Нулевой рабочий проводник это: Нулевой защитный и нулевой рабочий проводники

Содержание

Нулевой защитный и нулевой рабочий проводники

Нулевой защитный и нулевой рабочий проводники различаются по назначению, способу подключения и функциональной нагрузки в электрических сетях.

Нулевой рабочий проводник

Нулевой рабочий проводник это проводник сети, подключенный к глухозаземленной нейтрали трансформатора трехфазного или нулевому выводу трансформатора однофазного. По нулевому рабочему проводнику протекает нагрузочный ток. На схеме нулевой рабочий проводник, обозначается буквой «N».

Нулевой защитный проводник

В системах TN-C, TN-S, TN-C-S, где нулевой вывод трансформатора глухозаземлен, нулевой защитный проводник соединяет нулевую точку питающего трансформатора и токопроводящие части электроприемников, которые могут оказаться под напряжением в аварийной ситуации (косвенное прикосновение). Нулевой защитный проводник несет, по названию понятно, защитные функции. Защитный проводник участвует в защите, как самой электросети, так и человека.

Нулевой защитный проводник это один из видов защитных проводников электросети и относится он к электросетям до 1кВ с глухозаземленной нейтралью трансформатора или генератора.

Согласно ПУЭ 1.7.76. подлежат защите от косвенного прикосновения следующие элементы электросети:

  • Металлические корпуса светильников, электромашин, трансформаторов;
  • Металлические корпуса распределительных щитов, квартирные и этажные щитки;
  • Металлические корпуса распределительных устройств, лотков, муфт кабелей и металлические конструкции с электрооборудованием;
  • Металлические корпуса переносных и передвижных устройств.

В качестве защитной меры применяется соединение этих устройств с глухозаземленной нейтралью ТП (трансформатора питания) в системах TN или заземление в системах TT и IT.

На схемах нулевой защитный проводник обозначается двумя латинскими буквами «PE». В нормальном режиме работы электросети по нулевому защитному проводнику электрический ток не течет.

На схемах буквами PE обозначаются не только нулевой защитный проводник, но и все защитные проводники сети: заземляющие проводники, защитный проводник в системе уравнивания потенциалов, отдельные жилы в кабелях, отдельно проложенные проводники и шины.

Разделение защитного и рабочего нулей электросети

В электросети с глухозаземленной нейтралью TN, нулевой рабочий проводник N и защитный проводник PN, до определенной точки в электросети объединены в один проводник и обозначается этот проводник буквами PEN.

Разделение PEN проводника, обычно, производится на ГЗШ-главной заземляющей шине, которая устанавливается на вводе электроустановки.

А именно:

  • Для жилого дома ГЗШ стоит на вводном устройстве в дом;
  • Для частного дома ГЗШ монтируется во вводном устройстве (ВУ) рядом с ответвлением к дому (на столбе) или в доме в вводно-распределительном устройстве (ВРУ).

Нулевой защитный и нулевой рабочий проводники — выводы

  • Нулевой рабочий проводник (нейтральный) вместе с фазным проводником участвует в электропитании устройств. По нему течет рабочий ток;
  • Нулевой защитный проводник не участвует в электропитании и предназначен для защиты от косвенного прикосновения в сетях с глухозаземленной нейтралью.

©Ehto.ru

Другие статьи радела «УЗО»

Нулевой рабочий проводник (N) — это… Что такое Нулевой рабочий проводник (N)?

  • нулевой рабочий проводник N — Проводник, присоединенный к нейтральной точке системы и способствующий передаче электрической энергии. МЭК 60050(826 01 03). Примечание. В некоторых случаях и установленных условиях возможно объединение функций нулевого рабочего и защитного… …   Справочник технического переводчика

  • нулевой рабочий проводник

    — 3.3.76 нулевой рабочий проводник (N): Проводник, используемый для питания приемников электрической энергии и соединения одного из их выводов с заземленной нейтралью электроустановки. [ГОСТ 30331.1 95/ГОСТ Р 50571.1 93, пункт 3.9] Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • нулевой рабочий проводник ( N) — 3.5.6 нулевой рабочий проводник ( N): По ГОСТ 30331.1 / ГОСТ 50571.1. Источник: ГОСТ Р 51732 2001: Устройства …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • нулевой рабочий проводник — rus нулевой рабочий проводник (м), нулевой провод (м) eng neutral conductor fra conducteur (m) neutre, neutre (m) deu Neutralleiter (m), Nulleiter (m) spa conductor (m) neutro, neutro (m) …   Безопасность и гигиена труда. Перевод на английский, французский, немецкий, испанский языки

  • Нулевой рабочий проводник (N) — 3.9 Нулевой рабочий проводник (N) проводник, используемый для питания приемников электрической энергии и соединения одного из их выводов с заземленной нейтралью электроустановки. Источник: ГОСТ 30331.1 95: Электроустановки зданий. Основные… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • нулевой рабочий проводник N — 2.6.4. нулевой рабочий проводник N : Проводник, соединенный с нейтральной точкой сети, который может быть использован для передачи электрической энергии. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • нулевой рабочий проводник (условное обозначение N) — 2.1.15 нулевой рабочий проводник (условное обозначение N): Проводник, присоединенный к нейтральной точке системы и способствующий передаче электрической энергии. [МЭС 826 01 03] Примечание В некоторых случаях и в установленных условиях возможно… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • НУЛЕВОЙ ЗАЩИТНЫЙ ПРОВОДНИК — (РЕ) защитный проводник в электроустановках до 1 кВ, предназначенный для присоединения открытых проводящих частей к глухозаземленной нейтрали источника питания. Нулевой рабочий (нейтральный) проводник (N) проводник в электроустановках до 1 кВ,… …   Российская энциклопедия по охране труда

  • Нулевой рабочий (нейтральный) проводник — 1.7.35. Нулевой рабочий (нейтральный) проводник (N) проводник в электроустановках до 1 кВ, предназначенный для питания электроприемников и соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с… …   Официальная терминология

  • Совмещенный нулевой рабочий и защитный проводник — 2.2.11 Совмещенный нулевой рабочий и защитный проводник (PEN проводник) проводник, сочетающий функции защитного и нулевого рабочего проводников. Примечание Сокращение PEN получается из сочетания символов; РЕ защитный проводник и N нулевой рабочий …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • обозначение на схемах и правила монтажа

    На чтение 5 мин Просмотров 1.5к. Опубликовано Обновлено

    Проводники бывают нулевыми защитными и нулевыми рабочими, каждый из них имеет свое назначение, способ подключения и допустимые функциональные нагрузки в электрической цепи. Перед тем как приступать к выполнению работ по созданию защитного контура, важно получить минимальные, но необходимые знания.

    Назначение проводников

    Применение нулевых проводников в электрощитке

    Нулевой рабочий проводник имеет еще одно название – проводник сети. По нему протекает нагрузочный ток. На схеме он обозначается латинской буквой «N».

    Основная задача нулевого защитного проводника — обеспечивать безопасность. В системах с нулевым выводом глухозаземленного трансформатора он коммутирует токопроводящие части электрических приемников и нулевую точку питающего трансформатора. В аварийных или нештатных ситуациях они оказываются под ударом.

    Защите от косвенного прикосновения подлежат следующие электрические элементы (согласно ПУЭ 1.7.76):

    В качестве защиты используется коммутация этих устройств с глухозаземленной нейтралью в системах ТN или ТТ, IТ. Последние две с заземлением.


    Схематически нулевой защитный проводник обозначается «РЕ». Когда электрическая цепь функционирует в штатном режиме, по РЕ ток не протекает.

    На схемах комбинация «РЕ» означает нулевой защитный проводник, а также все защитные сегменты цепи, например, проложенные шины и проводники, заземляющие проводники, отдельные жилы в кабелях, а также провод в системе уравнивания потенциалов.

    Разница между нулевым защитным и рабочим проводниками

    Прежде чем приступать к выполнению работ, важно ознакомиться с особенностями и характеристиками проводников, провести сравнительный анализ.

    НаименованиеОписание
    N – нулевой рабочий проводВместе с фазным проводом принимает участие в непрерывном и беспрепятственном обеспечении электропитанием бытовой техники и прочих электрических приборов. По нему постоянно протекает рабочий ток.
    РЕ – нулевой защитный проводНе принимает участия в обеспечении электрических приборов и бытовой техники электричеством. Основная задача – защита от косвенного взаимодействия в сетях с глухозаземленной нейтралью.

    Обозначение нулевого защитного проводника

    Цвет нулевого защитного и нулевого рабочего проводников

    Чаще всего маркировка нулевых защитных жил имеет желто-зеленый окрас. В ПУЭ устанавливаются основные правила выбора сечения токоведущего провода.

    РЕ обладает собственным контуром заземления, либо его основные задачи могут быть возложены и объединены с нулевым проводом, в данном случае все зависит от установленной системы заземления в строительном сооружении. Объединение двух проводников получило название — PEN, площадь его сечения должна быть не менее параметров сечения рабочего провода N.

    Правила прокладки

    Прежде чем приступать к монтажу, требуется ознакомиться с правилами, которые предъявляются к прокладке РЕ:

    • В линии должны отсутствовать устройства, которые могут стать причиной разъединения, нарушения целостности цепи, например, удаляемые вставки, выключатели, автоматы защиты и предохранители.
    • Все оборудование и токоведущие части коммутируются с защитным заземлением напрямую.
    • Запрещено соединение нескольких электрических приборов по принципу шлейфа.
    • На распределительной шине РЕ выделяется отдельная клемма (зажим). Запрещается к одной клемме одновременно подсоединять нулевой защитный и рабочий провод.
    • Если оборудование защитного отключения УЗО установлено в распределительном щите, N и защитный провод не должны иметь контактов на одной линии. Если пренебречь этим правилом, у УЗО будет множество ложных срабатываний.
    • У рабочих проводов площадь сечения должна быть больше, чем сечение защитного заземления.
    • Нулевая защитная жила должна быть проложена около рабочих проводов.
    • Для заземления нельзя использовать предметы и коммуникации, не предназначенные для этого. Чаще всего в данном случае не по назначению используется арматура в стенах, трубопровод и батареи отопления.
    • Запрещается подключать РЕ к независимым шинам заземления, если такие в электрической цепи предусмотрены.

    Сопротивление изоляционного слоя РЕ не должно быть меньше указанного в нормативно-правовом документе.

    Виды заземления

    Повторное заземление

    В зависимости от функций РЕ заземление делится на несколько  видов.

    Старые системы заземления характеризуются объединением по всей сети нулевого и защитного рабочего провода, поэтому отдельным РЕ они не оснащены. Согласно постановлению ПУЭ с 2017 года запрещается эксплуатировать такие системы. При строительстве новых сооружений прибегают к более безопасным и усовершенствованным системам заземления.

    Характерная особенность новых видов – выполнение отдельных контуров для защитного и рабочего заземления. Он предусматривает подвод также к частным сетям, выполняется с учетом всех требований независимости N и РЕ. Если речь идет о системе ТN-C-S, в частных сетях допускается объединение данных проводников.

    Электрический ток несет в себе потенциальную угрозу здоровью и жизни человека. Если нет соответствующих знаний и опыта, рекомендуется обратиться к профессиональному электрику. Найти подходящую кандидатуру можно в ЖЭКе, управляющей компании города или любой строительной организации. Если принято решение все работы выполнять самостоятельно, прежде чем оголять провода, нужно отключить подачу электроэнергии в квартиру дом, и на выходе проверить напряжение с помощью специальной отвертки, оснащенной индикатором.

    Совмещенные нулевые защитные и нулевые рабочие проводники (РEN-проводники)

    Читайте также

    Рабочие лошадки вермахта

    Рабочие лошадки вермахта Если проходимость стандартного грузовика «3,6–36S» по проселочным дорогам оценивалась как невысокая, то полноприводного «3,6–6700A» – как удовлетворительная (недостатком этого варианта грузовика все же были сдвоенные задние колеса, значительно

    Заземляющие проводники

    Заземляющие проводники Вопрос. Какими должны быть сечения заземляющих проводников в электроустановках напряжением выше 1 кВ?Ответ. Должны быть выбраны такими, чтобы при протекании по ним наибольшего тока однофазного КЗ в электроустановках с эффективно заземленной

    Защитные проводники (РЕ-проводники)

    Защитные проводники (РЕ-проводники) Вопрос. Какие проводники могут использоваться в качестве защитных РЕ-проводников в электроустановках напряжением до 1 кВ?Ответ. Могут использоваться:специально предусмотренные проводники: жилы многожильных кабелей;изолированные или

    Проводники системы уравнивания потенциалов

    Проводники системы уравнивания потенциалов Вопрос. Какие проводники могут быть использованы в качестве проводников системы уравнивания потенциалов?Ответ. Могут быть использованы открытые и сторонние проводящие части, или специально проложенные проводники, или их

    Размещение оборудования, защитные мероприятия

    Размещение оборудования, защитные мероприятия Вопрос. Как может устанавливаться оборудование преобразовательного агрегата?Ответ. Трансформатор, регулировочный автотрансформатор, уравнительные реакторы, анодные делители и фильтровые реакторы, относящиеся к одному

    Защитные меры безопасности

    Защитные меры безопасности Вопрос. Как следует осуществлять защитное заземление металлических корпусов светильников общего освещения с лампами накаливания и с лампами люминесцентными, ДРЛ, ДРИ, ДРИЗ, натриевыми со встроенными внутрь светильника пускорегулирующими

    Защитные меры безопасности

    Защитные меры безопасности Вопрос. Какая защитная мера безопасности должна осуществляться во всех помещениях?Ответ. Должно осуществляться присоединение ОПЧ светильников общего освещения и стационарных электроприемников (электрических плит, кипятильников, бытовых

    Защитные меры безопасности

    Защитные меры безопасности Вопрос. Как должны быть подключены к защитному заземлению подвижные металлические конструкции сцены (эстрады, манежа), предназначенные для установки осветительных и силовых электроприемников (софитные фермы, портальные кулисы и т. п.)?Ответ.

    1.7. Заземление и защитные меры электробезопасности

    1.7. Заземление и защитные меры электробезопасности Область применения. Термины и определенияВопрос 166. На какие электроустановки распространяется настоящий раздел ПУЭ?Ответ. Распространяется на все электроустановки переменного и постоянного тока до 1 кВ и выше и

    Рабочие органы промышленных роботов

    Рабочие органы промышленных роботов Рабочие органы промышленных роботов предназначены для захвата, удержания изделия и перемещения его при выполнении технологических операций. В соответствии с назначением все рабочие органы можно разделить на две группы: рабочие

    1.3.1. СВЧ-установки и их рабочие камеры

    1.3.1. СВЧ-установки и их рабочие камеры При любом назначении СВЧ электротермической установки она имеет структурную схему, приведенную на рис. 1.9. Рис. 1.9. Структурная схема СВЧ-установкиКак было замечено выше, основным генератором СВЧ-энергии является магнетрон. Из

    6.1. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, РАБОЧИЕ И СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЖИДКОСТИ

    6.1. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, РАБОЧИЕ И СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЖИДКОСТИ 6.1.1. Топливо Бензин. Для обеспечения надежной работы карбюраторных двигателей на всех режимах бензины должны обладать: высокой детонационной стойкостью; оптимальным фракционным составом; малым содержанием

    6.1.3. Рабочие и специальные жидкости

    6.1.3. Рабочие и специальные жидкости В зависимости от назначения и свойств жидкости делятся на охлаждающие, тормозные, амортизационные и пусковые.Гидравлические масла работают при больших перепадах температур (от —40 до +80 °C), давлениях 10–15 МПа, скоростях скольжения до

    ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7

    1.7.131. В многофазных цепях в системе TN для стационарно проложенных кабелей, жилы которых имеют площадь поперечного сечения не менее 10 мм2 по меди или 16 мм2 по алюминию, функции нулевого защитного (PE) и нулевого рабочего (N) проводников могут быть совмещены в одном проводнике (PEN-проводник).

    1.7.132. Не допускается совмещение функций нулевого защитного и нулевого рабочего проводников в цепях однофазного и постоянного тока. В качестве нулевого защитного проводника в таких цепях должен быть предусмотрен отдельный третий проводник. Это требование не распространяется на ответвления от ВЛ напряжением до 1 кВ к однофазным потребителям электроэнергии.

    1.7.133. Не допускается использование сторонних проводящих частей в качестве единственного PEN-проводника.

    Это требование не исключает использования открытых и сторонних проводящих частей в качестве дополнительного PEN -проводника при присоединении их к системе уравнивания потенциалов.

    1.7.134. Специально предусмотренные PEN-проводники должны соответствовать требованиям 1.7.126 к сечению защитных проводников, а также требованиям гл.2.1 к нулевому рабочему проводнику.

    Изоляция PEN-проводников должна быть равноценна изоляции фазных проводников. Не требуется изолировать шину PEN сборных шин низковольтных комплектных устройств.

    1.7.135. Когда нулевой рабочий и нулевой защитный проводники разделены, начиная с какой-либо точки электроустановки, не допускается объединять их за этой точкой по ходу распределения энергии. В месте разделения PEN-проводника на нулевой защитный и нулевой рабочий проводники необходимо предусмотреть отдельные зажимы или шины для проводников, соединенные между собой. PEN-проводник питающей линии должен быть подключен к зажиму или шине нулевого защитного PE-проводника.

