться друг от друга.

Предложите учащимся предсказать, произойдут ли изменения с течением времени. Изменится ли положение воздушных шаров? Студент должен понять, что воздушные шары будут медленно терять заряд и сближаться по мере уменьшения заряда со временем.

Бросьте вызов существующим представлениям учащихся

Снова используйте надутый воздушный шар, подвесьте его, как и раньше, на отрезке тонкой хлопчатобумажной ткани или лески. Ни в коем случае не пытайтесь тереть или заряжать баллон. Теперь попросите учащихся предсказать, что произойдет, если вы поднесете стержневой магнит к воздушному шару.

Полезно принять любые предложения о различных способах поднесения магнита к воздушному шару (например, «Попробуйте перевернуть магнит», «Держите его плоско возле воздушного шара»). Вполне вероятно, что многие студенты предсказывают, что воздушный шар и магнит будут притягиваться (и поэтому, вероятно, захотят попробовать магнит рядом с воздушным шаром разными способами, когда впервые не увидят никакого эффекта). Однако очень немногие студенты будут иметь какие-либо основания для поддержки этого предсказания — для большинства студентов предсказано притяжение, потому что они никогда не различали магнитные и электростатические силы.Не используйте заряженный воздушный шар, потому что он будет притягиваться к большинству незаряженных объектов, и это может ошибочно подтвердить предсказания учащегося.

Предложите открытую проблему для изучения в игровой форме или путем решения задач.

Дайте воздушный шар каждому члену класса. Попросите учеников сделать так, чтобы их воздушный шар как можно дольше оставался притянутым к потолку. Студенты должны будут надуть и зарядить свой воздушный шар, выбрав один из нескольких синтетических материалов, предназначенных для этой цели.Вы можете предложить учащимся измерять секундомером время до момента падения воздушных шаров.

Предложите учащимся подумать о следующем, чтобы добиться успеха:

  • Насколько большим должен быть воздушный шар? Будет ли это иметь значение?
  • Какой материал следует использовать для натирания (зарядки) воздушного шара?
  • Как долго они должны пытаться потереть или зарядить воздушный шар перед своей попыткой?
  • Какую форму шарика выбрать – круглую или колбаску? Будет ли это иметь значение?

Подходы к этой деятельности могут быть разными.Студенты могут поиграть с материалами и обсудить свой опыт позже. Им также можно предложить выбрать один вопрос и систематически исследовать его.

Предоставить учащимся ряд синтетических и натуральных материалов, таких как обрезки меха и хлопка, на выбор и на пробу. Подумайте также об использовании воздушных шаров в форме круглых и колбасных изделий.

Открытое обсуждение через обмен опытом

Еще одна демонстрация, которая продемонстрирует тот же эффект, что и воздушные шары, требует двух прозрачных пластиковых линеек и небольшой пластиковой бутылки (вода или безалкогольный напиток – бутылка с крышкой шириной 2-3 сантиметра). .Потрите одну линейку шерстью (если вы носите шерстяной джемпер, очень эффективно быстро потрите линейку под мышкой) и сбалансируйте ее на крышке бутылки. Теперь потрите другую линейку и поднесите натертый конец второй линейки к натертому концу первой линейки. Вы увидите, как линейка на бутылке с напитком отклоняется от второй линейки, потому что две линейки одинаково заряжены и отталкивают друг друга. Если поднести противоположно заряженную «натертую» шерсть к одной из линеек, они притянутся друг к другу.

Одним из способов стимулирования обсуждения может быть демонстрация этого упражнения, а затем побуждение учащихся найти связь с упражнением, включающим зарядку двух воздушных шаров, описанных выше.

Обратите внимание учащихся на упущенную из виду деталь.

Соберите множество простых предметов домашнего обихода, в которых можно увидеть действие электростатических сил. Их можно изучить в классе с небольшими группами учащихся.

