Что такое токопроводящая среда

Термины и определения по электробезопасности

ГОСТ Р 12.1.009-2009 (далее – стандарт) устанавливает термины и определения основных понятий в области электробезопасности, применяемые в науке, технике и производстве.

Термины, установленные настоящим стандартом, обязательны для применения в документации всех видов, учебниках, учебных пособиях, научно-технической и справочной литературе.

Установленные в настоящем стандарте термины и определения расположены в систематизированном порядке, отражающем систему понятий в области электробезопасности.

Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин. В настоящем стандарте воспроизведены термины, установленные другими национальными стандартами. Номера статей соответствующих национальных стандартов приведены в квадратных скобках.

Приведенные определения можно при необходимости изменять, вводя в них производные признаки, раскрывая значения используемых в них терминов, указывая объекты, входящие в объем определяемого понятия. Изменения не должны нарушать объем и содержание понятий, определенных в настоящем стандарте.

Настоящий стандарт обязателен для применения при разработке и написании документации всех видов, учебников, учебных пособий, технической и справочной литературы в области электробезопасности.

Термины и определения по электробезопасности

Примечание — Токоведущие части в коммутационных аппаратах предназначены для пропускания и токов аварийных режимов.

Нейтральная проводящая часть Часть электроустановки, способная проводить электрический ток, потенциал которой в нормальном эксплуатационном режиме равен или близок к нулю. Проводящая часть Часть электроустановки, которая способна проводить электрический ток. Части, находящиеся под напряжением Любой проводник или подводящий элемент, который в нормальных условиях функционирования находится под напряжением. В их число входит и нулевой рабочий проводник. PEN-проводник Проводник, совмещающий функции защитного проводника и нулевого рабочего проводника. Проводник, совмещающий функции защитного проводника и проводника средней точки. Проводник, совмещающий функции защитного проводника и линейного проводника. Непроводящая окружающая среда Способ защиты человека или животного при их прикосновении к открытым проводящим частям, оказавшимся под опасным напряжением, обеспечиваемый высоким значением полного сопротивления окружающей среды (например, изолированные полы и стены) и отсутствием заземленных проводящих частей. Электрическое замыкание на корпус Аварийное электрическое соединение токоведущей части с металлическими нетоковедущими частями электроустановки. Электрическое замыкание на землю Аварийное электрическое соединение токоведущей части непосредственно с землей или нетоковедущими проводящими конструкциями или предметами, не изолированными от земли. Зона растекания Часть земли, которая находится в электрическом контакте с заземлителем и электрический потенциал которой не обязательно равен нулю. Ток замыкания на землю Ток, проходящий через место замыкания на землю. Шаговое напряжение Напряжение между двумя точками на поверхности земли, находящимися на расстоянии 1 м одна от другой, которое рассматривается как длина шага человека. Ток утечки Электрический ток, протекающий по нежелательным проводящим путям в нормальных условиях эксплуатации. Путь утечки Наименьшее расстояние между двумя токопроводящими частями или между токопроводящей частью и граничной поверхностью машины, измеренное по поверхности изоляционного материала. Ощутимый ток Электрический ток, вызывающий при прохождении через организм ощутимые раздражения. Токопроводящая среда Среда, не дающая защиты человеку или животному (касающемуся открытой проводящей части, ставшей опасной токопроводящей) за счет высокого полного сопротивления окружающей ее среды (например, изолирующие стены и полы) и отсутствия заземленных токопроводящих частей Неотпускающий ток Электрический ток, вызывающий при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник. Электрическое неотпускание Максимальное или близкое к максимальному мышечное сокращение, вызванное электрическим воздействием.

Примечание — Длительность неотпускания при повторяющемся электрическом воздействии может быть меньше, чем при единичном воздействии.

Фибрилляционный ток Электрический ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца. Порог ощутимого тока Наименьшее значение ощутимого тока. Порог неотпускающего тока Минимальное значение электрического тока заданных частоты и формы, вызывающее непроизвольное непреодолимое сокращение мышц. Порог фибрилляционного тока Минимальное значение электрического тока заданных частоты и формы, вызывающее фибрилляцию сердца. Работа без снятия напряжения Работа, выполняемая с прикосновением к токоведущим частям, находящимся под напряжением (рабочим или наведенным), или на менее допустимых расстояниях от этих токоведущих частей.

Примечание — В данном случае не имеется в виду работа на безопасном расстоянии от токоведущих частей.

Напряжение относительно земли при замыкании на землю Напряжение между рассматриваемой точкой и относительной землей для данного места замыкания на землю и данного значения тока замыкания на землю. Напряжение прикосновения Напряжение между проводящими частями при одновременном прикосновении к ним человека или животного.

Примечание — На значение напряжения прикосновения может существенно влиять сопротивление тела человека или животного, находящегося в контакте с проводящими частями. Возможно при ненормальном режиме работы.

Ток прикосновения Электрический ток, проходящий через тело человека или животного при прикосновении к одной или более доступной прикосновению части электроустановки или оборудования. Прямое прикосновение Электрический контакт людей или животных с токоведущими частями. Косвенное прикосновение Электрический контакт людей или животных с открытыми проводящими частями, которые оказались под напряжением при повреждении. Однофазное прикосновение Прикосновение к одной фазе электроустановки, находящейся под напряжением. Двухфазное прикосновение Одновременное прикосновение к двум фазам электроустановки, находящейся под напряжением. Однополюсное прикосновение Прикосновение к полюсу электроустановки, находящейся под напряжением. Двухполюсное прикосновение Одновременное прикосновение к двум полюсам электроустановки, находящейся под напряжением. Защита от прикосновения к токоведущим частям Техническое мероприятие, предотвращающее прикосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям. Основная изоляция Изоляция опасных токоведущих частей, которая обеспечивает защиту от прямого прикосновения.

Примечание — Это не относится к изоляции, используемой исключительно для функциональных целей.

Дополнительная изоляция Независимая изоляция, применяемая дополнительно к основной изоляции для защиты при повреждении. Двойная изоляция Изоляция, включающая в себя основную и дополнительную изоляцию. Усиленная изоляция Изоляция опасных токоведущих частей, обеспечивающая степень защиты от поражения электрическим током, эквивалентную степени защиты, обеспечиваемой двойной изоляцией.

Примечание — Усиленная изоляция может состоять из нескольких слоев, каждый из которых не может быть испытан отдельно как основная и дополнительная изоляция.

Изоляция рабочего места Способ защиты, основанный на изоляции рабочего места и токопроводящих частей в области рабочего места, потенциал которого отличается от потенциала токоведущих частей и прикосновение к которым является предусмотренным или возможным. Система заземления Функциональное заземление и защитное заземление точки или точек электроэнергетических систем. Заземляющее устройство Совокупность всех электрических соединений и устройств, включенных в заземление системы или установки, или оборудования. Заземлитель Проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду, например бетон. Электрически независимый заземлитель Заземлитель, расположенный на таком расстоянии от других заземлителей, что токи растекания с них не оказывают существенного влияния на электрический потенциал независимого заземлителя. Электрическое разделение сети Разделение электрической сети на отдельные электрически не связанные между собой участки с помощью разделяющего трансформатора. Уравнивание потенциалов Электрическое соединение проводящих частей для достижения эквипотенциальности. Заземленная нейтраль Нейтраль сети, соединенная с землей наглухо или через резистор или реактор, сопротивление которого достаточно мало, чтобы существенно ограничить колебания переходного процесса и обеспечить значение тока, необходимое для селективной защиты от замыкания на землю. Изолированная нейтраль Нейтраль сети, которая не имеет соединений с землей, за исключением приборов сигнализации, измерения и защиты, имеющих весьма высокое сопротивление, или которая соединена с землей через дугогасящий реактор, индуктивность которого такова, что при однофазном замыкании на землю ток реактора в основном компенсирует емкостную составляющую тока замыкания на землю. Электрозащитные средства Переносимые и перевозимые изделия, служащие для защиты людей, работающих с электроустановками (а также при работе с электрооборудованием), от поражения электрическим током, от воздействия электрической дуги и электромагнитного поля. Защитное устройство Устройство, срабатывание которого предотвращает опасную ситуацию в условиях ненормальной работы оборудования (установки, прибора и т.д.).

Примечание — Разработка и проектирование защитных устройств должны осуществляться на основе соответствия напряжению, внешним условиям и компетенции людей, имеющих доступ к отдельным частям установок.

Защитное ограждение Ограждение, обеспечивающее защиту от прямого прикосновения со стороны обычного направления доступа. Защитное заземление Заземление точки или точек системы, или установки, или оборудования в целях электробезопасности. Защитное уравнивание потенциалов Уравнивание потенциалов, выполняемое в целях электробезопасности. Основное изолирующее электрозащитное средство Изолирующее электрозащитное средство, изоляция которого длительно выдерживает рабочее напряжение электроустановки и которое позволяет работать на токоведущих частях, находящихся под напряжением. Дополнительное изолирующее электрозащитное средство Изолирующее электрозащитное средство, которое само по себе не может при данном напряжении обеспечить защиту от поражения электрическим током, но дополняет основное средство защиты, а также служит для защиты от напряжения прикосновения и напряжения шага. Защитная оболочка Оболочка, окружающая находящиеся внутри нее части оборудования и предотвращающая доступ к опасным токоведущим частям с любого направления. Сигнализатор наличия напряжения Устройство для предупреждения персонала о нахождении в потенциально опасной зоне из-за приближения к токоведущим частям, находящимся под напряжением, на опасное расстояние или для предварительной (ориентировочной) оценки наличия напряжения на токоведущих частях электроустановок при расстояниях между ними и работающим, значительно превышающих безопасные. Безопасное расстояние Наименьшее допустимое расстояние между работающим и источником опасности, необходимое для обеспечения безопасности работающего. Блокировка электротехнического изделия (устройства) Часть электротехнического изделия (устройства), предназначенная для предотвращения или ограничения выполнения операций одними частями изделия при определенных состояниях или положениях других частей изделия в целях предупреждения возникновения в нем недопустимых состояний или исключения доступа к его частям, находящимся под напряжением. Отключение Обесточивание установки или ее части путем отсоединения от всех источников электропитания. Его осуществляют в целях гарантирования безопасности обслуживающего персонала, работающего на или в непосредственной близости от частей установки, находящихся в нормальных условиях функционирования под напряжением и доступных для прямого контакта. Защитное отключение Быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током, а также при аварийном режиме. Защитное разделение цепей Отделение одной электрической цепи от другой с помощью двойной изоляции или основной изоляции и электрического защитного экранирования, или усиленной изоляции Защитное экранирование Отделение электрических цепей и/или проводников от опасных токоведущих частей с помощью электрического защитного экрана, присоединенного к системе защитного уравнивания потенциалов и предназначенного для обеспечения защиты от поражения электрическим током. Помещение с повышенной опасностью Помещение, имеющее в наличии одно из следующих условий, создающих повышенную опасность: сырость или токопроводящая пыль; токопроводящие полы (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т.п.); высокая температура; возможность одновременного прикосновения человека к металлоконструкциям зданий, имеющим соединение с землей, технологическим аппаратам, механизмам и т.п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования (открытым проводящим частям), с другой. Помещение без повышенной опасности Помещение, в котором отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность. Особо опасные помещения Помещения, характеризующиеся наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность: относительная влажность воздуха близка к 100% (потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой); химически активная или органическая среда; одновременно два или более условий повышенной опасности. Нормальный режим работы Режим работы, при котором оборудование (установка, прибор и т.д.) работает в условиях нормальной эксплуатации и в соответствии со своим назначением и инструкцией изготовителя при подсоединении к сети питания. Ненормальный режим работы Режим работы, при котором оборудование (установка, прибор и т.д.), работает в условиях, отличных от нормальной эксплуатации, или не в соответствии со своим назначением и инструкцией изготовителя. Нетоковедущая часть Часть (элемент, деталь и т.д.) оборудования (установки, прибора и т.д.), не предназначенная для пропускания тока при нормальной эксплуатации.

Примечание — Может являться проводящей частью как в аварийном, так и в нормальном режимах работы.

Доступная проводящая часть Часть (элемент, деталь и т.д.) оборудования (установки, прибора и т.д.), способная проводить электрический ток при аварийном режиме или при нарушении нормальной эксплуатации, доступная для контакта с человеком.

Примечание — Имеется в виду проводящая часть, не доступная для контакта при нормальном режиме работы.

Сторонняя проводящая часть Проводящая часть, которая не является частью электрической установки, но на которой может присутствовать электрический потенциал – обычно потенциал локальной земли.

Сила тока в проводнике и средах для новичков и не только

Ремонт бытовой техники и электропроводки своими руками требует от домашнего мастера понимания физических процессов электричества. Но среди практиков встречается категория “забывчивых” людей.

Специально для напоминания им, а не только ученикам школ, я подготовил материал о том, как создается сила тока в проводнике и других различных средах.

Постарался изложить его немного упрощенным и понятным языком без сложных формул и выводов, но подробно. Читайте, знакомьтесь, вспоминайте.

• Самые важные выводы из формул силы тока для домашнего мастера
• Ток в газах: диэлектрические свойства среды и условия протекания разрядов
• Ток в вакууме: как используется в радиоэлектронных приборах

При каких условиях возникает электрический ток и что такое сила тока простыми словами

Сразу обращаю внимание: определение электрического тока не относится к статическим, замершим явлениям. Оно напрямую связано с движением,динамическим состоянием.

Его создают не нейтральные, а активные частицы положительного или отрицательного электрического заряда.

И перемещаться они должны не хаотически, как жители мегаполиса во время часа пик, а направленно. Пример: движение массы автомобилей по многорядной дороге в одном направлении большого города.

Представили картину? Внутрь сплошного потока добавляются машины со стороны, какие-то водители съезжают с трассы на другие дороги. Но на общее движение эти процессы не особо влияют: направление сохраняется односторонним.

Так же происходит перемещение электрических зарядов. Внутри металлических проводников ток создают электроны. В обычном состоянии они там движутся довольно хаотически во все стороны.

Но стоит приложить к ним внешнюю силу электрического напряжения с положительными и отрицательными потенциалами на противоположных концах проводника, как начинается направленное движение зарядов.



Оно и является электрическим током. Обращаю внимание на последнее слово. Оно характеризует течение, перемещение, движение, динамику и связанные сними процессы, но не статику.

Именно величина приложенной внешней силы определяет качество направленного потока электронов в одну сторону. Чем выше ее значение, тем большая сила тока начинает протекать через проводник.

Однако здесь требуется учитывать несколько особенностей,связанных с:

• общепринятыми научными условностями;
• интенсивностью движения зарядов;
• Противодействием внутренней среды проводника.

В первом случае нам приходится преодолевать сложившиеся исторические стереотипы, когда люди смешивают общее направление электронов и электрического тока.

Внутри металлов электрический ток
создается за счет перемещения электронов в обратную сторону: они отталкиваются от одноименного минусового полюса и движутся к положительному.

Недопонимание этого положения может привести к ошибкам. Но их просто избежать: достаточно только запомнить эту особенность и использовать при расчетах или анализе действий электрических схем.

Интенсивность движения заряженных частиц характеризуют количеством их заряда, протекающего через заданную площадь за определённый промежуток времени.

Ее называют силой тока, обозначают латинской буквой I, вычисляют отношением ∆Q/∆t.



Здесь ∆Q — это количество зарядов, проходящих сквозь проводник с площадью S и длиной ∆L, а ∆t — калиброванный промежуток времени.

Для увеличения силы тока нам необходимо повысить число зарядов, проходящих через проводник за единицу времени, а для снижения — уменьшить.

Опять же присмотритесь к термину “сила тока”, вернее к его первому слову. Я специально на самой верхней картинке показал для сравнения мощный бицепс и тлеющую лампочку.

Силовой запас источника энергии может колебаться от излишнего до недостаточного для потребителя. А нам всегда требуется питать нагрузку оптимально. Для этого и введено понятие силы тока.

Чтобы ее оценивать используется единица системы измерения: ампер, обозначаемая латинской буквой A.



Теоретически, чтобы оценить 1 ампер необходимо:

• взять два очень тонких, бесконечно длинных и совершенно ровных проводника;
• разместить их на плоскости строго параллельно друг другу на расстоянии 1 метр;
• пропускать по ним одинаковый ток, постепенно повышая его величину;
• замерять силу притяжения проводов и зафиксировать момент, когда она достигнет значения 2×10-7 Ньютона.

Вот тогда и станет протекать в проводах 1 ампер.

На практике никто так не поступает. Для измерения созданы специальные приборы: амперметры. Их конструкции работают в размерах дольности и кратности: мили-, микро- и кило-.



Еще одно определение ампера связано с единицей количества электричества: кулоном (Кл), который проходит сквозь поперечное сечение провода за 1 секунду.

Это явление позволяет выполнять замеры в самых удобных местах любой электрической схемы.

Когда создается сложная разветвленная цепь для протекания нескольких токов, то последние тоже на всех отдельных участках остаются постоянными.