    Нулевой защитный проводник — Справочник химика 21

        Нулевой защитный проводник [c.8]

        Защитное зануление — это преднамеренное соединение всех металлических частей электроустановок с глухозаземленной нулевой точкой (нейтралью) вторичной обмотки силового трансформатора. Такое соединение выполняется зануляющим проводником или нулевым защитным проводником. Защитное зануление применяется в сетях с глухозаземленной нейтралью для автоматического отключения поврежденного участка» сети в возможно короткое время. [c.153]


        В качестве нулевых защитных проводников должны быть, в первую очередь, использованы нулевые рабочие проводники. В качестве заземленных и нулевых защитных проводников могут быть использованы  [c.45]

        Зануление — преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под [c.45]

        Занг/ле е — преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Недопустимый термин Защитное зануление. [c.176]

        Нулевой защитный проводник — проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока или его эквивалентом. [c.176]

        Требования к магистралям заземления (зануления) заземляющим (нулевым) защитным проводникам, способам их прокладки, соединений и присоединений являются одинаковыми для системы защитного заземления и зануления (см. гл. 4). [c.36]

        Основной защитной мерой является преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. При таком электрическом соединении, если оно надежно выполнено, всякое замыкание на корпус превращается в однофазное короткое замыкание (т. е. замыкание между фазами и нулевым проводом). При этом возникает ток такой силы, при которой обеспечивается срабатывание защиты (предохранителя или автомата) и автоматическое отключение поврежденной установки от питающей сети. [c.43]

        Магистралью зануления называется нулевой защитный проводник с двумя или более ответвлениями. [c.43]

        В качестве нулевых рабочих проводников рекомендуется применять проводники с изоляцией, равноценной изоляции фазных проводников. Такая изоляция обязательна как для нулевых рабочих, так и для нулевых защитных проводников в тех местах, где применение неизолированных проводников может привести к образованию электрических пар и повреждению изоляции фазных проводников в результате искрения между неизолированным нулевым проводником и оболочкой или конструкцией (например, при прокладке проводов в трубах, коробах, лотках). Если в качестве нулевых рабочих и нулевых защитных проводников применяют кожухи и опорные конструкции комплектных шинопроводов и шины комплектных распределительных устройств (щитов, распределительных пунктов, сборок и т. п.), а также алюминиевые или свинцовые оболочки кабелей, то изоляция равноценная излучению фазных проводников не требуется. [c.44]

        Использование металлических оболочек трубчатых проводов, несущих тросов при тросовой электропроводке, металлических оболочек изоляционных трубок, металлических рукавов, а также брони и свинцовых оболочек проводов и кабелей в качестве заземляющих или нулевых защитных проводников запрещается. [c.45]

        Использование нулевых защитных проводников линий для зануления электрооборудования, питающегося по другим линиям, не разрешается. [c.45]


        При прокладке проводов в трубах допускается применять нулевые защитные проводники сечением I мм , если фазные проводники имеют такое же сечение. [c.46]

        Заземляющие и нулевые защитные проводники в электроустановках до 1000 В должны иметь размеры не менее приведенных в табл. 8. Кроме того, в качестве заземляющих проводников могут быть использованы стальные конструкции (табл. 9). [c.46]

        В наружных установках заземляющие и нулевые защитные проводники допускается прокладывать в земле, в полу или по краю площадок, фундаментов технологических установок и т. п. [c.46]

        Использование неизолированных алюминиевых проводников для прокладки в земле в качестве заземляющих или нулевых защитных проводников не допускается. [c.46]

        В электроустановках до 1 кВ с заземленной нейт/ралью нулевые защитные проводники рекомендуется прокладывать совместно или в непосредственной близости с фазными. [c.46]

        Во влажных, сырых и особо сырых помещениях и в помещениях с агрессивной средой заземляющие и нулевые защитные проводники прокладывают на расстоянии от стен не менее 10 мм, при этом они должны быть предохранены от химических воздействий. В местах перекрещивания проводников с кабелями, трубопроводами, железнодорожными путями, их ввода в здание, а также, где возможны механические повреждения, проводники должны быть защищены. [c.46]

        Прокладка заземляющих и нулевых защитных проводников в местах прохода через стены и перекрытия выполняется, как правило, с их непосредственной заделкой. В этих местах проводники не должны иметь соединений и ответвлений. [c.46]

        В цепи заземляющих и нулевых защитных проводников установка разъединяющих приспособлений и предохранителей [c.46]

        Соединения заземляющих и нулевых защитных проводников между собой должны обеспечивать надежный контакт и выполняться посредством сварки. [c.47]

        Допускается в помещениях и в наружных установках без агрессивных сред соединять заземляющие и нулевые защитные проводники другими способами, обеспечивающими требования ГОСТ 10434-82 Соединения контактные электрические, общие технические требования ко II классу соединений. При этом должны быть предусмотрены меры против ослабления и коррозии контактных соединений. [c.47]

        Соединения заземляющих и нулевых защитных проводников должны быть доступны для осмотра, проводимого с целью определения целости и непрерывности заземляющей проводки, состояния ее соединений и т. д. Требования о доступности для осмотра не относятся к нулевым жилам и металлическим оболочкам кабелей, трубопроводам скрытой электропроводки, к находящимся в земле металлоконструкциям, а также к проводникам заземления, проложенным в трубах. [c.47]

        Стальные трубы электропроводок, короба, лотки и другие конструкции, используемые в качестве заземляющих или нулевых защитных проводников, должны иметь соединеиия, соответствующие ГОСТ 10434-82, предъявляемым ко II классу соединений. Должен быть также обеспечен надежный контакт стальных труб с корпусом электрооборудования, в которые вводятся трубы и с соединительными (ответвительными) металлическими коробками. [c.47]

        Сопротивление цепи фаза — нулевой защитный проводник [c.65]

        Присоединение заземляющих и нулевых защитных проводников к частям оборудования, подлежащим заземлению или занулению, должно быть выполнено сваркой или болтовым соединением. [c.48]

        Заземление или зануление оборудования, подвергающегося частому демонтажу или установленному на движущихся частях либо частях, подверженных сотрясениям, вибрации, необходимо производить гибкими заземляющими или нулевыми защитными проводниками с помощью болтового соединения. При этом должны быть приняты меры против ослабления контакта (контргайки, контрящие шайбы и т. п.). Для обеспечения надежного соединения с помощью болтов поверхности тщательно зачищаются. [c.48]

        Каждый элемент электроустановки, подлежащий заземлению или занулению, должен быть присоединен к сети заземления или зануления с помощью отдельного ответвления. Последовательное включение в заземляющий или нулевой защитный проводник заземляемых или зануляемых частей электроустановки запрещается. Это вызвано тем, что при изъятии какого-либо элемента установки для ремонта или замены произойдет разрыв цепи заземления. [c.48]

        Измерение полного сопротивления цепи фаза — нулевой защитный проводник способом амперметра — вольтметра. Этот способ применяют при отключенном испытуемом оборудовании. Измерение производится на переменном токе пониженного напряжения от трансформатора достаточной мощности. Для измерения делают искусственное замыкание одного из фазных проводов на корпус электрооборудования. После подачи напряжения в измерительную цепь измеряются ток / и напряжение 1/. Ток должен составлять 10—20 А. [c.65]

        В электроустановках напряжением до 1000 В с заземлением нейтрали для автоматического отключения аварийного участка нулевые защитные проводники должны быть выбраны так, чтобы при замыкании на корпус или нулевой защитный проводник возникал ток короткого замыкания, превышающий не менее чем в 4 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя и не менее чем в 6 раз номинальный ток расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратнозависимую от тока характеристику. [c.158]

        Измерение сопротивления цепи фаза — нулевой защитный проводник прибором типа М-417. Прибор типа М-417 предназначен для контроля сопротивления цепи фаза — нулевой защитный проводник без отключения питающего источника тока в электроустановках 380 В частотой 50 Гц с заземленной нейтралью, шкала прибора проградуирована в Ом, что позволяет измерять падение напряжения, пропорциональное сопротивлению цепи фаза — нулевой защитный проводник. Прибор обеспечивает автоматическое отключение измерительной цепи от контролируемой сети в течение не более 0,3 с, сигнализацию при появлении на объекте напряжения, превышающего 36 В (сопротивление цепи фаза — нуль больше 2,0 м), сигнализацию обрыва заземляющей цепи пределы измерения прибора 0,1— [c.66]


        Для измерения сопротивления цепи фаза — нулевой защитный проводник можно применять прибор МС-08. Он не пригоден для измерения сопротивления цепей, содержащих реактивные сопротивления. Поэтому для измерения сопротивления цепи [c.67]

        Измеритель тока короткого замыкания цепи фаза — нулевой защитный проводник типа ИПЗ-Т. Этот измеритель предназначен для проверки правильности уставок максимальных токовых защит от однофазных замыканий на землю в сетях с заземленной нейтралью 380/220 В. [c.70]

        При использовании в качестве заземляющих устройств металлических и железобетонных конструкций все металлические элементы этих конструкций должны быть соединены между собой, образуя непрерывную электрическую цепь, железобетонные элементы кроме того должны иметь металлические выпуски (закладные изделия) для присоединения к ним сваркой заземляющих или нулевых защитных проводников. [c.64]

        Нулевые защитные проводники во всех звеньях сети должны быть проложены в общих оболочках, трубах, коробах, пучках с фазными проводами. [c.157]

        Цифровой измеритель токов КЗ цепи фаза — нулевой защитный проводник типа ИПЗ-Ц. Предназначен для определения тока однофазного короткого замыкания в промышленных сетях 380/220 В с заземленной нейтралью, необходимого при выборе плавких вставок и уставок автоматических выключателей за-пи1тных устройств. [c.71]

        ООО В вместо защитного заземления применяют зануление — преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Наличие зануления обеспечивает превращение случайного (аварийного) замыкания на корпус в однофазовое короткое замыкание, при котором срабатывает максимальная токовая защита, отключающая поврежденный участок сети. Устройство зануления, также как и защитного заземления, периодически контролируется внешним осмотром и измерением сопротивления заземленной нейтрали и повторных заземлений нулевого провода. [c.206]

        Защитным занулением называется преднамеренное металлическое соединение с глухозаземленной нулевой точкой (нейтралью) трансформатора в сетях переменного тока и с глухозаземленной средней точкой источника электроснабжения в трехпроводных сетях постоянного тока частей электроустановок,, нормально не находящихся под напряжением, но которые могут случайно оказаться под таковым. Соединение это выполняют проводником, который называется зануляющим, или нулевым защитным проводником. При замыкании одной из фаз на корпусе электрооборудования, имеющего соединения нулевым защитным (зануляющим) проводником с глухозаземленной нейтралью трансформатора в сетях переменного тока или с глухозаземленной средней точкой в сетях постоянного тока, возникает однофазное короткое замыкание, которое вызывает срабатывание соответствующего защитного аппарата (предохранителя, автомата) и отключение поврежденного участка. Схема при- [c.367]

        Принципиальная схема зануления в сети трехфазного тока (рис. 4.1 и 4.2) включает в себя следующие элементы нулевой провод питающей сети, рабочее заземление источника питания, магистраль заземления и повторное заземление нулевого провода на вводе и в воздушных сетях (/ п). Назначение нулевого провода питающей сети в схеме зануления — создание цепи с малым сопротивлением для тока при замыкании фазы на корпус и превращение тока в однофазное короткое замыкание. Различают нулевой защитный и нулевой рабочий проводники (рис. 4.2,6). Нулевой защитный проводник служит для соединения зануляемых частей оборудования с заземленной нейтралью источника тока, а нулевой рабочий проводник — для питания электроприемников фазным напряжением. Однако схемы с разделением нулевого проводника выполняют крайне редко. В большинстве случаев используют один нулевой проводник, одновременно выполняющий функции и рабочего и защитного (рис. 4.2,а). [c.43]


    Провода фаза ноль и заземление объяснение. Нулевой рабочий проводник

    Каждый, кто хоть в какой-то степени разбирается в электротехнике, знаком со многими терминами и определениями. А профессиональные электрики и подавно. Но большая часть жителей не знают, что такое ноль и фаза. Что же обозначают данные слова? Как определить, где и что есть? В рамках данной статьи попробуем внести ясность.

    Общие сведения

    В нашей повседневной жизни мы сталкиваемся с электричеством практически в любом месте, где пребываем. Будь это работа или различные заведения: кино, театр, магазины, спортивные комплексы — перечислять можно очень долго. Что и говорить, мы пользуемся многими электроприборами ежедневно, причем лет так 20 или 30 лет назад их было не так много, как в настоящее время. Причем их число растет с завидной периодичностью.

    Но все электрическое оборудование не может работать вечно и рано или поздно оно начинает ломаться, что просто неизбежно. Вечного двигателя пока еще никто не изобрел, поэтому на чудо надеяться не стоит. Некоторые люди хотят научиться чему-то новому, неизведанному и электричество не является исключением. Хотя бы потому, что можно самостоятельно проводить ремонт бытовой техники. Конечно, лучше приглашать специалиста, но легкую работу можно выполнить самостоятельно. Только для этого необходимо изучить фундаментальные понятия, дабы разобраться, что такое ноль и фаза.

    Что такое электричество?

    Описание тока следует начать с понятия электрического заряда, который, по сути, является скалярной величиной. Если взять эбонитовую палочку и потереть о шерсть, то у нее появится отрицательный заряд. Это связано с избытком электронов в результате контакта с шерстью. Это именуется статическим электричеством и бывает на волосах. Только в этом случае заряд положительный, поскольку теряются электроны.

    Что касается электрического тока, то это упорядоченное движение заряженных частиц по какому-нибудь проводнику. Движение это возникает из-за электромагнитного поля. Ток может быть двух видов:

    • Постоянным — его значение и направление не меняются.
    • Переменным — он уже меняется во времени.

    Фаза

    Сами по себе термины «фаза», «ноль» и «земля» хорошо знакомы профессиональным электрикам. Но, к примеру, фаза встречается и в физике — под этим определением можно назвать несколько состояний воды:

    • жидкое;
    • твердое;
    • газообразное.

    Помимо этого, под фазой можно понимать несколько стадий колебания, что может относиться к волновому движению. В астрономии здесь несколько иное значение, что можно понять по наблюдению за луной.

    Чуть выше было рассмотрено, как рождается электричество на станциях. Так вот именно на рабочую фазу, которую электрики называют просто — фазой, подается напряжение. Чтобы более точно представить себе, что это значит, следует раскрыть следующее понятие — ноль.

    Ноль

    Как известно в розетках два отверстия, соответственно, у вилок имеется по два штырька. Обычно такое встречается в старых домах, где к каждому потребителю подходят лишь два провода ноль, фаза.

    В странах Европы и с недавнего времени на территории России стал применяться евростандарт. Здесь вместо двух жил или проводов уже три, за счет включения дополнительного защитного проводника.

    Но что такое ноль и нужен ли он вообще? Ответ однозначен: нужен! Чтобы возник электрический ток и начал питать какой-нибудь бытовой прибор (фен, чайник, утюг и так далее), необходима замкнутая цепь. Это обеспечивается нулем и фазой. То есть по фазному проводу электроэнергия поступает в наши дома, проходит сквозь потребитель (совершается работа) и возвращается обратно по нулевому проводнику.

    При этом важно, чтобы подключенный прибор работал — машинка стирала, телевизор показывал, утюг и чайник грелись и т. п. Иначе ток протекать не будет, однако напряжение на фазе никуда не денется. Поэтому важно следить, чтобы малыши ничего не вставляли в розетку.

    Земля

    Важно не только знать, как определить фазу и ноль, нужно и отличать заземление, которое стало применяться в новостройках. Как теперь известно, без фазы и нуля не бывает электричества, то есть он течет между двумя этими проводами. Только стоит еще прояснить, что такое переменное напряжение. В России и ряде стран электросеть характеризуется частотой 50 Гц (герц). Это означает, что ток меняет свое направление от фазы к нулю и наоборот очень часто — 50 раз за секунду!

    Если по фазе проходит напряжение, то его нет у нулевого проводника. Так как большинство домов на территории Российской Федерации было построено еще во времена СССР, то в вводном электрическом щитке нулевой провод соединен с «землей» и дополнительно еще с заземлителем, который вкопан в грунт. При этом «земля» напрямую соединена с корпусом щитка, а ноль располагается в изолированной колодке.

    Способы определения фазы и нуля

    Мало понимать, что такое ноль и фаза, ни в коем случае нельзя их путать! Если при включении это не имеет значения, то делая монтаж проводки, в особенности самостоятельно, это необходимо учитывать. В противном случае можно устроить в цепи короткое замыкание. Поэтому нужно четко понимать, где фаза, а где ноль.

    При необходимости провести замену розетки выключателя или люстры, первым делом стоит определить, где именно располагается ноль с фазой. У подготовленного человека это не вызовет никаких проблем, а вот для большинства людей это серьезная задача.

    Но не стоит отчаиваться, так найти эти провода не так сложно, как может показаться на первый взгляд. Существует несколько способов, которые ниже будут рассмотрены.

    Цветовая ориентация

    Это самый безопасный способ по определению фазного и нулевого проводов. Необходимо знать, какими цветами они обозначаются, а чтобы не было никакой путаницы, введены следующие цвета фазы ноля и земли:

    • Синий либо сине-белый цвет — это рабочий ноль.
    • Желто-зеленым цветом принято обозначать защитный ноль.
    • Красным, белым, черным, коричневым цветом окрашиваются фазные проводники.

    В каждой стране принят свой цвет фазы. Только стоить заметить, что такой способ подойдет лишь новостройкам, которых разводка проводов оформлена в соответствии со стандартом IEC 60446, принятым в 2004 году. Определить фазу и ноль согласно цветовой маркировке в старых домах, таких как хрущевки, сталинки, брежневки, невозможно. В этом случае может подойти другой способ.

    Индикаторная отвертка в помощь

    Индикаторная отвертка является неотъемлемым инструментом в наборе каждого домашнего мастера на все руки. При помощи этого универсального средства можно не только откручивать крепежные элементы, но и найти фазу.

    Процедура выполняется очень легко, поскольку особых знаний и умений здесь не потребуется. Все что нужно, это:

    • Металлическим концом коснуться оголенного провода или одного из каналов в розетке.
    • Во время проверки ни в коем случае не касаться самой рабочей части!
    • Нужно коснуться большим пальцем (или любым другим) контактной площадки инструмента.

    Данный способ, как и определение фазы и нуля по цвету проводов, работает безотказно.

    Если напряжение присутствует, то загорится индикатор отвертки, в противном случае — это не фаза, а ноль. Помимо лампочки в отвертке имеется резистор, благодаря чему создается сопротивление протеканию тока и напряжение немного снижается. Поэтому проверка будет полностью безопасной.

    Определение фазы мультиметром

    Другой не менее известный среди радиолюбителей прибор — мультиметр, тоже может быть использован для нахождения фазы в домашней электросети. На приборе выбирается режим измерения переменного тока (как правило, обозначается V~) и выставляется передел более 220 В. Обычно тэто 500, 700 или 800 Вольт. Щупы должны быть подключены к разъемам COM (черный) и VΩmA (красный).

    Одним щупом (обычно красным) нужно коснуться оголенного участка провода или погрузить в какой-нибудь канал розетки. Другим (уже черным) щупом касаемся какой-либо заземленной поверхности (батарея отопления, стальные элементы стены и прочее). При этом если красный щуп будет на фазе, то на дисплее прибора появится значение напряжения в диапазоне от 100 до 230 В, при условии, что нет перебоев электроснабжения. В противном случае это будет ноль.

    Петля фаза-ноль

    Периодически стоит проводить замер сопротивления фаза-ноль, что позволит электроприборам работать в бесперебойном режиме. Главная причина в таких замерах — это частое срабатывание автоматов. Обычно это обусловлено перегрузками в электросети или наличием короткого замыкания. Все это отрицательно сказывается на работе бытовых приборов.

    Не все представляют, что значит петля фаза и ноль. Так обозначается контур, который образуется соединением нулевого провода, расположенного в заземленной нейтрали. Таким образом и получается петля.

    В заключение

    Можно найти много способов, как найти фазу и ноль без специального оборудования. К примеру, «умельцы» используют сырую картошку или водопроводную воду. Однако крайне не рекомендуется проводить такие опыты, поскольку есть большой риск для собственного здоровья.

    Есть проверенные способы, которые не представляют угрозы при соблюдении техники безопасности. Поэтому не стоит заново изобретать велосипед и придумывать невесть что.

    Невозможно дать определение фазе, рассматривая ее как отдельный элемент. Физические процессы, протекающие в сети, тесно взаимосвязаны с другими составляющими: фаза, ноль, земля невозможны без совокупности всех элементов. Поэтому рассматривать надо назначение всех составляющих и процессы, происходящие в них, понимая, что такое фаза и ноль, нагрузка и заземление.

    Структура электросети, основные элементы

    Из школьного курса физики известно, что если вращать постоянный магнит вокруг обмотки на катушке в проводах, возникает ЭДС (электро-движущая сила), которая перемещает заряженные частицы по проводам. Этот пример хорошо объясняет, что такое фаза и ноль в электричестве.

    На основе этого принципа в промышленных масштабах создаются генераторы электрической энергии: это может быть атомная, гидро,- или тепловая электростанция. Иногда для обеспечения временного электроснабжения в аварийных случаях используют дизельные, газовые или бензиновые генераторы на объектах, которые потребляют незначительные мощности. В истории были случаи, когда атомные подлодки и ледоколы снабжали электроэнергией целые населенные пункты.

    С генераторов электростанций электроэнергия по токопроводящим жилам кабелей или ЛЭП (воздушные линии электропередачи) с большим напряжением 6-10 кВ передается на понижающие до 04 кВ трансформаторные подстанции. С низкой стороны трансформатора энергия подается на распределительные щиты промышленных объектов, жилых домов и квартир в многоэтажных домах. Можно сказать, что фаза в электротехнике является транспортной системой для передачи электроэнергии. По этим токопроводящим жилам кабеля или ЛЭП происходит перемещение заряженных частиц со скоростью света к нагрузке.

    Именно в кабеле жилы разделяют как фаза, ноль, земля. Промышленные электростанции передают к потребителям энергию по четырехжильным или пятижильным кабелям.

    С трех отдельных обмоток генератора токи снимаются и протекают по разным жилам к нагрузке. Эти жилы в электрике называют фазами. Четвертая жила – нейтральный провод, который в конечном итоге в распределительных щитах, трансформаторных подстанциях и генераторах подключается к шине заземления. Такие схемы называются цепи с заземленной нейтралью. Фаза в электричестве – это токопроводящая часть, по которой заряженные частицы передвигаются от генератора к нагрузке. Чтобы понять, что такое ноль, или зачем нейтральная жила, можно сравнить электрический ток с потоком воды.

    Протекающий поток с верхней точки вращает колесо своей кинетической энергией, совершая определенную работу, потом стекает в реку или озеро, которая находится ниже по уровню. В случае с электричеством поток заряженных частиц с высоким по отношению к земле потенциалом стремится по фазному проводу к нагрузке. Как пример можно взять лампу накаливания. Совершается работа на разогрев спирали лампы. После прохождения нагрузки по нейтральному проводу ток уходит в землю, фактически нулевой провод нужен для отвода тока в землю после совершения им определенной работы.

    Пятая жила заземления обеспечивает безопасность эксплуатации электроустановок. Она, как и жила нуля, подключается к шинам заземления, которые замыкаются на общий заземляющий контур. Каждый корпус оборудования на производстве или бытового прибора заземляется, при замыкании фазного провода на корпус срабатывают устройства защиты, сеть обесточивается. Таким образом, исключается вариант поражения человека электрическим током. Отличие заземления и нулевого провода в том, что нулевую жилу подключают к контактам нагрузки, а заземляющий провод – к корпусу оборудования.

    Определение фазы в электрических сетях

    При монтаже, обслуживании и ремонтных работах иногда возникают проблемы, как отличить фазу от нулевого и заземляющего провода. На разных участках сети делается соответствующая маркировка.

    На электростанциях, трансформаторных подстанциях и распределительных устройствах токопроводящие шины, к которым подключаются кабельные жилы, маркируются цветом и буквенными обозначениями:

    1. Фазы обозначают А – желтым цветом;
    2. В – зеленым цветом;
    3. С – красным цветом.

    При такой маркировке фаза в электричестве легче определяется, нейтральная шина обозначается буквой «N» и красится в синий/голубой цвет. На шину заземления ставят соответствующий знак и желто-зеленый полосатый окрас.

    По требованиям ПУЭ (Правила устройства электроустановок) кабельные токопроводящие жилы тоже имеют маркировку по цвету изоляционного слоя. Синяя жила подключается к нейтральной шине, желто-зеленая – на контур заземления, красная, черная, белая и другие цвета могут использоваться в качестве фаз. Такую же маркировку используют при прокладке проводов с меньшим сечением в РЩ для розеточных и осветительных групп.

    К сожалению, данные требования не всегда выполняются при проведении монтажных работ, особенно на участках от РУ до приборов освещения, розеток и отдельных бытовых приборов.

    В условиях скрытой проводки визуально по концам на выходе кабеля у розетки невозможно определить назначение проводника, когда все или несколько жил имеют одинаковый цвет изоляции.

    В этих случаях используются индикаторные и измерительные приборы, наиболее востребованными из них считаются индикаторная отвертка и мультиметр. Для определения фазного провода среди выходящих концов из подрозетника достаточно использовать индикаторную отвертку. Нужно прикоснуться пером отвертки к оголенному концу, а большим пальцем – к контакту на верхней части ручки отвертки. При наличии напряжения на проводе индикаторная лампочка в прозрачной рукоятке засветится.

    Это классический вариант, когда отверткой определяется фаза тока в проводе. Производители делают много современных конструкций, где достаточно прикоснуться пером отвертки к изолированному проводу на любом участке, и световая и звуковая индикация укажет наличие напряжения. Но почему-то потребители предпочитают классические старые модели, они отличаются высокой надежностью, не требуют питания и замены батареек. Виды и конструкции индикаторных отверток – эта тема, которая требует более детального рассмотрения в отдельной статье. Между нейтральным и заземляющим проводом разница потенциалов равна нулю, напряжения нет, соответственно, индикатор не светится. Такой метод годится, когда надо выделить фазы среди проводов, выходящих из подрозетника или распределительной коробки, особенно, когда сеть однофазная для обычной розетки разность потенциалов между фазой и заземлением 220В.

    В распределительных коробках на промышленных объектах, когда используется оборудование с трехфазным питанием на 380В, проводов может быть много и различного назначения. Жгуты с проводами различных цветов разводятся для питания электромоторов, управления магнитными пускателями и другими элементами оборудования на производстве. Чтобы среди множества проводов выделить разные фазы, недостаточно индикаторной отвертки, для этой цели потребуется мультиметр. В этом случае он используется в режиме измерений переменного напряжения на пределе 750V.

    В трехфазной сети между разными фазами напряжение составляет 380В, между фазами и нулевым или заземляющим проводом – 220В. Прикладывая щупы к оголенным концам, отделяются провода, между которыми 380В, это отдельные фазы сети. Третья фаза вычисляется аналогично: если между уже выделенными концами и искомым проводом 380В, значит это она.

    К сведению. Если в процессе измерения между двумя проводами, показывающими наличие фазы, напряжение 0В, эти концы исходят от одной фазы.

    В результате изложенной информации можно сделать вывод, что такое фаза в однофазной сети. Это участок провода, идущий от РЩ до выключателя нагрузки, при исправной сети он находится постоянно под напряжением относительно нейтрального и заземляющего провода, после нагрузки идет нулевой провод. В трехфазной сети обмотки электродвигателей, нагревательные ТЭНы и другие приборы включаются между фазами. Провода до выключателя нагрузки постоянно находятся под напряжением, нулевой провод в схеме соединения обмоток звездой подключен в точке соединения трех обмоток на генераторе и после нагрузки. Для выключения и включения используются многополюсные автоматические выключатели или магнитные пускатели, которые разрывают цепь одновременно по трем фазам.

    Видео

    Откуда к нам в дом попадает защитное зануление, оно же ноль или нейтраль? Давайте рассмотрим его путь от трансформаторной подстанции. Как видно из схемы (внизу), начинается оно с глухозаземленной нейтрали.

    В нашем случае глухозаземленная нейтраль – это нейтраль силового трансформатора, соединённая с . Затем вместе с линией, состоящей из трех фаз, нейтраль попадает во вводной шкаф и распределяется по электрощитам на этажах.

    От нее берется рабочий ноль, который вместе с фазой образует привычное для нас фазное напряжение. Ноль называется рабочим, потому что вы используете его для работы электроприборов (электроустановок).

    А вот отдельный ноль (защитный ноль), взятый со щитка, электрически соединенный с глухозаземленной нейтралью, и образует защитное зануление .

    Помните, в цепи защитных зануляющих проводников не должно быть разделяющих приспособлений и предохранителей.

    Внимание!

    Никогда не используйте рабочий ноль как защитный (защитное зануление) , этим вы подвергните опасности, как себя, так и окружающих вас людей.

    Поскольку при обрыве цепи рабочего нуля, фазный ток через включенные нагрузки попадет на корпус электроприбора , и вместо защиты вы получите ничем не защищенный источник опасного напряжения .

    Назначение защитного зануления – устранение опасности поражения электрическим током при прикосновении к корпусу электроустановки или другим нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением, при замыкании фазы на корпус или землю.

    Принцип действия зануления заключается в превращении замыкания фазного проводника на корпус электроустановки в однофазное короткое замыкание. Что вызывает большой ток, который обеспечивает быстрое срабатывание защиты поврежденной электроустановки и отключает ее от питающей сети.

    Электросхема по теме защитное зануление

    1 – Трансформаторная подстанция

    • S – Отсекатель
    • FV1 – FV6 разрядники
    • F1 – F3 предохранители
    • Т – силовой трансформатор
    • S1 – рубильник
    • SF1 – SF3 – автоматические выключатели
    • A , B , C – Линия состоящая из фаз
    • N – Глухозаземленная нейтраль

    2 – Многоэтажный дом

    2а – Квартира

    2b – Распределительный электрический щит

    • SF – автоматический выключатель
    • BW – Счетчик
    • L c – фаза
    • N – нейтраль

    2C – Вводной электрошкаф

    • A , B , C – Фазные линии
    • N – Глухозаземленная нейтраль
    • F 4 – F 6 Предохранители
    • S 2 – Рубильник

    Зануляющие и питающие проводники должны быть одного сечения, кабеля с тремя проводами легко решают эту проблему. Нужное вам сечение провода можете выбрать по таблице

    Статья написана в ознакомительных целях для более простого представления, что такое защитное зануление и откуда оно берется.

    Удачного монтажа!
    ————————————————————————————-
    Источники:
    Консультант Святенко С. П.
    Сайт «Школа для электрика» http://electricalschool.info
    Г. А. Дулицкий, А.П. Комаревцев справочник «Электробезопасность при эксплуатации электроустановок до 1000В»

    Которое называется электрическим током, обеспечивает комфортное существование современному человеку. Без него не работают производственные и строительные мощности, медицинские приборы в больницах, нет уюта в жилище, простаивает городской и междугородный транспорт. Но электричество является слугой человека только в случае полнейшего контроля, если же заряженные электроны смогут найти другой путь, то последствия окажутся плачевными. Для предупреждения непредсказуемых ситуаций применяют специальные меры, главное — понять, в чем разница. Заземление и зануление защищают человека от удара током.

    Направленное движение электронов осуществляется по пути наименьшего сопротивления. Чтобы избежать прохождения тока через человеческое тело, ему предлагается другое направление с наименьшими потерями, которое обеспечивает заземление или зануление. В чем разница между ними, предстоит разобраться.

    Заземление

    Заземление представляет собой один проводник или составленную из них группу, находящуюся в соприкосновении с землей. С его помощью выполняется сброс поступающего на металлический корпус агрегатов напряжения по пути нулевого сопротивления, т.е. к земле.

    Такое электрическое заземление и зануление электрооборудования в промышленности актуально и для бытовых приборов со стальными наружными частями. Прикосновение человека к корпусу холодильника или стиральной машины, оказавшегося под напряжением, не вызовет поражения электрическим током. С этой целью используются специальные розетки с заземляющим контактом.

    Принцип работы УЗО

    Для безопасной работы промышленного и бытового оборудования применяют , используют приборы автоматических дифференциальных выключателей. Их работа основана на сравнении входящего по фазному проводу электрического тока и выходящего из квартиры по нулевому проводнику.

    Нормальный режим работы электрической цепи показывает одинаковые значения тока в названых участках, потоки направлены в противоположных направлениях. Для того чтобы они и далее уравновешивали свои действия, обеспечивали сбалансированную работу приборов, выполняют устройство и монтаж заземления и зануления.

    Пробой в любом участке изоляции приводит к протеканию тока, направляющегося к земле, через поврежденное место с обходом рабочего нулевого проводника. В УЗО показывается дисбаланс силы тока, прибор автоматически выключает контакты и напряжение исчезает во всей рабочей схеме.

    Для каждого отдельного эксплуатационного условия предусмотрены различные установки для отключения УЗО, обычно диапазон наладки составляет от 10 до 300 миллиампер. Устройство срабатывает быстро, время отключения составляет секунды.

    Работа заземляющего устройства

    Чтобы присоединить к корпусу бытового или промышленного оборудования применяется РЕ-проводник, который из щитка выводится по отдельной линии со специальным выходом. Конструкция обеспечивает соединение корпуса с землей, в чем и заключается назначение заземления. Отличие заземления от зануления состоит в том, что в начальный момент при подсоединении вилки к розетке рабочий ноль и фаза не коммутированы в оборудовании. Взаимодействие исчезает в последнюю минуту, когда размыкается контакт. Таким образом, заземление корпуса имеет надежное и постоянное действие.

    Два пути устройства заземления

    Системы защиты и отвода напряжения подразделяют на:

    • искусственные:
    • естественные.