Примеры предметов домашнего обихода могут включать:

  • ряд пластиковых бутылок, содержащих небольшое количество легких предметов, таких как сотни и тысячи украшений для тортов, мелкие сухие сахарные крупинки, шелуха подорожника или воздушный рис.Предложите учащимся встряхнуть контейнеры, в результате чего содержимое зарядится, когда они коснутся внутренних стенок контейнера, к которому их притягивает.
  • Набор пластиковых бутылок, содержащих небольшое количество легких предметов, таких как сотни и тысячи украшений для тортов, мелкие сухие сахарные зерна, шелуха подорожника или воздушный рис. Предложите учащимся встряхнуть контейнеры, в результате чего содержимое зарядится, когда они коснутся внутренних стенок контейнера, к которому их притягивает.

Прояснение и закрепление идей для общения с другими

После того, как учащиеся исследуют предметы домашнего обихода, их можно попросить сообщить классу о своих выводах. Это можно сделать с помощью коротких презентаций, в которых указывается любое связанное с этим наблюдение электростатических сил в действии. Исследование можно расширить, включив в него студентов, которые пишут короткие предложения, описывающие то, что они наблюдают, и рисуют помеченные диаграммы предметов и наблюдаемых эффектов.Учащихся можно попросить найти примеры электростатического опыта дома, которыми можно поделиться в школе. Может быть полезно, если учащиеся принесут фотографии или рисунки, которыми они могли бы поделиться.

Бывают ли птицы током, когда они садятся на провода?

Сегодняшнее чудо дня было вдохновлено h из AL. h Wonders , “ Почему птицы не бьются током о живой проводник? ”Спасибо, что ДУМАЕТЕ вместе с нами, х!

Что вы знаете об опасности электричества? Скорее всего, вы следуете множеству правил, чтобы не получить удар током.Ты не суешь пальцы в розетки. Вы не используете электроприборы рядом с водой. Вы не лезете на столбы электропередач.

Вы, наверное, заметили, что животные не следуют этим правилам! Вы, наверное, видели птиц или белок, бегающих вдоль линий электропередач. Возможно, вы даже видели их сидящими на проводах высоко в воздухе. Иногда эти провода могут быть заполнены десятками и даже сотнями птиц.

Сидят ли они в шоке? Их не должно быть, верно? Ведь вы не слышите ни визга, ни клубов дыма и перьев.В воздухе нет запаха жареной птицы. Итак, в чем дело? Как птицы могут сесть на эти провода и не получить удар током?

Ответ на этот вопрос связан с тем, как течет электричество. Он всегда будет двигаться по пути наименьшего сопротивления и лучше всего течет по проводникам. Медь в электрических проводах является отличным проводником. Птицы не являются хорошими проводниками. Это одна из причин, по которой их не бьет током, когда они сидят на электрических проводах. Энергия минует птиц и вместо этого продолжает течь по проводу.

Есть еще одна причина, по которой птицы могут сидеть на проводе, не получая удара током. Разницы в напряжении на одном проводе нет. Чтобы электроны двигались, должно существовать то, что ученые называют разницей в электрическом потенциале. Например, энергия течет из областей с высоким напряжением в области с низким напряжением. Если он течет по единственной линии электропередачи на 35 000 вольт, он будет продолжаться по пути наименьшего сопротивления. Это означает, что он будет обходить птиц, потому что нет разницы в электрическом потенциале.

Другое дело, если бы птица коснулась земли, сидя на проволоке. Это вызовет шок. Это также произошло бы, если бы птица коснулась другого провода с другим напряжением. В этих случаях тело птицы становилось проводником электричества. Он будет двигаться через птицу, чтобы достичь земли или другого места с другим напряжением. Вот почему линии электропередач, как правило, проходят высоко в воздухе с большим пространством между проводами!

Стандарты: НГСС.LS3.A, NGSS.LS3.B, CCRA.L.3, CCRA.L.6, CCRA.R.1, CCRA.R.2, CCRA.R.4, CCRA.R.10, CCRA.SL. 1, CCRA.SL.2, CCRA.W.2, CCRA.W.4, CCRA.L.1, CCRA.L.2

.

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован.