12Фев

Как провести электричество: Как провести свет в доме своими руками: видео + инструкция

12 Фев 1975 alexxlab Комментировать

Содержание

Простой способ провести электричество на балкон

Автор Марсель Сагитов На чтение 10 мин. Просмотров 164

Любое помещение нельзя считать благоустроенным, если в нём нет электричества. Это правило относят и к балконам.

Многих владельцев, прежде всего, застеклённых балконов, которые используются в качестве дополнительной комнаты, интересует вопрос: как провести электричество на балкон, чтобы он был освещён, и можно было пользоваться электроприборами.

Интересное решение — освещение с помощью светодиодной ленты под подоконником.

Об электроснабжении балконов описано в этой статье.

Требования к балкону по электроснабжению

Чтобы провести электричество на балкон, обязательно оценивают его состояние.

На балконе не должно быть перепадов температуры, из-за которых появится конденсат, и произойдёт замыкание незащищённой электропроводки, а затем пожар. Помещение должно быть сухим и проветриваемым.

Не рекомендуется проводить электричество на незастеклённом балконе, так как в этом случае приходится принимать повышенные меры по электробезопасности, а это дополнительные затраты. Например, на таких балконах используют только влагозащитные светильники и электропроводку, проложенную в защитном рукаве или коробе.

Электрическую проводку целесообразно проводить на застеклённом балконе перед отделочными работами во время капитального ремонта.

Требования к электробезопасности

Перед работами с электричеством, необходимо ознакомиться с правилами электробезопасности, а затем их соблюдать. Для безопасности необходимо:

  • все работы на электросетях выполнять только при полностью обесточенной квартире;
  • выбирать электроинструмент с изолированными ручками и двойной изоляцией;
  • перед сверлением стен убедиться, что под штукатуркой не проложены провода скрытой проводки;

Подготовка к монтажу

Чтобы проложенная электропроводка и установленное электрооборудование не нарушали требований электробезопасности, не портили интерьер балкона, необходимо подготовиться к монтажу. Подготовка включает определённые операции.

  1. Выбор типа освещения.

Очень важно правильно выбрать тип освещения для балкона. Во-первых, от освещения зависит назначение помещения, во-вторых, с освещением связана нагрузка на сети.

Используются следующие варианты освещения:

  • точечное освещение — это вариант для потолка балкона, обшитого деревом или ПВХ панелями. Существуют разные типы точечных светильников (диодные, галогенные, накаливания), которые различаются по энергопотреблению и способу подключения;
  • настенное освещение — это светильники в виде бра. Они крепятся к стенам в разных частях балкона, а управляются от одного или от разных выключателей;
  • общее освещение — это самый простой и неэнергоемкий вариант, который легко реализуется. Когда на балконе необходимо иметь только техническое освещение, то светильник с одной или несколькими лампами подвешивается на потолок.
  1. Выбор схемы подключения.

После выбора типа освещения легко рассчитать максимальную нагрузку на сети. В зависимости от нагрузки выбирается один из вариантов подключения к квартирному электроснабжению:

  • квартирный распределительный электрический щиток;
  • распределительная коробка между потребителями внутри квартиры;
  • электрическая розетка, расположенная рядом с балконом.
Самый простой вариант: вывод питающего кабеля от ближайшей розетки

В зависимости от источника электроснабжения создаётся электрическая схема, по которой будут выполняться монтажные работы.

В большинстве случаев балконы подключаются к ближайшей электрической розетке.

Если на большом балконе устанавливается несколько светильников и розеток, то для них монтируют общую распределительную коробку.

Возможный вариант схемы электроснабжения балкона имеет следующий вид:

В этой схеме используется параллельный способ подключения, то есть к фазному и нулевому проводу параллельно подключаются выключатель, светильник, розетки.

  1. Выбор способа разводки проводов.

Для разводки электрических проводов на балконе используют один из способов.

  1. Скрытый способ — вариант, при котором провод прокладывают в специальных каналах. Удобный способ скрыть провода под штукатуркой или покрытием.
  1. Открытый способ — это простой и дешёвый вариант прокладки проводов. Предусмотрены разные способы защиты проводов. Например, прокладка проводов в жёстких пластиковых трубах, которые с помощью специальных приспособлений крепятся к стене.

    Проводка в кабель — каналах

  1. Выбор и покупка проводов.

Правильный выбор проводов существенно влияет на качество проводки. В качестве материала для проводов используется медь и алюминий.

Чаще всего предпочтение отдаётся проводам с медными жилами. Они имеют более низкое сопротивление, чем алюминиевые провода, а значит, при одинаковом сечении выдерживают большую нагрузку. Важное преимущество медных проводов — это высокая гибкость, что требуется при прокладке балконной проводки.

Алюминиевые провода более дешёвые, поэтому в домах старой застройки вся скрытая проводка уложена проводами из такого материала. Сейчас провода из алюминия используются, когда необходимо сэкономить, а безопасность не имеет значения.

ВАЖНО!

В электропроводке должны быть провода из одного материала, потому что алюминий с медью в скрутке окисляются, после чего возникает искрение.

Можно подсоединить через специальный одноразовый клеммник

По мнению специалистов, для прокладки сетей в квартире должны использоваться электрические кабели следующих марок:

  • ВВГ — небронированный гибкий кабель, состоящий из медных жил. Они имеют различную форму с поливинилхлоридной изоляцией. Существуют различные модификации кабеля, в том числе с негорючей изоляцией;
  • NYM — кабель, изготовленный по европейским стандартам. Чтобы обеспечить негорючесть изделия, между оболочкой и медными жилами уложен резиновый наполнитель.

Существенным плюсом обоих кабелей, кроме лёгкой разделки и удобного монтажа, является широкий ассортимент по техническим характеристикам и ценам.

Сечение жил соединительного кабеля зависит от нагрузки.

Контур освещения балкона имеет небольшую нагрузку, поэтому может подключаться кабелем 1,5 квадрата.

Нагрузка на розетках связана с подключёнными электроприборами. Чтобы пользоваться приборами максимальной мощности, достаточно проложить кабель

2,5 квадрата.

Для прокладки электричества на балкон от розетки, достаточно двухжильного кабеля с запасом по мощности. В том случае, когда планируют пользоваться на балконе мощными электроприборами, то от квартирного электрощита прокладывают трёхжильный кабель.

При покупке кабельной продукции обращают внимание, кроме цены, на следующие особенности:

  • соответствие марки и сечения кабеля расчётным данным;
  • наличие на бухте кабеля бирки с указанием основных характеристик. Кроме того, на изоляции по всей длине кабеля должно указываться сечение и марка;
  • кабель не должен иметь перегибов, повреждений, помятостей.
  1. Выбор и покупка розеток и выключателей.

Существует большой ассортимент розеток и выключателей. Их выбор в зависимости от дизайна, стоимости и дополнительных возможностей зависит от предпочтений пользователя. Например, для балкона можно выбрать выключатель оригинального дизайна со световым маячком. А вот для выбора и покупки долговечных, надёжных и безопасных моделей необходимо учитывать некоторые особенности.

  1. Способ установки.

Выбор розеток и выключателей зависит от специфики монтажа проводки на балконе. Конструктивно и по цене отличаются изделия для открытой и скрытой проводки.

Выключатель открытого типаВстроенный выключатель
  1. Номинальный ток.

С этим параметром связана допустимая нагрузка на изделие. Если для выключателя нагрузка не имеет большого значения, то у розеток должен быть запас по мощности. Практика показывает, что когда на балконе не планируется подключать оборудование больше 3,5 кВт, то достаточно розеток с номинальным током 16 А.

  1. Степень защиты.

Балконное электрооборудование должно защищаться от пыли и влаги. На его корпусе нанесён код IP, который характеризует степень защиты.

Распаячная коробка с влагозащитой

Рекомендуется для застеклённого балкона выбирать модели с показателем не меньше

IP54 (средняя степень защиты), а для открытого балкона — IP56 (полная защита).

  1. Качество контактной группы.

Это важный параметр, прежде всего, для розеток:

  • контакты со специальными пружинами меньше разрабатываются;
  • высокая надёжность у контактов из цветных металлов;
  • упругие контакты почти не подгорают.

Розетки из керамики выдерживают большую нагрузку, чем пластиковые, а значит, служат дольше.

  1. Производитель.

На рынке электротоваров представлены модели розеток и выключателей отечественных и импортных производителей. Они мало отличаются по качеству, но есть различия в цене. Правда, монтаж отечественных моделей более трудоёмкий.

Хорошо себя зарекомендовали модели, выпускаемые под такими брендами:

  • LK StudioTM — Россия;
  • Legrand — Франция;
  • SIMON — Испания;

Монтаж скрытой проводки от комнатной розетки

Схема подключения розеток и выключателей с заземлением

Чтобы монтажные работы были качественными, необходимо, кроме подготовки материалов и инструментов, выполнить разметку по ранее разработанной схеме.

Штробим стену для прокладки провода от розеткиВ случае чистовой отделки в комнате скрываем провод в кабель каналах

К скрытому типу относится прокладка электропроводки от комнатной розетки под различными обшивками балкона (плиты, панели, гипсокартон). В этом случае вместо штробов используются гофрированные трубы, короба, пластиковые трубы.

Работы выполняются в следующем порядке:

  1. На стенах и на потолке собирают конструкцию из профилей. Пробивают в стене входное отверстие для кабеля.

    Легче всего завести кабель через раму

  1. Отмечают места установки распределительной коробки (200 мм от потолка), розеток (300 мм от пола) и выключателя (1000 мм от пола). Нельзя забывать об удобстве и практичности установки светильников.

    Закладные бруски для розеток и выключателей

  1. К стене крепят накладную распределительную коробку с соответствующей степенью защиты (код IP).
  1. Через гофрированные трубы пропускают кабель. Укладку и крепление труб выполняют строго вертикально от распределительной коробки в сторону розеток, выключателя, светильников. К распределительной коробке подключают кабель от комнатной розетки.
  1. В распределительной коробке соединяют провода и изолируют.

    Соединяем согласно электросхеме с помощью клеммников WAGO

  1. Монтируют обшивку на профили.
  1. Специальной насадкой на дрели делают отверстия в обшивке, предназначенные для подрозетников выключателя, розеток, светильников. В отверстия вытягивают провод, проложенный в гофрированных трубах.

    Если насадки нет — тонким сверлом 

  1. Подключают выключатель, розетки и светильники к проводам.
  1. Проверяют качество монтажных работ по нагреву мест соединения проводов, включив в розетку энергоёмкое устройство.

Кто не знает как подключить розетку и выключатель в одной коробке — посмотрите видео:

Монтаж открытой проводки от комнатной розетки

Порядок монтажных работ аналогичный варианту скрытой проводки. Правда, есть различия по способам прокладки кабеля.

Изначально для открытой проводки использовались скрученные провода на изоляторах. Сегодня существуют другие более удобные и надёжные способы.

  1. Крепление кабелей скобами. Способ отличается простотой и дешевизной, но нарушается дизайн помещения.
  1. Укладка в трубах. Используются гофрированные трубы, которые хорошо вписываются в дизайн балкона.
  1. Укладка в коробах. Наиболее востребованный для балкона способ монтажа. Соединительный кабель укладывается в плинтус или жёсткие короба, изготовленные из негорючего пластика. Эти приспособления имеют защёлкивающие крышки, которые облегчают процесс прокладки и замены сетей. Кроме того, на короба монтируют розетки или используют розетки и выключатели, встроенные в плинтус.

В общем, чтобы провести электричество на балкон, необязательно получать диплом электрика. Достаточно иметь навыки по работе с электричеством, соблюдать правила безопасности, и не нарушать технологию монтажных работ.

Полезно2Бесполезно

Как провести электричество на балкон: 2 простых варианта

Vadim

17456 1 0

В большинстве типовых проектов многоэтажных домов не предусмотрено энергоснабжение балконов и лоджий, видимо проектировщики решили, что воздухом можно дышать и на темную. Но так уж сложилось, что в нашей стране каждый уважающий себя хозяин считает своим долгом застеклить и как можно больше окультурить эту полезную часть городской квартиры. Естественно без электричества здесь никак. В этом материале я расскажу, как вывести электричество на балкон или лоджию своими руками.

Освещение на утепленном балконе.

Важные моменты подготовки

Каждый мастер знает, что хорошая подготовка является залогом качественно выполненной работы. Прежде всего, нам нужно определиться с выбором электрооборудования, то есть провода, выключатели, лампочки, розетки. А уже после этого приступать к обустройству линии одним из понравившихся способов.

Выбираем провод

Как правило, во всех многоэтажных домах проводка делалась алюминиевая. Все предельно просто. Алюминиевые провода стоят дешевле. А у нас, для любого строителя, вне зависимости от того, делает он ремонты или строит высотные дома, это решающий фактор.

Не то чтобы алюминиевые провода были плохими, просто там, где положено монтировать алюминий сечением в 2,5 мм², можно обойтись медным проводом с сечением 1,5 квадрата. Плюс к тому медный провод заслужено считается более долговечным, эластичным и надежным в эксплуатации.

Подготовка к разводке в обрешетке.

Если говорить о маркировках, то здесь подойдет ПВС или ВВГ.НГ, как вы видимо уже поняли, нас интересует только медный провод. Хотя честно сказать, я не утруждал себя запоминанием маркировки кабеля. В любом строительном магазине достаточно сказать, что вам нужен медный провод для скрытой проводки в квартире и вам его подберут.

Но здесь есть несколько важных моментов. Зачастую в городской квартире изначально на комнаты идет провод 2,5 квадрата, а уже после распределительной коробки, то есть на розетки и осветительные приборы могли монтировать 1,5 квадрата. Получается, что как бы 2,5 мм² достаточно. Хотя лично я, когда обустраивал свой балкон, изначально монтировал медь сечением 3,5 мм², причем сразу прокладывал трехжильный провод.

Не нужно гнаться за большим сечением в 3,5 – 4 мм², даже если вы собираетесь делать на балконе мини мастерскую. По правилам, если в квартире стоит газовая печь, то вводной кабель будет сечением не более 4 мм², а если установлена электрическая печь, ввод монтируют порядка 6 квадрат. Поэтому ставить сечение больше вводного, просто нет смысла.

Ассортимент медных проводов.

По поводу количества жил расклад примерно такой: если у вас планируется только пара лампочек и розетка на всякий случай, то достаточно двухжильного провода. Но не факт, что через пару лет вам не понадобится к примеру, электро батарея на балкон или какой-либо другой мощный агрегат и тогда встанет вопрос о заземляющем контуре.

Соответственно провод уже понадобится трехжильный. Поэтому лучше сразу потратиться на трехжильный провод с запасом прочности, нежели потом менять старый или заводить отдельную, более мощную линию. Цена трехжильного провода выше, чем у двухжильного аналога в среднем на 20 – 30%. Но вам его не так много нужно, чтобы говорить о серьезной экономии.

Так соединяется медь и алюминий.

Запомните, медь и алюминий в электрической проводке не дружат между собой. Иными словами, напрямую медный и алюминиевый провод скручивать нельзя, в противном случае они будут активно окисляться, контакт будет прерываться и постоянно искрить. А там уже и до пожара не далеко. Обычно их соединяют стальным зажимом или болтом, через стальную шайбу-прокладку.

Выбор розеток и выключателей

Вообще считается, что на не отапливаемом балконе нужно ставить влагозащищенные розетки и выключатели, предназначенные для наружного монтажа. Хотя я считаю, что если ваш балкон качественно застеклен, то есть дождь на розетку не льет, то можно смело устанавливать комнатные модели, предназначенные для внутренней разводки.

По этому поводу я консультировался у электриков и заглядывал в правила электро безопасности. Там нигде нет упоминания по поводу температуры окружающей среды, главное, чтобы помещение было сухим.

Розетки с выключателем в едином блоке.

С выключателями как бы все понятно, более простого аппарата и придумать нельзя. А вот с розетками дело обстоит немного иначе.

В данном случае срабатывает то же правило, что и с проводами. Когда покупаете розетку, берите современный вариант с заземляющим контуром. Причем не столь важно, есть у вас земля на данный момент или нет, запас здесь не будет лишним.

Со светильниками все намного проще, какой дизайн нравится, такой и берите. Правда если у вас не планируется монтаж подвесного потолка, в котором можно спрятать проводку, то лучше от потолочных моделей отказаться. На большинстве наших балконов и лоджий вполне достаточно подвесить пару настенных бра или пустить светодиодный контур по периметру потолка.

Выбор инструмента

Здесь я вас могу успокоить, каких-либо заоблачных, дорогостоящих инструментов вам не понадобится. Из относительно дорогого оснащения нужна электродрель, а лучше перфоратор и не помешает болгарка. Дальше обычный слесарный набор, отвертка или шуруповерт, зубило, молоток и ножовка.

Домашний инструмент.

Но этот набор вам нужен для прокладки кабеля. Для того чтобы смонтировать саму линию необходимо иметь плоскогубцы, бокорезы, нож и конечно электрический индикатор. Электрический индикатор — это щуп, похожий на небольшую отвертку со встроенным светодиодом, он показывает наличие или отсутствие фазы. Естественно пригодится моток изоленты.

Приступаем к монтажу проводки

Как я уже говорил, если прокладывается электрика на балконе своими руками, то можно пойти двумя путями. Каждый из них по-своему хорош, лично я использовал смешанный вариант, но об этом позже, а сейчас нам нужно откуда-то запитаться и как-то провести этот кабель на балкон.

Куда подключить кабель

Заправские электрики, когда им задаешь вопрос, куда нужно подключить кабель для электроснабжения балкона начинают рассказывать, что лучше всего проложить отдельный кабель прямо от центральной распределительной коробки, которая находится сразу за счетчиком. Плюс на этот кабель следует устанавливать отдельный вводной автомат.

Распределительный щиток в квартире.

В принципе все верно, но этот вариант хорошо подходит, если вы надумали обустраивать свой балкон одновременно с капитальным ремонтом квартиры. Да еще на этом балконе планируется установка энергоемкой техники. Ведь вам придется проводить скрытую линию через всю квартиру, поверьте, это тяжело и очень грязно.

В подавляющем большинстве случаев, линия для балкона берется от ближайшей внутренней розетки. Как максимум, можно запитаться от промежуточной распределительной коробки, которая находится в смежной комнате. Но здесь вам опять же придется делать ремонт в этой смежной комнате.

Лично я использовал ближайшую розетку. Сколько я сталкивался, от нее до балконного окна, со всеми поворотами меньше метра. Согласитесь, задекорировать небольшой отрезок внутренней проводки легче, чем прятать линию, проходящую через всю стену практически от потолка (распределительные коробки, как правило, монтируются на 150 мм ниже потолка). По крайне мере до ближайшего ремонта дотянете, а там сделаете по-человечески.

Бра над балконным блоком.

В теории нужно делать сквозное отверстие в стене и через него выводить кабель на балкон. Но этот вариант могут советовать только те люди, которые никогда не сталкивались с подобной работой и не представляют, что значит сверлить наружную стену многоэтажного дома.

Я рекомендую заводить питающий кабель под подоконником, через щель, которая находится ниже оконной рамы. В пластиковых окнах она задувается пеной, и просверлить там отверстие не составит большого труда.

Если этот вариант вызывает у вас затруднения, то можно опустить питающий кабель от розетки до плинтуса и провести его под плинтусом до балконной двери. Дальше в районе плинтуса, снизу или сбоку от лутки балконного блока делается небольшое проходное отверстие для кабеля. Все получается чисто и красиво.

Способ № 1. Скрытая проводка

В принципе я уже начал частично рассказывать об этом способе. Скрытая проводка используется во всех многоэтажных домах. Для того чтобы проложить кабель вам нужно будет вырезать в стене штробу (небольшую канавку), глубиной и шириной порядка 10 – 15 мм, заложить в нее кабель и замазать его алебастром.

Распределительная коробка рядом с розеткой.

  • Медный кабель в 3,5 квадрата, заложенный в стену, в условиях городской квартиры, будет лежать сколь угодно долго, уж на ваш век точно хватит. Вся проблема в том, что эта работа довольно грязная и не очень легкая;
  • Чтобы ваша канавка получилась аккуратной и ровной, вначале нужно будет сделать болгаркой два параллельных запила, на глубину 10 – 15 мм. После чего берете зубило с молотком и выбиваете все, что находится между этими надрезами. Теперь вам остается только заложить внутрь штробы кабель и замазать его алебастром;
  • Под розетки, выключатели и если нужно, распределительные коробки в стене вырезаются углубления по размеру изделия. Проще всего резать специальной круглой алмазной коронкой. Это насадка, которая зажимается в патрон электродрели. Если ее под рукой не оказалось, то придется долбить стену зубилом и молотком;

Вывод кабеля от ближайшей розетки.

  • Такую проводку можно обустраивать как внутри комнаты, так и на самом балконе. Хотя на балконе я рекомендую использовать открытый вариант.

Способ № 2. Открытая проводка

В теории, открытой проводкой называется скрученный двухжильный провод, который базируется на керамических изоляторах, закрепленных на лицевой поверхности стены. Но сейчас ее можно встретить только в деревянных домах стилизованных под ретро. Для балкона этот вариант не подходит.

Пример открытой проводки.

  • По сути нас интересует только электропроводка, спрятанная за декоративными элементами или в слое утеплителя. В данном случае, открытой ее можно назвать условно, только лишь потому, что она не замуровывается в несущую наружную стену;
  • Так мы потихоньку добрались до самого балкона. Лень это двигатель прогресса. Если внутри квартиры деваться некуда и нужно монтировать только скрытую проводку, то на самом балконе мне было лень возиться с этим грязным делом;
  • Если провод заведен в районе плинтуса через балконную дверь, то дальше его лучше всего пустить по кабель каналу пластикового плинтуса. Сейчас есть розетки и выключатели, которые встраиваются прямо в плинтус, ничего долбить вам не нужно;

Розетка с выключателем и реостат для регулировки яркости освещения.

  • Что же касается вывода на настенный светильник, то его из напольного плинтуса можно сначала пустить под декоративной пластиковой накладкой в углу балкона, а затем под потолочной галтелью. В результате вы получаете розетку и выключатель на плинтусе, светильник крепится на стену рядом с потолочной галтелью, а проводка вообще не видна;

Плинтуса с кабель каналами.

  • Но меньше всего проблем возникает в случае с утепленным балконом. Любое утепление, будь то пенопласт или минеральная вата, монтируется под обрешетку. Толщина наружной обрешетки для утепления балкона в теплых краях стартует от 30 мм, в центре России, от 50 мм, на севере может доходить до 100 мм. Как вы понимаете спрятать в таком зазоре проводку, проще простого.

Открытая распределительная коробка.

Если вы решили прокладывать проводку внутри обрешетки, то вне зависимости от того из чего у вас сделана обрешетка, какое у вас чистовое покрытие и какой материал выбран в качестве утеплителя, проводка в любом случае должна лежать в металлорукаве или пластиковой гофрированной трубе.

Пару слов о схеме соединения

Если вы планируете одну точку с розеткой и пару завязанных в одну цепь светильника, то монтировать распределительную коробку не обязательно. Хотя ничего плохого в этом нет, я считаю, что это лишняя работа. Такая коробка нужна в случае, когда у вас большая лоджия, на ней устанавливается минимум 2 удаленные друг от друга розетки и хотя бы 2, отдельно запитанных светильника с выключателями.

Фиксация проводки.

Само соединение собирается по параллельной схеме. То есть идет 2 провода и на них параллельно устанавливаются розетки и светильники с выключателями.

Вариант схемы электропитания балкона.

Заметьте, сначала собирается вся линия без подключения к сети. После этого ее нужно проверить мультиметром или обычной батарейкой с лампочкой, на наличие цепи и короткое замыкание. Только после этого можно выключать вводные автоматы. И подсоединять линию к сети.

Не забудьте, что инструкция требует, чтобы выключатели устанавливались только на фазу, поверьте это важно, от этого может зависеть жизнь или как минимум здоровье того кто будет менять перегоревшую лампочку.

Вариант открытой проводки в пластиковых кабель-каналах.

Вывод

Теперь вы знаете, как вывести электричество на балкон своими руками. Поверьте на практике, в этой работе нет нечего сложного. На фото и видео в этой статье я поместил материал, который может быть вам полезен. Если остались вопросы, пишите их в комментарии, постараюсь помочь.

Настенные бра на утепленном балконе.

Понравилась статья? Подписывайтесь на наш канал Яндекс.Дзен 27 сентября 2016г.

Если вы хотите выразить благодарность, добавить уточнение или возражение, что-то спросить у автора — добавьте комментарий или скажите спасибо!

секреты установки и подключения розетки

Вы собираетесь превратить балкон в уютное место отдыха или другое полезное пространство, тогда неизбежно придется позаботиться об освещении в новой комнате и обеспечить работу самых разных электронных устройств. Казалось бы, чего же проще, можно протянуть удлинитель, подключив его через розетку в смежной комнате. Просто, но насколько удобно?

Какие вопросы нужно осветить до того, как провести электричество на балкон

Прежде чем начать проведение электричества и установку электроприборов на балконе, необходимо определиться с рядом вопросов:

  • выбор кабеля;
  • как его будут прокладывать: по штробе на стене либо по специальной кабельной коробке;
  • источник запитки: основной электрощиток, распределительная коробка либо ближайший к балконному помещению штепсель;
  • количество, а также мощность световых приборов, будет ли уложен теплый пол на балконе;
  • места расположения розеток и выключателей.

Все эти вопросы требуют тщательного изучения.

Виды кабеля

Провода изготавливают из алюминия и меди. Каждый вариант имеет свои плюсы и минусы. Плотность тока в медных жилах в полтора раза больше, чем в алюминиевых. Более того, медный провод более долговечный и надежный в эксплуатации. Алюминиевый – более пластичный его чаще замыкает. Тем не менее если проводка имеет большое количество изгибов, лучше использовать алюминиевые.

Жила может иметь вид одиночного проводника либо совокупности более тонких, имеющих общую изоляцию. В последнем случае указывается суммарная площадь проводников. Выбор сечения жил зависит от величины предполагаемой нагрузки. Самый простой вариант выбора площади сечения кабеля, если рассчитано значение максимального тока – использование таблиц.

Для справки!

Эти материалы имеют разную проводимость, поэтому если их соединять напрямую, то из-за постоянного искрения цепь может замкнуть. Их рекомендуется стыковать через стальные зажимы или болты с шайбой-прокладкой из стали.

До того как провести электричество на балкон, нужно уже распланировать места будущего расположения точек, а также какие бытовые приборы планируется использовать. Это поможет правильно рассчитать сечение кабеля, соответствующего совокупной мощности всех электроприборов на балконе. Это особенно важно при последующем монтаже мощных электроприборов, скажем, кондиционера.

Варианты проводки кабеля

Прежде чем провести электричество на балкон, нужно подготовить маршрут, по которому будет укладываться нужный провод. Есть несколько вариантов решения этой задачи.

  • Скрытую проводку прокладывают до начала работ по утеплению и остеклению балкона, потому что кабель закладывают в штробы в стене, потолке или полу. Для штробирования используют перфоратор. После прокладывания провода канавку замазывают шпатлевкой. Проштробленный канал выполняют либо по вертикали, либо по горизонтали. Его глубину выбирают в соответствии с диаметром гофротрубы, в которой в целях безопасности рекомендуется изолировать кабель, и высотой последующего слоя штукатурки. Для изготовления гофротрубы используется хорошо гнущийся материал, который можно с легкостью порезать обычным ножом.

В зависимости от расчетной мощности напряжения источником запитки может служить розетка или основной электрощиток.

Для справки!

Маршрут провода при скрытой прокладке желательно зарисовать, чтобы при дальнейших ремонтных или других работах случайно не повредить его.

  • Открытая прокладка – более чистый и легкий вариант монтажа. К тому же этот способ менее затратный. Он сводится, в частности, к установке кабель-канала, через который прокладывается кабель. Канал прикручивают к стене на дюбель-саморезы с шагом примерно в 40 см.

Вы сразу оцените преимущества этого способа, когда появится необходимость в дополнительном ответвлении имеющейся линии, к примеру, установки дополнительной розетки или осветительного прибора. Недостатком же можно считать тот факт, что короб кабель-канала остается на виду и может не подойти под дизайн помещения. В этом случае рекомендуется спрятать короб под будущую отделку балкона.

И в том, и другом способе в смежной стене нужно пробурить сквозное отверстие. Для этой операции используют перфоратор либо бур, что предпочтительнее. Будет проще, если начать сверление при помощи бура с возможным наименьшим диаметром. Затем, заменив его на бур большего диаметра, полученное отверстие постепенно рассверливают и начинают его углублять. При этом ориентируются на такой размер отверстия, чтобы через него могла пройти гофрированная труба.

Меры безопасности при проведении света на балкон

  • Балкон считается пожароопасным помещением, поэтому обеспечить грамотную прокладку провода, что существенно снизить вероятность короткого замыкания. Следует отметить, что согласно требованиям ГОСТ, использование закрытого метода прокладки провода более безопасно, нежели открытого.
  • Перед подключением кабеля к выключателю или розетке квартира должна быть обесточена. При этом крайне важно предотвратить случайное возобновление подачи электричества. Будет лучше, если кто-нибудь посторожит электрощиток, пока выполняется подключение.

Важно!

Не начинайте монтаж, даже если электричество отключено, пока не удостоверитесь, что напряжение в цепи отсутствует. Для этого можно использовать индикатор либо тестер.

Как провести розетку на балкон

Штепсели бывают двух типов:

  • накладные. Внешнюю розетку устанавливают поверх стены при проведении открытой проводки.

Процесс установки довольно простой, однако такой тип расположения в не всегда удобен в быту.

  • встроенные. Внутренняя розетка, установку которой проводят на скрытой проводке, более удобна и практична в эксплуатации – она практически не выступает от стены. Однако здесь есть свои сложности, поскольку контакты и распределительная коробка должны разместиться в стене. Для этого , как правило, в месте будущего расположения балконной розетки делают углубление нужного размера. Проще сделать это, используя перфоратор, снабженный круглой насадкой. При этом нужно учесть, что сегодня чаще используют евростандарты, согласно которым оптимальная высота расположения разъема над полом 30 см вместо принятых ранее 80.

Для справки!

Мастера советуют вместо одинарного штепсельного разъема установить сразу целый блок. В будущем этот вариант окажется очень полезным, тем более что это не особо усложняет процесс монтажа.

Установка и подключение внутреннего штепселя

В качестве примера рассмотрим самый распространенный вариант проведения света на балкон.

  • Чаще всего линию для балкона берут от ближайшего внутреннего штепселя. По заранее намеченному маршруту в стене подготавливают технологическую канавку. Чтобы канал получился ровным и аккуратным можно при помощи болгарки сделать два небольших параллельных запила. Затем, взяв в руки зубило и молоток, между надрезами выбить канавку.
  • Поскольку проводить электричество на балкон придется через смежную стену, поэтому в каком-нибудь удобном месте на ней    нужно будет также пробурить отверстие под диаметр гофрированной трубы.

  • А также нужно заранее вырезать в соответствующем месте углубление в стене под размер розетки (выключателя, распределительной коробки и другого ). Проще всего использовать в этих целях специальную круглую алмазную коронку на ударную дрель или перфоратор. Без такой насадки придется использовать дедовский способ – зубило и молоток.

Для справки!

Важно при сверлении алмазной коронкой использовать дрель (перфоратор) в правильном режиме. Нужно выбрать сверление, а не комбинированный режим с долблением.

  • Монтажная коробка должна, с одной стороны, свободно размещаться в отверстии, с другой же – скрываться в нем заподлицо с поверхностью стены.
  • Кабель в специальной гофрированной либо металлической противопожарной трубе закладывают в канал и фиксируют на скобы или на раствор алебастра (он почти сразу схватывается) с шагом в 0,2 м
  • Со стороны запитывающего штепселя нужно предусмотреть выпуск провода (4–5 см), необходимый для подсоединения к контактам.
  • С другой стороны провод по отверстию, подготовленному в стене, выводят на сторону балкона и подрезают с таким расчетом, чтобы торчащий из коробки свободный конец кабеля, имел длину примерно в 5 – 6 см.
  • В подготовленное под коробку отверстие устанавливают подрозетник. Для этого отверстие смачивают водой заполняют раствором гипсовой либо алебастровой смеси и вдалбливают в нее коробку пока она не встанет на одном уровне с поверхностью стены.

Для справки!

Здесь важно учесть, что подрозетник уместнее утопить глубже, нежели он будет торчать даже на миллиметр. Дело в том, что только тогда розетка после установки плотно примкнет к стене. Нужно обратить внимание также на расположение на стене мест крепления штепселя под саморезы: они должны расположиться на одной линии либо по горизонтали, либо по вертикали.

  • Излишки смеси со стены убирают с помощью шпателя.
  • Установку и последующее подключение розетки осуществляют после полного засыхания раствора и завершения отделочных работ.
  • Не забудьте обесточить квартиру перед подключением штепселя.

  • Используя специальный нож, провод зачищают от внешней оплетки, стараясь не повредить изоляцию жил.
  • С концов провода снимают также изоляцию. В этом случае подойдет и обычный нож.
  • Со штепселя снимают рамку, очищенные концы жил заводят в его контакты, плотно зажимают и фиксируют на винты.

Для справки!

Напомним, что соединение проводов, имеющих разное сечение, или изготовленных из различных материалов проводят через клеммы.

  • Розетку устанавливают в коробку и фиксируют на длинные саморезы.
  • Устанавливают рамку розетки.
  • Возобновляют подачу электричества квартире и прозванивают готовую линию тестером на наличие короткого замыкания в проводке. Проверяют также работоспособность балконного штепселя. Если никаких проблем при этом не возникает, штробы можно заделать шпаклевкой либо штукатурным раствором.

Несколько советов от мастеров-электриков

  • Для балкона выбирайте влагозащищенные розетки (IP – 44 и более).
  • Всегда соединяйте кабели с запасом, поскольку сильное натяжение провода недопустимо.
  • Прокладывая кабель, не торопитесь его резать. Разумнее будет сначала последовательно проложить провод, удостовериться в его достаточной длине и только потом отрезать.
  • При монтаже желательно использовать кабели того же вида и с тем же сечением.
  • В процессе монтажных работ постоянно проверяйте запитку, чтобы не потерять время на прокладку заведомо неисправного провода.
  • Заранее отключите электропитание.
  • Чтобы снизить вероятность возгорания проводки, изначально изолируйте все провода, защитите от проникновения пыли (влаги) приборы и всевозможные соединительные коробки.
  • Балконную розетку можно будет подключить и через выключатель, установленный в смежном помещении. Выходя из квартиры, либо при другой необходимости балкон обесточится одним щелчком.

Строим дом: как провести электричество?

Если вы приобрели участок земли и собираетесь строить дом или пока еще только присматриваете недвижимость для будущего строительства, то, вполне вероятно, вам предстоит решить важную задачу – провести электричество.

Если на вашем объекте нужно новое подключение электричества, вы должны обратиться к оператору системы распределения АО «Sadales tīkls», обеспечивающему проведение электрического подключения и поставку электроэнергии. После проведения к объекту электричества у вас будет возможность обратиться к одному из поставщиков электричества, чтобы выбрать наиболее подходящее и выгодное предложение электричества. В свою очередь, если на принадлежащем вам объекте уже есть подключение электричества и вам необходимо только возобновить подачу электроэнергии, вы должны обратиться к выбранному поставщику электричества и написать заявление на поставку электроэнергии.

Как происходит проведение нового подключения? Сколько времени занимает проведение электричества и сколько оно стоит? В этом материале вы найдете ответы на эти и другие вопросы, которые помогут вам легко и быстро осуществить идею о подключении электричества на вашем объекте.

Как подключить недвижимость к электросетям и возобновить подачу электроэнергии?

Если на вашем объекте нужно новое подключение электричества, заполните электронное заявление на клиентском портале АО «Sadales tīkls» e-st.lv. В нем нужно будет указать ваши контактные данные, а также информацию об объекте, где нужно подключение, и технические параметры. Если же на объекте было проведено электричество и вам нужно только возобновить подачу электроэнергии, свяжитесь с выбранным поставщиком электроэнергии и заключите с ним договор на поставку электричества

Какая мощность подключения мне нужна?

Определить необходимую мощность подключения, чтобы не переплачивать за неэффективно использованную нагрузку, вам поможет онлайн-калькулятор нагрузки, который доступен на сайте sadalestikls.lv.

Должен ли я буду привлечь других специалистов и кто будет проводить технические работы по проведению электричества?

Да, вы должны будете выбрать сертифицированного электрика, который проложит внутренние электросети. В некоторых случаях вам могут понадобиться также услуги проектировщика электросетей. Строительные работы до распределительного устройства будут проводить выбранная АО «Sadales tīkls» на конкурсной основе строительная организация, а за проведение кабеля от щита до объекта, а также за прокладку электросетей внутри здания будет ответственен выбранный вами сертифицированный электрик. В свою очередь специалисты АО «Sadales tīkls» подключат ваш объект к общим электросетям, а также установят распределительное устройство и счетчики.

Сколько времени этой занимает и как я буду знать, какие работы уже завершены и что еще необходимо сделать?

Работы по устройству нового подключения или увеличению мощности могут занять от нескольких дней до нескольких месяцев в зависимости от сложности проекта. Удобно следить за ходом работ можно на клиентском портале e-st.lv. В свою очередь, зарегистрировав на сайте свой номер мобильного телефона, вы будете получать всю актуальную информацию в виде коротких сообщений.

Как рассчитывается стоимость работ?

Стоимость работ по устройству нового подключения или увеличению мощности зависит от запрашиваемой мощности и объема производимых работ. Услуга включает в себя такие работы, как замена или установка распределительного устройства, прокладка кабеля или провода до распределительного устройства и другие работы по обеспечению подключения к общим электросетям. Если вы приобрели участок земли или здание без подключения к электричеству или еще только планируете это сделать, подайте заявку на новое подключение электричества на клиентском портале e-st.lv и получите расчет стоимости услуги бесплатно.

Могу ли я вернуть вложенные средства?

Чтобы способствовать развитию благоприятной для бизнеса среды, клиенты, чье подключение или увеличение мощности составляет 0,4 кВ (киловольта) в электросети с мощностью выше 100А или в электросети среднего напряжения, могут в течение пяти лет с момента устройства нового подключения или увеличения мощности вернуть до 100% средств, уплаченных за услугу. «Sadales tīkls» призывает тщательно рассчитать необходимую мощность, чтобы вернуть инвестиции и в дальнейшем пользоваться электроэнергией, не переплачивая.

Как отказаться от ненужной мощности?

Для эффективного использования нагрузки и снижения общих расходов на электроэнергию необходимо рассчитать величину необходимой мощности. Это удобно можно сделать с помощью онлайн-калькулятора нагрузки, который доступен на сайте sadalestikls.lv.

Как уменьшить нагрузку?

Подайте заявку на уменьшение нагрузки на клиентском портале e-st.lv и получите услугу бесплатно.  Рекомендуем тщательно оценить необходимость этого шага, так как увеличение нагрузки является платной услугой. Для вашего удобства на сайте sadalestikls.lv доступен онлайн-калькулятор нагрузки, который поможет вам самостоятельно рассчитать необходимую мощность. 

Что делать, если электричество нужно кратковременно?

Если вы хотите провести мероприятия по открытым небом, обустроить летнее кафе или планируете строительные работы на объекте, которое не подключено к электричеству, и подключение вам нужно на срок, не превышающий 24 месяцев, на клиентском портале e-st.lv можно подать заявку на временное подключение.

Что делать, если не допустимы перерывы в электроснабжении?

Если у вас установлено оборудование, для которого перерывы в электроснабжении недопустимы, вы можете заказать установку автономного электроснабжения.

Как провести электричество в баню своими руками

Электропроводка в бане – это система, которая требует к себе особого внимания и осторожности, так как именно здесь созданы самые агрессивные условия для ее эксплуатации.

В момент проектирования и проведения монтажных работ электросистемы, следует учитывать негативные факторы помещения, такие как высокая влажность и температура. С особым вниманием необходимо подойти к проводке электросетей в деревянной бане, поскольку здесь во много раз возрастает риск возникновения пожара. Таким образом, стоит со всей ответственностью подойти к созданию надежной и работоспособной электропроводки.

Выбор проводов

В силу того, что баня – это объект, который является пожароопасным, все электропровода должны быть оснащены двойной изоляцией. Наиболее оптимальные варианты кабелей для проводки, характеризуются наличием двух слоев резиновой изоляции. Кроме этого, рекомендуется приобрести модификации с медным проводом, а также со специальной водонепроницаемой оболочкой. Следовательно, можно выделить несколько видов расходных материалов, которые полностью соответствуют требованиям, и идеальным образом подойдут для проведения электричества в бане: ПРН, АПРН, АППВ, ППВ, ПРВД и АПВ. Для того чтобы подключить и сделать освещение, подойдет ВВГнг-LS 3х1,5.

Проводка силового кабеля

В тот момент, когда работы, связанные с подготовкой материалов закончены, необходимо приступить к основному этапу – проводка силового кабеля к бане, выполнить который можно при помощи двух способов:

Воздушная линия. Разумеется, что данный метод является наиболее простым решением, для которого потребуется только лишь установка дополнительных столбов опоры. Непосредственно для этой конструкции, подойдет СИП кабель. На сегодняшний день, наиболее часто используются такие типы кабелей: СИП-3, СИП-4, СИП-2А. Его проведение не требует применение дополнительного троса. Гарантия от производителя на такие виды кабелей – 25 лет, тем не менее, они способны служить и дольше, так как надежно защищены специальным атмосферостойким полиэтиленом, а также устойчивы к любым нагрузкам. Для того чтобы выполнить ввод кабеля в баню, следует сделать отверстие в стене, в которое должна будет проводиться изоляционная труба, а уже непосредственно через нее – СИП кабель.

Наземная линия. Вторая схема электропроводки, наиболее трудоемкая. Однако она характеризуется наличием нескольких преимуществ, главное из которых это эстетическая сторона: отсутствие каких-либо висячих проводов, которые будут портить общий внешний вид вашего участка. Обратите внимание, что в процессе выполнения наземного способа, требуется придерживаться определенных правил:

  • проводка кабеля в земле, должна выполняться на глубину около 70 см;
  • требуется использование бронированного кабеля с медными жилами. В том случае, если допускается применение небронированного варианта, кабель обязательно должен быть защищен специальными трубами. Непосредственный ввод кабеля через постройку выполняется, как нам уже известно, через изоляционную трубу.

Монтаж щитка в бане

Безопасность всей электросистемы, прямым образом зависит от надежной и правильной работы распределительного щита. Качество его подключения, влияет на долговечность функционирования электропроводки. Изначально, следует определиться с подходящим его месторасположением. В свою очередь, существует несколько критериев, которые необходимо соблюдать:

  • расположение распределительного щита не должно выполняться в местах с повышенной влажностью и высокой температурой, к примеру, в парилке;
  • размещать щит следует в хорошо проветриваемом помещении;
  • при необходимости, к нему всегда должен быть удобный доступ;
  • расположение верхней части щита должно выполняться на высоте 1,5 – 1,8 м.

 

Однофазная проводка требует использования трехжильного кабеля. На клемму сверху вводного автомата проводится фазная жила, а непосредственно зажимы всех остальных автоматов с помощью перемычек заходят с нижней на верхние клеммы. При этом всем, нулевая жила должна располагаться на нулевой колодке, а защитная жила  на защитной. Фазные жилы, которые отходят от нагрузки кабелей, должны подключаться к нижним контактам автоматов. Кроме этого, расположение всех кабелей в распределительном щите должно быть аккуратным, без посторонних предметов, которые не предусмотрены данной конструкцией.

Разводка кабеля непосредственно от щита

Выполнять разводку кабеля от щита необходимо цельным проводом, а также не стоит забывать о том, что сечение каждого из них должно быть рассчитано с предполагаемой нагрузки. Необходимо отметить, что запрещено располагать розетки и выключатели в помещении, в которых повышенный уровень влажности воздуха. Рекомендуется вообще не проводить кабеля внутрь парилки, так как слишком большая вероятность скопления влаги в ПВХ-трубках. Соединение жил проводов должно осуществляться с использованием сварки или пайки. Позаботьтесь о средствах безопасности: проведите заземление в бане, а также установите устройство защитного отключения УЗО. Не рекомендуется подключать щит до того, как вы полностью будете уверенны в работоспособности системы!

В процессе выбора светильных ламп, обязательно учитывайте специфику условий в момент их эксплуатации. На сегодняшний день, существуют такие светильники, у которых герметизирован ввод кабеля. О пластиковом корпусе изделия категорически не может быть и речи – возможна их деформация от воздействия высоких температур.

Все розетки, также необходимо подбирать в соответствии с определенными требованиями. Их расположение должно быть выполнено на высоте 1 м от поверхности пола, непосредственно за пределами парилки или комнаты для мытья. Очень важно, чтобы абсолютно все электрические приборы имели заземление, включая и розетки.

Следует отметить, что вся электропроводка в бане должна быть выполнена в соответствии с Правилами устройства электроустановок, таким образом, вы сможете гарантировать безопасную, надежную и долговечную работу системы.

Спонсор этой статьи — портал НаДомкрат. Это САЙТ ДЛЯ АВТОЛЮБИТЕЛЕЙ! Здесь только самые полезные советы от экспертов. Для лучшего донесения информации до читателя, здесь использовали удобные схемы, фото и видеоматериалы.

Провести электричество в дом: профессиональные услуги

Работы, предполагающие проведение электроэнергии в частный дом, связаны с решением целого спектра задач: начиная от подачи соответствующей заявки в местную электросетевую компанию, заканчивая запуском новой электроустановки в эксплуатацию. Чтобы провести электричество в дом и не нарваться на штраф со стороны какого-нибудь надзорного ведомства, необходимо на каждом этапе выполнения соответствующих работ придерживаться требований нормативной документации. Впрочем, это спасет не только от штрафов. Такой подход к выполнению задачи поможет сделать электроснабжение в доме эффективным, надежным и безопасным.

Присоединение электричества и его стоимость

Чтобы избежать неоправданных издержек и при этом провести электричество, цена услуги не должна включать в себя ничего, кроме стоимости расходных материалов, расходов на оплату труда квалифицированных специалистов, а также затрат на выполнение вспомогательных и подготовительных работ. Впрочем, мы уже получили внушительный перечень финансовых трат, который нуждается в более детальном рассмотрении. Итак, цена на то, чтобы провести электричество в доме, складывается из неизбежных расходов на выполнение обязательных мероприятий. Перечень последних зависит от конкретной ситуации и определяется после детального изучения объекта и его местоположения на местности. К обязательным мероприятиям, которые выполняются во всех без исключения случаях, относится монтаж энергопринимающего оборудования, прокладка подводящего кабеля и фактическое подключение подводящей линии к потребителям заказчика.  Мероприятия, которые входят в стоимость подключения электроэнергии, но выполняются, если того требует ситуация, перечислены ниже:

  • установка промежуточных электрических опор – выполняется при воздушном подключении в случаях, когда расстояние от точки ввода до наружного столба превышает минимально допустимое;
  • установка и комплектация вводного/распределительного щитка – выполняется, если перед началом электромонтажных работ не были соблюдены все пункты технических условий;
  • также, если вы решили провести электричество в дом, в стоимость услуги могут входить работы по организации электрического ввода в здание (он может быть либо воздушным, либо подземным, а цена будет зависеть от способа его организации).

Стоимость подготовительных мероприятий

Как мы уже говорили, присоединение к электрическим сетям – это не только электромонтажные работы. Это процедура, которая иногда оборачивается еще и бумажной волокитой (последняя тоже имеет свою стоимость). Впрочем, оформление документов и получение разрешений – это далеко не единственные задачи, которые требуется решать на подготовительных этапах. В целом к ним относится:

  • заключение договора с электросетевой компанией и получение технических условий, которые не рассказывают о том, как провести электричество в доме, но устанавливают перечень задач, обязательных к выполнению перед осуществлением фактического присоединения объекта к электрическим сетям;
  • разработка и согласование электропроекта;
  • организация точки подключения – установка трубостойки, монтаж и оснащение электрического щитка необходимым оборудованием и так далее;
  • выполнение остальных требований, отраженных в технических условиях и пр.

Если вы не знаете, как провести электричество на дачу, то сделать это не сложнее, чем подключить к электрическим сетям любой другой частный дом. Для этого достаточно обратиться к опытному подрядчику, который сможет решить возможные проблемы (в том числе и документального характера) еще до того, как они дадут о себе знать.

Загородный дом: как провести электричество на участок

Мечта о коттедже вот-вот превратится в реальность: уже и деньги на строительство собраны, и времени хватает. Что ж, мечту пора осуществлять. Выбирайте участок – и вперед. Только не забудьте, что будущий дом нужно будет снабдить электричеством. Портал Interfax.by поможет разобраться в том, как выбрать участок, чтобы прокладка электрокабеля не испортила нервы.

Выбираем участок

Грамотно выбранный участок – великое дело. От верного выбора зависит не только ваш комфорт, но и затраты по прокладке коммуникаций.

Прежде всего, определитесь, для чего вам дом. Будет ли он использоваться только в летний сезон, или в нем будут жить постоянно? Потому что в первом случае вам вовсе не обязательно прокладывать все инженерные коммуникации – достаточно позаботиться об электричестве. Если же дом предназначен для постоянного проживания, понадобятся и канализация, и система отопления, и многое другое, к чему привык развращенный цивилизацией белорус.

Проводим электричество

А вот электроэнергия нужна в любом случае. И оказывается, что проведение электричества – наиболее трудоемкий процесс по части коммуникаций.

Время и деньги, которые уйдут на электрификацию загородного дома, опять-таки зависят от того, где находится участок. На отшибе непременно возникнут сложности: современная усадьба (в отличие от дачного дома) потребляет очень много ресурсов, а ближайшая подстанция может не справиться с полноценным энергоснабжением. Поэтому лучше строить дом в поселке, что почти всегда гарантирует мощную электросеть неподалеку.

Не хотите шумных соседей? В этом случае специалисты «Минских электросетей» дают очень простой совет по выбору участка: видите в радиусе 50 м линию электропередачи – смело стройтесь. Если же ЛЭП нет, придется организовывать свою подстанцию. Впрочем, для одного предприятие слишком затратное, поэтому с соседями все равно придется кооперироваться.

Бюрократический ад электрификации

Так или иначе, электрификация участка будет связана с кучей бюрократических проволочек. Сначала организация энергоснабжения должна выделить мощности и создать технические условия для подключения электричества. В Минске и Минской области этим занимается РУП «Минскэнерго». И уже на этом этапе могут возникнуть проблемы: специалисты ведомства не очень-то охотно консультируют желающих по тонкостям электрификации. Будьте к этому готовы – запаситесь терпением. Возможно, придется много писать в разные инстанции.

После этого готовится проект электрических коммуникаций – этим занимается нанятая вами компания. Проект необходимо согласовать по месту жительства с филиалами «Энергосбыта» и «Энергонадзора». Все, теперь можно монтировать. Варианта два: либо кабель пойдет по воздуху, либо его проложат под землей. Второе, известное дело, предпочтительнее: так будет надежнее и безопаснее.

Что нам стоит

Платить будете по отдельности проектировщикам, поставщикам услуг и строителям. Сколько – этого вам на начальном этапе никто не скажет. На все виды работ составляются сметы. Хотя приблизительную стоимость отдельных услуг можно и рассчитать.

Например, рытье траншеи глубиной в метр для прокладки электрокабеля обойдется минимум в 4 у.е. за погонный метр. Укладка кабеля в траншею – в среднем 2 у.е. за метр. Монтаж обыкновенной розетки будет стоить от 4 до 6 у.е. за штуку – в зависимости от материала стен. Люстру электрики смонтируют за 10 у.е., вентилятор – за 8. Сборка электрического щитка (установка счетчика, автоматов защиты до 12 групп) – от 80 у.е.

Разные, не всегда необходимые, но очень милые сердцу безделушки – тоже недешевое удовольствие. Так, красота в виде светодиодной подсветки фасада стоит от 3 у.е. за погонный метр, установка видеодомофона с монитором и панелью вызова – от 30 у.е.

На всякий случай напомним: приведенные прайсы касаются только услуг – материалы ваши, а это тоже стоит денег. Ну и, конечно, цены могут меняться, как им заблагорассудится. А специалистов выбирайте проверенных.

Юрий Костузик

Электричество и атомная структура | HowStuffWorks

К концу XIX века наука развивалась впечатляющими темпами. Автомобили и самолеты были на грани изменения образа жизни в мире, а электроэнергия неуклонно проникала во все больше и больше домов. Тем не менее, даже ученые того времени все еще считали электричество чем-то неопределенно мистическим. Только в 1897 году ученые открыли существование электронов — и именно здесь начинается современная эра электричества.

Материя, как вы, наверное, знаете, состоит из атомов. Разбейте что-нибудь на достаточно мелкие кусочки, и вы получите ядро, вращающееся вокруг одного или нескольких электронов, каждый с отрицательным зарядом. Во многих материалах электроны прочно связаны с атомами. Дерево, стекло, пластик, керамика, воздух, хлопок — все это примеры материалов, в которых электроны прикрепляются к своим атомам. Поскольку эти атомы очень неохотно делятся электронами, эти материалы не могут проводить электричество очень хорошо, если вообще.Этими материалами являются электроизоляторы .

Однако у большинства металлов есть электроны, которые могут отделяться от атомов и перемещаться по ним. Их называют свободных электронов . Свободные электроны облегчают прохождение электричества через эти материалы, поэтому они известны как электрические проводники . Они проводят электричество. Движущиеся электроны передают электрическую энергию из одной точки в другую.

Некоторым из нас в HowStuffWorks.com нравится думать об атомах как о домашних собаках, а об электронах как о блохах.Собаки, которые жили внутри или внутри огороженной территории, тем самым сдерживая этих надоедливых блох, были бы эквивалентом электрического изолятора. А вот бродячие дворняги будут электрическими проводниками. Если бы у вас был один район домашних избалованных мопсов и один район диких бассет-хаундов без ограждения, как вы думаете, какая группа могла бы быстрее всего распространить вспышку блох?

Итак, электричеству необходим проводник, чтобы двигаться. Также должно быть что-то, что заставляет электричество течь из одной точки в другую через проводник.Один из способов заставить электричество течь — использовать генератор.

Какие материалы проводят электричество? — Scientific American

Ключевые концепции
Электричество
Дирижер
Изолятор

Введение
Электричество питает многие устройства, которые вы используете каждый день. Эти устройства состоят из схем, от очень простых (например, лампа с одной лампочкой) до очень сложных (например, в компьютере). Попробуйте этот проект, чтобы построить свою собственную простую схему и использовать ее, чтобы проверить, какие обычные домашние материалы проводят электричество.

Фон
Вы, наверное, часто слышите слово «электричество», но что оно означает на самом деле? В повседневном использовании электричество обычно относится к электрически заряженным частицам (называемым электронами), движущимся по металлическим проводам. Поток электричества называется током. Металлы, как правило, очень хорошие проводники, что означает, что они легко пропускают ток. Материалы, которые не пропускают ток, называются изоляторами. Большинство неметаллических материалов, таких как пластик, дерево и резина, являются изоляторами.Вы заметите это, если когда-нибудь подключили что-нибудь к розетке. Штыри на вилке и провод внутри шнура металлические, но они окружены пластиковой или резиновой изоляцией, поэтому вы не получите ударов током при прикосновении к шнуру!

Электричество требует полного «контура» для прохождения тока. Это называется замкнутым контуром. Вот почему настенные розетки имеют два контакта, а батареи имеют два конца (положительный и отрицательный), а не один. Вы подключаете их обоих к цепи, и это создает полный цикл.Если контур вообще разрывается, он становится разомкнутым, и ток не течет.

В этом проекте вы построите свою простую схему, разобрав фонарик (разумеется, с разрешения). Вы будете использовать свою схему в качестве тестера, чтобы определить, являются ли домашние материалы проводниками или изоляторами. Когда вы подключаете цепь к проводнику, вы создаете замкнутую цепь и лампочка фонарика включается. Если вы подключите цепь к изолятору, у вас все равно будет разрыв, поэтому лампочка останется выключенной.

Материалы

  • Фонарик (разборный)
  • Батарейки для фонарика
  • Три куска провода, которые можно разрезать и зачистить (дополнительную информацию см. В разделе «Процедура»).
  • Линейка с метрическими размерами
  • Изолента (и / или резинки)
  • Ножницы или нож (и помощь взрослого)
  • Ассортимент металлических и неметаллических бытовых материалов, которые можно проверить в вашей схеме

Препарат

  • Для этого проекта вам нужно будет утилизировать три куска провода от старого электронного устройства.У вас может быть ящик для мусора, полный старых зарядных устройств для сотовых телефонов — они отлично подойдут. Вы также можете купить проволоку в хозяйственных магазинах или в некоторых магазинах для рукоделия.
  • Отрежьте три куска проволоки длиной не менее 10 сантиметров каждый.
  • Попросите взрослого использовать ножницы или острый нож, чтобы срезать примерно один сантиметр изоляции с концов каждого провода, обнажив металл внутри. (Для этого также существует специальный инструмент, называемый устройством для зачистки проводов. Вы или взрослый можете использовать их, если они есть.)
  • Разберите фонарик. Удалите батарейки. Если есть возможность, открутите «головку» (ту часть, которая держит лампочку) и снимите тумблер. Большинство фонарей можно легко разобрать вручную, но для этого вам может потребоваться другой инструмент (например, отвертка) и / или помощь взрослого.
  • Осторожно: Электричество от розеток очень опасно и может быть смертельно опасным. Никогда не разрезайте провод и не открывайте электронное устройство, если оно подключено к розетке.

Процедура

  • Осмотрите фонарик изнутри и попытайтесь проследить цепь. Помните, что электричество требует протекания замкнутого контура. Схема в фонарике обычно проходит от одного конца батарейного отсека через переключатель включения / выключения, затем через лампочку и обратно к другому концу батарейного отсека. Вы ​​можете найти схему?
  • Ваша первая цель — подключить батарейный отсек к лампочке двумя проводами.Это может потребовать некоторых усилий с вашей стороны — не все фонарики одинаковы. Трудно ли создать свой новый замкнутый контур?
  • Батарейный отсек должен иметь положительный (+) и отрицательный (-) полюс. Изолентой прикрепите один конец провода к металлическим частям на каждом конце батарейного отсека. Обязательно плотно прижмите провода, чтобы они хорошо соприкасались. ( Совет: Если батарейки просто входят в корпус фонаря, а не удерживаются на месте зажимами или пружинами, используйте резиновые ленты, чтобы удерживать их вместе встык. когда вы снимаете их с фонарика.)
  • Теперь найдите два металлических контакта на корпусе лампы и соедините другие концы проводов с изолентой. Совет: Иногда вся внутренняя часть корпуса фонаря металлическая, и это служит одним из контактов. Удалось ли вам создать цепь и заставить лампочку загореться?
  • Если вы правильно установили контакты, то лампочка должна загореться. Если лампочка не горит, не волнуйтесь! Вот несколько вещей, которые вы можете проверить:
  • У вас может быть светодиодный фонарик.LED означает светоизлучающий диод. Светодиод — это особый тип лампочки, которая действует как односторонний клапан для электричества. Он загорается только тогда, когда его положительная (+) и отрицательная (-) стороны подключены правильно. Попробуйте изменить способ подключения двух проводов к аккумуляторной батарее и посмотрите, загорается ли он.
  • Другая причина, по которой у вас может не светиться свет, заключается в том, что ваши провода могут плохо контактировать с металлом в цепи фонарика. Попробуйте зажать точки контакта пальцами или используйте что-нибудь, например, мини-прищепки или зажимы для бумаг, чтобы сжать соединения.
  • Теперь у вас должна быть рабочая цепь. По сути, вы вынули батарею и лампочку из корпуса фонарика и воссоздали схему, используя два провода. Вы можете использовать эту схему для проверки электропроводности бытовых материалов, добавив третий провод.
  • Отсоедините провод от одного конца аккумуляторной батареи. Это создает разрыв цепи, и ваша лампочка должна погаснуть.
  • Приклейте один конец третьего провода к этому концу аккумуляторной батареи. Теперь ваша схема должна состоять из трех проводов, два из которых имеют свободные концы.
  • Соедините два свободных конца проводов вместе. Это должно снова создать замкнутую цепь, и ваша лампочка должна включиться.
  • Проверьте, являются ли материалы проводящими, прикоснувшись к ним обоими свободными концами провода одновременно.
  • Что произойдет, если вы прикоснетесь к металлическим предметам, например, к скрепкам или алюминиевой фольге? Если лампочка загорается, означает ли это, что материал является проводником или изолятором?
  • Что произойдет, если вы прикоснетесь к неметаллическим предметам, таким как дерево, пластик или резина? Лампа горит или не горит?
  • Дополнительно: Можете ли вы найти в своем доме неметаллические проводящие материалы?

Наблюдения и результаты
После того, как вы разобрали фонарик, может потребоваться небольшая работа, чтобы реконструировать фонарик.Однако вы сможете заставить фонарик работать без выключателя питания, подключив батарейный отсек непосредственно к лампочке с помощью двух проводов. Добавление третьего провода позволяет создать «тестера». Когда вы касаетесь металлического предмета свободными концами провода, лампочка должна загореться, как обычно. Это работает, потому что металлические предметы являются проводниками, поэтому они создают замкнутую цепь. Когда вы касаетесь изоляционных материалов, таких как пластик, резина и дерево, цепь остается разомкнутой, поэтому лампочка остается выключенной, потому что ток не течет.

Иногда бывает трудно найти неметаллические проводящие материалы. К некоторым фонарикам подойдет графитовый стержень карандаша. Но графит имеет очень высокое сопротивление по сравнению с металлами, поэтому лампа может казаться очень тусклой или вообще не загораться.

Очистка
Соберите фонарик, если вам снова понадобится его использовать, или оставьте самодельный тестер проводимости!

Больше для изучения
Какие материалы являются лучшими проводниками, от друзей науки
Движущиеся электроны и заряды, от Physics4Kids
Вырабатывают электричество с помощью лимонной батареи, от Scientific American
Научные мероприятия для всех возрастов, от друзей науки

Эта деятельность предоставлена ​​вам в сотрудничестве с Science Buddies

Электропроводность (электрическая проводимость) и вода

• Школа наук о воде ГЛАВНАЯ • Темы о свойствах воды • Темы о качестве воды •

Электропроводность (электропроводность) и вода

Многопараметрический монитор, используемый для записи измерений качества воды.

Никогда не поздно узнать что-то новое. Всю свою жизнь я слышал, что вода и электричество составляют опасную пару. И почти всегда это правда — смешивать воду и электричество, будь то от молнии или электрической розетки в доме, очень опасно. Но изучая эту тему, я узнал, что чистая вода на самом деле является отличным изолятором и не проводит электричество. Вода, которую можно было бы считать «чистой», — это дистиллированная вода (вода, конденсированная из пара) и деионизированная вода (используемая в лабораториях), хотя даже вода такой чистоты может содержать ионы.

Но в реальной жизни мы обычно не встречаем чистой воды. Если вы читали нашу статью о том, что вода является «универсальным растворителем », вы знаете, что вода может растворять больше вещей, чем любая другая жидкость. Вода — отличный растворитель. Неважно, выходит ли вода из кухонного крана, находится ли она в бассейне или в собачьей миске, выходит из земли или падает с неба, вода будет содержать значительное количество растворенных веществ, минералов и химикатов.Это растворенные в воде вещества. Но не волнуйтесь — если вы проглотите снежинку, она вам не повредит; он может даже содержать некоторые полезные минералы, которые необходимы вашему организму, чтобы оставаться здоровым.

Свободные ионы в воде проводят электричество

сотрудников USGS, занимающихся электроловом на реке Фрио, штат Техас.

Вода перестает быть отличным изолятором, как только начинает растворять вещества вокруг себя. Соли , такие как обычная поваренная соль (хлорид натрия (NaCl)), — это та, которую мы знаем лучше всего.С химической точки зрения соли — это ионные соединения, состоящие из катионов (положительно заряженных ионов) и анионов (отрицательно заряженных ионов). В растворе эти ионы по существу нейтрализуют друг друга, так что раствор является электрически нейтральным (без чистого заряда). Даже небольшое количество ионов в водном растворе делает его способным проводить электричество (так что определенно не добавляйте соль в воду для ванны «грозовой»). Когда вода содержит эти ионы, она будет проводить электричество, например, от молнии или провода от стенной розетки, поскольку электричество от источника будет искать в воде ионы с противоположным зарядом.Жаль, если на пути есть человеческое тело.

Интересно, что если вода содержит очень большое количество растворенных веществ и ионов, то вода становится настолько эффективным проводником электричества, что электрический ток может по существу игнорировать человеческое тело в воде и придерживаться лучшего пути для себя — массы ионов в воде. Вот почему опасность поражения электрическим током в морской воде меньше, чем в воде ванны.

К счастью для гидрологов здесь, в Геологической службе США, вода, текущая ручьями, содержит большое количество растворенных солей.В противном случае эти два гидролога USGS могут остаться без работы. Многие исследования воды включают изучение рыб, обитающих в ручьях, и один из способов собрать рыбу для научных исследований — это пропустить через воду электрический ток, чтобы шокировать рыбу («убей их и запряги»).

Хотите узнать больше о проводимости и воде ? Следуйте за мной на сайт о хлоридах, солености и растворенных твердых веществах!

Будет ли вести себя? — Мероприятие

(0 Рейтинги)

Быстрый просмотр

Уровень оценки: 4 (3-5)

Требуемое время: 45 минут

Расходные материалы на группу: 4 доллара США.50

Размер группы: 4

Зависимость действий: Нет

Associated Sprinkle: Будет ли проводиться? (для неформального обучения)

Тематические области: Алгебра, физические науки

Ожидаемые характеристики NGSS:

Резюме

Занимаясь научной и инженерной практикой проведения наблюдений и измерений для получения данных, учащиеся получают представление о феномене электричества.Применяя основную дисциплинарную идею измерения, студенты создают свои собственные простые тестеры проводимости и исследуют, являются ли твердые материалы и растворы жидкости хорошими проводниками электричества. Изучая явление электричества, студенты также применяют сквозную концепцию стандартных единиц. Эта инженерная программа соответствует научным стандартам нового поколения (NGSS).

Инженерное соединение

Инженеры-электрики и компьютерщики проектируют печатные платы, которые служат «мозгом» компьютеров, игрушек, автомобилей, самолетов и приборов, которые мы используем каждый день.Инженеры хорошо разбираются в том, какие материалы и решения являются лучшими проводниками и изоляторами, и при проектировании подбирают свойства и характеристики материала в соответствии с ситуацией. Благодаря соответствующему выбору материалов для микрочипов и деталей инженеры проектируют устройства и устройства, на которые мы полагаемся каждый день.

Цели обучения

После этого занятия студенты должны уметь:

  • Предскажите, может ли объект проводить электричество.
  • Создайте тестер проводимости, чтобы определить, верен ли их прогноз.
  • Сравнивайте и упорядочивайте предметы и материалы на основе их относительной способности проводить электричество.
  • Понимать, что инженеры должны надлежащим образом выбирать материалы для микрочипов и деталей, чтобы проектировать устройства и устройства, на которые мы полагаемся каждый день.

Образовательные стандарты

Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными дисциплинами K-12, образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).

Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

NGSS: научные стандарты нового поколения — наука
Ожидаемые характеристики NGSS

5-ПС1-3. Выполняйте наблюдения и измерения для идентификации материалов на основе их свойств. (5 класс)

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Нажмите, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям от результатов.
В этом упражнении основное внимание уделяется следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
Наука и инженерная практика Основные дисциплинарные идеи Сквозные концепции
Проводите наблюдения и измерения, чтобы получить данные, которые послужат основой для свидетельств для объяснения явления.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

 Для идентификации материалов можно использовать измерения различных свойств. (Граница: на этом уровне не различаются масса и вес, и не предпринимается никаких попыток определить невидимые частицы или объяснить атомный механизм испарения и конденсации.)

Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв!

 Стандартные единицы используются для измерения и описания физических величин, таких как вес, время, температура и объем.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

Общие основные государственные стандарты — математика
  • Нарисуйте масштабированный графический график и масштабированную гистограмму, чтобы представить набор данных с несколькими категориями. Решайте одно- и двухэтапные задачи «на сколько больше» и «на сколько меньше», используя информацию, представленную в виде масштабированных гистограмм.(Оценка 3) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Представляйте и интерпретируйте данные.(Оценка 4) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Используйте расстановку знаков после запятой для округления десятичных дробей в любом месте.(Оценка 5) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии — Технология
ГОСТ Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Список материалов

Каждой группе необходимо:

  • 4 широкие резинки
  • 2 или 3 батареи типа D
  • 1 лампочка # 40 (продается в большинстве хозяйственных магазинов)
  • 1 # 40 патрон лампочки (продается в большинстве хозяйственных магазинов)
  • 2.Изолированный провод длиной 5 футов (76 см) (калибр 22 AWG) (доступен в большинстве хозяйственных магазинов)
  • Полоска алюминиевой фольги шириной 2 дюйма (5 см) (ширина коробки должна быть достаточной)
  • 4 Будет ли он вести себя? Задания
  • Рабочие листы по 4 элементарной проводимости по математике (для классов 4 и 5)

На долю всего класса:

  • Набор твердых объектов для испытаний: гвозди или шурупы (из различных металлов), стеклянная палочка для перемешивания, деревянный дюбель, картон, резиновый ластик, резиновая подошва для обуви, пластиковая посуда, старая металлическая посуда, латунный ключ, пробка, медная проволока, мел. , алюминиевая фольга, графит (от механического карандаша), пластиковая ручка, перья, пенополистирол и др.
  • Набор тестовых растворов, включая: водопроводную воду, соленую воду (с использованием дистиллированной воды), сахарную воду (с использованием дистиллированной воды), пищевую соду и воду (с использованием дистиллированной воды), лимонную кислоту, уксус, Gatorade или спортивный напиток
  • Набор тестовых растворов: водопроводная вода с несколькими из следующих компонентов трех концентраций: соль, сахар, пищевая сода, лимонная кислота, уксус, аммиак; или напиток Pedialyte, Gatorade или спортивный напиток
  • Стеклянные стаканы или пластиковые стаканчики для каждого тестового раствора
  • Малярная лента
  • Вода дистиллированная
  • Водопроводная вода
  • Маркер (для маркировки растворов)
  • Щипцы для зачистки проводов или наждачная бумага (для удаления изоляции на концах проводов)

Примечание. Многие материалы, необходимые для этой лаборатории, можно повторно использовать в других сферах деятельности, связанных с электричеством.Когда батареи со временем изнашиваются, утилизируйте их на свалке с опасными отходами.

Рабочие листы и приложения

Посетите [www.teachengineering.org/activities/view/cub_electricity_lesson04_activity1], чтобы распечатать или загрузить.

Больше подобной программы

Продолжайте движение

Студенты понимают разницу между электрическими проводниками и изоляторами и приобретают опыт распознавания проводника по свойствам его материала.На практике студенты создают тестер проводимости, чтобы определить, являются ли различные объекты проводниками или изоляторами.

Электроны в движении

Студенты узнают о текущем электричестве и необходимых условиях для существования электрического тока.Учащиеся конструируют простую электрическую схему и гальванический элемент, чтобы помочь им понять напряжение, ток и сопротивление.

Что такое электричество?

Учащиеся знакомятся с концепцией электричества, идентифицируя его как невидимое, но распространенное и важное присутствие в их жизни.Они сравнивают проводники и изоляторы на основе их способности к потоку электронов. Затем водяные и электрические системы сравниваются по аналогии с электрическими …

Lights Out!

Этот урок знакомит с концепцией электричества, предлагая студентам представить, какой была бы их жизнь без электричества.Студенты узнают, что электроны могут перемещаться между атомами, оставляя атомы в заряженном состоянии.

Введение / Мотивация

Перед тем, как начать упражнение, вы можете напомнить учащимся, что текущее электричество — это движение электронов от атома к атому. Вы также можете проверить, что электроны несут отрицательный электрический заряд.

Для начала спросите студентов, знают ли они, откуда мы получаем электричество? (Возможные ответы: розетка в стене, электростанция, от ископаемого топлива.) Объясните учащимся, что в настоящее время электричество, которое мы используем в школах, на предприятиях и в домах, поступает от электростанции. Электростанция отправляет электроэнергию на подстанции, которые расположены в микрорайонах. Подстанции отправляют электроэнергию в местные предприятия и дома.

Затем спросите учащихся, знают ли они, как текущая электроэнергия может передаваться с электростанции на подстанции и, наконец, на предприятия и дома? (Ответ: По электрическим проводам.) Теперь спросите студентов, знают ли они, из какого материала сделаны эти провода? (Ответ: медь.) Покажите классу несколько пенсов и объясните, что провода, соединяющие электростанцию, подстанцию, а затем и предприятия и дома, сделаны из меди … как пенни! Сообщите учащимся, что мы используем медь для электрических проводов, потому что электричество может легко проходить через медь. Объясните: текущее электричество легче протекает через одни объекты, чем через другие. Материалы, через которые могут двигаться электроны, называются проводниками .Большинство металлов являются хорошими проводниками, потому что электроны слабо прикреплены к атомам. В этом случае накопление отрицательного заряда может протолкнуть эти электроны через материал. Теперь спросите студентов, могут ли только твердые тела проводить электричество? (Ответ: Нет. Растворы электролитов также могут проводить электричество.) Объясните: когда определенные твердые вещества растворяются в жидкости, полученный раствор может проводить электричество; мы называем эти растворы растворами электролитов .

Спросите студентов, знают ли они, что мы называем материалами, которые не позволяют электронам проходить через них? (Ответ: Изоляторы.) В изоляторе электроны плотно прикреплены к атомам в материале, и их нельзя заставить перемещаться от одного атома к другому, поэтому электричество не течет. Некоторые хорошие примеры изоляторов включают пластик, ткань, воздух, камень и стекло. Объясните, что они узнают больше о проводниках и изоляторах во время занятия.

Наконец, расскажите студентам, что инженеры-электрики также используют медные провода в качестве проводников электричества при проектировании электронных плат (см. Рис. 1).Медные провода на печатной плате называются дорожками и закреплены на изолированной пластиковой плате (часто зеленого цвета), называемой подложкой . Медные дорожки тщательно наносятся на печатную плату инженерами-электриками, подключающими электрические компоненты (такие как резисторы, конденсаторы и микрочипы) на печатной плате и обеспечивающие электричеством эти компоненты.

Рис. 1. Инженеры проектируют компоненты компьютера, используя преимущества различных электрических свойств материалов.авторское право

Copyright © Microsoft Corporation, 1983-2001.

Процедура

Фон — твердые тела

Металлы — хорошие проводники. Пластмассы, изделия из дерева, керамика и стекло — это изоляторы. Графит от карандаша проводит, но имеет более высокое сопротивление, чем металлы. Графит, как и кремний, является полупроводником; он имеет промежуточные электрические свойства между изоляторами и проводниками. Таким образом, в процессе работы, в зависимости от длины графита, лампочка может быть значительно тусклее, чем при использовании металлического предмета.

Сопротивление объекта зависит не только от его состава, но и от его длины, площади поперечного сечения и температуры. Например, длинный кусок меди имеет более высокое сопротивление, чем короткий кусок меди того же диаметра. Кусок меди длиной 1 м и диаметром 2 см имеет более высокое сопротивление, чем кусок меди длиной 1 м и диаметром 3 см. Если температура куска меди повышается, ее сопротивление также увеличивается.

Инженеры определяют наиболее эффективные способы использования материалов для данной цели.Когда инженер проектирует объект с определенным сопротивлением, он должен учитывать, насколько дорог этот материал, как форма объекта повлияет на его сопротивление и в каких диапазонах температур он будет подвергаться воздействию. Например, инженер может использовать более дорогой материал для изготовления небольшого критического элемента схемы и более дешевый материал для изготовления более крупных элементов схемы.

Предпосылки — жидкости и растворы

Именно присутствие в растворе ионов позволяет ему проводить электричество.Положительные ионы перемещаются к отрицательному электроду, а отрицательные ионы перемещаются к положительному электроду. Электропроводность раствора пропорциональна концентрации ионов в растворе. Следовательно, растворы с низкой концентрацией ионов слабо проводят электричество; в таких случаях во время активности лампочка тестера проводимости может не загораться или тускло светиться.

Лампочка не загорается, когда электроды помещены в дистиллированную воду. Однако в цепи может быть очень небольшой ток из-за присутствия в воде ионов H + (ионы водорода) и OH — (гидроксид).Эти ионы образуются при спонтанной диссоциации молекул воды. Эти ионы также спонтанно рекомбинируют с образованием молекул воды. Поскольку только несколько молекул воды диссоциируют за определенное время, ионы составляют очень небольшую часть частиц в дистиллированной воде. Следовательно, дистиллированная вода — очень плохой проводник. С другой стороны, водопроводная вода может быть хорошим проводником электричества из-за наличия множества различных ионов, таких как Ca 2+ , Na + , Li + , Cl — и т. Д.Однако при низком напряжении, используемом в этой деятельности, водопроводная вода может не проводить электричество.

При добавлении ионного твердого вещества или соли к дистиллированной воде образуется раствор, проводящий электричество. Когда твердое ионное вещество, такое как поваренная соль NaCl, добавляется к воде, оно диссоциирует — распадается на ионы с противоположным зарядом — на Na + и Cl — . Соли — сильные электролиты — они полностью диссоциируют. Увеличение количества соли в растворе увеличивает проводимость раствора.

Кислоты и основания также распадаются с образованием ионов при растворении в воде. Следовательно, раствор кислоты или основания проводит электричество. Сильные кислоты, такие как серная кислота или соляная кислота, и сильные основания, такие как гидроксид натрия или гидроксид калия, являются сильными электролитами, потому что, когда они растворяются в воде, почти каждая молекула диссоциирует с образованием ионов. С другой стороны, слабые электролиты, такие как слабые кислоты и слабые основания, при растворении в воде производят относительно мало ионов.Лимонная кислота и уксусная кислота (в уксусе) — слабые кислоты. Пищевая сода и нашатырный спирт — слабые основания. Когда слабые электролиты растворяются в воде, раствор является плохим проводником. Увеличение концентрации слабого электролита в растворе увеличивает проводимость раствора. Увеличение количества кислоты или основания в растворе увеличивает проводимость раствора, позволяя заряду перемещаться по цепи и зажигать лампочку.

Материалы, растворяющиеся в воде без образования ионов, не являются электролитами.Сахар, этанол и керосин не являются электролитами. Неэлектролиты образуют растворы, которые не проводят электричество при растворении в воде.

Перед мероприятием

  1. Соберите набор твердых предметов для учеников, чтобы они могли использовать их в качестве проводников или изоляторов (примеры см. В Списке материалов).
  2. Приготовьте решения для тестирования учащимися. Смешайте дистиллированную воду и одну столовую ложку (14,8 мл) одного из предложенных ингредиентов (X) (соль, сахар, пищевая сода, лимонная кислота, уксус или нашатырный спирт) в емкостях с разными этикетками.
  3. Налейте стакан дистиллированной воды в емкость и промаркируйте ее. Налейте одну чашку водопроводной воды в другую и промаркируйте ее. Налейте в чашку одну чашку спортивного напитка и промаркируйте ее.
  1. Отрежьте четыре куска проволоки диаметром 3 дюйма (7,6 см) и два куска проволоки диаметром 9 дюймов (23 см) для каждой группы.
  2. Распечатайте рабочие листы (Рабочий лист и Рабочий лист по элементарной проводимости), по одному на каждого учащегося.

Со студентами

  1. С помощью инструмента для зачистки проводов или наждачной бумаги зачистите 1/2 дюйма (1.3 см) изоляции с концов каждого отрезка провода, чтобы обеспечить хорошее соединение.
  2. Приклейте один конец короткого провода к положительной клемме батареи D-типа с помощью клейкой ленты. Другой конец короткого провода подсоедините к одному выводу патрона лампы. Чтобы соединение было надежным, оберните провод вокруг винта на клемме держателя лампы U-образной формы. Подключите длинный кусок провода к отрицательной клемме батареи D-cell с помощью клейкой ленты. Подсоедините второй кусок длинного провода к открытой клемме патрона лампы.
  3. Проверьте схему, соединив свободные концы провода. Что происходит? (Ответ: электрическая цепь замкнута и лампочка горит.) Если лампочка не горит, проверьте все соединения и повторите попытку. Теперь оставьте цепь разомкнутой. Мы будем использовать эту схему в качестве тестера проводимости.
  4. Используйте схему в качестве измерителя проводимости твердых предметов. Получите у учителя материалы для тестирования. Предскажите, будет ли каждый предмет проводить электричество. Затем прикоснитесь концами двух проводов к тестируемому объекту, чтобы проверить, замкнута ли цепь.Как узнать, является ли предмет проводником или изолятором? (Ответ: если объект является проводником, лампочка загорится. Если объект является изолятором, лампочка не загорится.)

Рис. 1. Схема действия — тестер электропроводности для твердых тел. Авторское право

Авторские права © Джо Фридрихсен, Программа и лаборатория ITL, Университет Колорадо в Боулдере, 2003.

  1. Предскажите, какие объекты, по вашему мнению, будут проводить электричество. Запишите свои прогнозы на сайте Will It Conduct? Рабочий лист.
  2. Используйте тестер цепей, чтобы определить, является ли каждый объект проводником или изолятором. Запишите результаты теста в рабочий лист.
  3. Сделайте тестер проводимости для жидкостей: модифицируйте тестер проводимости, добавив последовательно одну или две батареи (см. Рисунок 3). Используйте короткие отрезки провода для последовательного соединения батарей.
  4. Осторожно оберните алюминиевой фольгой концы двух проводов с открытым концом, чтобы получился электрод. (Примечание: установка из фольги на Рисунке 3 отсутствует.) Сделайте каждый электрод длиной 1 дюйм (2,5 см) и шириной дюйма (6 мм).
  5. Проверьте свою схему. Соедините кусочки фольги вместе, чтобы замкнуть цепь. Что происходит? (Ответ: Когда вы соприкасаетесь фольговыми электродами вместе, лампочка загорается, потому что цепь замкнута.)
  6. Предскажите, какие жидкости будут проводить электричество, записав свои прогнозы в рабочий лист. Как узнать, проводит ли жидкость электричество? (Ответ: Если жидкость проводит электричество, лампочка загорится.)
  7. Используйте схему в качестве измерителя проводимости жидкостей.Проверьте каждую жидкость, погрузив электроды в раствор и удерживая электроды близко , не касаясь друг друга . Будьте осторожны, держите провод только там, где он изолирован. Наденьте новые электродные ленты из алюминиевой фольги для каждого теста.

Рис. 2. Настройка деятельности: Тестер проводимости для жидкостей и растворов. Авторское право

Авторские права © Джо Фридрихсен, Программа и лаборатория ITL, Университет Колорадо в Боулдере, 2003.

  1. Запишите результаты теста в рабочий лист.Чем ваши результаты отличались от ваших прогнозов?
  2. Ответьте на все оставшиеся вопросы по программе Will It Conduct? Рабочий лист.
  3. Заполните Рабочий лист по элементарной проводимости.

Оценка

Оценка перед началом деятельности

Вопрос для обсуждения: Запрашивайте, объединяйте и обобщайте ответы студентов:

  • Спросите студентов, могут ли только твердые тела проводить электричество? (Ответ: Нет. Раствор электролита также может проводить электричество.)

Прогноз: Попросите учащихся предсказать результат действия до того, как оно будет выполнено.

  • Поместите пенни, стакан воды из-под крана и лист бумаги на стол и попросите учащихся предсказать, какие из них будут проводить электричество лучше и хуже. (Ответ: Только пенни будет хорошо проводить электричество.)

Встроенная оценка деятельности

Рабочий лист: Попросите учащихся использовать во время задания «Будет ли это поведение?». Рабочий лист для записи своих наблюдений и ответов на вопросы.

Оценка после деятельности

Анализ прогнозов: Попросите учащихся сравнить свои первоначальные прогнозы с результатами тестов, записанными на рабочих листах. Попросите студентов объяснить, почему одни решения проводят электричество, а другие — нет.

Внутри-внешний круг: Предложите ученикам сформировать два концентрических круга (внутренний-внешний круг), чтобы у каждого ученика был партнер, обращенный к ним из другого круга. Внешний круг обращен внутрь, а внутренний — наружу.При необходимости могут работать вместе три человека. Задайте студентам вопрос (см. Ниже). Попросите партнеров посоветоваться друг с другом, чтобы обсудить ответ. Если они не могут прийти к согласию относительно ответа, они могут проконсультироваться с другой парой. Призывайте ответы к внутреннему или внешнему кругу или классу в целом. Повторяйте, пока не дадите правильный ответ на все вопросы. Вопросы:

  • Почему инженеры используют в схемах токопроводящие материалы? (Ответ: Инженеры используют проводники для создания частей цепи, в которых будет протекать электрический ток.)
  • Инженер должен выбирать между изготовлением проволоки из меди или серебра. Какой материал вы порекомендуете им выбрать? Почему? (Ответ: Медь дешевле серебра.)
  • Какие материалы являются хорошими проводниками? (Ответ: Любые металлы.)
  • Некоторые металлы проводят лучше, чем другие? Почему? (Ответ: Да, проводимость зависит от количества валентных электронов (находящихся во внешней оболочке, доступных для перемещения). Для практических приложений плотность играет важную роль, и поэтому линии электропередач обычно изготавливаются из алюминия, а не из меди ( менее проводящий материал, но намного легче, поэтому, даже если он толще, алюминий будет легче при той же проводимости.)
  • Как узнать, проводит ли жидкость электричество? (Ответ: Если жидкость проводит электричество, цепь замыкается и загорается лампочка.)
  • Какие три дирижера были лучшими в этом мероприятии? (Ответ: будет отличаться в зависимости от предоставленных материалов.)
  • Какой твердый проводник был лучшим в работе? (Ответ: Будет отличаться.)
  • Какой жидкий проводник был лучшим в работе? (Ответ: Будет отличаться.)

Вопросы безопасности

  • Попросите учащихся быть особенно осторожными при зачистке провода, чтобы не порезать себя или других учащихся.
  • Попросите учащихся не держать пальцами изолированный провод на батарее D-элемента в течение длительного времени, потому что оголенные концы провода нагреваются, когда они держатся за клеммы батареи.

Советы по поиску и устранению неисправностей

Напомните учащимся, что нужно обязательно заменять электроды из алюминиевой фольги каждый раз, когда они проверяют другой раствор, потому что электроды могут быть загрязнены предыдущим раствором.

Студенты должны быть осторожны, держа электроды из фольги немного раздвинутыми при помещении в жидкость; они получат ложное срабатывание, если два электрода соприкоснутся.

Расширения деятельности

Выберите один проводящий материал для тестирования с помощью тестера проводимости. Берут образцы материала разной длины и сечения. Попросите учащихся использовать тестер проводимости, чтобы показать, что сопротивление увеличивается с увеличением длины и уменьшается с увеличением площади поперечного сечения.

Иметь студенческие исследования кислот и оснований. Какие бывают распространенные кислоты и основания и как они используются?

Предложите студентам провести исследования по использованию различных материалов в электрических цепях: меди, золота, алюминия, бумаги, пластика и т. Д.

Масштабирование активности

  • Для младших классов попросите учащихся измерить проводимость по яркости лампы. Они должны поместить каждый объект в категорию в соответствии с интенсивностью света, производимого лампой, когда они тестировали объект: яркий, тусклый, ничего.

использованная литература

Experiments in Electrochemistry, Fun Science Gallery, по состоянию на март 2004 г. Ранее доступно по адресу: http: // www.funsci.com/fun3_en/electro/electro.htm

Where Electricity Comes From, Южная Калифорния, Эдисон, по состоянию на март 2004 г .: http://www.sce.com/

Visualizing Electron Orbitals, Государственный университет Джорджии, по состоянию на август 2013 г .: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/chemical/eleorb.html

авторское право

© 2004 Регенты Университета Колорадо.

Авторы

Ксочитл Замора Томпсон; Сабер Дурен; Джо Фридрихсен; Дарья Котыс-Шварц; Малинда Шефер Зарске; Дениз Карлсон

Программа поддержки

Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

Благодарности

Содержание этой учебной программы по цифровой библиотеке было разработано при гранте Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), U.S. Министерство образования и Национальный научный фонд ГК-12, грант No. 0338326. Однако это содержание не обязательно отражает политику Министерства образования или Национального научного фонда, и вам не следует предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.

Последнее изменение: 13 августа 2021 г.

Спустя столетия ученые наконец выяснили, как вода проводит электричество

Это учебник, который создавался веками: более чем через 200 лет после того, как ученые начали исследовать, как молекулы воды проводят электричество, группа ученых наконец-то увидела это на собственном опыте.

Неудивительно, что самая естественная вода невероятно хорошо проводит электричество — это факт, которому многих из нас учили с начальной школы. Но, несмотря на то, насколько фундаментален этот процесс, никто не смог выяснить , как это на самом деле происходит на атомарном уровне.

«Этот фундаментальный процесс в химии и биологии ускользнул от твердого объяснения», — сказала одна из группы, Энн Маккой из Вашингтонского университета. «И теперь у нас есть недостающий элемент, который дает нам более широкую картину: как протоны, по сути,« движутся »через воду.»

Исследователи во главе с Марком Джонсоном из Йельского университета смогли засвидетельствовать прохождение молекул воды вдоль протонов — положительно заряженных субатомных частиц — с помощью спектроскопии, процесса, который позволяет исследователям направлять свет на молекулы и видеть, что происходит внутри.

Интересно Хотя вода, которую вы видите в окружающем мире, является отличным проводником электричества, абсолютно чистая вода, которую редко можно найти за пределами лаборатории, на самом деле не проводит электричество из-за отсутствия свободных электронов.

Но в природе почти вся вода смешана с отложениями и минералами, что ионизирует молекулы воды и позволяет им проводить ток.

До сих пор все исследователи действительно знали об этом процессе, что h3O передает протоны от молекулы к молекуле через атом кислорода, что-то вроде молекулярной эстафеты.

Этот процесс называется механизмом Гроттуса и был впервые описан химиком Теодором Гроттусом в 1806 году.

«Атомам кислорода вообще не нужно много двигаться, — сказал Джонсон.«Это что-то вроде колыбели Ньютона — детская игрушка с линией стальных шариков, каждый из которых подвешен на веревке. Если вы поднимете один шарик так, чтобы он коснулся линии, только концевой шарик уйдет, оставив остальные равнодушными. »

Вы можете увидеть иллюстрацию механизма Grotthuss на гифке ниже:

Мэтт К. Петерсен

Но до недавнего времени эта гифка была настолько детальной, насколько мы понимали. Хотя исследователи имели довольно хорошее представление о том, как этот механизм работает на поверхности, подробности того, как именно и как произошел , остались разочаровывающе неясными.

Итак, последние 200 лет исследователи искали экспериментальный способ проследить структурные изменения в молекулах воды, когда они проводят электричество, — что оказалось невероятно сложной задачей.

В последние годы исследователи пытались сделать это, используя инфракрасное сканирование для отслеживания прогресса, но результаты выглядели как размытые фотографии без каких-либо различимых деталей.

«На самом деле казалось, что это размытие будет слишком сильным, чтобы когда-либо позволить убедительную связь между цветом и структурой», — объяснил Джонсон.

Чтобы разобраться в этом раз и навсегда, Джонсон и его команда нашли способ быстро заморозить химический процесс, так что моментальные снимки в процессе могут быть изолированы и заморожены во времени, что позволяет им ближе познакомиться.

Они использовали пять молекул «тяжелой воды» — воды, сделанной из изотопа дейтерия водорода, — а затем охладили молекулы до почти абсолютного нуля (–273,15 градуса Цельсия или –459,67 градуса Фаренгейта).

Когда они это сделали, все замедлилось, и внезапно изображения движущихся протонов стали намного четче.

«По сути, мы обнаружили своего рода Розеттский камень, который показывает структурную информацию, закодированную в цвете», — сказал Джонсон. «Нам удалось выявить последовательность согласованных деформаций, как в кадрах фильма».

Новое понимание даст решающее значение для понимания проводимости воды — явления, которое поддерживает нашу жизнь и имеет решающее значение для многих химических реакций на Земле.

Но это также может помочь объяснить другие загадки, такие как давние споры о том, является ли поверхность воды более или менее кислой, чем остальная часть ее объема.Этот новый метод визуализации может ответить на этот вопрос раз и навсегда.

Это может также пролить свет на некоторые другие недавно обнаруженные странные свойства воды, такие как присутствие загадочной второй жидкой фазы и ее странная способность замораживать твердое тело при температуре кипения, когда она ограничена углеродными нанотрубками.

Теперь команда хочет снова провести эксперименты с большим количеством молекул воды, а также с другими небольшими молекулами, чтобы увидеть, как изменяется проводимость.

Может показаться бессмысленным вглядываться в процессы, о существовании которых мы уже знали, но этот тип фундаментальных исследований является ключом к пониманию окружающего нас мира.

В конце концов, только когда мы действительно знаем, как материя ведет себя на самом маленьком уровне, у нас будет шанс выяснить остальную часть Вселенной. И вода, несмотря на ее повсеместное распространение, является одной из самых странных молекул. Чем больше вы знаете …

Исследование опубликовано в журнале Science.

Почему металлы проводят электричество? — Материаловедение и инженерия

Вы когда-нибудь задумывались, почему металлы проводят электричество? Возможно, вы задавались вопросом, почему металлы (и вода) являются одними из единственных проводников электричества, с которыми вы сталкиваетесь в повседневной жизни?

В этом посте я объясню, почему металлы являются такими хорошими электрическими проводниками, а также объясню, как неметаллы, такие как вода и стекло, также могут стать проводниками.

Металлы проводят электричество, потому что у них есть «свободные электроны». В отличие от большинства других форм материи, металлическая связь уникальна, потому что электроны не связаны с конкретным атомом. Это позволяет делокализованным электронам течь в ответ на разность потенциалов.

Металлическое соединение

Честно говоря, я никогда полностью не понимал металлическое соединение до аспирантуры (я вообще понимаю это сейчас ??)

В старших классах и в старших классах каждый раз, когда я видел вопрос о металлических связях, всегда отвечал «потому что в металлических связях есть море электронов.Итак, краткий ответ — «металлы проводят электричество, потому что у них есть море делокализованных электронов, которые могут свободно уйти, как только почувствуют напряжение».

Что это значит? И почему у металлов есть это «море электронов», а у других материалов нет?

Из-за квантовых взаимодействий все атомы металлов имеют общий внешний электрон. Вместо электронов, вращающихся вокруг определенного атома, электроны перемещаются по всей группе атомов металла. Это что-то вроде суперковалентной связи — вместо того, чтобы делить электроны между двумя атомами, они делятся между всеми атомами.

«Модель электронного моря» — лучший способ описать это явление. Как вы, вероятно, узнали, атомы металла выровнены по повторяющейся схеме (кристаллическая структура), а пространство между этими атомами и вокруг них заполнено электронами, которые могут свободно перемещаться.

Подобно тому, как ионы металлов отдают электроны другому атому при ионной связи, ионы металла отдают те же самые электроны электронному морю при металлической связи. Na + означает, что кусок натрия будет иметь 1 электрон в электронном море на один атом Na.Al 3+ означает, что металлический алюминий будет иметь 3 свободных электрона на атом алюминия.

Металлические связи держатся вместе благодаря электростатическим силам: каждый атом заряжен положительно, а отрицательно заряженное «море» действует как клей, который связывает атомы вместе.

Это соединение является причиной того, что у металлов так много общих свойств, например,

  • пластичность
  • пластичность
  • высокая температура плавления (особенно для переходных металлов)
  • прочность
  • блеск
  • теплопроводность
  • и электропроводность

По сути, металлическое соединение — это уникальный тип соединения, возникающий из квантовой механики. -механические эффекты, заставляющие металлы действовать как металлы.

Существует много сложной математики, которую вы можете использовать, чтобы доказать, почему металлы делокализовали электроны, но в определенный момент я просто должен сказать:

Возможно, более интуитивный способ понять металлическое соединение — это взглянуть на диаграммы полос .

Ширина полосы
Диаграммы

могут помочь нам понять проводники, полупроводники и изоляторы. Есть много особенностей зонной диаграммы, которые важны для полупроводников, но для этой статьи вам нужно знать только ширину запрещенной зоны .

Зонная диаграмма показывает возможные энергетические состояния электрона. Для отдельного элемента и электрона существуют некоторые очень определенные энергетические уровни, на которых может существовать электрон. Если энергия активирована, он может прыгать между этими состояниями, а если энергии достаточно, электрон может даже полностью покинуть атом. .

Поскольку у вас есть кусок металла с ужасающе большим количеством атомов и электронов, эти разрешенные энергетические состояния для каждого атома в основном сливаются в «полосу» постоянно разрешенных состояний.Это называется валентной полосой .

За валентной зоной находится зона проводимости . Зона проводимости — это совокупность энергетических состояний, в которых электроны имеют достаточно энергии, чтобы покинуть атом, с которым они связаны.

Ширина запрещенной зоны — это расстояние между этими валентными зонами и зонами проводимости. Разница между металлами, изоляторами и полупроводниками заключается в размере запрещенной зоны.

Металлы не имеют запрещенной зоны .Другими словами, зона проводимости и валентная зона перекрываются, поэтому атом не связан с каким-либо конкретным атомом. Если у него достаточно энергии, чтобы уйти, он просто уходит.

Полупроводники имеют небольшую ширину запрещенной зоны .
Это означает, что если у электронов недостаточно энергии для полного перехода через запрещенную зону, полупроводник вообще не проводит. Если энергии достаточно для прохождения этого барьера, материал проводит. Полупроводники очень полезны, потому что они могут действовать как переключатели, пропускающие 0% или 100% тока.

Изоляторы с большой шириной запрещенной зоны .
Различие между диэлектриком и полупроводником немного расплывчато — это не похоже на то, что у ученых есть простое значение, и если ширина запрещенной зоны больше этого значения, это изолятор. Эти термины практичны — все, что считается изолятором, имеет запрещенную зону, которая слишком велика, чтобы ее можно было пересечь в реалистичном сценарии. Попытка пропустить слишком большой ток через многие изоляторы приведет к разрушению материала до того, как электроны наберут достаточно энергии, чтобы перепрыгнуть через запрещенную зону.

Тип материала Материал Ширина запрещенной зоны (эВ)
Полупроводник Si
Ge
GaN
.12 GaP
GaAs 1
1,43
Изолятор алмаз
PE (полиэтилен)
SiO 2 		5,47
8,8
8,9

Электрические свойства металлов

Основное электрическое свойство — электропроводность .

Проводимость — это показатель силы электрического тока, который может переносить материал. Его также можно назвать «удельной проводимостью», и он является обратной величиной удельного сопротивления.

Электропроводность определяется следующим уравнением.

n — это плотность носителей, другими словами, сколько электронов существует на площадь поперечного сечения.

q — электрический заряд каждого носителя — для электронов это -1.

— это подвижность, то есть скорость движения электрона через материал.

Это уравнение было обобщено для любой ситуации, связанной с электропроводностью (включая ионную), но в большинстве случаев носителями заряда являются просто электроны.

Таким образом, проводимость — это в основном то, сколько электронов может протиснуться через провод за заданный промежуток времени.

Обычно, если инженеры могут изменить проводимость чего-либо, они изменяют подвижность электронов. Например, границы зерен могут рассеивать электроны, уменьшая скорость их движения по проволоке.Осадки и легирующие элементы снижают проводимость по той же причине.

Некоторые примеры металлов с высокой и низкой проводимостью приведены в таблице ниже.

Лучшие 5 металлов с наивысшей степенью
Электропроводность 		Электропроводность σ x 10 6
при 20 ° C (См / м)
Серебро (Ag ) 63,0
Медь (Co) 59.6
Золото (Au) 41,1
Алюминий (Al) 37,7
Кальций (Ca) 29,8
9021 900
Электропроводность
Электропроводность σ x 10 6
при 20 ° C (См / м)
Марганец (Mn) 0.69
Ртуть (Hg) 1.02
Титан (Ti) 2.38
Свинец (Pb) 4.55
Niobium

Электропроводность металлов в зависимости от температуры

Противоположностью проводимости является удельное сопротивление (или сопротивление). Удельное сопротивление — это внутренняя версия сопротивления.

С повышением температуры у металлов увеличивается удельное сопротивление (или уменьшается проводимость).

Повышение температуры вызывает линейное уменьшение проводимости металлов из-за фононно-электронных взаимодействий. Поскольку температура является мерой того, насколько быстро атомы вибрируют (мы можем назвать эту вибрацию «фононной»), повышенная вибрация может взаимодействовать с проходящими через нее электронами.

Это препятствует движению электронов и снижает подвижность электронов.

К полупроводникам применима совсем другая логика!

Как и в металлах, при повышении температуры снижается.Но в полупроводниках более высокая тепловая энергия означает, что больше электронов может перейти из валентной зоны в зону проводимости. Таким образом, в то время как mu немного уменьшается, n сильно увеличивается!

Фактически, подвижность настолько важна для сопротивления, что при абсолютном нуле, когда колебания решетки прекращаются и электроны могут беспрепятственно проходить через металл, металлы могут стать сверхпроводниками.

Способы изменения электропроводности металла

Есть много способов, которыми инженеры могут изменить электропроводность металлов, от изменения окружающей среды металла до модификации границ зерен.

Форма

Форма — это, вероятно, то, чему вы научились в средней школе в отношении проводимости. На самом деле это не меняет собственное сопротивление материалов, но влияет на внешнее сопротивление.

Поскольку сопротивление — это количество электронов, которые проходят через площадь поперечного сечения, вы можете рассчитать сопротивление, умножив удельное сопротивление на длину провода и разделив на площадь поперечного сечения провода.

Специалисты по материалам имеют дело не столько с сопротивлением, сколько с удельным сопротивлением, но это важная взаимосвязь, которую необходимо знать.Тем более, что повышенное сопротивление может изменять температуру, которая может влиять на удельное сопротивление

Температура

Мы говорили о температуре немного раньше, но вот еще один график, показывающий, как температура влияет на удельное сопротивление металлов.

В таблице ниже приведены значения коэффициентов удельного сопротивления для различных металлов.

(Pt) 9 ‘213 9035 вибрация заставляет электроны больше взаимодействовать с атомами, проводимость уменьшается с понижением температуры.А в идеальном кристалле при абсолютном нуле колебания атомов прекращаются, и металлы становятся сверхпроводящими.

Примесные атомы

По той же причине, что и температура, увеличение примесных атомов снижает проводимость, поскольку снижает подвижность электронов. При легировании элементов в твердом растворе элемент основного металла образует решетчатую структуру. Большинство атомов в решетке однотипны, но в сплавах есть дополнительные элементы, которые могут заменить основной элемент (это называется твердым раствором замещения).

Поскольку размеры этих других элементов отличаются от размера базового элемента, они деформируют решетку, уменьшая проводимость.

Даже небольшие легирующие добавки могут иметь большое влияние на проводимость. Например, добавление 0,2 мас.% Алюминия к меди может снизить проводимость меди на 20%.

Вот быстрый график, показывающий, как изменяется удельное сопротивление при добавлении примесных элементов к меди.

Даже если дополнительные элементы не образуют твердый раствор, альтернатива (выпадение в осадок) также снизит проводимость, хотя соотношение зависит от точного осадка.Во многих случаях осадки уменьшают проводимость на меньше, чем на , чем атомы твердого раствора, поэтому один из быстрых методов определения выделений в металлах — это проверка их проводимости.

Границы зерна

Четвертый способ, которым инженеры могут контролировать проводимость, — это изменение границ зерен. Границы зерен — это участки металла, в которых встречаются две кристаллические структуры с разной ориентацией.

Как и следовало ожидать от других точек, границы зерен имеют деформацию решетки, которая взаимодействует с электронами, уменьшая их подвижность.Меньшее количество границ зерен означает увеличение сопротивления.

Почему вода проводит электричество? (Ионная проводимость)

В отличие от металлов, которые проводят электричество посредством «свободных электронов», вода проводит электричество, перемещая заряженные ионы.

Ион — это атом с чистым положительным или отрицательным зарядом.

Например, если вы взяли поваренную соль (NaCl) и растворили ее в воде, соль диссоциировала бы на Na + и Cl — . Na в основном крадет электрон у Cl.

В обычном состоянии эти ионы беспорядочно разбросаны по воде.

Однако, когда вода испытывает изменение потенциала, свободно плавающие ионы могут двигаться. Поскольку положительные ионы притягиваются к отрицательному заряду, а отрицательные ионы отталкиваются отрицательным зарядом, если вы погрузите один конец провода под напряжением в ванну с солью, электроны в проводе оттолкнут ионы Cl — и притянут Ионы Na + .

Чистый поток заряженных атомов — это то, что заставляет электричество проходить через атомы.Сами электроны на самом деле не движутся. (Технически, на самом деле происходят половинные реакции: 2e — + H 2 O -> 2OH — + H 2 и 2Cl — -> Cl 2 + 2e — , что означает, что в конечном итоге вода израсходует все ионы и перестанет проводить).

И да, это значит, что чистая вода — плохой проводник. Морская вода примерно в миллион раз более проводящая, чем чистая вода, и в сто раз более проводящая, чем питьевая вода.

Однако, поскольку обычная питьевая вода обычно содержит ионы, растворенные в ней (из металлов или минералов), питьевая вода по-прежнему примерно в 10 000 раз более проводящая, чем чистая вода.

Последние мысли

Вы узнали о том, что металлы представляют собой массив положительно заряженных атомов, скрепленных «электронным клеем», общим для всех атомов. Это море электронов возникает из-за квантово-механических эффектов, которые не дают металлам запрещенной зоны. Фактически, «отсутствие запрещенной зоны», вероятно, лучший способ определения металлов.

Использование уравнения проводимости

вы видели, что это море электронов придает металлам очень большое значение n, потому что там много свободных электронов. Вы также узнали, как инженеры могут влиять на проводимость металла, изменяя подвижность электронов.

Наконец, вы узнали, почему вода «проводит» электричество, даже если это не металл!

Надеюсь, этот пост ответил на все ваши вопросы об электропроводности металлов!

Ссылки и дополнительная литература

Если вас интересуют металлы, вам также может понравиться мой полный пост, в котором объясняются сплавы.

Эта страница была нашим источником графика зависимости удельного сопротивления от температуры.

Если вас интересуют материалы с высокой проводимостью, бескислородная медь очень чистая и хорошо проводит. Вы можете прочитать о некоторых применениях меди OFE здесь.

Эта страница была нашим источником для зависимости удельного сопротивления от среднего размера зерна.

Электропроводность растворов

Электропроводность растворов

Чистая вода плохо проводит электричество.Однако когда определенные вещества растворяются в воде, раствор действительно проводит электричество. Ты можно сделать простое устройство, показывающее, насколько хорошо раствор проводит электричество. Это устройство использует лампочку фонарика, чтобы указать, насколько хорошо раствор проводит электричество. Чем лучше раствор проводит электричество, тем ярче лампочка. будет светиться.


Тестер проводимости

Для изготовления измерителя электропроводности вам потребуется:

● адаптер переменного тока на 12 В
Преобразует электричество 110 вольт из розетки в более безопасное 12 вольт.Это должно быть 12 вольт переменного тока, а не постоянного, потому что постоянный ток здесь не работает. У вас может быть в доме подходящий адаптер от старого устройства, которое вы больше не использую, или вы можете получить его в магазине электроники (например, Радио Хижина, каталожный номер 273-1631).
● аудиокабель с монофоническим штекером 1/4 или 1/8 дюйма на одном конце
Пробка станет датчиком для проверки проводимости. У вас в доме может быть неиспользованный кабель. То, что находится на другом конце, не имеет значения, потому что оно будет удалено.Вы можете также приобретите подходящий комплект разъемов и кабелей в магазине электроники. (например, Radio Shack, каталожный номер 42-2381).
● a Лампа и патрон для фонарика 12 В
Лампа наглядно показывает, как материал хорошо проводит электричество. Вы можете получить их из магазин электроники (например, Radio Shack, каталожные номера 272-1143 для лампочка и 272-357 для патрона).
● a брусок размером 4 на 4 на 1 дюйм
Электрические соединения будут выполнены на этом блок, и на него тоже будет крепиться лампа.
● два Шурупы для дерева 1 дюйм
Они удерживают патрон лампы на деревянном бруске.
● один Винт с полукруглой головкой 3/4 дюйма и шайба
Они будут использоваться для электрического подключения.
● проволока нож и инструмент для снятия изоляции
Они используются для подготовки электрических соединений.
● a отвертка

Отрежьте вилку от конца шнура адаптера переменного тока.Отдельно о четыре дюйма шнура в его два проводника. Удалите около 1 дюйма изоляция от каждого из проводов.

Обрежьте шнур аудиокабеля на расстоянии около 2 футов от вилки. Удалите около четырех дюймов изоляции от обрезанного конца кабеля. Это обнажит многожильный провод, обернутый вокруг изоляции, закрывающей центральный провод. Разверните многожильные провода из изоляции и скрутите жилы вместе, чтобы получился единый пучок.Снимите примерно 1 дюйм внутренней изоляции с центрального провода.


Электрические соединения

С помощью шурупов прикрепите цоколь (патрон) лампы к деревянному блоку. Положил шайбу на винт с полукруглой головкой и вкрутить в колодку рядом с лампой основание, но пока не затягивайте винт.

Оберните один провод от адаптера переменного тока (неважно какой) вокруг винта. над шайбой. Оберните конец связанного провода от аудиоразъема вокруг тот же винт.Затяните винт, чтобы скрепить два провода вместе.

Подсоедините оставшийся провод от адаптера переменного тока к одной из клемм цоколь лампы. Присоедините оставшийся провод от аудиоразъема к другому разъему. цоколя лампы.

Вкрутите 12-вольтовую лампу фонарика в цоколь лампы.

Чтобы сделать соединения более безопасными, вы можете использовать тяжелый скоба для крепления каждого из двух проводов к деревянному бруску.

Теперь тестер проводимости укомплектован и готов к использованию.Чтобы проверить это работает правильно, подключите адаптер переменного тока к розетке переменного тока. Лампа не загорится. Прикоснитесь к аудиоразъему боком к металлическому предмету, например к монете. Когда двое металлические проводники вилки закорочены монетой, лампа будет светиться ярко. Яркое свечение указывает на то, что ток легко течет через кусок металла.


Тестирование решения

Налейте немного воды в чашку. Вставьте конец аудиоразъема в воду.Если вы используете дистиллированную воду, лампа не будет гореть. Если вы используете водопроводную воду, лампа может тускло светиться или вообще светиться. Если он светится, это означает, что вода из-под крана только плохо проводит электричество. Добавьте в воду немного поваренной соли и перемешайте смесь. Лампа будет ярко светиться, когда вилку опустить в раствор, потому что солевой раствор очень хорошо проводит электричество, почти так же хорошо, как металл.

Вы можете исследовать различные материалы вокруг вашего дома, чтобы узнать, как хорошо проводят электричество при смешивании с водой.Некоторые вещи, которые стоит попробовать, в помимо соли, это сахар, пищевая сода, шампунь, стиральный порошок, втирание алкоголь и антациды в таблетках. Все, что растворяется в воде, можно проверить. В во избежание смешивания тестируемых материалов обязательно промойте вилку водой и просушите перед испытанием другого вещества. Не вставляйте вилку в раствора на более чем 10-15 секунд, потому что это приведет к срабатыванию вилки быстро разъедают. Запишите, какие вещества хорошо проводят электричество, которые плохо проводят, и которые не вообще вести себя.

Иногда смеси веществ ведут себя иначе, чем отдельные вещества. В качестве примера проверьте проводимость уксуса. Затем проверьте проводимость прачечного аммиака. Затем влейте в уксус немного нашатырного спирта. и протестируем смесь. Вы увидите большую разницу между отдельными вещества и смеси!

Электрический ток — это поток электрического заряда. Когда металл проводит электричество, заряд переносится электронами, проходящими через металл.Электроны — это субатомные частицы с отрицательным электрическим зарядом. Когда раствор проводит электричество, заряд переносится движущимися ионами. через раствор. Ионы — это атомы или небольшие группы атомов, которые имеют электрический заряд. Некоторые ионы имеют отрицательный заряд, а некоторые — положительный. плата.

Чистая вода содержит очень мало ионов, поэтому не проводит электричество очень хорошо. Когда поваренная соль растворяется в воде, раствор очень хорошо проводит, потому что раствор содержит ионы.Ионы поступают из поваренная соль, химическое название которой хлорид натрия. Хлорид натрия содержит ионы натрия, которые имеют положительный заряд, и ионы хлорида, которые имеют отрицательный заряд. Поскольку хлорид натрия состоит из ионов, он называется ионное вещество.

Не все вещества состоят из ионов. Некоторые из них являются режимом незаряженные частицы, называемые молекулами. Сахар — такое вещество. Когда сахар растворенный в воде раствор не проводит электричество, потому что есть в растворе нет ионов.

Некоторые вещества, состоящие из молекул, образуют растворы, которые действительно проводят электричество. Аммиак — такое вещество. Когда аммиак растворяется в вода, он вступает в реакцию с водой и образует несколько ионов. Вот почему прачечная аммиак, который представляет собой раствор аммиака в воде, проводит электричество, но не очень хорошо.

Иногда, когда смешиваются два разных раствора, содержащиеся в них вещества вступают в реакцию друг с другом и образуют ионы. Это то, что происходит при смешивании аммиака и уксуса.Раствор аммиака содержит только мало ионов, и он плохо проводит электричество. Также раствор уксуса содержит всего несколько ионов и проводит очень мало электричества. Но когда эти растворы смешиваются, аммиак реагирует с кислотой в уксусе (уксусная кислота), и они образуют много ионов. Вот почему смесь аммиака и уксуса очень хорошо проводит электричество.

Back to Home Experiments .

No related posts.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Элемент α x 10 -3 (1/ o C)
Алюминий (Al) 3.8
Медь (Co) 4,29
Железо (Fe) 6,41
Ртуть (Hg) 8,9
Никель (Ni) 3,93
Серебро (Ag) 1,59
Олово (Sn) 4,2
Вольфрам (W) 4,5