    Искусственные заземления предназначены непосредственно для защиты оборудования и человека. Для их устройства требуются горизонтальные и вертикальные стальные металлические продольные элементы (часто применяют трубы с диаметром до 5 см или уголки № 40 или № 60 длиной от 2,5 до 5 м). Тем самым отличается зануление и заземление. Разница состоит в том, что для выполнения качественного зануления требуется специалист.

    Естественные заземлители используются в случае их ближайшего расположения рядом с объектом или жилым домом. В качестве защиты служат находящиеся в грунте трубопроводы, выполненные из металла. Нельзя использовать для защитной цели магистрали с горючими газами, жидкостями и тех трубопроводов, наружные стенки которых обработаны антикоррозионным покрытием.

    Естественные объекты служат не только защите электроприборов, но и выполняют свое основное предназначение. К недостаткам такого подключения относится доступ к трубопроводам достаточного широкого круга лиц из соседних служб и ведомств, что создает опасность нарушения целостности соединения.

    Зануление

    Помимо заземления, в некоторых случаях используют зануление, нужно различать, в чем разница. Заземление и зануление отводят напряжение, только делают это разными способами. Второй метод является электрическим соединением корпуса, в нормальном состоянии не под напряжением, и выводом однофазного источника электричества, нулевым проводом генератора или трансформатора, источником постоянного тока в его средней точке. При занулении напряжение с корпуса сбрасывается на специальный распределительный щиток или трансформаторную будку.

    Зануление используется в случаях непредвиденных скачков напряжения или пробоя изоляции корпуса промышленных или бытовых приборов. Происходит короткое замыкание, ведущее к перегоранию предохранителей и мгновенному автоматическому выключению, в этом заключается разница между заземлением и занулением.

    Принцип зануления

    Переменные трехфазные цепи используют нулевой проводник для различных целей. Для обеспечения электрической безопасности с его помощью получают эффект короткого замыкания и возникшего на корпусе напряжения с фазным потенциалом в критических ситуациях. При этом появляется ток, превышающий номинальный показатель автоматического выключателя и контакт прекращается.

    Устройство зануления

    Чем отличается заземление от зануления, видно и на примере подключения. Корпус отдельным проводом соединяется с нулем на Для этого в розетке соединяют третью жилу электрического кабеля с предусмотренной для этого клеммой в розетке. У этого метода есть недостаток, который заключается в том, что для автоматического отключения нужен ток, по размеру больший, чем заданные установки. Если в нормальном режиме отключающее устройство обеспечивает работу прибора с силой тока в 16 Ампер, то малые пробои тока продолжают утекать без отключения.

    После этого становится понятно, какая разница между заземлением и занулением. Человеческое тело при воздействии силы тока в 50 миллиампер может не выдержать и наступит остановка сердца. Зануление от таких показателей тока может не защитить, так как его функция заключается в создании нагрузок, достаточных для отключения контактов.

    Заземление и зануление, в чем разница?

    Между этими двумя способами существуют отличия:

    • при заземлении избыточный ток и возникшее на корпусе напряжение отводятся непосредственно в землю, а при занулении сбрасываются на ноль в щитке;
    • заземление является более эффективным способам в вопросе защиты человека от поражения электрическим током;
    • при использовании заземления безопасность получается за счет резкого уменьшения напряжения, а применение зануления обеспечивает выключение участка линии, в которой случился пробой на корпус;
    • при выполнении зануления, чтобы правильно определить нулевые точки и выбрать метод защиты потребуется помощь специалиста электрика, а сделать заземление, собрать контур и углубить его в землю может любой домашний мастер-умелец.

    Заземление является системой отвода напряжения через находящийся в земле треугольник из металлического профиля, сваренного в местах соединения. Правильно устроенный контур дает надежную защиту, но при этом должны соблюдаться все правила. В зависимости от требующегося эффекта выбирается заземление и зануление электроустановок. Отличие зануления в том, что все элементы прибора, которые в нормальном режиме не находятся под током, подсоединяются к нулевому проводу. Случайное касание фазы к зануленным деталям прибора приводит к резкому скачку тока и отключению оборудования.

    Сопротивление нейтрального нулевого провода в любом случае меньше этого же показателя контура в земле, поэтому при занулении возникает короткое замыкание, которое в принципе невозможно при использовании земляного треугольника. После сравнения работы двух систем становится понятно, в чем разница. Заземление и зануление отличаются по способу защиты, так как велика вероятность отгорания со временем нейтрального провода, за чем нужно постоянно следить. Зануление применяется очень часто в многоэтажных домах, так как не всегда есть возможность устроить надежное и полноценное заземление.

    Заземление не зависит от фазности приборов, тогда как для устройства зануления необходимы определенные условия подключения. В большинстве случаев первый способ превалирует на предприятиях, где по требованиям техники безопасности предусматривается повышенная безопасность. Но и в быту в последнее время часто устраивается контур для сброса возникающего излишнего напряжения непосредственно в землю, это является более безопасным методом.

    Защита при заземлении касается непосредственно электрической цепи, после пробоя изоляции за счет перетекания тока в землю значительно снижается напряжение, но сеть продолжает действовать. При занулении полностью отключается участок линии.

    Заземление в большинстве случаев используют в линиях с устроенной изолированной нейтралью в системах IT и ТТ в трехфазных сетях с напряжением до 1 тыс. вольт или свыше этого показателя для систем с нейтралью в любом режиме. Применение зануления рекомендовано для линий с заземленным глухо нейтральным проводом в сетях TN-C-S, TN-C, TN-S с имеющимися в наличии N, PE, PEN проводниками, это показывает в чем разница. Заземление и зануление, несмотря на отличия, являются системами защиты человека и приборов.

    Полезные термины электротехники

    Для понимания некоторых принципов, по которым выполняются защитные зануление, заземление и отключение следует знать определения:

    Глухозаземленная нейтраль представляет собой нулевой провод от генератора или трансформатора, непосредственно подключенный к заземляющему контуру.

    Ею может служить вывод от источника переменного тока в однофазной сети или полюсная точка источника постоянного тока в двухфазных магистралях, как и средний выход в трехфазных сетях постоянного напряжения.

    Изолированная нейтраль представляет собой нулевой провод генератора или трансформатора, не соединенный с заземляющим контуром или контактирующий с ним через сильное поле сопротивления от сигнализационных устройств, защитных приборов, измерительных реле и других приспособлений.

    Принятые обозначения в сети

    Все электрические установки с присутствующими в них проводниками заземления и нулевыми проводами в обязательном порядке подлежат маркировке. Обозначения наносятся на шины в виде буквенного обозначения РЕ с переменно чередующимися поперечными или продольными одинаковыми полосками зеленого или желтого цвета. Нейтральные нулевые проводники маркируются голубой литерой N, так обозначается заземление и зануление. Описание для защитного и рабочего нуля заключается в проставлении буквенного обозначения PEN и окрашивании в голубой тон по всей протяженности с зелено-желтыми наконечниками.

    Буквенные обозначения

    Первые литеры в пояснении к системе обозначают выбранный характер заземляющего устройства:

    • Т — соединение источника питания непосредственно с землей;
    • I — все токоведущие детали изолированы от земли.

    Вторая буква служит для описания токопроводящих частей относительно подсоединения к земле:

    • Т говорит об обязательном заземлении всех открытых деталей под напряжением, независимо от вида связи с грунтом;
    • N — обозначает, что защита открытых частей под током осуществляется через глухозаземленную нейтраль от источника питания непосредственно.

    Буквы, стоящие через тире от N, сообщают о характере этой связи, определяют метод обустройства нулевого защитного и рабочего проводников:

    • S — защита РЕ нулевого и N-рабочего проводников выполнена раздельными проводами;
    • С — для защитного и рабочего нуля применяется один провод.

    Виды защитных систем

    Классификация систем является основной характеристикой, по которой устраивается защитное заземление и зануление. Общие технические сведения описаны в третьей части ГОСТ Р 50571.2-94. В соответствии с ней заземление выполняется по схемам IT, TN-C-S, TN-C, TN-S.

    Система TN-C разработана в Германии в начале 20 века. В ней предусмотрено объединение в одном кабеле рабочего нулевого провода и РЕ-проводника. Недостатком является то, что при отгорании нуля или возникшем другом нарушении соединения на корпусах оборудования появляется напряжение. Несмотря на это система применяется в некоторых электрических установках до нашего времени.

    Системы TN-C-S и TN-S разработаны взамен неудачной схемы заземления TN-C. Во второй схеме защиты два вида нулевых провода разделялись прямо от щитка, а контур являлся сложной металлической конструкцией. Эта схема получилась удачной, так как при отсоединении нулевого провода на кожухе электроустановки не появлялось линейное напряжение.

    Система TN-C-S отличается тем, что разделение нулевых проводов выполняется не сразу от трансформатора, а примерно на середине магистрали. Это не было удачным решением, так как если обрыв нуля случится до точки разделения, то электрический ток на корпусе будет представлять угрозу для жизни.

    Схема подсоединения по системе ТТ обеспечивает непосредственную связь деталей под напряжением с землей, при этом все открытые части электроустановки с присутствием тока связаны с грунтовым контуром через заземлитель, который не зависит от нейтрального провода генератора или трансформатора.

    По системе IT выполняется защита агрегата, устраивается заземление и зануление. В чем разница такого подсоединения от предыдущей схемы? В этом случае передача излишнего напряжения с корпуса и открытых деталей происходит в землю, а нейтраль источника, изолированая от грунта, заземляется посредством приборов с большим сопротивлением. Эта схема устраивается в специальном электрическом оборудовании, в котором должна быть повышенная безопасность и стабильность, например, в лечебных учреждениях.

    Виды систем зануления

    Система зануления PNG является простой в конструкции, в ней нулевой и защитный проводники совмещаются на всей протяженности. Именно для совмещенного провода применяется указанная аббревиатура. К недостаткам относят повышенные требования к слаженному взаимодействию потенциалов и проводникового сечения. Система успешно используется для зануления асинхронных агрегатов.

    Не разрешается выполнять защиту по такой схеме в групповых однофазных и распределительных сетях. Запрещается совмещение и замена функций нулевого и защитного кабелей в однофазной цепи постоянного тока. В них применяется дополнительный с маркировкой ПУЭ-7.

    Есть более совершенная система зануления для электроустановок, питающихся от однофазной сети. В ней совмещенный общий проводник PEN присоединяется к в источнике тока. Разделение на N и РЕ проводники происходит в месте разветвления магистрали на однофазных потребителей, например, в подъездном щите многоквартирного жилища.

    В заключение следует отметить, что защита потребителей от поражения током и порчи электрических бытовых приборов при скачках напряжения является главной задачей энергообеспечения. Чем отличается заземление от зануления, объясняется просто, понятие не требует специальных знаний. Но в любом случае меры по поддержанию безопасности бытовых электроприборов или промышленного оборудования должны осуществляться постоянно и на должном уровне.

    В первую очередь нужно понять, что же такое фаза , и что ноль , и только после этого — как их найти.

    В промышленных масштабах и в быту производится разный ток, это трехфазный переменный и однофазный, соответственно. Трехфазная сеть характерна тем, что переменный ток течет по трем проводам, а возвращается назад — по одному. А однофазная отличается тем, что наша квартирная проводка подключается только к одному из трехфазных проводов , схематически данный процесс изображен на рисунке 1.

    Для расчёта сопротивления проводника вы можете воспользоваться калькулятором расчета сопротивления проводника .

    Важно понимать, что возникновение электрического тока возможно исключительно при наличии замкнутой электрической сети (рисунок 2). Состоит такая сеть из следующих элементов:

    • обмотка — Lт,
    • трансформатор подстанции — 1,
    • соединительная линия — 2,
    • электропроводка квартиры — 3.

    В данной схеме фаза обозначена как L, ноль — N.

    Чтобы в замкнутой сети протекал ток, важно обеспечить подключение к ней хотя бы одного потребителя энергии — Rн, иначе тока не будет, однако напряжение в фазе останется.

    Обмотка Lт имеет два конца: один из них имеет контакт с грунтом, то есть, заземлен (Змл) и идет от этой точки заземления, он называется нулевым. Другой конец называется фазовым.

    Как определить фазу и ноль.

    Здесь можно сделать вывод, что напряжение между нулевым и фазовым (220 Вольт) значениями будет равно примерно нулю, этот факт определяется сопротивлением заземления.

    Например, по каким-либо причинам может возникнуть ситуация контакта между фазой и металлическим корпусом электроприбора, который является токопроводящим , вследствие чего появится напряжение. Чтобы избежать в такой ситуации поражения электрическим током, необходимо устройство защитного отключения, которое может обеспечить защиту.

    В случае, если человек коснется напряженного корпуса этого электроприбора, может возникнуть электрический ток, который будет протекать через тело, причиной тому, наличие электронного контакта между телом и «землей» (рисунок 4). Степень опасности, которая грозит при этом человеку, зависит от величины сопротивления этого контакта, на это могут влиять следующие факторы: например, влажный или металлический пол, контакт строительной конструкции с естественными заземлителями (батареи, водопроводные трубы) и другие. И, соответственно, чем меньше сопротивление контакта, тем больше опасность.

    В такой ситуации заземление корпуса станет решением проблемы (рисунок 5).

    На практике этот способ защиты реализуется следующим образом: необходимо проложить отдельный заземляющий проводник РЕ, который затем заземлить тем или иным способом (рисунок 6).

    Существуют различные способы заземления, каждый имеет свои достоинства и недостатки, однако это уже тема для отдельной статьи, не будем останавливать сейчас на этом свое внимание.

    Сейчас перейдем к рассмотрению нескольких важных практических вопросов.

    Как определить фазу и ноль.

    При подключении любого электроприбора, возникает закономерный вопрос: где фаза и где ноль ?

    Для начала попробуем разобраться, как найти фазу. Самый простой способ, существующий на данный момент, это использовать индикаторную отвертку (рисунок 7). Она состоит из следующих элементов:

    • токопроводящее жало — 1,
    • индикатор — 2,
    • контактная площадка — 3.

    Механизм использования такой отвертки довольно прост: токопроводящим жалом касаемся контролируемого участка электрической цепи, пальцем руки — контактной площадки, если индикатор светится, это свидетельствует о наличии фазы.

    Еще один способ проверки фазы — использовать мультиметр, или его еще называют тестером. Однако, данный способ более трудоемкий. Мультиметр может работать в различных режимах, в нашем случае необходимо выбрать режим измерения переменного напряжения и установить предел более 220 Вольт. Берем один щуп мультиметра, какой — не имеет значения, и касаемся им участка измеряемой цепи, а другим щупом — естественного заземлителя, в роли которого может быть батарея отопления, либо металлические водопроводные трубы. Индикатором того, что на данном участке цепи присутствует фаза , будут показания мультиметра, соответствующие напряжению сети, то есть около 220 В (рисунок 8).

    В случае, если вы провели измерения и они показали отсутствие фазы, утверждать что это ноль нельзя. Пример можно увидеть на рисунке 9:

    • a) На данный момент в точке 1 нет фазы,
    • b) При замыкании выключателя S фаза появляется.

    Поэтому очень важно проверять се возможные варианты.Еще хочется отметить один момент: в случае, если в электропроводке имеется кабель заземления, методом электрических измерений отличить его от нулевого проводника невозможно. Обычно заземление выполняют с использованием провода желто-зеленого цвета, но и это не может дать полной гарантии. Поэтому, проще всего, посмотреть, какой провод подсоединен к заземляющим контактам под крышкой розетки.

    Читайте также…

    Какой проводник называется нулевым рабочим. Правила подключения нулевого провода и заземления

    Прежде всего нужно понять, что такое фаза , ну что такое ноль , и только после этого — как их найти.

    В промышленных масштабах и в быту вырабатываются разные токи, это трехфазные переменные и однофазные соответственно. Трехфазная сеть характеризуется тем, что переменный ток течет по трем проводам, а возвращается обратно — по одному.Однофазная схема отличается тем, что наша квартирная проводка подключается только к одному из трехфазных проводов Этот процесс схематически показан на рисунке 1.

    Arduino и сотый секундомер

    Если семисегментный индикатор отображает слишком много пайки , он может дотянуться до полностью припаянного модуля. Плюс есть плюс и минус, так что всего 5 кабелей нужно паять. Здесь можно использовать готовые библиотеки. Таким образом, цифры отображаются в «полном коде».

    Дополнительно можно установить рабочее письмо или аналогичный. Игра должна проходить на открытом воздухе, и игроки должны приносить с собой собственные батареи. Координаты для следующего этапа получат только те, кто прошел игру без ошибок. Запуск и остановка решались с помощью медной петли, как описано выше на странице. Если медная петля касается уха, горит зеленый свет.

    Для расчета сопротивления проводника можно использовать калькулятор сопротивления проводника.

    Важно понимать, что возникновение электрического тока возможно только при наличии замкнутой электрической сети (рисунок 2).Такая сеть состоит из следующих элементов:

    Зеленый цвет означает, что ошибки не было, и в нее можно играть. Однако его можно обмануть, потому что ушко можно доставить на другую сторону, а затем нажать кнопку. Поэтому лучше работать в цепи с перемычками между желтым и синим. Это тоже хороший вариант для «нормальной» игры.

    Итак, один шанс, только цветы сияют. Запись или отображение ошибок не всегда должно быть утомительным или трудоемким.Играйте двух игроков друг против друга в реальном времени. Однако для схемы требуются некоторые компоненты, так как все должно быть продублировано, а программа также должна быть оцифрована. Столько веселья и экшена бывает нечасто, тут бьются до победителя.

    • обмотка — LT,
    • трансформатор подстанции — 1,
    • соединительная линия — 2,
    • квартирная электропроводка — 3.

    В данной схеме фаза обозначена как L, ноль — N.


    Для протекания тока в замкнутой сети важно, чтобы к нему был подключен хотя бы один потребитель энергии — Rн, иначе тока не будет, но напряжение в фазе останется.

    Руководство доступно здесь, на моем сайте. Таким образом, больше не обсуждается, была ли допущена ошибка. Итак, это нормально работающая схема менее чем за 5 евро. Игра проиграна и должна быть сброшена с помощью остаточной кнопки. Таким образом, у вас есть только один шанс.

    При нажатии кнопки пуска дисплей начинает отсчет с 99 секунд. При повторном нажатии кнопки дисплей останавливается, и очень хорошо видно, у кого меньше времени на проводе. В случае ошибки вы услышите звуковой сигнал и игра окончена.Кнопка сброса сбрасывает дисплей до 99 секунд.

    Обмотка Lt имеет два конца: один из них контактирует с землей, то есть заземлен (Zml) и идет от этой точки заземления, она называется нулевой. Другой конец называется концом фазы.

    Как определить фазу и ноль.


    Здесь можно сделать вывод, что напряжение между нулевым и фазным (220 Вольт) значениями будет примерно нулевым, этот факт определяется сопротивлением заземления.

    К сожалению, резисторы не очень хорошо видны, они тоже различаются в зависимости от дисплея. На схеме ничего не меняется, поэтому резисторы на дисплее могут стать больше. Для механических зуммеров требуется транзистор. «Электронный модуль» — это контроллер с 24 фиксированными программами. Он имеет 2 выхода для двигателей, 3 аналоговых входа для датчиков и потенциометр. Проходит ли контакт, снова меняя цвета. Итак, рог был построен сам по себе. К шестеренке приклеивается бумажка и щелкает. После ошибки двигатель работает от одной до 30 секунд и отображает ошибку акустически.

    Например, по какой-то причине может возникнуть ситуация контакта между фазой и металлическим корпусом электрического прибора, который имеет проводимость , что приводит к возникновению напряжения. Чтобы избежать поражения электрическим током в такой ситуации, требуется устройство защитного отключения (УЗО), которое может обеспечить защиту.

    Ошибка отображается оптически только на время ее возникновения. Звуковой модуль можно использовать для аплодисментов или чего-то подобного. Есть два выхода и три входа.В моей версии две лампы, но ее также можно подключить к выходу двигателя, чтобы в случае неисправности подавался звуковой сигнал. Теперь программа ждет 2 секунды, а затем снова включает лампы и ждет новой ошибки. Как только коснется провод и игра окончена. Выключение и выключение в одно касание. Так что все это еще более увлекательно — сбить его с ног на заднем плане.

    Одноразовая цепочка, простой дизайн

    Как только нажата кнопка запуска, начинается время, которое нигде нельзя прочитать.Отличная вещь, потому что надо спешить, но баг и игра. Поскольку схема «один шанс» — это такая замечательная вещь, она также доступна в простой версии. Эту схему можно использовать двумя разными способами.

    В случае, если человек коснется напряженного тела этого электроприбора, электричество, которое будет проходить через тело, причиной этого является наличие электронного контакта между телом и «землей» (Рисунок 4). Степень опасности, которая грозит человеку в этом случае, зависит от величины сопротивления этого контакта, на это могут повлиять следующие факторы: например, мокрый или металлический пол, контакт строительной конструкции с естественными заземляющими проводниками (батареями, водопроводные трубы) прочее.И соответственно, чем меньше сопротивление контакта, тем больше опасность.

    Подключаем провод к компьютеру и экрану

    Во-вторых, как таймер с конденсатором 100uF, где ошибка отображается около 1 секунды. Теперь сделаем еще один шаг. Таким образом, вам обязательно стоит сосредоточиться на рынке, дне рождения или спорте. Когда игрок запускается, он нажимает кнопку, и время начинает идти. Когда он подходит с другой стороны, он снова нажимает кнопку, и время останавливается.При каждом прикосновении к проводу статус неисправности обновляется на мониторе.

    Клавиатура или мышь как провод под напряжением

    Для этого просто откройте мышь или клавиатуру, припаяйте провода зонда и подключите их к проводу под напряжением. Обратной стороной является то, что большинство новых мышей и особенно клавиатур больше не припаяны. Затем кабель нужно прикрепить к шпилькам с помощью хомутов. С мышами у меня самый лучший опыт, так как у них в основном контактная пайка.

    В этой ситуации решением будет заземление шасси (Рисунок 5).

    На практике этот способ защиты реализуется следующим образом: необходимо проложить отдельный заземляющий провод PE, который затем тем или иным образом заземляется (рисунок 6).


    Существуют различные способы заземления, каждый имеет свои достоинства и недостатки, но это уже тема для отдельной статьи, мы не будем сейчас на этом останавливаться.

    Передайте сценарий Леонардо внизу страницы. Драйвера устанавливаются автоматически.Ошибки и требуемое время отображаются в окне визуально. Теперь вы загружаете скрипт hot wire, извлекаете его и двойным щелчком открываете первый файл. Окно открывается горячим проводом, подсчитываются ошибки и сохраняется время.

    Вы можете использовать все клавиши на клавиатуре. Это очень простой способ отобразить вашу игру на мониторе. Однако изменить внешний вид, размер или сам дисплей непросто. Если игрок нажимает «Старт», игра запускается и ошибки засчитываются.Нажмите «Стоп», чтобы завершить игру и сохранить результат в нижнюю таблицу. Каждая ошибка дает настраиваемый штраф по времени. Они добавляются в реальном времени с установленными штрафными секундами, и отображается результат времени и ошибок. Также в реальном времени желтым цветом игрок отображается в таблице, в зависимости от результата сложения.

    Теперь перейдем к рассмотрению нескольких важных практических вопросов.

    Как определить фазу и ноль.

    При подключении любого электроприбора возникает естественный вопрос: где фаза , а где ноль ?

    Для начала попробуем разобраться, как найти фазу.Самый простой доступный в настоящее время метод — использовать индикаторную отвертку (рис. 7). Он состоит из следующих элементов:

    Если необходимо удалить отдельных игроков или изменить имена позже, просто прокрутите начальный экран вниз и удалите игрока по всей длине линии или отредактируйте отдельные части. Перед использованием диаграммы вы должны ознакомиться с ней и попрактиковаться в ней.

    Примечание. К тому же дисплей и малина со всеми комплектующими не совсем дешевы. Таким образом вы сможете красиво передать результат на своем телевизоре.Для выхода зуммера, конечно, требуется транзистор в качестве усилителя, а для штыревых входов, естественно, требуются предварительно установленные резисторы.

    • Жало токопроводящее — 1,
    • Индикатор
    • — 2,
    • контактная площадка — 3.

    Механизм использования такой отвертки достаточно простой: касаемся контролируемого участка токопроводящей электрической цепью жала, палец — контактная площадка, если индикатор горит, это говорит о наличии фазы.

    Еще один способ проверить фазу — использовать мультиметр, или его еще называют тестером.Однако этот способ более трудоемкий. Мультиметр может работать в разных режимах, в нашем случае необходимо выбрать режим измерения переменного напряжения и установить предел более 220 вольт. Берем один щуп мультиметра, который не имеет значения, и касаемся им участка измеряемой цепи, а другим щупом — электрода естественного заземления, которым может быть батарея отопления или металлические водопроводные трубы. Индикатор того, что на этом участке цепи фаза , будет показание мультиметра, соответствующее напряжению сети, то есть около 220 В (рисунок 8).

    А теперь получайте удовольствие от переделки.

    Вот код, который показывает на экране ошибки, допущенные за необходимое время на мониторе. Если у вас есть дополнительные схемы, свяжитесь со мной. Так весело с макияжем и игрой. Если вы хотите, чтобы горячая проволока была не аппаратной, а программной, вам придется загрузить скретч. Через 15 минут вы сможете «собрать» простую, но отличную игру. Предметы из проволоки и шара созданы на хорошем фоне. Касаться мяча — это хорошо.

    Ошибки и время могут быть задокументированы или может быть запущен обратный отсчет.Нет предела воображению, особенно если в игру затем играют на Raspberry Pi с собственным игровым контроллером на луче. Убедите моего собеседника, что недостатки не произошли по вине Iberdrol, поскольку они не являются владельцами, и что нет недостатка в том, что крышка была легкой, поскольку она не принадлежит гильдии, и мне не нужно было объяснять это.

    Если вы провели замеры и показали отсутствие фазы, утверждать, что это ноль нельзя. Пример можно увидеть на рисунке 9:

    .
    • а) На данный момент фазы в точке 1 нет,
    • б) При замкнутом переключателе S появляется фаза .

    Поэтому очень важно проверить все возможные варианты. Также хотелось бы отметить один момент: если в электропроводке есть заземляющий кабель, то по электрическим измерениям отличить его от нулевого провода невозможно. Обычно заземление осуществляется желто-зеленым проводом, но полной гарантии это не дает. Поэтому проще всего посмотреть, какой провод подключен к контактам заземления под крышкой розетки.

    Цель данной статьи — объяснить читателю, почему предохранители или любой элемент, прерывающий нейтральный проводник, не устанавливаются в распределительных сетях или соединительных элементах.В Центре трансформации преобразование электроэнергии из высокого в среднее напряжение в низкое осуществляется с помощью силовых трансформаторов … Различные линии начнутся от Центра преобразования низкого напряжения, который станет частью распределительной сети и будет подаваться на низкое напряжение. подписчики.

    Это неправильная система, поэтому никогда не устанавливайте установку, поскольку мы увидим, что это может нанести серьезный ущерб. На следующем рисунке показан пример этого предложения для разных абонентов, однофазных и трехфазных.Как мы видим на следующем рисунке. Это правильная система, хотя априори может показаться, что защита нейтрального проводника помогает устранить дефекты, это ошибка. На рисунках ниже показан пример этого предложения для той же ситуации, что и выше.

    Нулевой рабочий провод также называют нейтральным. Большинство бытовых приборов питаются от переменного 220 В. Для того, чтобы подать на них это напряжение, используется один фазный провод, а второй нулевой. Фаза имеет потенциал 220 В, а нейтральный провод имеет потенциал 0 относительно источника питания и фазного провода.

    Ноль обозначается как N, а его изоляция должна быть синей или бело-синей в соответствии с цветовой кодировкой кабеля. Часто функции нейтрального рабочего провода и защитного совмещают (для систем заземления TN-C). Этот общий провод имеет обозначение PEN и имеет желто-зеленую изоляцию с синими маркерами на концах. Подобные цветовые коды используются в Европе. В США нейтральный провод может быть белым или серым.

    Нейтраль нейтральная фаза в нейтральном распределении.Этот дефект может возникать в процессе установки как в дистрибутиве, так и у подписчика. В примере это происходит внутри здания. Предположим, что некоторые рабочие, ремонтирующие здание, разрушают нейтральный проводник, и одна из фаз замыкает петлю через металлические части машины, с которой они работают. Подключенные провода — красная фаза и нейтральная фаза.

    Дефект вызвал плавление предохранителей поврежденных проводов перед дефектом. В жилищном строительстве без обслуживания абоненты красной фазы в обоих случаях будут одинаковыми.«У них наверняка есть морепродукты в морозильной камере на € 000, и они требуют от дистрибьютора, но это уже другая история.

    В различных линиях электропередач и сетях могут использоваться разные нейтрали (изолированные, глухозаземленные, эффективно заземленные). Выбор того или иного варианта определяется функциональным назначением сети.

    На данный момент практически все жилые дома в России имеют системы заземления с глухозаземленной нейтралью. В этом случае электроэнергия подается от трехфазных генераторов по 3 фазам с потенциалом, а также по четвертому проводу от генератора — нейтраль (рабочий ноль).Три фазы на конце линии соединены звездой: это создает нейтральный конец, который соединяется с нейтралью генератора питания. Провод, соединяющий эти две нейтрали, называется рабочим нейтральным проводом сети.

    Это разделение означает, что красная фаза обесточена, но нейтраль внутри здания не заземлена. Поскольку есть дома, которые продолжают поддерживать и «использовать» нейтраль, которая не заземлена, мы обнаруживаем, что одна из фаз «переведет» свой потенциал на нейтраль, установив ее на 230 В, а другая не будет на 230 В относительно к нему если не до 400 В, как для другой фазы.Желтые или зеленые потребители будут получать электричество напряжением 400 В в однофазной системе. Если абонентские устройства подготовлены, они снимут это перенапряжение, но если это не повреждение оборудования, оно будет непоправимым.

    В случае симметричной нагрузки на всех фазах рабочий ноль отсутствует. Если нагрузка распределяется неравномерно, то по нулевому рабочему проводнику течет дисбаланс. Использование такой схемы позволяет добиться саморегулирования всех трех фаз, при этом они практически равны между собой.

    В случае, если нейтраль не была защищена, желтая и зеленая фазы будут работать, красная — нет, но нейтраль, которая достигает абонентов, будет иметь непрерывность на земле и останется при этом 0 В, что нам и нужно. для однофазного питания. Как объяснялось, в распределительных системах нейтраль не должна быть отключена и всегда должна иметь непрерывность для заземления, поскольку ее изоляция перемещается от одной распределительной системы к другой.

    Невозможность установки систем защиты в нейтрали не предотвращает получение абонентами исправных фаз их части, но это не длится столько времени, сколько должна действовать защита.В противном случае дефект будет сохраняться даже тогда, когда защита выполнила свою работу. Необходимо правильно подобрать защитные устройства, чтобы устранить проблему в кратчайшие сроки.

    Для повышения безопасности рабочий ноль заземляется в конце линии, также часто используется дополнительное заземление: в начале линии и в разных ее точках. В домах нейтральный рабочий провод подводится к распределительному устройству, от которого отдельные нулевые проводники уже уходят к прямым потребителям электроэнергии (например, в квартиры).

    Помимо сетей с глухозаземленной нейтралью, также используются электрические сети с изолированной нейтралью. В таких сетях нет нулевого рабочего провода. Вместо этого, при необходимости, можно использовать нейтральный заземленный провод.

    При использовании в здании трехфазных линий электропередачи сечение нулевого рабочего проводника должно быть не меньше сечения фазных проводов с размерами последних до 25 мм2 (алюминий). Если сечение фазных проводов больше 25 мм2, то площадь сечения рабочего нуля должна быть не менее 50% от их сечения.Если в сети используется заземляющий рабочий ноль, то при подключении провода к основной шине заземления должна присутствовать опознавательная метка «земля».

    Даже если защитный и рабочий нули соединены на RU, их дальнейшее объединение на потребителях не допускается. То есть два отдельных провода PE и N пропускаются дальше по квартирам. Их нельзя подключить, потому что, когда фаза замкнута на нулевой рабочий проводник, и все устройства, подключенные к защитному проводнику PE (в случае объединения PE и N), будут находиться под фазным напряжением, поэтому велика вероятность шока для человека.

    Проводников и электрических полей в статическом равновесии

    Цели обучения

    К концу этого раздела вы сможете:

    • Перечислите три свойства проводника в электростатическом равновесии.
    • Объясните влияние электрического поля на свободные заряды в проводнике.
    • Объясните, почему внутри проводника не может быть электрического поля.
    • Опишите электрическое поле, окружающее Землю.
    • Объясните, что происходит с электрическим полем, приложенным к проводнику неправильной формы.
    • Опишите, как работает громоотвод.
    • Объясните, как металлический автомобиль может защитить находящихся внутри пассажиров от опасных электрических полей, возникающих в результате касания сбитой линией автомобиля.

    Проводники содержат свободных зарядов , которые легко перемещаются. Когда на проводник помещается избыточный заряд или проводник помещается в статическое электрическое поле, заряды в проводнике быстро реагируют, достигая устойчивого состояния, называемого электростатическим равновесием .

    На рис. 1 показано влияние электрического поля на свободные заряды в проводнике. Свободные заряды движутся до тех пор, пока поле не станет перпендикулярно поверхности проводника. В электростатическом равновесии не может быть компонента поля, параллельного поверхности, так как, если бы оно было, это привело бы к дальнейшему перемещению заряда. Показан положительный свободный заряд, но свободные заряды могут быть как положительными, так и отрицательными, и, фактически, в металлах они отрицательны. Движение положительного заряда эквивалентно движению отрицательного заряда в противоположном направлении.

    Рис. 1. Когда электрическое поле E приложено к проводнику, свободные заряды внутри проводника перемещаются до тех пор, пока поле не станет перпендикулярным поверхности. (а) Электрическое поле — это векторная величина, имеющая как параллельные, так и перпендикулярные компоненты. Параллельная составляющая (E∥) воздействует на свободный заряд q силой (F∥), которая перемещает заряд до тех пор, пока F∥ = 0. (б) Получающееся поле перпендикулярно поверхности. Свободный заряд был доставлен к поверхности проводника, в результате чего электростатические силы остались в равновесии.

    Проводник, помещенный в электрическое поле , будет поляризованным на . На рисунке 2 показан результат помещения нейтрального проводника в первоначально однородное электрическое поле. Поле усиливается около проводника, но полностью исчезает внутри него.

    Рис. 2. На этом рисунке показан сферический проводник в статическом равновесии с первоначально однородным электрическим полем. Свободные заряды перемещаются внутри проводника, поляризуя его, пока силовые линии электрического поля не станут перпендикулярны поверхности.Силовые линии заканчиваются избыточным отрицательным зарядом на одном участке поверхности и снова начинаются на избыточном положительном заряде на противоположной стороне. Внутри проводника отсутствует электрическое поле, так как свободные заряды в проводнике будут продолжать двигаться в ответ на любое поле, пока оно не будет нейтрализовано.

    Предупреждение о заблуждении: электрическое поле внутри проводника

    Избыточные заряды, помещенные на сферический проводник, отталкиваются и перемещаются до тех пор, пока они не будут равномерно распределены, как показано на рисунке 3. Избыточный заряд вынуждается к поверхности, пока поле внутри проводника не станет равным нулю.Вне проводника поле точно такое же, как если бы проводник был заменен точечным зарядом в его центре, равным избыточному заряду.

    Рис. 3. Взаимное отталкивание избыточных положительных зарядов сферического проводника равномерно распределяет их по его поверхности. Возникающее электрическое поле перпендикулярно поверхности и равно нулю внутри. Вне проводника поле идентично полю точечного заряда в центре, равного избыточному заряду.

    Свойства проводника в электростатическом равновесии

    1. Электрическое поле внутри проводника равно нулю.
    2. Сразу за проводником силовые линии электрического поля перпендикулярны его поверхности и заканчиваются или начинаются на зарядах на поверхности.
    3. Любой избыточный заряд полностью находится на поверхности или поверхностях проводника.

    Свойства проводника согласуются с уже обсужденными ситуациями и могут использоваться для анализа любого проводника в электростатическом равновесии. Это может привести к новым интересным открытиям, например, описанным ниже.

    Как можно создать очень однородное электрическое поле? Рассмотрим систему из двух металлических пластин с противоположными зарядами на них, как показано на рисунке 4.Свойства проводников в электростатическом равновесии показывают, что электрическое поле между пластинами будет однородным по силе и направлению. За исключением краев, избыточные заряды распределяются равномерно, создавая силовые линии, которые равномерно разнесены (следовательно, однородны по силе) и перпендикулярны поверхностям (следовательно, однородны по направлению, поскольку пластины плоские). Краевые эффекты менее важны, когда пластины расположены близко друг к другу.

    Рис. 4. Две металлические пластины с равными, но противоположными избыточными зарядами.Поле между ними одинаково по силе и направлению, за исключением краев. Одно из применений такого поля — создание равномерного ускорения зарядов между пластинами, например, в электронной пушке телевизионной лампы.

    Электрическое поле Земли

    Рис. 5. Электрическое поле Земли. (а) Поле хорошей погоды. Земля и ионосфера (слой заряженных частиц) являются проводниками. Они создают однородное электрическое поле около 150 Н / Кл. (Источник: Д. Х. Паркс) (б) Штормовые поля. При наличии грозовых облаков местные электрические поля могут быть больше.В очень сильных полях изолирующие свойства воздуха нарушаются, и может возникнуть молния. (кредит: Ян-Йуст Верхоф)

    Землю окружает почти однородное электрическое поле приблизительно 150 N / C, направленное вниз, которое окружает Землю, и его величина немного увеличивается по мере приближения к поверхности. Что вызывает электрическое поле? Примерно в 100 км над поверхностью Земли у нас есть слой заряженных частиц, который называется ионосферой . Ионосфера ответственна за ряд явлений, включая электрическое поле, окружающее Землю.В хорошую погоду ионосфера является положительной, а Земля в значительной степени отрицательной, поддерживая электрическое поле (рис. 5а).

    В штормовых условиях образуются облака, и локализованные электрические поля могут быть больше и меняются по направлению (рис. 5b). Точное распределение заряда зависит от местных условий, и возможны вариации рисунка 5b.

    Если электрическое поле достаточно велико, изолирующие свойства окружающего материала нарушаются, и он становится проводящим.Для воздуха это происходит при примерно 3 × 10 6 N / C. Воздух ионизирует ионы, и электроны рекомбинируют, и мы получаем разряд в виде искр молнии и коронного разряда.

    Электрические поля на неровной поверхности

    До сих пор мы рассматривали избыточные заряды на гладкой симметричной поверхности проводника. Что произойдет, если у проводника острые углы или заостренный? Избыточные заряды на неоднородном проводнике концентрируются в самых острых точках. Кроме того, избыточный заряд может перемещаться по проводнику или с него в самых острых местах.

    Чтобы увидеть, как и почему это происходит, рассмотрим заряженный проводник на рис. 6. Электростатическое отталкивание одинаковых зарядов наиболее эффективно при раздвигании их на самой плоской поверхности, поэтому они становятся наименее концентрированными там. Это связано с тем, что силы между идентичными парами зарядов на обоих концах проводника идентичны, но компоненты сил, параллельных поверхностям, различны. Компонент, параллельный поверхности, больше всего на самой плоской поверхности и, следовательно, более эффективен при перемещении заряда.

    Такой же эффект производит на проводник внешнее электрическое поле, как показано на рисунке 6c. Поскольку силовые линии должны быть перпендикулярны поверхности, их больше сосредоточено на наиболее изогнутых частях.

    Рис. 6. Избыточный заряд на неоднородном проводнике больше всего концентрируется в месте наибольшей кривизны. (а) Силы между идентичными парами зарядов на обоих концах проводника идентичны, но компоненты сил, параллельных поверхности, различны.Именно F раздвигает заряды, когда они достигают поверхности. (b) F наименьшее на более остром конце, заряды оставлены ближе друг к другу, создавая показанное электрическое поле. (c) Незаряженный проводник в первоначально однородном электрическом поле поляризован с наиболее концентрированным зарядом на его самом остром конце.

    Применение проводов

    Рис. 7. Заостренный проводник имеет большую концентрацию заряда на острие.Электрическое поле очень сильное в точке и может оказывать достаточно большую силу, чтобы переносить заряд на проводник или с него. Громоотводы используются для предотвращения накопления больших избыточных зарядов на конструкциях и, таким образом, являются заостренными.

    На очень сильно изогнутой поверхности, такой как показано на рисунке 7, заряды так сконцентрированы в точке, что возникающее электрическое поле может быть достаточно большим, чтобы удалить их с поверхности. Это может быть полезно.

    Молниеотводы работают лучше всего, когда они наиболее острыми.Большие заряды, создаваемые грозовыми облаками, вызывают противоположный заряд в здании, что может привести к удару молнии в здание. Индуцированный заряд постоянно сбрасывается громоотводом, предотвращая более драматический удар молнии.

    Конечно, иногда мы хотим предотвратить передачу заряда, а не облегчить ее. В этом случае проводник должен быть очень гладким и иметь как можно больший радиус кривизны. (См. Рис. 8.) Гладкие поверхности используются на высоковольтных линиях электропередачи, например, для предотвращения утечки заряда в воздух.

    Еще одно устройство, использующее некоторые из этих принципов, — это клетка Фарадея . Это металлический щит, закрывающий объем. Все электрические заряды будут находиться на внешней поверхности этого экрана, а внутри не будет электрического поля. Клетка Фарадея используется для предотвращения влияния паразитных электрических полей в окружающей среде на чувствительные измерения, такие как электрические сигналы внутри нервной клетки.

    Во время грозы, если вы ведете машину, лучше всего оставаться внутри машины, поскольку ее металлический корпус действует как клетка Фарадея с нулевым электрическим полем внутри.Если вы находитесь в непосредственной близости от удара молнии, ее воздействие ощущается снаружи автомобиля, а внутренняя часть остается неизменной, если вы остаетесь полностью внутри. Это также верно, если активный («горячий») электрический провод был оборван (во время шторма или аварии) и упал на вашу машину.

    Рис. 8. (a) Громоотвод направлен для облегчения передачи заряда. (предоставлено: Romaine, Wikimedia Commons) (b) Этот генератор Ван де Граафа имеет гладкую поверхность с большим радиусом кривизны, чтобы предотвратить передачу заряда и позволить генерировать большое напряжение.Взаимное отталкивание одинаковых зарядов проявляется в волосах человека при прикосновении к металлической сфере. (Источник: Джон «ShakataGaNai» Дэвис / Wikimedia Commons).

    Сводка раздела

    • Проводник позволяет свободным зарядам перемещаться внутри себя.
    • Электрические силы вокруг проводника заставят свободные заряды перемещаться внутри проводника до тех пор, пока не будет достигнуто статическое равновесие.
    • Любой избыточный заряд будет собираться на поверхности проводника.
    • Проводники с острыми углами или концами собирают больше заряда в этих точках.
    • Громоотвод — это проводник с заостренными концами, который собирает на здании избыточный заряд, вызванный грозой, и позволяет ему рассеиваться обратно в воздух.
    • Электрические бури возникают, когда электрическое поле поверхности Земли в определенных местах становится более заряженным из-за изменений изолирующего эффекта воздуха.
    • Клетка Фарадея действует как щит вокруг объекта, предотвращая проникновение электрического заряда внутрь.

    Концептуальные вопросы

    1. Объект на рисунке 9 — проводник или изолятор? Обосновать ответ.

      Рисунок 9.

    2. Внешние линии поля, входящие в объект с одного конца и выходящие с другого, показаны линиями.
      Если бы силовые линии электрического поля на рисунке выше были перпендикулярны объекту, был бы он обязательно проводником? Объяснять.
    3. Обсуждение электрического поля между двумя параллельными проводящими пластинами в этом модуле утверждает, что краевые эффекты менее важны, если пластины расположены близко друг к другу. Что значит закрыть? То есть действительно ли решающее значение имеет фактическое разделение пластин или отношение расстояния между пластинами к площади пластины?
    4. Будет ли само созданное электрическое поле на конце заостренного проводника, такого как громоотвод, удалять положительный или отрицательный заряд с проводника? Будет ли такой же знаковый заряд быть удален с нейтрального остроконечного проводника путем приложения аналогичного внешнего электрического поля? (Ответы на оба вопроса имеют значение для точек использования переноса заряда.)
    5. Почему гольфистка с металлической клюшкой на плече уязвима для удара молнии на открытом фарватере? Будет ли ей безопаснее под деревом?
    6. Может ли пояс ускорителя Ван де Граафа быть проводником? Объяснять.
    7. Вы относительно защищены от удара молнии внутри автомобиля? Назовите две причины.
    8. Обсудите плюсы и минусы заземления громоотвода по сравнению с простым прикреплением к зданию.
    9. Используя симметрию расположения, покажите, что чистая кулоновская сила, действующая на заряд [латекс] q [/ латекс] в центре квадрата ниже (Рис. 10), равна нулю, если заряды в четырех углах точно равны.

      Рис. 10. Четырехточечные заряды q a , q b , q c и q d лежат на углах квадрата, а q — на его углах. центр.

    10. (a) Используя симметрию расположения, покажите, что электрическое поле в центре квадрата на Рисунке 10 равно нулю, если заряды в четырех углах точно равны. (b) Покажите, что это также верно для любой комбинации зарядов, в которой q a = q b и q b = q c
    11. (a) Каково направление общей кулоновской силы на q на рисунке 10, если q отрицательное, q a = q c и оба отрицательные, и q b = q c и оба положительные? б) Каково направление электрического поля в центре квадрата в этой ситуации?
    12. Рассматривая рисунок 10, предположим, что q a = q d и q b = q c .Сначала покажите, что q находится в статическом равновесии. (Вы можете пренебречь силой тяжести.) Затем обсудите, является ли равновесие стабильным или нестабильным, отметив, что это может зависеть от знаков зарядов и направления смещения q от центра квадрата.
    13. Если q a = 0 на рисунке 10, при каких условиях не будет чистой кулоновской силы на q ?
    14. В регионах с низкой влажностью у человека развивается особая «хватка» при открывании дверей автомобиля или касании металлических дверных ручек.Для этого нужно положить на устройство как можно большую часть руки, а не только кончики пальцев. Обсудите индуцированный заряд и объясните, почему это происходит.
    15. Пункты взимания платы на проезжей части и мостах обычно имеют кусок проволоки, воткнутый в тротуар перед ними, который будет касаться автомобиля, когда он приближается. Зачем это делается?
    16. Предположим, женщина несет лишний заряд. Может ли она стоять на земле в любой обуви для поддержания своего заряженного статуса? Как бы вы ее уволили? Каковы будут последствия, если она просто уйдет?

    Задачи и упражнения

    1. Нарисуйте линии электрического поля вблизи проводника на рис. 11, учитывая, что поле изначально было однородным и параллельно длинной оси объекта.Является ли результирующее поле маленьким возле длинной стороны объекта?

      Рисунок 11

    2. Изобразите линии электрического поля вблизи проводника на рис. 12, учитывая, что поле изначально было однородным и параллельно длинной оси объекта. Является ли результирующее поле маленьким возле длинной стороны объекта?

      Рисунок 12.

    3. Изобразите электрическое поле между двумя проводящими пластинами, показанными на рисунке 13, при условии, что верхняя пластина является положительной, а на нижней пластине находится равное количество отрицательного заряда.Обязательно укажите распределение заряда на пластинах.

      Рисунок 13.

    4. Изобразите линии электрического поля вблизи заряженного изолятора на рис. 14, отметив его неоднородное распределение заряда.

      Рис. 14. Заряженный изолирующий стержень, который может быть использован в демонстрации в классе.

    5. Какова сила, действующая на заряд, расположенный в точке x = 8,00 см на рисунке 15a, учитывая, что q = 1,00 мкКл?

      Рис. 15. (a) Точечные заряды, расположенные в точке 3.00, 8,00 и 11,0 см по оси абсцисс. (b) Точечные заряды, расположенные на расстоянии 1,00, 5,00, 8,00 и 14,0 см по оси абсцисс.

    6. (a) Найдите полное электрическое поле при x = 1,00 см на рисунке 15b, учитывая, что q = 5,00 нКл. (b) Найдите полное электрическое поле x = 11,00 см на рисунке 15b. (c) Если заряды могут двигаться и в конечном итоге останавливаться за счет трения, какова будет окончательная конфигурация заряда? (То есть будет одинарная зарядка, двойная зарядка и т. Д., и каковы будут его значения?)
    7. (a) Найдите электрическое поле при x = 5,00 см на рисунке 15a, учитывая, что q = 1,00 мкКл. (b) В каком положении между 3,00 и 8,00 см полное электрическое поле такое же, как и для только −2 q ? (c) Может ли электрическое поле быть нулевым в диапазоне от 0,00 до 8,00 см? (d) При очень больших положительных или отрицательных значениях x электрическое поле приближается к нулю как в (a), так и (b). В каких случаях он наиболее быстро приближается к нулю и почему? (e) В какой позиции справа от 11.0 см — это нулевое полное электрическое поле, кроме как на бесконечности? (Подсказка: графический калькулятор может значительно помочь в решении этой проблемы.)
    8. (a) Найдите полную кулоновскую силу для заряда 2,00 нКл, расположенного в точке x = 4,00 см на рисунке 15b, учитывая, что q = 1,00 мкКл. (b) Найдите положение x , в котором электрическое поле равно нулю на рисунке 15b.
    9. Используя симметрию расположения, определите направление силы на q на рисунке ниже, учитывая, что q a = q b = +7.50 мкКл и q c = q d = −7,50 мкКл. (b) Рассчитайте величину силы, действующей на заряд q , учитывая, что квадрат со стороной 10,0 см и q = 2,00 мкКл.

      Рисунок 16.

    10. (a) Используя симметрию расположения, определите направление электрического поля в центре квадрата на рисунке, учитывая, что q a = q b = -1,00 мкКл и q c = q d = +1.00 мкКл. (b) Рассчитайте величину электрического поля в точке q, учитывая, что квадрат со стороной 5,00 см.
    11. Найдите электрическое поле в точке q a на рисунке 16, учитывая, что q b = q c = q d = +2,00 нКл, q = — 1,00 нКл, а сторона квадрата 20,0 см.
    12. Найдите полную кулоновскую силу на заряде q на рисунке 16, учитывая, что q = 1.00 μ C, q a = 2,00 μ C, q b = −3,00 μ C, q c = −4,00 μ C и q d = +1,00 μ C. Квадрат со стороной 50,0 см.
    13. (a) Найдите электрическое поле в точке q a на рисунке 17, учитывая, что q b = +10,00 μ C и q c = –5,00 μ С.(b) Какова сила, действующая на q a , учитывая, что q a = +1,50 нКл?

      Рис. 17. Точечные заряды, расположенные в углах равностороннего треугольника со стороной 25,0 см.

    14. (a) Найдите электрическое поле в центре треугольной конфигурации зарядов на рисунке 17, учитывая, что q a = +2,50 нКл, q b = -8,00 нКл и q c = +1,50 нКл. (b) Существует ли какая-либо комбинация зарядов, кроме q a = q b = q c , которая создаст электрическое поле нулевой напряженности в центре треугольной конфигурации?