Третий случай противодействия среды тоже важен. Электроны в процессе движения сталкиваются с препятствиями в виде положительно и отрицательно заряженных частиц.

Такие столкновения связаны с затратами энергии, расходуемой на выделение тепла. Их обобщили термином электрического сопротивления и описали физическими законами в математической форме.

Внутренняя структура каждого металла оказывает различное противодействие протеканию тока. Наука давно изучила эти свойства и свела в таблицы, графики и формулы удельного электрического сопротивления.

При проведении расчетов нам остается только воспользоваться уже проверенными и подготовленными сведениями. Их можно выполнять на основе формул, представленных известной шпаргалкой электрика.



Но намного проще использовать онлайн калькулятор Закона Ома. Он позволит избежать совершения типичных математических ошибок.

Для любителей смотреть видео я рекомендую ролик Павла Виктор по основам теории электропроводности металлов.

Самые важные выводы из формул силы тока для домашнего мастера

Практическую пользу представляет только полное понимание процессов протекания тока по проводникам. В быту мы должны:

1. Заранее предусмотреть токовые нагрузки на проводку. Эти сведения помогут грамотно спроектировать ее для прокладки внутри своей квартире. А если она уже проложена, то потребуется учитывать и не превышать подключаемые мощности.



• Исключить типовые ошибки монтажа проводов и оборудования, на которых происходит бесполезная потеря энергии электричества,создается излишний нагрев, возникают повреждения.



• Правильно эксплуатировать проводку.



• Предусмотреть систему защит, которые автоматически предохранят бытовую сеть от возникновения случайных повреждений как внутри схемы, так и приходящих со стороны питания.



Сейчас я не стану более подробно расшифровывать каждый из этих четырех пунктов. У меня в планах расписать их для вас более подробно сериями статей, опубликовать в рубриках сайта. Следите за информацией или подписывайтесь на рассылку, дабы быть в курсе.

Какие бывают виды электрического тока в быту

Форма сигнала токов зависит от работы источника напряжения и сопротивления среды, через которую проходит сигнал. Чаще всего на практике домашнему мастеру приходится сталкиваться со следующим видами:

• постоянный сигнал, вырабатываемый от аккумуляторов или гальванических элементов;
• синусоидальный, создаваемый промышленными генераторами частоты 50 герц;
• пульсирующий, образуемый за счет преобразований различных блоков питания;
• импульсный, проникающий в бытовую сеть за счет разряда молний в воздушные линии электропередач;
• произвольный.



Чаще всего встречается синусоидальный или переменный ток: им питаются все наши приборы.

В современной проводке, питающейся синусоидальным напряжением, работает много полупроводниковых бытовых приборов. Они обладают не линейным сопротивлением, нарушают форму гармоники.

Эти помехи складываются по всей цепи от конкретного потребителя до питающего трансформатора, искажают идеальный синус произвольным образом. В результате изменяется как форма, так и величина питающего напряжения.

Это может привести к созданию аварийного режима: отгоранию нулевого проводника в питающей трехфазной цепи. Подробно этот процесс описан отдельной статьей другого сайта.

Электрический ток в различных средах: что надо знать электрику

Заряженные частицы под действием приложенного напряжения перемещаются не только внутри металлов, как мы разобрали выше на примере электронов, но и в:

• переходном слое полупроводниковых элементов;
• жидкостях различных составов;
• среде газа;
• и даже внутри вакуума.

Все эти среды оценивают способностью пропускать ток термином, называемым проводимостью. Это величина, обратная сопротивлению. Она обозначается буквой G, оценивается через удельную проводимость, которую можно найти в таблицах.

Проводимость вычисляется по формулам:

Сила тока в проводнике из металла: как используется в бытовых условиях

Способность внутренней структуры металлов по-разному влиять на условия движения направленных зарядов применяется для реализации специфических задач.

Транспортировка электрической мощности

Чтобы передать электрическую энергию на большое расстояние используют металлические проводники повышенного сечения с высокой проводимостью: медь или алюминий. Более дорогие металлы серебро и золото работают внутри сложных электронных схемах.

Всевозможные конструкции проводов, шнуров и кабелей на их основе надежно эксплуатируются в домашней проводке.



Нагревательные элементы


Для обогревательных приборов применяют вольфрам и нихром,обладающие большим сопротивлением. Оно позволяет разогревать проводник до высоких температур при правильном подборе приложенной мощности.

Этот принцип воплотился в многочисленных конструкциях электрических нагревателей — ТЭН-ах.



Защитные устройства

Завышенная сила тока в проводнике из металла с хорошей проводимостью, но тонким сечением позволяет создавать предохранители,используемые как токовые защиты.

Они нормально работают в оптимальном режиме нагрузки, но быстро перегорают при бросках напряжения, коротких замыканиях или перегрузках.

Еще несколько десятков лет предохранители массово служили основной защитой домашней проводки. Сейчас их заменили автоматическими выключателями. Но внутри всех блоков питания они продолжают надежно работать.



Ток в полупроводниках и его характеристики

Электрические свойства полупроводников сильно зависят от внешних условий: температуры, облучения светом.



Для увеличения их собственной проводимости в состав структуры добавлены специальные примеси.

Поэтому внутри полупроводника ток создается за счет собственной и примесной проводимости внутреннего p-n перехода.



Носителями зарядов полупроводника выступают электроны и дырки. Если плюсовой потенциал источника напряжения приложен к полюсу p, а минусовой — к n, то через p-n переход станет течь ток за счет созданного ими движения.

При обратном приложении полярности p-n переход остается закрытым. Поэтому на картинке выше в первом случае показана светящаяся лампочка, а во втором — потухшая.

Аналогичные p-n переходы работают в других полупроводниковых конструкциях: транзисторах, стабилитронах, тиристорах…

Все они рассчитаны на номинальное прохождение силы тока. Для этого прямо на их корпус наносится маркировка. По ней заходят в таблицы технических справочников и оценивают полупроводник по электрическим характеристикам.

Ток в жидкостях: 3 метода применения

Если металлы обладают хорошей проводимостью, то среда жидкостей может выступать как диэлектрик, проводник и даже полупроводник. Но, последний случай не для домашнего применения.

Изоляционные свойства

Высокими диэлектрическими свойствами обладает минеральное масло высокой степени очистки и заниженной вязкости, созданное для работы внутри промышленных трансформаторах.

Дистиллированная вода тоже имеет высокие изоляционные свойства.

Аккумуляторы и гальванопластика


Если в дистиллированную воду добавить немного соли, кислоты или щелочи, то она, за счет возникновения электролитической диссоциации, станет токопроводящей средой — электролитом.

Однако здесь надо понимать: ток, протекающий в металлах, не нарушает структуру их вещества. В жидкостях же происходят разрушительные химические процессы.

Поэтому принято считать металлы проводниками первого рода, а жидкости — второго.

Ток в жидкостях так же создается под действием приложенного напряжения. Например, когда к двум электродам, опущенным в водный раствор какой-то соли, подведены положительные и отрицательные потенциалы от батарейки или аккумулятора.



Молекулы раствора образуют положительно и отрицательно заряженные частицы — ионы. По знаку заряда их называют анионы (+) и катионы (-).

Под действием приложенного электрического поля анионы и катионы начинают движение к электродам противоположных знаков: катоду и аноду.

Такое встречное движение заряженных частиц образует электрический ток в жидкостях. При этом ионы, дойдя до своего электрода,разряжаются на нем и образуют осадок.

Наглядным примером могут быть гальванические процессы,проходящие в растворе медного купороса CuSO4 с опущенными в него медными электродами.

Ионы меди Cu заряжены положительно — это анионы. На катоде они теряют свой заряд и оседают тонким металлическим слоем.

Катионами выступает кислотный остаток SO4. Они приходят на анод, разряжаются, вступают в химическую реакцию с медью электрода, образуют молекулы медного купороса, поступают обратно в раствор.

По этому принципу за счет ионной проводимости работают все электролиты в гальванопластике, когда идет изменение структуры электродов, а состав жидкости не меняется.



С помощью этого метода создают тонкие покрытия из благородных металлов на ювелирных украшениях или защитный слой различных деталей от коррозии. Силу тока подбирают под скорость протекания химической реакции в зависимости от конкретных условий среды.

По этой же схеме работают все аккумуляторные батареи. Только они еще обладают возможностью накапливать заряд от приложенной энергии генератора и отдают электричество при разряде на потребитель.

Работу никель кадмиевого аккумулятора в режиме заряда от внешнего генератора и разряда на приложенную нагрузку демонстрирует простая схема.



Ток в газах: диэлектрические свойства среды и условия протекания разрядов

Обычная газовая среда обладает хорошими диэлектрическими свойствами: она состоит из нейтральных молекул и атомов.

Примером может служить воздушная атмосфера. Ее используют как изолирующий материал даже на высоковольтных линиях электропередач, передающих очень большие мощности.



Оголенные металлические провода закреплены на опоре через изоляторы и отделены от контура земли их высоким электрическим сопротивлением,а между собой — обычным воздухом. Так работают ВЛ всех напряжений, включая 1150кВ.

Однако диэлектрические свойства газов могут быть нарушены за счет воздействия внешней энергии: нагрева до большой температуры или приложения повышенной разности потенциалов. Только тогда происходит ионизация их молекул.

Она отличается от тех процессов, которые происходят внутри жидкостей. У электролитов молекулы расщепляются на две части: анионы и катионы.Молекула же газа во время ионизации выделяет электрон и остается в виде иона положительного заряда.

Как только внешние силы, создающие ионизацию газов,прекращают действовать, сразу исчезает проводимость газовой среды. Разряд молнии в воздухе является кратковременным явлением, подтверждающим это положение.



Ток в газах, кроме разряда молнии, может создаваться за счет поддержания электрической дуги. По этому принципу работают прожектора и проекционные аппараты яркого света, а также промышленные дуговые печи.



Неоновые и люминесцентные лампы используют свечение тлеющего разряда, протекающего в среде газа.



Еще один вид разряда в газах, применяемый в технике —искровой. Он создается газовыми разрядниками для замера величин больших потенциалов.

Ток в вакууме: как используется в радиоэлектронных приборах

Латинское слово вакуум трактуется на русском языке как пустота. Она создается практическим путем за счет откачки газов из закрытого пространства вакуумными насосами.

Носителей электрических зарядов в вакууме нет. Их необходимо внести в эту среду для того, чтобы создать ток. Здесь используется явление термоэлектронной эмиссии, которая возникает при нагреве металла.

Таким способом работают радиоэлектронные лампы, у которых катод подогревается нитью накала. Освобождающиеся из него электроны, под действием приложенного напряжения, движутся к аноду, образуют ток в вакууме.



По этому же принципу создана электронно лучевая трубка кинескопного телевизора, монитора, осциллографа.



Просто в ней добавлены управляющие электроды для отклонения луча и экран, указывающий на его положение.

На этом заканчиваю. Специально для вас сделан раздел комментариев. Он позволяет просто высказывать собственное мнение о прочитанной статье.

Что такое проводящая краска? Плюсы, минусы и применение

Электроника вошла в нашу повседневную жизнь до такой степени, что мы с трудом можем представить себе жизнь без нее. От автомобилей до бытовой техники и даже наших билетов на поезд – использование электроники даже в самых повседневных аспектах нашей жизни дало нам большое удобство.

Эта «интеграция» электроники в повседневную жизнь объекты – основная цель разработки токопроводящей краски. Возможность доставки токопроводящих материалов в такой гибкой среде, как краска, может полностью изменить наше представление о схемах и способах их использования. Что такое токопроводящая краска и как она работает?

Что такое токопроводящая краска?

Как следует из названия, проводящая краска – это тип краски, которая является электропроводящей. Это включает комбинацию проводящих частиц, таких как металлы или графит, и жидкой среды. Рассматриваемые частицы должны быть ультратонкими, чтобы сохранять характерное смачивание и связывание обычной краски.

Ток передается через проводящую краску, перескакивая от одной наночастицы к другой. Это означает, что эти частицы должны быть очень плотно упакованы вместе, чтобы обеспечить мосты для передачи зарядов – как жемчужное ожерелье. Это означает, что в определении того, насколько хорошо наносится токопроводящая краска, присутствует элемент случайности.

Есть ли разница между токопроводящей краской и токопроводящей краской?



Если вы когда-либо пробовали искать токопроводящую краску, вы можете обнаружить, что термины “токопроводящая краска” ‘и’ токопроводящие чернила ‘используются как синонимы. Это потому, что они, по сути, одно и то же, с небольшими различиями в том, как они используются и в подходящих областях применения.

По стандартным соглашениям краска используется в промышленных приложениях таким образом, что она находится поверх субстрат. Часто наносится распылением или кистью. Напротив, чернила печатаются на подложке таким образом, где они проникают через поверхность подложки, как бумага или ткань.

Во многих отношениях разница между красками и чернилами всегда была неоднозначной. . Если вы пытаетесь выбрать между токопроводящей краской и токопроводящей краской, часто имеет значение субстрат, на который вы собираетесь ее нанести, и способ нанесения. Проводящие чернила больше подходят для небольших приложений, в то время как крупные проекты, вероятно, больше подходят для проводящих красок.

Типы проводящих красок

Есть много проводящие лакокрасочные материалы существуют, но мы будем проводить различие между двумя типами на основе различных проводящих материалов, используемых в каждом из них. В основном ток проходит через частицы металла или частицы графита.

Проводящая краска на основе металла

Более распространенный тип проводящей краски, содержащей наночастицы металла, – это среда на основе растворителя. Наиболее распространенными типами металлов, используемых для этой цели, являются медь или серебро, оба из которых являются высокопроводящими и пластичными или «мягкими» металлами.

Преимущество использования металлических частиц в качестве основы для проводящих материалов. Краска в том, что они способны поддерживать передачу более высокого тока. Это происходит из-за присущей металлам проводимости, особенно тех, которые обычно используются в проводящих красках. Для приложений с высокими нагрузками более надежным вариантом будет токопроводящая краска на основе металла.

Металлы не лишены недостатков. Они склонны к окислению, поэтому нанесение металлопроводящей краски может иметь ограниченный срок хранения. Для них также обычно требуется среда на основе растворителя для имитации характеристик краски, которая представляет опасность с точки зрения воспламеняемости и вентиляции.

Наконец, некоторые из наиболее ценных металлов трудно найти и они подвержены воздействию колебания рыночной цены. Это не имеет большого значения, если вы просто ищете токопроводящую краску для одноразового использования, но это то, что вы можете рассмотреть, если планируете использовать токопроводящую краску периодически.

Электропроводящая краска на основе углерода

Альтернативой углю является графит, кристаллическая форма углерода. Графит долгое время использовался в качестве альтернативного проводника металлов из-за его большого количества в природе, устойчивости к окислению и лучшей термостойкости.

В качестве материала для токопроводящей краски графит просто измельчается до ультра -мелкодисперсные частицы и смешанные с жидкой средой. Поскольку графит не окисляется под воздействием влаги, он позволяет использовать среду на водной основе для создания проводящей краски. Это делает краску не содержащей растворителей и менее токсичной. Электропроводящая краска на основе графита высыхает при комнатной температуре и не требует отверждения.

Однако это также означает, что нанесение проводящей краски на основе графита не является водонепроницаемым, хотя это можно исправить применением акрила. лак или любое водостойкое покрытие. Есть также определенные материалы, такие как некоторые пластмассы, которые являются гидрофобными по своей природе и будут сопротивляться связыванию с краской на водной основе.

Самый большой недостаток выбора графита вместо металлов, поскольку проводящая среда по своей природе является меньшая способность графита передавать ток. В отличие от явления миграции ионов в металлах, графит зависит от локализации заряда для своих проводящих характеристик. Это гораздо более медленный механизм передачи заряда, который сильно ограничивает область применения проводящей краски на основе графита.

Плюсы и минусы проводящей краски

Токопроводящая краска может быть революционной с точки зрения универсальности и простоты использования, но все отраслевые эксперты сходятся во мнении, что они не обязаны в ближайшее время заменять сплошные проводники. Вот некоторые из сильных сторон токопроводящей краски, а также ее основные ограничения.

Достоинства:

Гибкая среда



Проводящая краска позволила интегрировать электрические цепи в среду, которая в противном случае была бы невозможна при использовании старой технологии проводников. Это включает гибкие носители, такие как бумага и ткань.

Эта гибкость также распространяется на способ нанесения проводящей краски. Ее можно наносить вручную кистью, распылением, трафаретной печатью или печатью с использованием струйной технологии. Эта универсальность в применении делает проводящую краску жизнеспособным компонентом для автоматизированных производственных процессов.

Простота использования

Не у всех есть технические ноу-хау, чтобы строить схемы из проводов, но даже дети знают, как их использовать. краска или чернила. Эта беспрецедентная простота использования сделала токопроводящую краску ценным инструментом в обучении электронике и схемам, а также инструментом для быстрого ремонта.

МИНУСЫ:

Не такой проводящий, как сплошные проводники

Суровая реальность токопроводящих красок или чернил состоит в том, что они никогда не будут такими проводящий как сплошной кусок проводящего материала. Передача тока зависит от контакта между соседними частицами проводящих частиц, образующих непрерывный мост от одного вывода к другому. Это не проблема сплошного куска металлической проволоки.

Однако есть элемент случайности в том, насколько хорошо проводящая краска может воспроизвести этот эффект. Также необходимо учитывать переменные, такие как толщина нанесения краски и время отверждения. В любом случае при использовании проводящих чернил всегда будет определенная степень неэффективности передачи заряда.

Низкая долговечность

Хотя Отсутствие жесткости проводящей краски придает ей совершенно новые возможности универсальности, а также означает, что ей не хватает прочности, как у сплошных проводников. В большинстве случаев токопроводящая краска не наносится на предметы, предназначенные для использования в тяжелых условиях. Тем не менее, за этим недостатком все еще есть приятная сторона – тот факт, что схемы, сделанные с помощью проводящей краски, легко ремонтировать.

Применение проводящей краски

Проводящая краска – это технология, которая существует уже давно, но ее адаптируемость медленно растет. Основным препятствием на пути к его принятию является тот факт, что он стремится заменить традиционные электрические схемы – давно устоявшуюся технологию, от которой мы стали сильно зависеть. Таким образом, использование проводящей краски в основном ограничивалось новыми областями применения и теми, которые считаются некритичными. Вот некоторые из способов, которыми в настоящее время используется токопроводящая краска:

Образовательный инструмент

Образование в области электроники может революционизировать за счет использования токопроводящей краски . Вместо того, чтобы использовать провода и макеты, учащиеся могут просто рисовать схемы на бумаге для соединения электрических компонентов с источником питания.

Это значительно упрощает процесс изучения схем и делает его более увлекательным и доступным для молодежи. студенты. Более того, схемы, сделанные из токопроводящей краски, даже не должны выглядеть как схемы. Это дает студентам некоторую свободу творчества в выборе дизайна своих схем.

RFID-метки



Проводящая краска позволила интегрировать электронные схемы в такие легкие, как бумага, объекты. RFID-метки, например, для железнодорожных билетов и карт доступа, обычно имеют схемы, сделанные из проводящей краски. Это может быть не сразу видно, поскольку они могут быть встроены в карты, несмотря на их удивительно тонкие форм-факторы.

RFID-метки являются одними из лучших примеров использования проводящей краски для интеграции электроники в объекты раньше считалось невозможным.

Холодная пайка

Пайка – процесс, при котором электрические компоненты соединяются вместе припоем или куском расплавленного присадочного металла. Помимо их физического соединения, припой также обеспечивает токопроводящий мостик. Однако старомодная пайка требует воздействия на присадочный металл высоких температур. Это довольно деликатный процесс, который может быть опасен для неопытных.

Холодная пайка с использованием токопроводящей краски устраняет сложность и опасность горячей пайки. С помощью холодной пайки вы можете создать токопроводящие перемычки между электрическими компонентами всего за несколько минут без каких-либо технических навыков и без использования специального оборудования.

Быстрый ремонт

Проводящую краску можно использовать как инструмент для быстрого ремонта поврежденных электрических схем, особенно если у вас нет ни времени, ни материалов для более длительного ремонта. Обратите внимание, что токопроводящая краска не должна использоваться вместо настоящих электрических проводов или других электрических компонентов. Однако они должны работать достаточно хорошо, когда вы находитесь в труднодоступном месте, например, когда сломается ваша машина или кухонный прибор будет поврежден в выходные.

Носимые устройства

Одно из наиболее известных потенциальных применений токопроводящей краски – это носимая техника. В этом легко убедиться – до появления токопроводящей краски не было способа интегрировать электрические схемы в ткани таким образом, чтобы они не становились тяжелыми или громоздкими. Потенциал этого способа использования токопроводящей краски еще предстоит изучить, но уже были разговоры об одежде, которая может определять температуру и влажность, а затем передавать данные на смартфон. Возможности необычные, но, безусловно, захватывающие.

Как сделать проводящую краску своими руками

Как и следовало ожидать, проводящая краска немного дороже, чем обычная краска. Если вам не хочется тратить 30 долларов на небольшой цилиндр с проводящей краской, то вы можете сделать его самостоятельно, используя всего несколько простых в доступе ингредиентов.

Существует множество руководств по изготовлению самодельных красок. онлайн о том, как сделать токопроводящую краску самостоятельно. Практически для всех этих руководств в качестве проводника использовался графитовый порошок.. Его гораздо проще купить, чем наночастицы металла.

Затем вам нужно будет использовать непроводящий жидкий носитель, чтобы суспендировать порошок и равномерно распределить его. Для этого есть несколько разных вариантов. Вы можете использовать стандартный белый клей, но некоторые из них добились большего успеха при использовании акриловой краски. В любом случае вы хотите получить очень густую консистенцию, которую все же можно наносить тонкими и однородными слоями.

Изготовление токопроводящей краски своими руками намного дешевле, чем покупка. С помощью белого клея вы можете сделать белый клей, который будет примерно в десять-двадцать раз дешевле, чем коммерчески доступные. Качество самодельного клея сравнимо с качеством, приобретенным в магазине, при условии, что вы используете тот же проводящий материал.

Заключительные мысли

Проводящая краска остается в некотором роде новинкой. материал с потенциалом, который еще предстоит изучить. Прелесть токопроводящей краски в том, что она очень доступная – дешевая, простая в использовании, и вы даже можете сделать свою партию из купленных в магазине материалов. Тем не менее, его проводящие свойства все еще сильно ограничены.

Хотя проводящая краска не собирается в ближайшее время заменять настоящие твердые проводники, это не надуманная мысль, что она может занять какую-то нишу. Приложения. Поиск этой ниши, возможно, является самой непосредственной проблемой, с которой сталкивается эта технология.

Смазка для контактов автомобильная: электропроводная или электроизоляционная?

Для электрических контактов в автомобиле, естественным образом создается неблагоприятная среда. Несмотря на то, что автомобильные разъемы имеют резиновые уплотнения в корпусе, внутрь все равно попадает влага.



Даже медьсодержащие контакты подвержены влиянию коррозии. Это не значит, что металлический лепесток может механически разрушиться. Однако на рабочих поверхностях образуется тонкий слой окислов, сопротивление которых намного выше, чем у металла.

В результате происходит сбой при передаче управляющего сигнала, или еще хуже: силовые линии начинают искрить в точке контакта, что приводит к подгоранию лепестков. Минимальные потери – перестает работать устройство. В самых запущенных случаях, возможно возгорание.

Как защитить контакты в разъемах?



Полная герметизация нецелесообразна. Через любое электрическое устройство должен проходить воздух. Иначе внутри будет образовываться конденсат, и коррозия моментально выведет из строя все контакты. Исключение составляют соединения, «наглухо» залитые компаундом.

Так можно защитить от окисления монтажную плату, для электроконтактов автомобиля способ не подходит. Вы не сможете отсоединить разъем. В целях эффективной защиты, сборщики применяют электроизоляционные смазки.

Еще одна проблема – вибрация. Пружинные ответные части ножевых контактов (так называемые «мамы») со временем ослабевают. От постоянной тряски (это нормальный режим работы в автомобиле), соединение может пропасть или стать ненадежным.

Появляется так называемый «дребезг» контактов. Последствия равносильны коррозии: искрение, неустойчивое прохождение управляющих сигналов. Выручает смазка для контактов автомобильная электропроводная. С ее помощью внутри каждой соединительной пары образуется токопроводящая среда.

Что такое токопроводящая смазка для контактов?

По сути, это обычное компонентное вещество пластичной консистенции, со специальными добавками. В качестве основы используется минеральное масло.

Для повышения вязкости добавляется присадка: это может быть этилцеллюлоза, имеющая в своем составе соли высокомолекулярных соединений (по сути – то же самое мыло).

Иногда добавляются высшие органические кислоты. Обязательно вводится стабилизирующий компонент: ацетоновый раствор бензотриазола.



Но такая смазка для контактов не является электропроводной. Она просто защищает разъем от коррозии. Поэтому в пластичную массу добавляется высокодисперсный (тонкого помола) порошок меди.

Она имеет характерный цвет, и фактически является проводником электричества. Принцип действия простой: при правильном нанесении, токопроводящая смазка для контактов заполняет собой все микропустоты в соединении, и расширяет пятно взаимодействия.

Поскольку состав пластичный, при вибрации разрыва соединений не происходит, электрический ток протекает без перерыва. Кроме того, в месте нанесения обеспечивается защита от коррозии.

Еще один вариант: автомобильная электропроводная смазка для контактов на основе графита. Состав основы аналогичный, минеральное масло с добавлением стабилизаторов и загустителей.



Только в качестве токопроводящей среды применяется графит тонкого помола. Электропроводность материала почти не уступает медной добавке, но стоимость такой смазки существенно ниже. Выглядит она не так эстетично, но ведь это не декоративный элемент.

Также, как и медная, графитовая паста не просто обеспечивает надежный контакт, но и защищает от проникновения влаги и коррозии при соприкосновении с воздухом.

Преимущества и недостатки токопроводящих составов

• Сильные стороны мы уже рассмотрели. Защита от внешних воздействий, надежный контакт при вибрации, облегчение размыкания разъема (электропроводность не причем, в любом случае – это смазка). Еще одно преимущество – токопроводящая паста в некоторых случаях может выступить в качестве разделительного слоя между разнородными металлами. Например, при прямом соединении меди и алюминия, возникает электрохимическая реакция, металлы стремительно коррозируют. Слой пасты снижает негативное влияние.
  Применение смазки для электрических контактов
• К недостаткам можно отнести возможность замыкания. Если разъем достаточно плотный, паста может закоротить расположенные рядом контакты. Понятно, что при высоких значениях силы тока, смазка просто испарится: но может возникнуть и возгорание. В таком случае поможет предохранитель. А если замкнуть сигнальные слаботочные контакты, то в лучшем случае электронные модули не будут выполнять команды, а в худшем – выйдет из строя элементная база.

Поэтому, токопроводящие составы не наносятся как слой масла на бутерброд. Составом покрываются только контакты, по возможности без образования потеков и капель. Соответственно, на компактных разъемах с плотной гребенкой применение невозможно.

Изоляционные смазки для электроконтактов в автомобиле

Если вопрос надежности контактных групп остро не стоит, но требуется защитить разъем от агрессивной внешней среды – используют электроизоляционные составы. Область применения – любой разъем в подкапотном пространстве, датчики за пределами кузова автомобиля, фары и фонари.

Как правильно обработать и защитить контакты от окисления — видео

Общие правила нанесения смазки на контакты

• полости внутри разъема следует очистить от пыли, влаги, и просушить;
• по возможности, следует зачистить контакты типа «папа» мелкой наждачной бумагой, опилки удалить;
• контакты типа «мама» зачищаются надфилем, иглой, узкой полоской наждачной бумаги.

Затем металлические части покрываются тонким слоем смазки. Если паста не токопроводящая, можно нанести ее на все внутренние поверхности, для 100% защиты от проникновения влаги. Наружные контакты (типа клемм аккумулятора) покрываются еще и с внешней стороны.



Разумеется, смазка не вечная, хотя бы 1 раз в год ее необходимо смывать и наносить заново.