Основні поняття електрики (електрики)
Для того, щоб почати роботу з мікроконтролерами, такими як Arduino або Iskra JS, потрібно поступово покращувати свої знання в такій галузі як електрика.
Почнемо основ. Я постараюся додати деякі переклади визначень на англійську, що буде корисним у подальшій роботі з платами.
Електрика – це деякий рух електронів під впливом електромагнітного поля. Під електрикою розуміють енергію дуже дрібних заряджених частинок, які здійснюють свій рух усередині провідників у конкретному напрямку. Щоб краще розумітися на понятті електрики, слід розглянути його основні поняття.
Постійний та змінний струм
Постійний струм майже ніколи не змінює свій напрямок і величину з часом. А осьзмінний струм - той струм, який з деякою періодичністю змінює напрямок свого руху і величину.
Наприклад, можна уявити водний потік, який тече по трубі. Через певний час (наприклад, 5 секунд) вода буде прагнути то в один бік, то в протилежний. Зі струмом це буває набагато швидше - 50 разів за одну секунду (частота 50 Гц).
Протягом одного періоду коливання сила струму максимально збільшується, потім проходить через нуль, а потім здійснюється зворотний процес, але вже з іншим знаком. Все це відбувається тому, що отримання та передача змінного типу струму куди простіше, ніж у разі постійного.
Трансформатор
У свою чергу, отримання та передача змінного струму сильно взаємопов'язані з таким приладом як трансформатор. Генератор, який здійснює змінний струм, влаштований набагато простіше, ніж генератор для постійного струму. І в цілому, для передачі енергії на великі дистанції змінний струм підходить набагатокраще. За його допомогою витрачається менше енергії.
За допомогою генератора змінний струм перетворюється з низької напруги на високу та навпаки. Тому величезна кількість пристроїв діє від мережі, де струм саме змінний. Але постійний струм також дуже широко використовують у всіх типах батарей, у хімічній галузі та інших сферах.
Трифазна мережа
Трифазна мережа - спосіб передачі струму, коли змінний струм проходить по трьох проводах і тільки по одному повертається назад. Абсолютно будь-який електричний ланцюг має два дроти. По одному з них струм йде до користувача (наприклад, струм йде до чайника), а по іншому - повертається назад. Якщо розімкнути подібний ланцюг, струм просто не йтиме.
Той провід, яким слідує струм, зветьсяфазовим (часто його називають просто фазою), а той, за яким він повертається, —нульовим (називають нулем). Трифазна ланцюг складається з трьох фазових проводів та одного зворотного. Подібне стає можливим з тієї причини, що фаза змінного струму в кожному з цих трьох проводів зсунута відносно сусіднього на 120 °С.
Передача змінного струму здійснюється завдяки трифазним мережам. Це вкрай зручно і вигідно економічно — для цього не потрібні ще два нульові дроти. Підходячи до користувача, струм поділяється на 3 фази, і кожній із них надається по нулю. Так він подається в квартири та будинки. Деколи трифазна мережа проходить прямо до будинку. Найчастіше це відбувається у випадку із приватними секторами.
Заземлення
Заземлення - третій провід в однофазній мережі. За своєю суттю він не несе жодного робочого навантаження, а здебільшого виконує роль надійного запобіжника.
У ситуації, коли електрична мережараптово виходить з-під контролю людини (наприклад, випадок короткого замикання), утворюється істотна загроза виникнення пожежі чи удару струмом (отже, і загроза життю). Для того щоб це запобігти (це означає, що загальне значення струму не повинно бути вище безпечного для людей та пристроїв рівня), і вводять заземлення. З цього дроту надлишки електричного струму у буквальному значенні слова йдуть у землю.
Наприклад, у роботі електродвигуна пральної машини сталася мала поломка, і деяка частина електрики потрапляє на зовнішню металеву частину цього пристрою. Якщо заземлення в тому випадку не було б, цей заряд блукав би цією пральною машиною. І коли людина доторкнеться до неї, вона миттєво стане зручним виходом для такої енергії, а значить, отримає удар струмом.
При існуванні дроту заземлення у разі зайвий заряд стіче у ньому, не завдаючи нікому шкоди. Нульовий провідник також здатний виконувати роль заземлення і, в принципі, бути ним, але лише на електростанції.
Потрібно пам'ятати, що будь-яка ситуація, коли в будинку немає заземлення, небезпечна.
Статистична електрика
Статична електрика - явище, яке спровоковане виникненням або зникненням зайвої напруги на поверхні або всередині тих матеріалів, які не проводять електричний струм (скло, пластик, дерево та інші). Вони називаються діелектриками, тому що в їхній молекулярній структурі практично немає вільних електронів.
Статична електрика виникає через порушення рівноваги всередині атома або молекули. На їх зовнішніх орбіталях з'являються зайві електрони або, навпаки, електронів стає недостатньо.
Найвідоміша причина порушення подібногорівноваги - звичайне тертя. Навіть найбільш гладка на перший погляд поверхня (наприклад, дзеркальна) має свої шорсткості, мікровиступи і нерівності. Тертя існує завжди і в будь-якому середовищі: твердому, рідкому або газоподібному.
Різка зміна температури також може спричинити електризацію. Здійснюється зміна швидкості руху і, отже, числа зіткнень чи коливань атомів усередині молекули. Тому й відбувається спонтанне відділення електронів, які здатні накопичитись, створюючи статичний заряд.
У побуті часто можна спостерігати такий ефект. Коли людина ходить по килиму, вона є носієм негативного заряду, а ворсинки килима – позитивного. Якщо після такого ходіння людина візьме в руки ключ, накопичена напруга відразу розрядиться і дасть про себе знати - людину легенько трусить.
Особливо помітна статична електрика у зимовий час. У холодні сезони дуже низька вологість, а на людях – більше одягу. Сухість разом із великою кількістю діелектриків – дуже сприятливе середовище для електризації. Але побоюватися в цьому випадку нема чого - невеликі заряди статичної електрики абсолютно нешкідливі для життя та здоров'я людини.