    Глоссарий

    проводник: объект со свойствами, позволяющими зарядам свободно перемещаться внутри него

    бесплатный заряд: электрический заряд (положительный или отрицательный), который может перемещаться отдельно от своей основной молекулы

    электростатическое равновесие: электростатически сбалансированное состояние, в котором все свободные электрические заряды перестали двигаться примерно

    поляризованный: состояние, в котором положительные и отрицательные заряды в объекте собраны в разных местах

    ионосфера: слой заряженных частиц, расположенный примерно в 100 км над поверхностью Земли, который отвечает за ряд явлений, включая электрическое поле вокруг Земли

    Клетка Фарадея: металлический экран, предотвращающий проникновение электрического заряда на ее поверхность

    Избранные решения проблем и упражнения

    6.(а) E x = 1,00 см = −∞; (б) 2,12 × 10 5 N / C; (c) один заряд + q

    8. а — 0,252 Н влево; (б) x = 6,07 см

    10. (a) Электрическое поле в центре квадрата будет направлено вверх, так как q a и q b положительные, а q c и q d отрицательны и все имеют одинаковую величину; (Би 2.{\ circ} \\ [/ latex], ниже горизонтали; (б) №

    Почему электрическое поле внутри проводника равно нулю?

    В этом посте мы обсудим, почему электрическое поле внутри проводника равно нулю. Это очень простая, но важная концепция для понимания. Итак, мы начнем с нуля и продолжим объяснять это. Предположим, что проводник находится во внешнем однородном электрическом поле E . Направление электрического поля E показано на рисунке.

    Перед тем, как начать обсуждение, нужно знать два момента.

    1) Отрицательный заряд движется в направлении, противоположном направлению электрического поля.

    2) Положительный заряд движется в направлении электрического поля.

    Как мы знаем, в проводнике много подвижных или свободных электронов, поэтому, когда проводник находится во внешнем электрическом поле, электроны будут испытывать силу в направлении, противоположном направлению электрического поля E, и начнут накапливаться на поверхности. А дирижера. Поскольку электроны движутся в направлении, противоположном направлению электрического поля E , положительный заряд начнет накапливаться на противоположной стороне B проводника.Это накопление заряда на обеих поверхностях проводника A и B приведет к развитию электрического поля E ‘ внутри проводника, и это развитое электрическое поле E’ будет препятствовать потоку следующих электронов к поверхности A. По мере накопления электронов увеличивается на грани A, напряженность электрического поля E ‘ внутри проводника также будет увеличиваться и будет сильнее противодействовать потоку электронов. Но как только напряженность развиваемого электрического поля станет равной силе внешнего электрического поля E , внутри проводника не будет никакого электрического поля, приводящего в движение электроны, и, следовательно, дальнейшее накопление электронов прекратится.

    Следовательно, при равновесии

    Разработанное месторождение E ’ = Внешнее месторождение E

    Следовательно, результирующая сила на электронах = 0 и, следовательно, движение электронов отсутствует.

    Таким образом, мы видим, что в состоянии равновесия напряженность электрического поля внутри проводника равна нулю.

    проводников

    проводников
    Далее: Граничные условия на Up: Электростатика Предыдущая: Закон Ома


    Проводников Большинство (но не все) электрических проводников подчиняются закону Ома.Такие проводники называется омический . Предположим, что мы прикладываем электрическое поле к омическому проводнику. Что собирается случаться? Согласно формуле. (613) электрическое поле приводит в движение токи. Они перераспределяют заряд внутри проводника до тех пор, пока исходное электрическое поле аннулируется. На этом токи прекращаются течет. Можно возразить, что токи может продолжать течь в замкнутых контурах. По закону Ома это требуют ненулевой ЭДС, , действуя вокруг каждой петли (если проводник не является сверхпроводник , с).Однако мы знаем, что в установившемся режиме
    (617)

    вокруг любого замкнутого контура. Это доказывает, что установившаяся ЭДС. действуя вокруг замкнутый контур внутри проводника невозможен. Единственная альтернатива —
    (618)

    внутри проводника. Из уравнения Максвелла сразу следует , что
    (619)

    Итак, в салоне нет электрических зарядов. дирижер.Но как проводник может нейтрализовать приложенное электрическое поле? если он не содержит зарядов? Ответ заключается в том, что все обвинения лежат на поверхность проводника. На самом деле обвинения лежат в пределах одного или двух атомных слоев поверхности (см. любой учебник по твердотельному физика). Разница в скалярном потенциале между два очка и просто
    (620)

    Однако если и лежат внутри одного проводника тогда это ясно из уравнения.(620) что разность потенциалов между и равно нулю. Это верно независимо от того, где и находятся ли они внутри проводником, поэтому заключаем, что скалярный потенциал должен быть униформа внутри проводника. Следствием этого является то, что поверхность проводника эквипотенциальная (, т.е. , постоянная) поверхность.
    Рисунок 41:
    Не только электрическое поле внутри проводника равно нулю. Также возможно демонстрируют, что поле внутри пустой полости, лежащей внутри проводника, равно также ноль, при условии, что внутри полости нет зарядов.Применим прежде всего закон Гаусса к поверхности, которая окружает полость, но лежит полностью в проводящем материале (см. рис. 41). Поскольку электрическое поле в проводнике равно нулю, из этого следует, что нулевой чистый заряд заключен в. Это не исключает возможность того, что распределены равные количества положительных и отрицательных зарядов на внутренней поверхности проводника. Однако это легко исключить. возможность использования стационарного отношения
    (621)

    для любого замкнутого контура.Если внутри полости есть силовые линии электрического поля тогда они должны перемещаться от положительных поверхностных зарядов к отрицательным. Рассмотрим петля, охватывающая полость и проводник, например показано на рис. 41. При наличии силовых линий видно что линейный интеграл вдоль этой части петли лежащая внутри полости, не равна нулю. Однако линейный интеграл из вдоль той части петли, которая проходит через проводящий материал очевидно ноль (поскольку внутри проводника).Таким образом, линейный интеграл от поле вокруг замкнутого контура ненулевое. Это явно противоречит Уравнение (621). Фактически это уравнение означает, что линейный интеграл электрического поля по любому пути, который проходит через полость, из одной точки на внутренней поверхности одного проводника к другому, равно нулю. Это может быть только в том случае, если электрическая само поле равно нулю всюду внутри полости. У этого аргумента есть одна оговорка. Электрическое поле внутри полости равно только ноль, если полость не содержит зарядов.Если в полости есть заряды, то наш аргумент неверен, потому что можно предположить, что линейный интеграл электрического поля вдоль многих различных путей через резонатор может быть нулевым без полей вдоль этих путей обязательно равными нулю (этот аргумент равен несколько неточно: мы улучшим его позже).

    Мы показали, что если полость полностью окружена проводником, то нет стационарное распределение зарядов снаружи может создавать любые поля внутри.Таким образом, мы можем защитить часть электрооборудования от посторонних внешних электрических полей. поместив его в металлическую банку. Используя аргументы, аналогичные приведенным выше, мы также можем показать, что статическое распределение зарядов внутри замкнутого проводника никогда не может создают поле вне проводника. Ясно, что экранирование работает в обоих направлениях!

    Рисунок 42:
    Рассмотрим небольшую область на поверхности проводника.Предположим, что локальная плотность поверхностного заряда равна, и что электрическое поле за пределами дирижер есть. Обратите внимание, что это поле должно быть направлено нормальное к поверхности проводника. Любой параллельный компонент будет закорочен поверхностными токами. Другими словами, поверхность проводника является эквипотенциальной поверхностью. Мы знаем, что всегда перпендикулярно эквипотенциальные поверхности, поэтому должен быть локально перпендикулярным к проводящей поверхности. Воспользуемся законом Гаусса,
    (622)

    где находится так называемый дот Gaussian (см.рис.42). Это объем в форме таблеток, два конца которого выровнены перпендикулярно поверхности проводника. с поверхностью, проходящей между ними, и чьи стороны касаются поверхность нормальная. Понятно, что перпендикулярно сторонам коробки, поэтому стороны не дают вклада в поверхностный интеграл. Конец коробки, которая лежит внутри проводника также не вносит никакого вклада, поскольку внутри проводника. Таким образом, единственный ненулевой вклад в Поверхностный интеграл исходит от конца, лежащего в свободном пространстве.Этот вклад просто, где обозначает направленный наружу (от проводник) нормальный электрическое поле, — площадь поперечного сечения коробки. Обвинение прилагается коробкой просто, из определения поверхностной плотности заряда. Таким образом, закон Гаусса дает
    (623)

    как связь между нормальным электрическим полем непосредственно вне проводника и плотность поверхностного заряда.
    Рисунок 43:
    Давайте посмотрим на электрическое поле, создаваемое пластинчатым распределением заряда немного внимательнее.Предположим, что заряд на единицу площади составляет. В силу симметрии мы ожидаем, что поле, генерируемое под листом, будет зеркальным отражением того, что над листом (по крайней мере, локально). Таким образом, если интегрировать закон Гаусса по таблеточный ящик с площадью поперечного сечения, как показано на рис. 43, затем два конца оба вносят свой вклад к поверхностному интегралу, где — нормаль электрическое поле, создаваемое над и под листом. Обвинение прилагается по таблетке просто. Таким образом, закон Гаусса дает симметричное электрическое поле

    Итак, как получить асимметричное электрическое поле проводящей поверхности, который равен нулю непосредственно под поверхностью ( i.е. , внутри проводника) и ненулевое значение сразу над ним? Ясно, что мы должны добавить во внешнее поле (, то есть , поле, которое не создается локально за счет заряда листа). В обязательное поле
    (626)

    как над, так и под листом обвинения. Общее поле — это сумма полей генерируется локально зарядовым слоем и внешним полем. Таким образом, получаем

    что согласуется с формулой.(623).

    Внешнее поле оказывает давление на слой заряда. Поле генерируется локально к сам лист, очевидно, не может оказывать силу (лист не может оказывать сила на себя!). Сила на единицу площади, действующая на поверхность дирижер всегда действует вовне и задается

    (629)

    Таким образом, на любой заряженный проводник действует электростатическое давление. Этот эффект можно визуализировать, заряжая мыльные пузыри: дополнительная электростатическое давление в конечном итоге приводит к их взрыву.Электростатическое давление также может быть написано
    (630)

    где — напряженность поля непосредственно над поверхностью проводника. Обратите внимание, что согласно приведенной выше формуле электростатическое давление эквивалентно плотности энергии электрического поля непосредственно вне проводника. Это не совпадение. Предположим, что проводник расширяется в среднем на расстояние из-за электростатического давления.Электрическое поле исключено из области расширения проводника. Объем этого региона , где — площадь поверхности проводника. Таким образом, энергия электрического поля уменьшается на величину , где — плотность энергии поля. Это снижение энергии может быть приписывается работе, которую поле совершает на проводнике, заставляя его расширяться. Это работа, где — сила поля на единицу площади. на проводнике. Таким образом, из сохранения энергии, давая
    (631)

    Этот метод расчета силы по выражению для энергии система как функция некоторого регулируемого параметра называется принцип виртуальной работы , и очень полезен.

    Мы видели, что электрическое поле исключено изнутри проводника, но не снаружи, образуя сетку наружу сила. Мы можем объяснить это, сказав, что поле оказывает отрицательное давление на проводнике. Мы знаем, что если удалить металл, то перепад давления между внутренним и внешним это к взорвать . Аналогичным образом, если мы поместим банку в сильное электрическое поле, тогда разница давлений внутри и снаружи в конечном итоге вызовет это к взорвать .Насколько большое поле нам нужно до разницы электростатического давления совпадает с полученным эвакуировать банку? Другими словами, какое поле оказывает отрицательное давление в одну атмосферу (, т.е. , ньютонов на квадратный метр) на проводниках? Ответ — это поле напряженности вольт на метр. К счастью, это довольно большое поле, поэтому нет опасности взрыва вашего автомобиля при включении стерео!



    Далее: Граничные условия на Up: Электростатика Предыдущая: Закон Ома
    Ричард Фицпатрик 2006-02-02

    Разница между нейтралью и заземляющим проводом в электротехнике

    Нейтральный и заземляющий провода часто путают вне электроснабжения, так как оба провода имеют нулевое напряжение.На самом деле, если вы по ошибке подключите заземляющий провод как нейтраль, большинство устройств будет работать правильно. Однако такое соединение противоречит правилам, поскольку каждый проводник выполняет свою функцию в электрической установке.

    Национальный электротехнический кодекс (NFPA 70 NEC) устанавливает цвета изоляции для нейтрального и заземляющего проводов. Стандартные цвета упрощают электромонтаж , делая его более безопасным .

    • Цвета нейтрального провода: белый или серый
    • Цвета заземляющих проводов: зеленый, желто-зеленый или голый

    Эти цвета изоляции разрешены только для нейтрального и заземляющего проводов, и их использование для любой из фаз под напряжением противоречит нормам.Электрики работают с предположением, что проводка этих цветов находится под нулевым напряжением, и использование белой или зеленой изоляции для проводника под напряжением было бы смертельной ловушкой (и в первую очередь против норм).


    Получите профессиональный электрический дизайн для вашего следующего строительного проекта.


    Роль нейтрального проводника в электрических цепях

    Чтобы наглядно представить, как работает нейтральный проводник, представьте, что электроэнергия доставляется в виде тока через разность напряжений.Напряжение передается по токоведущему проводнику, но нейтральный провод также необходим для двух важных функций:

    • Служит точкой отсчета нулевого напряжения.
    • Завершение цепи, обеспечивающей обратный путь для тока, подаваемого токоведущим проводом.

    Если к электрическому устройству подключен только токоведущий провод, он не активируется, потому что ток не может циркулировать независимо от приложенного напряжения. Это похоже на то, как гидроэлектрической турбине требуется выход для движения: если выход турбины заблокирован, вода не может течь и турбина не может вращаться.

    Когда установка использует трехфазное питание , могут быть случаи, когда нейтральный проводник не требуется.

    • Трехфазная система с линейным напряжением 120 В обеспечивает 208 В между фазами, и вы можете подключить нагрузку 208 В между двумя фазами без использования нейтрального провода. Оба токоведущих проводника несут напряжение, но ток может течь, потому что они имеют различных напряжения.
    • Трехфазные нагрузки, такие как электродвигатели, часто рассчитаны на работу с тремя токоведущими проводниками и без нейтрального проводника.Здесь действует тот же принцип: между токоведущими проводниками может протекать ток при разном напряжении.

    Даже если некоторые нагрузки не используют нейтральный провод в трехфазной установке, он необходим для однофазных нагрузок, которые используют только одно из линейных напряжений. Теоретически, когда к трем фазам подключены одинаковые нагрузки, их токи компенсируются, и нейтральный проводник проводит нулевой ток. Однако это невозможно в реальных установках, и нейтральный проводник несет дисбаланс тока между тремя фазами.

    Роль заземляющего проводника в электрических цепях

    Заземляющий провод имеет нулевое напряжение, как и нейтральный проводник, но выполняет другую функцию. Как следует из названия, этот проводник обеспечивает заземленное соединение для всех приборов и оборудования.

    • В нормальных условиях весь ток возвращается через нейтральный проводник, а заземляющий провод не имеет тока.
    • Когда происходит короткое замыкание в линии, заземляющий провод обеспечивает обратный путь для тока замыкания.Устройства электрической защиты могут обнаружить это состояние, и они немедленно отключают цепь от источника питания.

    Без заземления приборы и оборудование будут находиться под напряжением, если к ним случайно прикоснется токоведущий провод. Неисправность не отключается, поскольку защитные устройства могут среагировать только при наличии тока короткого замыкания в заземляющем проводе. В этом случае любой, кто прикоснется к поверхности под напряжением, получит удар электрическим током.

    Поскольку замыкание на землю может повлиять на любую цепь, заземляющий провод необходим даже при отсутствии нейтрального провода.Например, если в двигателе используются три токоведущих провода и нет нейтрали, заземление все равно требуется, потому что любой из токоведущих проводов может вызвать неисправность.

    Правильный выбор размеров нейтрального и заземляющего проводов

    Провода под напряжением подбираются с учетом ожидаемого тока, и то же самое относится к нейтральным проводам в однофазных цепях (они пропускают тот же ток, что и провод под напряжением). Однако для трехфазных цепей применяются другие правила: обычно используется тот же размер провода, что и для фазных проводов, но в некоторых случаях требуется больший размер провода для нейтрального проводника.

    • Заземляющие проводники для параллельных цепей подбираются в зависимости от мощности устройства защиты от сверхтоков с использованием таблиц, приведенных в NEC.
    • С другой стороны, размеры заземляющих проводов для главного служебного входа рассчитываются в зависимости от мощности служебных проводов. NEC предоставляет таблицы для обоих случаев.

    Работая с квалифицированными инженерами-электриками с самого начала проекта, вы можете быть уверены, что все компоненты указаны в соответствии с NEC и местными нормами.Это не только обеспечивает безопасность, но и позволяет быстро согласовать проект с местными властями. Инженеры-электрики также могут предложить меры по повышению энергоэффективности, чтобы сэкономить на счетах за электроэнергию.

    Учебник по физике: электрические поля и проводники

    Ранее мы показали в Уроке 4, что любой заряженный объект — положительный или отрицательный, проводник или изолятор — создает электрическое поле, которое пронизывает окружающее его пространство. В случае с проводниками есть множество необычных характеристик, о которых мы могли бы подробнее рассказать.Вспомните из Урока 1, что проводник — это материал, который позволяет электронам относительно свободно перемещаться от атома к атому. Было подчеркнуто, что, когда проводник приобретает избыточный заряд, избыточный заряд перемещается и распределяется по проводнику таким образом, чтобы уменьшить общее количество сил отталкивания внутри проводника. Мы рассмотрим это более подробно в этом разделе Урока 4, когда познакомимся с идеей электростатического равновесия. Электростатическое равновесие — это состояние, устанавливаемое заряженными проводниками, в котором избыточный заряд оптимально удален, чтобы уменьшить общее количество сил отталкивания.Как только заряженный проводник достигает состояния электростатического равновесия, дальнейшее движение заряда по поверхности прекращается.

    Электрические поля внутри заряженных проводников

    Заряженные проводники, достигшие электростатического равновесия, обладают рядом необычных характеристик. Одной из характеристик проводника в электростатическом равновесии является то, что электрическое поле в любом месте под поверхностью заряженного проводника равно нулю.Если бы электрическое поле действительно существовало под поверхностью проводника (и внутри него), то электрическое поле оказывало бы силу на все электроны, которые там присутствовали. Эта результирующая сила начнет ускорять и перемещать эти электроны. Но объекты, находящиеся в состоянии электростатического равновесия, больше не имеют движения заряда по поверхности. Так что, если бы это произошло, то первоначальное утверждение, что объект находился в состоянии электростатического равновесия, было бы ложным. Если электроны внутри проводника приняли состояние равновесия, то результирующая сила, действующая на эти электроны, равна нулю.Силовые линии электрического поля либо начинаются, либо заканчиваются на заряде, а в случае проводника заряд существует только на его внешней поверхности. Линии идут от этой поверхности наружу, а не внутрь. Это, конечно, предполагает, что наш проводник не окружает область пространства, где был другой заряд.

    Чтобы проиллюстрировать эту характеристику, давайте рассмотрим пространство между двумя концентрическими проводящими цилиндрами разного радиуса и внутри них, как показано на диаграмме справа.Внешний цилиндр заряжен положительно. Внутренний цилиндр заряжен отрицательно. Электрическое поле вокруг внутреннего цилиндра направлено в сторону отрицательно заряженного цилиндра. Поскольку этот цилиндр не окружает область пространства, где есть другой заряд, можно сделать вывод, что избыточный заряд находится исключительно на внешней поверхности этого внутреннего цилиндра. Электрическое поле внутри внутреннего цилиндра было бы нулевым. При рисовании линий электрического поля линии будут проводиться от внутренней поверхности внешнего цилиндра к внешней поверхности внутреннего цилиндра.Что касается избыточного заряда на внешнем цилиндре, необходимо учитывать не только силы отталкивания между зарядами на его поверхности. Хотя избыточный заряд на внешнем цилиндре стремится уменьшить силы отталкивания между его избыточным зарядом, он должен уравновесить это с тенденцией притяжения к отрицательным зарядам на внутреннем цилиндре. Поскольку внешний цилиндр окружает заряженную область, характеристика заряда, находящегося на внешней поверхности проводника, не применяется.

    Эта концепция нулевого электрического поля внутри замкнутой проводящей поверхности была впервые продемонстрирована Майклом Фарадеем, физиком XIX века, который продвигал полевую теорию электричества.Фарадей построил комнату внутри комнаты, накрыв внутреннюю комнату металлической фольгой. Он сидел во внутренней комнате с электроскопом и заряжал поверхности внешней и внутренней комнаты с помощью электростатического генератора. Хотя между стенами двух комнат летели искры, во внутренней комнате не было обнаружено электрического поля. Избыточный заряд на стенах внутренней комнаты полностью приходился на внешнюю поверхность комнаты. Сегодня эта демонстрация часто повторяется на демонстрационных показах физики в музеях и университетах.

    Внутренняя комната с проводящей рамкой, которая защищала Фарадея от статического заряда, теперь называется клеткой Фарадея . Клетка служит для защиты всех, кто находится внутри, от воздействия электрических полей. Любая закрытая проводящая поверхность может служить клеткой Фарадея, защищая все, что она окружает, от потенциально разрушительного воздействия электрических полей. Этот принцип экранирования широко используется сегодня, поскольку мы защищаем хрупкое электрическое оборудование, заключая его в металлические корпуса.Даже хрупкие компьютерные микросхемы и другие компоненты поставляются внутри проводящей пластиковой упаковки, которая защищает микросхемы от потенциально разрушительного воздействия электрических полей. Это еще один пример «Физики для лучшей жизни».

    Электрические поля перпендикулярны заряженным поверхностям

    Вторая характеристика проводников в электростатическом равновесии состоит в том, что электрическое поле на поверхности проводника направлено полностью перпендикулярно поверхности.Не может быть компонента электрического поля (или электрической силы), параллельного поверхности. Если проводящий объект сферический, это означает, что перпендикулярные векторы электрического поля выровнены с центром сферы. Если объект имеет неправильную форму, то вектор электрического поля в любом месте перпендикулярен касательной линии, проведенной к поверхности в этом месте.

    Понимание того, почему эта характеристика верна, требует понимания векторов, силы и движения.Движение электронов, как и любого физического объекта, регулируется законами Ньютона. Одним из результатов законов Ньютона было то, что несбалансированные силы заставляют объекты ускоряться в направлении несбалансированной силы, а баланс сил заставляет объекты оставаться в равновесии. Эта истина составляет основу того, почему электрические поля должны быть направлены перпендикулярно поверхности проводящих объектов. Если бы существовала составляющая электрического поля, направленная параллельно поверхности, то избыточный заряд на поверхности был бы вынужден ускоренно двигаться этой составляющей.Если заряд приводится в движение, то объект, на котором он находится, не находится в состоянии электростатического равновесия. Следовательно, электрическое поле должно быть полностью перпендикулярно проводящей поверхности для объектов, находящихся в электростатическом равновесии. Конечно, проводящий объект, который недавно приобрел избыточный заряд, имеет компонент электрического поля (и электрической силы), параллельный поверхности; именно этот компонент воздействует на вновь приобретенный избыточный заряд, распределяя избыточный заряд по поверхности и устанавливая электростатическое равновесие.Но как только оно достигнуто, больше нет ни параллельной составляющей электрического поля, ни движения избыточного заряда.

    Электрические поля и кривизна поверхности

    Третьей характеристикой проводящих объектов в электростатическом равновесии является то, что электрические поля наиболее сильны в местах вдоль поверхности, где объект наиболее изогнут. Кривизна поверхности может варьироваться от абсолютной ровности на одном конце до изгиба до тупой точки на другом конце.

    Плоское место не имеет кривизны и характеризуется относительно слабыми электрическими полями. С другой стороны, затупленная точка имеет высокую степень кривизны и характеризуется относительно сильными электрическими полями. Сфера имеет одинаковую форму с одинаковой кривизной во всех точках ее поверхности. Таким образом, напряженность электрического поля на поверхности сферы везде одинакова.

    Чтобы понять причину этой третьей характеристики, мы рассмотрим объект неправильной формы, который заряжен отрицательно.У такого объекта избыток электронов. Эти электроны будут распределяться таким образом, чтобы уменьшить действие их сил отталкивания. Поскольку электростатические силы изменяются обратно пропорционально квадрату расстояния, эти электроны будут стремиться позиционировать себя так, чтобы увеличивать свое расстояние друг от друга. На сфере правильной формы максимальное расстояние между всеми соседними электронами будет одинаковым. Но на объекте неправильной формы избыточные электроны будут накапливаться с большей плотностью в местах наибольшей кривизны.Рассмотрим диаграмму справа. Электроны A и B расположены вдоль более плоского участка поверхности. Как и все электроны с хорошим поведением, они отталкиваются друг от друга. Силы отталкивания направляются вдоль линии, соединяющей заряд с зарядом, в результате чего сила отталкивания в основном параллельна поверхности. С другой стороны, электроны C и D расположены вдоль участка поверхности с более резкой кривизной. Эти избыточные электроны также отталкивают друг друга с силой, направленной вдоль линии, соединяющей заряд с зарядом.Но теперь сила направлена ​​под более острым углом к ​​поверхности. Составляющие этих сил, параллельные поверхности, значительно меньше. Большая часть силы отталкивания между электронами C и D направлена ​​перпендикулярно поверхности.

    Параллельные компоненты этих сил отталкивания заставляют избыточные электроны перемещаться по поверхности проводника. Электроны будут двигаться и распределяться, пока не будет достигнуто электростатическое равновесие. По достижении, равнодействующая всех параллельных компонентов на любом данном избыточном электроне (и на всех избыточных электронах) будет в сумме равняться нулю.Все параллельные компоненты силы, действующие на каждый из электронов, должны быть равны нулю, поскольку результирующая сила, параллельная поверхности проводника, всегда равна нулю (вторая характеристика, обсуждавшаяся выше). При том же расстоянии разделения параллельная составляющая силы является наибольшей в случае электронов A и B. Таким образом, чтобы достичь этого баланса параллельных сил, электроны A и B должны дистанцироваться друг от друга дальше, чем электроны C и D. Электроны C и D, с другой стороны, могут сближаться друг с другом в месте своего расположения, поскольку параллельная составляющая сил отталкивания меньше.В конце концов, относительно большое количество заряда скапливается в местах наибольшей кривизны. Это большее количество заряда в сочетании с тем фактом, что их силы отталкивания в основном направлены перпендикулярно поверхности, приводит к значительно более сильному электрическому полю в таких местах с повышенной кривизной.

    Тот факт, что поверхности с резкими изгибами до тупой кромки создают сильные электрические поля, является основным принципом использования громоотводов.В следующем разделе Урока 4 мы исследуем явление разряда молнии и использование громоотводов для предотвращения ударов молнии.

    Мы хотели бы предложить … Иногда просто прочитать об этом недостаточно. Вы должны с ним взаимодействовать! И это именно то, что вы делаете, когда используете один из интерактивных материалов The Physics Classroom. Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашего интерактивного приложения «Положите заряд в цель» и / или интерактивного интерактивного интерфейса «Электростатические пейзажи».Оба интерактивных компонента можно найти в разделе Physics Interactives на нашем веб-сайте. Оба Interactives предоставляют увлекательную среду для изучения электрических полей и действий на расстоянии.


    Проверьте свое понимание

    Используйте свое понимание, чтобы ответить на следующие вопросы. По завершении нажмите кнопку, чтобы просмотреть ответы.

    1. Предположим, что сфера генератора Ван де Граафа собирает заряд.Затем двигатель выключают, и сфере дают возможность достичь электростатического равновесия. Заряд ___.

    а. находится как на поверхности, так и во всем объеме

    г. находится в основном внутри сферы и выходит наружу только при прикосновении

    г. находится только на поверхности сферы


    2.Опишите напряженность электрического поля в шести отмеченных местах заряженного объекта неправильной формы справа. Используйте в описаниях фразы «ноль», «относительно слабый», «умеренный» и относительно сильный ».

    3. Справа показана схема заряженного проводника неправильной формы. Обозначены четыре точки на поверхности — A, B, C и D.Расположите эти места в порядке возрастания силы их электрического поля, начиная с наименьшего электрического поля.


    4. Рассмотрите схему кнопки, показанную справа. Предположим, что канцелярская кнопка заряжается положительно. Нарисуйте линии электрического поля вокруг кнопки.

    См. Схему силовых линий электрического поля.


    5.Изобразите линии электрического поля для следующей конфигурации двух объектов. Разместите стрелки на линиях поля.

    См. Схему силовых линий электрического поля.


    6. Любимая демонстрация физики, используемая с генератором Ван де Граафа, включает в себя медленное приближение к куполу с протянутой к устройству скрепкой для бумаг. Почему демонстратор не поджаривается при приближении к машине с торчащим вперед тупым краем скрепки?

    7. ИСТИНА или ЛОЖЬ :

    Громоотводы устанавливаются на дома, чтобы защитить их от молнии. Они работают, потому что электрическое поле вокруг молниеотводов слабое; таким образом, существует небольшой поток заряда между громоотводами / домом и заряженными облаками.

    Схема линий электрического поля

    для вопроса № 4:

    Приведенная выше диаграмма не была создана программой Field Plotting; это, безусловно, выглядело бы лучше, если бы это было так.Ваш ответ может выглядеть иначе (особенно при сравнении деталей), но он должен иметь следующие общие характеристики с диаграммой, приведенной здесь:

    • Силовые линии электрического поля должны быть направлены от положительно заряженной кнопки к краям страницы. На каждой линии поля ДОЛЖНА быть стрелка, указывающая направление.
    • Все силовые линии электрического поля должны быть перпендикулярны поверхности кнопки в местах пересечения линий и кнопки.
    • Должно быть больше линий на заостренном конце кнопки и двух резко изогнутых участках и меньше линий на более плоских участках кнопки.

    Вернуться к вопросу №4

    Схема линий электрического поля

    для вопроса № 5:

    Опять же, приведенная выше диаграмма не была создана программой Field Plotting; это, вероятно, выглядело бы лучше, если бы это было так.Ваш ответ может выглядеть иначе (особенно при сравнении деталей), но он должен иметь следующие общие характеристики с диаграммой, приведенной здесь:

    • Линии поля должны быть направлены от + к — или от края страницы к — или от + к краю страницы. На каждой линии поля ДОЛЖНА быть стрелка, указывающая направление.
    • На поверхности любого объекта силовые линии должны быть направлены перпендикулярно поверхности.
    • На резко изогнутых и заостренных поверхностях объектов должно быть больше линий и меньше линий на более плоских участках.

    Вернуться к вопросу № 5

    Каково физическое объяснение того факта, что электрическое поле внутри проводника равно нулю?


    Спросил: Имран

    Ответ

    В проводнике, например, в металлической проволоке, носители заряда (электроны) могут перемещаться под действием даже крошечного электрического поля.- Через 9 секунд изолированный проводник будет макроскопически иметь нулевое электрическое поле внутри. Поскольку электроны могут двигаться, они делают это до тех пор, пока не найдут положения, в которых они не чувствуют результирующей силы. Когда они приходят в состояние покоя, внутри проводника должно быть нулевое электрическое поле. Это означает 1) Макроскопическая плотность заряда внутри проводника равна нулю. 2) Чистый заряд проводника существует только на поверхности. (по крайней мере, в хорошем приближении, поскольку электрическое поле будет немного проникать в проводник).3) Внешние электростатические поля всегда перпендикулярны поверхности проводников. В противном случае это создало бы силу на носителях заряда внутри проводника, и поэтому поле не было бы статическим, как мы предполагаем. 4) Электростатическое поле на поверхности проводника пропорционально заряду поверхности, т.е.не зависит от носителей заряда внутри проводника.
    Ответил: Эндрю Джеймс Брюс, аспирант физики, Великобритания

    Заряды имеют максимальную свободу движения внутри проводника, и это позволяет избежать электрического поля внутри проводника.Это очень интуитивный процесс отрицательной обратной связи внутри проводника. В любой момент, когда внутри проводника есть электрическое поле, положительные заряды (или отсутствие отрицательных зарядов), которые полностью свободны для движения, будут двигаться в направлении электрического поля, а отрицательные заряды могут совершенно свободно двигаться в направлении, противоположном направлению электрического поля. электрическое поле. Однако эти заряды окружены собственным электрическим полем. Заряды, которые только что переместились под действием внутреннего электрического поля, создадут поле, которое будет противодействовать влиянию исходного поля.Возможно, будет яснее на более конкретном примере. Представьте себе электрическое поле, проходящее слева направо через металлический проводник. Электроны в зоне проводимости этого металла не имеют ограничений в своем движении. Таким образом, электроны в металле будут двигаться влево (потому что силовые линии тянутся в направлении положительных зарядов). Это приведет к отсутствию электронов справа и их избытку слева. Это разделение зарядов похоже на маленькую батарею — оно создает электрическое поле справа налево.Он создает электрическое поле от отсутствия электронов до избытка электронов. Это электрическое поле полностью противодействует исходному полю слева направо. Это также объясняет, почему электрические поля ВСЕГДА должны быть ПЕРПЕНДИКУЛЯРНЫМИ по отношению к поверхности проводников. На поверхности электроны НЕ могут двигаться во всех направлениях. Затем они могут накапливаться на поверхности. Если есть какие-либо линии поля, которые наклонены, тангенциальные компоненты (компоненты, параллельные поверхности) вызовут боковое движение зарядов до тех пор, пока результирующее вторичное поле смещения не будет противодействовать исходному полю.Таким образом, единственные электрические поля на поверхности проводника будут перпендикулярны поверхности. Опять же, это связано с динамикой свободных зарядов внутри проводника. Это создает эффект отрицательной обратной связи, так что статическое равновесие не имеет внутреннего электрического поля. Таким образом, те материалы, которые не являются проводниками, которые вызывают определенную организацию электронов, не смогут противостоять внешним электрическим полям, и тогда они будут иметь те же самые поля внутри них (или поля с интересными модификациями — рассмотрите материалы, которые позволяют движение, но только по определенным осям).

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *