Световое и механическое действия тока (8 кл., в день физики)

Виды поражений электрическим током

Протекая через тело человека, электрический ток вызывает тепловое, электрохимическое и биологическое действия.
Тепловое действие тока проявляется в нагреве и ожогах отдельных участков тела; электрохимическое в разложении крови и других органических жидкостей; биологическое действие тока связано с раздражением и возбуждением живых тканей организма, что сопровождается непроизвольными судорожными сокращениями мышц, в том числе мышц легких и мышцы сердца, и может вызвать прекращение деятельности органов кровообращения и дыхания.

Указанные действия тока могут привести к двум видам поражения: электрическим травмам и электрическим ударам.

К электрическим травмамотносятся электрические ожоги, электрические знаки, электрометаллизация кожи, электроофтальмия и механические повреждения.

Причиной электрических ожогов может быть действие электрической дуги (дуговой ожог) или прохождение тока через тело человека в результате контакта его с токоведущей частью (токовый ожог). Токовый ожог является, как правило, ожогом кожи в месте контакта тела с токоведущей частью вследствие преобразования электрической энергии в тепловую. Так как кожа человека обладает во много раз большим сопротивлением, чем другие ткани тела, в ней выделяется большая часть тепла. Токовые ожоги возникают в электроустановках, главным образом, напряжением до 1000 В.

Дуговой ожог обусловлен воздействием на тело электрической дуги, которая создается при разряде в случае приближения человека к токоведущим частям, находящимся под напряжением выше 1000 В, или при коротких замыканиях в электроустановках

напряжением до 1000 В. Электрическая дуга, обладающая высокой температурой, может вызвать обширные ожоги тела и привести к смертельным случаям.

Электрические знаки, именуемые также знаками тока или электрическими метками, представляют собой омертвевшие пятна на коже человека, подвергшегося действию тока. В большинстве случаев электрические знаки безболезненны и поддаются лечению.

Электрометаллизация кожи обусловлена проникновением в верхние ее слои мельчайших частичек металла, расплавившихся под действием электрической дуги. Впоследствии поврежденный участок восстанавливается и приобретает нормальный вид, исчезают болезненные ощущения. Весьма опасными могут быть случаи поражения глаз, нередко приводящие к потере зрения. Поэтому работы, при которых возможны подобные случаи, должны выполняться в защитных очках. Вместе с тем одежда работающего должна быть застегнута на все пуговицы, ворот закрыт, а рукава опущены и застегнуты у запястьев рук.

Нередко одновременно с металлизацией кожи возможен ожог электрической дугой.

Электроофтальмия воспаление наружных оболочек глаз, возникающее в результате воздействия потока ультрафиолетовых лучей. Подобное облучение возможно при возникновении электрической дуги, например, при коротких замыканиях, которая является источником интенсивного излучения не только видимого света, но и ультрафиолетовых и инфракрасных лучей.

Предупреждение электроофтальмии при обслуживании электроустановок обеспечивается применением специальных защитных очков, которые одновременно защищают глаза от брызг расплавленного металла.

Механические повреждения возникают в результате резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока. Это может привести к падению с высоты, вывихам суставов, переломам и т. д.

Электрические удары относятся к виду поражений, которые имеют место при воздействии малых токов (порядка нескольких сотен миллиампер) и напряжения до 1000 В. При электрических ударах исход воздействия тока на человека может быть различным от легкого, едва ощутимого судорожного сокращения мышц пальцев до смертельного поражения, связанного с прекращением работы сердца или органов дыхания.

Степень поражения током при электрических ударах характеризуется его пороговым значением. Характерными являются следующие токи: пороговый ощутимый, пороговый неотпускающий, пороговый фибрилляционный.

Пороговый ощутимый ток наименьшее значение ощутимого тока, вызывающего при прохождении через организм человека ощутимые раздражения.

Пороговый неотпускающий ток наименьшее значение неотпускающего тока, вызывающего при прохождения через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник.

Пороговый фибрилляционный ток наименьшее значение фиб- рилляционного тока, вызывающего при прохождении через организм фибрилляцию сердца.

Как будет показано ниже, ток, протекающий через человека, колеблется в широких пределах и зависит от многочисленных трудноучитываемых физических и физиологических явлений. В отличие от прошлых лет в настоящее время в технике электробезопасности преобладает мнение о нецелесообразности нормирования в промышленности и в быту опасных и безопасных пороговых значений напряжения и тока.

Таблица 1. Характер воздействия электрического тока на организм человека

Основные факторы, влияющие на исход поражения человека электрическим током, следующие.

Тепловое действие тока

Благодаря такому действию тока мы можем освещать помещения с помощью ламп накаливания. А, так же, используем различные нагревательные электроприборы – конвекторы, электроплиты, утюги (рис. 1).

Используя метровый кусок никелиновой проволоки (рис. 2), можно продемонстрировать нагревание проводника при протекании по нему электрического тока. Для заметного провисания нагретой проволоки из-за теплового увеличения длины и наблюдения красноватого ее свечения будет достаточно тока в 2 — 3 Ампера.

Кусок провода нагревается, когда по нему протекает электрический ток. Чем больше ток в проводнике, тем больше он нагреется. Длина нагретого проводника увеличивается.

Подробнее о выделившемся количестве теплоты можно прочитать в статье о законе Джоуля-Ленца (ссылка).

Примечание: Нихром, никелин, константан – сплавы металлов, обладающие большим удельным сопротивлением (ссылка). Проволоки, изготовленные из таких сплавов, используются в различных нагревательных электроприборах.

Путь тока в теле человека.

Путь тока в теле человека по-разному влияет на поражение. С некоторых пор этому вопросу стали придавать большое значение, так как анализ несчастных случаев позволил установить зависимость их от вида так называемой петли тока, т. е. от пути тока через тело человека. Наиболее часто встречаются следующие четыре петли: правая рука ноги, левая рука ноги, рука рука, нога нога. В большинстве случаев цепь тока возникает по пути правая рука ноги. Наиболее распространенным и, как правило, сопровождающимся тяжелыми повреждениями является путь тока (петля тока) рука рука, когда ток проходит через жизненно важные органы, в частности через сердце.

Как показывают анализы несчастных случаев, примерно 55% всех электрических ударов происходят по двум основным путям: от руки или рук к ногам и от одной руки к другой руке. Однако смертельные поражения составляют половину от приведенной цифры несчастных случаев.

Опасность определяется не тем, протекает или не протекает ток через область сердца, а тем, каким участком тела касается человек токоведущих частей. Наиболее уязвимыми местами человеческого тела являются тыльная часть кисти, шея, висок; передняя часть ноги, плечо. Образование электрической цепи через уязвимые места приводит к смертельным исходам даже при очень малых токах и напряжениях.

Химическое действие тока

Электрический ток, проходя через растворы некоторых кислот, щелочей или солей, вызывает выделение из них вещества. Это вещество осаждается на электродах – пластинках, опущенных в раствор и подключенных к источнику тока.

Такое действие тока используют в гальванопластике – покрытии металлом некоторых поверхностей. Применяют никелирование, омеднение, хромирование, а, так же, серебрение и золочение поверхностей.

С помощью раствора медного купороса можно продемонстрировать выделение вещества под действием тока. Водный раствор этой соли имеет голубоватый оттенок. Пропуская электрический ток (ссылка) через раствор, можно обнаружить выделение меди на одном из электродов (рис. 3).

На каком электроде будет выделяться медь

Медь в растворе купороса присутствует в виде положительных ионов. Тела, имеющие разноименные заряды, притягиваются. Поэтому, ионы меди будут притягиваться к пластинке, имеющей заряд со знаком «минус». То есть, пластинке, подключенной к отрицательному выводу источника тока. Такую пластинку называют отрицательным электродом, или катодом.

Вторую пластинку, подключенную к положительному выводу батареи, называют анодом.

Примечание: Медный купорос можно найти в хозяйственном магазине. Его химическая формула \(\large CuSO_{4}\). Он используется в сельском хозяйстве для опрыскивания листвы плодовых деревьев, кустарников и овощных культур – к примеру, томатов, картофеля. Входит в составы различных растворов, применяемых в борьбе с болезнями растений и насекомыми-вредителями.

Применение химического действия тока в медицине

Химическое действие тока применяют не только в гальванопластике.

Пропускание электрического тока через растворы вызывает в них движение заряженных частиц вещества – положительных и отрицательных ионов. Человеческое тело содержит жидкости, в которых растворены некоторые вещества. А значит, в таких жидкостях присутствуют ионы.

Прикладывая специальные электроды, смоченные растворами лекарств на отдельные участки тела, и пропуская через них маленькие токи, можно вводить в организм некоторые лекарственные препараты (рис. 4).

Такое введение лекарств называют электрофорезом и используется в физиопроцедурных кабинетах поликлиник и санаториев.

Электрическое сопротивление тела человека.

Электрическое сопротивление цепи, по которой проходит ток через тело человека, состоит из электрического сопротивления проводов активного и индуктивного; электрического сопротивления машин, аппаратов или приборов, оказавшихся последовательно включенными с телом человека; электрического сопротивления переходного контакта между токоведущими частями оборудования, которых коснулся человек; собственного электрического сопротивления тела человека.

Сопротивление тела человека представляет собой сложный комплекс биофизических, биохимических и других явлений. Его принято делить на две части: сопротивление кожи и кровеносных сосудов и сопротивление нервов. Верхний слой кожи обладает заметным сопротивлением по сравнению с сопротивлением внутренних органов. Наличие в коже потовых желез сильно изменяет ее электрическое сопротивление. Сопротивление нервов очень мало. Именно эта составляющая общего сопротивления играет наиболее существенную роль в токовой проводимости, а стало быть, и в исходе электротравмы. На электрическое сопротивление живого организма оказывает влияние большое число факторов. Существенное значение при этом имеет состояние кожи: повреждения рогового слоя (поры, царапины, ссадины и другие микротравмы); увлажнение водой или потом; загрязнение различными веществами и в особенности хорошо проводящими электрический ток (металлическая или угольная пыль, окалина и т. п.).

Сопротивление тела человека, т. е. сопротивление между двумя электродами, наложенными на поверхность тела, можно условно считать состоящим из трех последовательно включенных сопротивлений: двух сопротивлений наружного (рогового) слоя кожи и одного, называемого внутренним сопротивлением тела, которое включает сопротивление внутреннего слоя кожи и сопротивление внутренних тканей тела. В целом указанные сопротивления имеют активную и емкостную составляющие.

При практических расчетах необходимо знать и оценивать численные значения сопротивления электрической цепи человека между двумя электродами, наложенными на тело. Род тока и напряжение. Исследования (см. табл. 1), практика эксплуатации электроустановок показывают, что постоянный ток по сравнению с переменным тех же значений менее опасен для человека. Объясняется это в первую очередь тем, что из-за наличия емкостной составляющей в электрическом сопротивлении тела человека плотность тока, а следовательно, и напряженность поля в тканях будут при равных напряжениях в случае поражения переменным током больше, чем при поражении постоянным. Сказывается также то существенное обстоятельство, что при переменном токе поражающее амплитудное напряжение может быть в 1,4 раза больше действующего напряжения. И наконец, вероятность образования электрической цепи через уязвимые места при переменном токе больше, чем при постоянном, ибо сети переменного тока охватывают несравненно большее число установок, к тому же самых различных, тогда как сети постоянного тока имеют более ограниченные и специализированные применения.

Сказанное об относительной опасности поражения постоянным и переменным токами справедливо лишь для небольших напряжений порядка 250 — 300 В. При более высоких напряжениях постоянный ток более опасен, чем переменный с частотой 50 ГЦ, из-за возможности отброса пострадавшего от токоведущих частей, находящихся под высоким напряжением, что крайне редко наблюдается при аналогичных поражениях переменным током. Отброшенный может получить механическую травму, в результате которой (например, при падении) не исключен и смертельный исход.

В целом следует отметить, что вопрос о сравнительной опасности для человека переменного и постоянного тока нуждается в дальнейшем изучении, что позволит расширить наши представления о биофизике электротравмы.

Напряжение, приложенное к электрической цепи, приводит к преобразованию электрических явлений в другие явления, воздействие которых на организм человека и вызывает непосредственно тот или иной исход поражения. Сложилось и существует мнение, что исход поражения электрическим током зависит от напряжения сети: чем выше это напряжение, тем опаснее последствия электротравмы. В статистических отчетностях учет электро-травм ведется с подразделением по значениям напряжения сети. По этому же признаку анализируются данные и классифицируются элекгротравмы, проводятся исследования, эксперименты. Между тем такое изучение электротравмы далеко не всегда дает правильное представление об этом поражающем факторе.

Действующие у нас Правила делят все установки по напряжению ниже и выше 1000 В. В установках напряжением выше 1000 В основной причиной смертельных поражений являются ожоги, вызванные прохождением электрического тока. В установках ниже 1000 В основная причина поражения связана с непосредственным действием тока. Статистика показывает, что электротравмы со смертельным исходом имеют место преимущественно в установках до 1000 В.

Смертельные поражения бывают и при малых напряжениях (65, 36, 24, 12 В). Их анализ показывает, что они обусловлены не только фибрилляционным током, который нельзя получить при этих напряжениях. Поражения от 12 до 65 В могут привести к смертельному исходу лишь при особых обстоятельствах, например, если электрическая цепь возникает через уязвимые к току места, если неблагоприятны условия внешней среды. Возможны также и другие причины смертельного исхода, пока еще недостаточно изученные.

Суммируя сказанное в отношении отсутствия прямой зависимости между исходом поражения и напряжением, током, констатируем, что невозможно с высокой точностью нормировать в промышленности (и в быту) опасные и безопасные пороговые значения тока и напряжения.

Магнитное действие тока

Медь сама по себе не притягивается к магниту. В этом можно убедиться с помощью небольшого магнита и кусочка медного провода (рис. 5а).

На рисунке 5 кусок медного провода подвешен к двум штативам с помощью тонких нитей, не проводящих электрический ток.

Однако, во время протекания электрического тока, медный проводник начинает взаимодействовать с магнитом — притягиваться, или отталкиваться от него (рис. 5б).

С магнитом взаимодействует не сам медный проводник, а ток, протекающий по этому проводнику.

Почему проводок с током взаимодействует с магнитом

Электрический ток — это большое количество электронов, бегущих по проводку от одного его края к другому краю. Электроны обладают зарядом.

Вокруг движущихся зарядов возникает магнитное поле. Благодаря этому проводок с током превращается в маленький магнитик. И начинает взаимодействовать с магнитом, притягиваясь к нему, или отталкиваясь от него.

При этом, проводок, как более легкий предмет, будет двигаться. А магнит продолжит оставаться на месте. Из-за того, что его масса значительно больше массы кусочка провода.

Направление движения проводка зависит от полярности его подключения к батарейке и, от того, как располагаются полюса магнита.

На магнитном действии тока основано действие электромагнита.

Самодельный электромагнит

Его легко изготовить из куска гибкой изолированной медной проволоки и железного гвоздя.

Гвоздь нужно обернуть кусочком бумаги – гильзой (рис. 6). Затем на гильзу нужно намотать 200 – 300 витков тонкого медного провода в изоляции. К выводам полученной катушки нужно подключить батарейку от карманного электрического фонаря.

Во время протекания тока, к гвоздю притягиваются различные мелкие железные предметы – скрепки, кнопки, гвоздики, железные стружки, опилки и т. п.

Отсоединив батарейку, увидим, что как только ток прекращается, гвоздь перестает притягивать к себе железные предметы.

Длительность существования электрической цепи через тело человека.

Исход поражения электрическим током связан с фактором времени. При анализе несчастных случаев этому параметру уделяется большое внимание, особенно если учесть наличие противоречий в оценке опасного (и безопасного) времени прохождения тока через человека. С одной стороны, наблюдаются поражения с тяжелым исходом даже при небольших токах и очень малой длительности прохождения тока через человека (доли секунды), с другой случаи с благоприятным исходом (исключая ожоги) при длительности поражения в несколько секунд и более.

Из-за приведенных противоречий не представляется возможным строго обосновать зависимость исхода поражения от продолжительности существования электрической цепи.

Основные понятия

Электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц, благодаря которым может порождаться электромагнитное поле. К заряженным частицам можно отнести следующие: электроны, протоны, нейтроны, дырки и ионы. В научной литературе нейтрон не имеет заряда, однако участвует в образовании электромагнитного поля.

Кроме того, некоторые не знают, почему электроток является векторной величиной. Это утверждение следует из его определения, поскольку он имеет направление. В некоторых источниках можно встретить такое определение: электроток — скорость, с которой происходит изменение зарядов элементарных частиц в определенный момент времени. Ток характеризуется силой и напряжением (разность потенциалов). Свойства, которыми обладает электроток: тепловое, механическое, химическое и создание электромагнитного поля.

Сила и тип тока

Сила тока — количество заряженных частиц, проходящих через проводник за единицу времени, равную одной секунде. Материалы по проводимости делятся на три группы: проводники, полупроводники и диэлектрики. Проводники — вещества, которые способны проводить ток, поскольку в них есть свободные электроны. Их наличие можно выяснить по таблице Д. И. Менделеева, воспользовавшись электронной конфигурацией химического элемента.

Полупроводники могут проводить поток заряженных частиц при определенных условиях. Простым примером является полупроводниковый диод, проводящий ток только в одном направлении. Носителями заряда являются электроны и дырки. В диэлектриках нет вообще носителей заряда, следовательно, этот факт исключает проводимость электричества вообще.

Сила тока обозначается буквой I и измеряется в амперах (А). 1 А — единица измерения силы неизменяющегося тока, который проходит по двум проводникам бесконечной длины и очень малой площади поперечного сечения, являющимися параллельными между собой и расположенными в вакуумном пространстве на расстоянии одного метра друг от друга, причем каждый метр такого проводника может вызывать силу взаимодействия, равную 2*10^(-7) Н.

Упрощенный вариант формулировки следующий: сила электротока, при которой через площадь поперечного сечения проводника за единицу времени t проходит количество электричества Q, называется ампером. Определение записывается в виде формулы и имеет следующий вид: I = Q / t.

Бывают вспомогательные единицы измерения, к которым относят мА (0,001 А), кА (1000 А) и т. д.

Значение силы тока измеряется при помощи амперметра, который подключается в цепь последовательно. Видов электрического тока всего два: постоянный и переменный. Если ток остается постоянным или изменяется по величине, не меняя направления, то он называется постоянным.

Вам это будет интересно Осциллограф: принцип работы, устройство и применение

Переменный ток изменяется по амплитудному значению и направлению протекания по какому-либо закону. Его основной характеристикой является частота. По закону изменения амплитуды их можно разделить на следующие виды: синусоидальные и несинусоидальные. Первые изменяются по гармоническому закону и его графиком является синусоида. Формула синусоидального тока включает в себя максимальное значение силовой характеристики Iм, время t и угловую частоту w = 2 * 3,1416 * f (частота тока источника питания): i = Iм * sin (w * t). Еще одной величиной, характеризующей электроток, является напряжение или разность потенциалов.

Разность потенциалов

Любое вещество состоит из атомов, состоящих из элементарных частиц. Ядро обладает положительным зарядом, а вокруг него по своим орбитам вращаются электроны, имеющие отрицательный заряд. Атомы являются нейтральными, поскольку число электронов равно количеству протонов в ядре.

При потерях электронов атомами образуется электромагнитное поле, создаваемое протонами, поскольку они стремятся вернуть недостающие отрицательно заряженные частицы. Если по какой-то причине произошел избыток электронов, то формируется электромагнитное поле с отрицательной составляющей. В первом и во втором случаях формируются положительные и отрицательные потенциалы соответственно. Различие между ними называется напряжением или разностью потенциалов.

Величина различия прямо пропорциональна значению напряжения: при увеличении разницы возрастает значение напряжения. При соединении потенциалов с различными знаками возникает электроток, который стремится устранить причину разности и вернуть атом в исходное состояние.

Электрическое напряжение — работа, совершаемая электромагнитным полем по перемещению точечного заряда. Единица измерения напряжения является вольт (В), а его значение можно измерять с помощью вольтметра. Он подключается параллельно участку или электроприбору, на котором необходимо измерить разность потенциалов. 1 В является разностью потенциалов между двумя точками с зарядом 1 Кл, при котором сила электромагнитного поля совершает работу, равную 1 Дж.

Влияние частоты

Из приведенной выше формулы полного сопротивления тела человека следует, что с увеличением частоты переменного тока сопротивление уменьшается, что ведет к увеличению тока и повышению опасности поражения. Однако практика показывает, что этот вывод справедлив лишь в пределах определенных частот. Долгое время считалось, что в области низких частот наибольшей опасностью обладает 50-периодный ток. При дальнейшем повышении частоты в пределах 50 — 400 Гц ток сохраняет примерно одинаковые значения. Дальнейшее повышение частоты снижает опасность поражения. Но вредно или не вредно это для организма человека, утвердительного ответа пока не существует.

Отмечается сравнительная опасность для человека выпрямленного тока. Наличие в нем частотных составляющих утяжеляет исход электротравмы. Пока это малоизученный раздел электробезопасности.

Содержание

Какие явления наблюдаются в цепи, в которой существует электрический ток?

Как вы уже знаете из пройденного материала, электрический ток обладает различными действиями:

• При тепловом действии проводник, по которому течет ток, нагревается. Это действие описывается законом Джоуля-Ленца ($Q = I^2Rt$)
• Пропуская ток через некоторые растворы кислот, можно увидеть его химическое действие. Оно позволяет получить чистые металлы из таких растворов
• С помощью магнитного действия можно сделать магнит из любого железного предмета. Также при помещении рамки, в обмотке которой течет ток, между полюсами магнита, она начинает вращаться.

Дело в том, что магнитное действие проявляется всегда, когда существует электрический ток.

Например, проводники с током взаимодействуют друг с другом. Каким образом? Говорят, то между ними возникают магнитные силы (рисунок 1). Наглядно они приводят к деформации проводников.

Рисунок 1. Деформация проводников с электрическим током вследствие взаимодействия друг с другом

Так мы перечислили магнитные явления, уже известные вам. Именно об этих явлениях и возникающих при них силах и пойдет речь в данном разделе. Начнем мы с того, что в текущем уроке рассмотрим сам факт существования магнитного поля.

Воздействие окружающей среды.

Окружающая среда во многих случаях может оказывать влияние на поражение человека электрическим током. К факторам этого влияния относятся атмосферное давление, температура, влажность, электрическое или магнитное поля и др.

Повышение температуры воздуха влияет на потоотделение у человека, в результате чего падает электрическое сопротивление его тела и возрастает опасность поражения электрическим током.

Аналогичные явления связаны также с повышенной влажностью. Здесь отмечается снижение не только электрического сопротивления, но и общей сопротивляемости организма электрическому току.

Влияние указанных двух факторов температуры и влажности зафиксировано в нормативных документах.

Третий атмосферный фактор давление окружающего воздуха также оказывает влияние на чувствительность к электрическому току. При повышении давления опасность поражения уменьшается. Так, например, статистика показывает, что при подводной электросварке не было зарегистрировано смертельных и тяжелых электротравм, хотя случаи соприкосновения водолазов, работающих под водой, с токоведущими элементами и контактами отмечались неоднократно.

Обратная картина была установлена для пониженного атмосферного давления, что особенно существенно в связи с электрификацией горных районов. Экспериментально доказано, что пониженноеатмосферное давление увеличивает опасность электрического тока для живых организмов.

Основы электротехники

Электротехника занимается техническими приборами и установками, предназначенными для производства, распределения и применения электроэнергии. Многие машины и технические установки используют для своей работы электрическую энергию, потому что ее можно без больших потерь превращать в другие формы энергии, например в тепловую энергию или в механическую энергию. Для того чтобы знать опасности при пользовании электроприборами, а также для лучшего понимания необходимости выполнять требования по безопасности (требования норм VDE) знание основ электротехники является необходимым.

Основные понятия

Цепь электротока Электрическая энергия может передаваться только в замкнутой цепи. Ее называют цепью электрического тока. Движение электрически заряженных частичек в цепи называют электрическим током. В металлических проводниках он состоит из потока электронов, в проводящих жидкостях (электролитах) и в газах (плазма) — из ионов. Из-за хорошей электропроводности в качестве материалов для проводников электрического тока применяют медь и алюминий. Металлы обладают свободными электронами, которые непрочно связаны с атомами и поэтому могут легко обмениваться между ними. Плохие проводники имеют меньше свободных электронов, непроводящие материалы (изолирующие материалы, которые называют так же диэлектриками) почти не имеют свободных электронов, например керамика или синтетические материалы.

Для понимания цепи электрического тока может служить простейшая гидравлическая цепь (рис. 1). В гидравлической сети насос создает давление; поток жидкости приводит в движение гидравлический мотор. Аналогично в цепи электрического тока генератор создает напряжение, поток электронов приводит в действие электромотор (рис. 2).

Рис. 1. Цепь гидравлического потока

Рис. 2. Цепь электрического тока

Электрическое напряжение (U) Гидравлический насос создает с одной стороны избыточное давление, а на другой стороне — пониженное давление. Разница давлений является причиной потока жидкости. В случае генератора на одном полюсе создается недостаток электронов (положительный полюс) и на другом — избыток электронов (отрицательный полюс). Возникшую разницу электронного давления называют электрическим напряжением. Электрическое напряжение измеряется в вольтах (В).

Измерительный прибор для измерения электрического напряжения называют вольтметром. Измерители напряжения показывают разницу напряжений между контактами (рис. 3).

Рис. 3. Измерение напряжения и тока

Электрический ток (I) Электрический ток может течь, если существует напряжение и цепь замкнута. Проходящее за единицу времени через проводник количество электронов называют электрическим током. Электрический ток измеряется в амперах (А). Измерительный прибор для измерения электрического тока называют амперметром. Измеритель тока должен так включаться в электрическую цепь, чтобы ток протекал как через электроприбор, так и через измерительный прибор (см. рис. 3).

Электрическое сопротивление (R) Все электрические провода и приборы создают большее или меньшее сопротивление электрическому току. Величина сопротивления и состояние проводов зависят от размеров сечения провода, а также от температуры окружения (табл. 1). Величина сопротивления измеряется в омах (Ω — омега).

Создание напряжения

Создание напряжения путем разделения электрических зарядов является основой производства электрической энергии. При этом обычно другие виды энергии превращаются в электрическую энергию.

Напряжение вследствие индукции возникает, когда электрический проводник (катушка) двигается в магнитном поле (рис. 4). Эта возможность создавать напряжение (индуцировать его) в основном используется в генераторах электростанций и в транспортных средствах (рис. 5). Создание напряжения за счет химической энергии имеет место тогда, когда различные металлы или материалы соприкасаются с токопроводящей жидкостью (электролитом). При этом получается гальванический элемент. Многие соединенные гальванические элементы называют батареей. Электроды имеющихся в продаже сухих батареек в большинстве случаев состоят из угля и цинка (рис. 6). Угольно-цинковые элементы создают напряжение в 1,5 В. При съеме электротока менее благородный полюс батареи — цинковый сосуд — разрушается.

Рис. 4. Напряжение за счет индукции

Рис. 5. Принцип генератора

Рис. 6. Угольно-цинковый элемент

Разряженные батареи должны выниматься из устройств, работающих на этих батареях, так как они могут быть испорчены вытекающим электролитом. Это же относится к приборам, которые длительное время не эксплуатируются. Использованные батарейки должны собираться и уничтожаться.

Создание напряжения с помощью трения. Синтетические материалы в основном хорошие диэлектрики. Они могут при помощи трения о другие материалы заряжаться более высоким электрическим зарядом. Вследствие изоляции напряжения не могут уйти в землю (статические заряды). Так, например, автомобиль на сухой дороге может зарядиться до напряжения в 1000 В. Действием электростатических зарядов является, например, притягивание частичек пыли к стеклу и притягивание пленки к подложке. При разряде статического заряда может возникнуть искрение, взрыв паров растворителей или пылевоздушных смесей.

Действие электрического тока

Действие электрического тока проявляется в превращении электрической энергии в тепловую, световую, механическую и химическую энергии.

Тепловое действие Во всех проводниках поток электронов ограничивается сопротивлением проводника. При этом проводник нагревается. Тепловое действие электрического тока используется, например, в электрокипятильниках, кухонных плитах, электропаяльниках, плавких предохранителях и при дуговой электросварке (рис.7).

Рис. 7. Электрокипятильник

Световое действие В лампах накаливания электрический ток нагревает проволоку из вольфрама до белого каления, так что она излучает свет (рис. 8). Впрочем, при этом 95% электроэнергии превращается в тепловую и только 5% превращается в световую энергию. В люминесцентных лампах используются свойства определенных газов, например неона или паров ртути, светиться при прохождении через них электрического тока. Коэффициент полезного действия таких ламп составляет от 15 до 20%.

Рис. 8. Светильник

Механическое действие Каждый проводник, по которому течет электрический ток, образует вокруг себя магнитное силовое поле. Эти магнитные действия превращаются в движение, например, в электромоторах, в магнитных подъемных устройствах, в магнитных вентилях и в реле (рис. 9).

Рис. 9. Электромотор

Химическое действие Электропроводящие жидкости (электролиты) содержат ионы как носители напряжения. Если пропускать через электролит электрический ток, то к положительному полюсу будут притягиваться отрицательно заряженные ионы, а к отрицательному полюсу — положительно заряженные ионы. Это явление называют электролизом. Его используют для разложения воды на составляющие ее части, при нанесении гальванических покрытий и при получении чистых металлов (рис. 10).

Рис. 10. Гальваническое покрытие никелем

Виды тока

Среди видов электрического тока различают:

• Постоянный ток: Обозначение (—) или DC (Direct Current = постоянный ток).
• Переменный ток: Обозначение (~) или AC (Alternating Current = переменный ток).

В случае постоянного тока (—) ток течет в одном направлении (рис. 11). Постоянный ток поставляют, например, сухие батарейки, солнечные батареи и аккумуляторы для приборов с небольшим потреблением электротока. Для электролиза алюминия, при дуговой электросварке и при работе электрифицированных железных дорог требуется постоянный ток большой силы. Он создается с помощью выпрямления переменного тока или с помощью генераторов постоянного тока. В качестве технического направления тока принято, что он течет от контакта со знаком «+» к контакту со знаком «—». В случае переменного тока (~) различают однофазный переменный ток, трехфазный переменный ток и высокочастотный ток (см. рис. 11).

Рис. 11. Виды тока

При переменном токе ток постоянно изменяет свою величину и свое направление. В западноевропейской энергосети ток за секунду меняет свое направление 50 раз. Частота изменения колебаний в секунду называется частотой тока. Единица частоты — герц (Гц). Однофазный переменный ток требует наличия проводника, проводящего напряжение, и обратного проводника. Переменный ток применяется на стройплощадке и в промышленности для работы электрических машин, например ручных шлифовальных устройств, электродрелей и круговых пил, а также для освещения стройплощадок и оборудования стройплощадок.

Генераторы трехфазного переменного тока вырабатывают на каждой из своих трех намоток переменное напряжение частотой 50 Гц. Этим напряжением можно снабжать три раздельные сети и при этом использовать для прямых и обратных проводников всего шесть проводов. Если объединить обратные проводники, то можно ограничиться только четырьмя проводами (рис. 12).

Рис. 12. Генератор трехфазного переменного тока с четырехпроводной сетью

Общим обратным проводом будет нейтральный проводник (N). Как правило, он заземляется. Три другие проводника (внешние проводники) имеют краткое обозначение L1, L2, L3. В единой энергосистеме Германии напряжение между внешним проводником и нейтральным проводником, или землей, составляет 230 В. Напряжение между двумя внешними проводниками, например между L1 и L2, составляет 400 В. О высокочастотном токе говорят, когда частота колебаний значительно превышает 50 Гц (от 15 кГц до 250 МГц). С помощью высокочастотного тока можно нагревать токопроводящие материалы и даже плавить их, например металлы и некоторые синтетические материалы.

Электроприборы в сети электрического тока

Электрические машины и приборы называют потребителями. Они преобразуют электрическую энергию в другие формы энергии, например в тепловую в нагревательном устройстве или в электромоторе — в механическую энергию. Каждый потребитель имеет свое электрическое сопротивление. Сопротивление потребителя тем больше, чем длиннее проводник, чем меньше его сечение и чем хуже проводит ток материал проводника. Сопротивление проводника длиной 1 м и сечением 1 мм2 называют удельным сопротивлением р («ро»). Его величина зависит от материала и от температуры, ее можно определить из таблиц материалов. Расчет сопротивления проводника осуществляется по следующей формуле:

R=l*p0/A,

где R — сопротивление в Ом; l — длина проводника в м; р0 — удельное сопротивление в Ом*мм2/м; А — поперечное сечение проводника в мм2.

Пример Трехжильный кабель удлинителя из медной проволоки имеет длину 50 м. Сечение каждой жилы равно 1,5 мм2. Удельное сопротивление меди составляет 0,0178 (Ом*мм2)/м. Рабочая длина провода составляет 100 м (прямой и обратный проводники — каждый по 50 м).

R = (100 м * 0,0178 (Ом*мм2)/м)/1,5 мм2; R = 1,2 Ом.

Зкон Ома Ток, протекающий через сопротивление, тем больше, чем меньше сопротивление и чем больше напряжение. Расчет электрического тока:

I=U/R,

где I — ток в амперах (A); U — напряжение в вольтах (В); R — сопротивление в омах (Ом).

1 Ампер = 1 Вольт / 1 Ом; 1 А = 1 В / 1 Ом.

Пример Какой ток проходит через электроприбор с сопротивлением R = 10 Ом, который подключен к напряжению Uв 6 В и, соответственно, 230 В?

• I=U/R; I=6В/10Ом; I=0,6А.
• I=U/R; I=230В/10Ом; I=23А.

Если прибор с сопротивлением 10 Ом подключен к напряжению в 6 В, то в нем течет ток в 0,6 А. Если этот же прибор подключить к напряжению в 230 В, то ток составит 23 А. Каждый прибор может быть подключен только к тому напряжению, на которое он рассчитан. Допустимое рабочее напряжение указывается на специальной табличке на корпусе прибора (рис. 13). Если прибор предназначен для подключения к напряжению 230 В, то он при 6 В не может нормально работать, ток слишком маленький. Наоборот, предназначенный для работы при напряжении 6 В прибор при подключении к напряжению 230 В будет разрушен, так как ток слишком большой.

Электрическая мощность (Р) Электрическая мощность прибора как при постоянном, так и при переменном токе пропорциональна напряжению U и силе тока I. Мощность также указывается на табличке на корпусе прибора. В случае электромоторов это механическая мощность на валу привода (см. рис. 13).

Рис. 13. Табличка с данными об электромоторе

Электрическая мощность Р — это произведение напряжения на силу тока. Единица мощности — ватт (Вт). Расчет электрической мощности:

Р=U*I,

где Р — электрическая мощность в Вт; U — электрическое напряжение в В; I— электрический ток в А.

1 ватт = 1 вольт * 1 ампер; 1 Вт = 1 В • 1 А

Пример Определить силу тока в нагревательном приборе мощностью 3 кВт, который подключен к напряжению в 230 В. I=P/U; I=3000Вт/230В; I=13,0А.

Если электрические машины или приборы подключаются через удлинитель, например через кабельный барабан, то вследствие сопротивления этого проводника возникает потеря напряжения. Потеря напряжения от счетчика до потребителя может составлять не более 1,5% от номинального напряжения в сети. При номинальном напряжении в 230 В это составляет 3,45 В. В случае электромоторов потеря напряжения в сети может составлять не более 3%. Потери напряжения в сети:

U=I*R

Пример Определить потери напряжения нагревательного прибора мощностью 3 кВт, если он подключен к 50-метровому удлинителю с сопротивлением R — 1,2 Ом.

U=13,0А*1,2Ом; U=15,6В.

Это напряжение недопустимо!

Нагревание кабеля удлинителя соответствует мощности

Р=15,6В*30А; Р= 202,8Вт.

Кроме того, кабель удлинителя нагревается током. Намотанный на барабан кабель удлинителя может быть поврежден теплом электротока. При подключении приборов с большими мощностями провод удлинителя должен быть размотан с барабана на всю его длину.

Электрическая мощность при индуктивных или емкостных сопротивлениях

Индуктивными сопротивлениями являются, например, обмотки электромоторов или катушки, емкостными сопротивлениями являются конденсаторы. При работе этих сопротивлений действительная мощность уменьшается. Это учитывается мощностным коэффициентом cos φ. Электрическая мощность при переменном токе:

P=U*I*cos φ.

Электрическая мощность при трехфазном переменном токе:

P =√3*U*I*cos φ.

При трехфазном переменном токе вследствие образования цепи из трех внешних проводников получается увеличение мощности по сравнению с однофазным переменным током с коэффициентом √3 = 1,172.

Электрическая работа и ее стоимость

Чем больше мощность и чем дольше время работы подключенного прибора, тем больше электрическая работа. Электрическая работа получается как произведение электрической мощности и продолжительности работы. Единицами электрической работы являются ватт * секунда и джоуль, а также крупная единица — киловатт * час.

1 кВт*ч= 3600000Вт*с = 3600000Дж.

Взятая из сети электрическая работа измеряется счетчиком в киловатт-часах (кВт*ч). Стоимость электроэнергии получается из произведения потребленной электрической работы и тарифа на электроэнергию. Наряду со стоимостью электрической работы большинством предприятий по снабжению потребителей электроэнергией рассчитаны твердые расценки. Эти расценки зависят от вида здания и объема установленных электрических мощностей. Расчет стоимости электрической работы:

W=P*t,

где W — электрическая работа в киловатт * часах; Р — подключенная мощность в киловаттах; t — продолжительность работы (время) в часах:

1 киловатт * час = 1 киловатту — 1 час; 1 кВт ч = 1 кВт * 1 ч.

Пример Какая стоимость электрической работы получится, если нагревательный прибор с мощностью 2 кВт при тарифе на электроэнергию 0,15 Евро/кВт*ч работает в течение 6 часов?

W=P*t; W = 2кВт*чх6ч; W= 12 кВт*ч.

Стоимость работы =12 кВт*ч х 0,15 Евро / кВт*ч. Стоимость работы = 1,80 Евро.

Распределение электрической энергии

Для распределения электрической энергии применяются провода, предохранители и выключатели. Необходимые для образования замкнутой цепи проводники от места подключения к электроприбору и обратно присоединяются к общей сети с помощью изолированных проводов, называемых также жилами. Для предотвращения механических повреждений провода защищаются специальными коробами, которые содержат третью жилу, которая служит защитным проводником и не находится под током. Местные сети снабжаются электроэнергией с помощью линий высокого напряжения, выключателей и трансформаторов, подключенных к электростанциям. Подключение потребителя к местной сети происходит через кабель или воздушные провода к домашнему шкафу подключения. Этот защищенный пломбами ящик содержит предохранительное устройство для подключения к дому.

Для электрических проводов чаще всего применяют медь из-за ее хорошей электропроводности. Но и медная проволока вследствие ее сопротивления нагревается при протекании по ней тока. Слишком сильный ток может сильно нагреть проводники, повредить изоляцию и привести к пожару. Допустимый для проводника ток может быть превышен при перегрузке или при коротком замыкании. Перегрузка наступает, когда подключенные приборы вместе создают слишком большой ток в цепи. Короткое замыкание — это прямое соединение электрических проводов. При этом сопротивление проводников становится очень малым. Следствием является очень большой ток в сети.

Для того чтобы избежать перегрузки проводов и приборов, они защищаются предохранителями. Предохранителями являются приборы, которые при превышении максимального тока в цепи эту цепь прерывают. Различают плавкие предохранители (рис. 14) и предохранители-автоматы (предохранительные автоматические выключатели) (рис. 16). Плавкие предохранители содержат внутри тонкий проволочный или ленточный плавкий проводник, который при слишком большом токе в сети расплавляется и прерывает цепь (рис. 15). В зависимости от способа отключения различают быстрые, среднемедленные и медленные предохранители. Регулировочная гайка в патроне предохранителя должна воспрепятствовать, чтобы корпус предохранителя не мог быть ввинчен с недопустимо большой силой (см. рис. 15).

Регулировочные гайки и соответствующие патроны предохранителей строго стандартизованы. Регулировочная гайка имеет размер, соответствующий сечению проводника, и может заменяться только специалистами.

Рис. 14. Плавкий предохранитель

Рис. 15. Предохранители и их обозначения

Рис. 16. Предохранительный выключатель мотора с биметаллическим прерывателем

Предохранители электроприборов (тонкие предохранители) служат для защиты измерительных приборов и электроники, например управляющих приборов и приборов в автомобилях. Неисправные предохранители не должны исправляться. На предохранители нельзя ставить «жучки». Защитные выключатели моторов имеют то преимущество, что с их помощью можно включать и отключать мотор и в то же время защитить подключенный мотор от перегрузки. Биметаллическая лента нагревается при слишком большом значении силы тока и с помощью механики отключает мотор (см. рис. 16).

Сетевые предохранительные выключатели (предохранительные автоматы) после произошедшего срабатывания снова могут быть включены. Они имеют магнитный прерыватель, который, например, при коротком замыкании прерывает цепь электрического тока, и биметаллический прерыватель, который действует с задержкой при длительной перегрузке. Если предохранительный автомат отключается с помощью биметаллического прерывателя, он может быть снова включен только после остывания биметаллической полосы (рис. 17).

Рис. 17. Сетевой предохранитель-выключатель

Производственная безопасность и безопасность труда

Несчастные случаи при обращении с электрическим током в большинстве случаев происходят за счет технических недостатков, незнания, легкомыслия или невнимательности. Поэтому знание причин опасностей несчастных случаев и мероприятий по предотвращению несчастных случаев обязательно для всех, принимающих участие в происходящем на стройплощадке.

Действие электрического тока на тело человека Если электроток течет через тело человека, например при касании провода под напряжением, то при превышении определенной величины силы тока мускулатура органов дыхания может быть парализована. При невозможности отсоединения от провода под напряжением могут наступить судороги мускул, нарушения равновесия, остановка дыхания и сердца.

Токи свыше 50 мА и напряжения свыше 50 В опасны для жизни! Поэтому работы с деталями, находящимися под напряжением, строжайше запрещены.

Мероприятия первой помощи при несчастных случаях:

• разорвать цепь;
• освободить дыхательные пути;
• массаж сердца, а также искусственное дыхание;
• немедленный вызов скорой врачебной помощи.

Неисправности электрических установок При нарушениях изоляции в электрических установках может возникнуть короткое замыкание, замыкание на землю, замыкание проводов и замыкание на корпус (рис. 18).

Рис. 18. Короткое замыкание, замыкание на корпус, замыкание на землю, замыкание проводов

Короткое замыкание возникает между двумя находящимися под напряжением электрическими проводами, когда они соприкасаются без изоляции. Включенный в цепь предохранитель отключает возникающий при этом большой ток короткого замыкания. Замыкание на землю возникает при прямой связи одного из находящихся под током проводов с землей или с заземленными деталями. И в этом случае предохранитель отключает ток замыкания на землю.

Замыкание проводов возникает, например, при преступной установке «жучка» на предохранитель, когда установка не может быть отключена. Замыкание на корпус возникает, когда из-за нарушения изоляции напряжение попадает на части установки, которые не должны быть под напряжением, например корпус электрической машины. При этом вначале ток отсутствует, и предохранитель не реагирует. Таким образом, замыкание на корпус при хорошо изолированном основании установки долгое время остается нераспознанным. При соприкосновении с установкой ток течет через человека в землю (рис. 19).

Рис. 19. Опасное напряжение при соприкосновении

Величина этого тока зависит от сопротивления человеческого организма и от проводимости связи человека с землей. Если человек соприкасается с заземлением, например с водопроводными, газовыми трубами или трубами отопления, то через него может идти опасно большой ток (рис. 20).

Рис. 20. Цепь аварийного тока

Защитные мероприятия

Защитное малое напряжение. Там, где имеет место опасность, что человек может соприкасаться с проводами под током, по соображениям безопасности может использоваться только низкое напряжение не более 50 В, например в сварочных аппаратах или в светильниках при работе в резервуарах или тесных пространствах. В детских игрушках напряжение может быть не более 25 В. Во всех установках с рабочим напряжением более 25 В переменного тока или 60 В постоянного тока предписываются другие защитные мероприятия против ударов электротоком.

Защитная изоляция При защитной изоляции все металлические части, которые могут в случае аварии попасть под напряжение, должны быть изолированы с помощью особых мероприятий. Защитная изоляция часто применяется в малых машинах и бытовых электроприборах. В ручных электродрелях с защитной изоляцией, например, пластмассовая шестерня предотвращает токопроводную связь в приводе между мотором и шпинделем сверла. Провод и штекер в приборах, оборудованных защитной изоляцией, делают двухжильными или двухполюсными.

Защитные мероприятия в системе TN В системе TN нейтральный провод N трансформатора напрямую заземляется (Т от французского terre — земля). Корпус и кожух подключенных приборов соединены защитным проводом РЕ (цвет зелено-желтый) с нейтральным проводом (рис. 21). Соединение в случае проводов сечением больше 6 мм2 может осуществляться одним общим проводом PEN (PEN = проводники РЕ и N, соединенные вместе).

Рис. 21. Защита в системе TN

Переносные приборы подключаются к розеткам с помощью защитного контакта — «шуко-штекера» (рис. 22). При этом провод подключения должен быть трехжильным.

Рис. 22. Защитный контакт

Защитный разрыв При защитном разрыве между сетью и электроприбором включается разделительный трансформатор. При этом получают незаземленное напряжение (рис. 23). К разделительному трансформатору можно подключать только один прибор с рабочим током не более 16 А. Защитный разрыв применяется в строительных машинах, как, например, бетономешалки, вибраторы для бетона или машины для мокрого шлифования.

Рис. 23. Защитный разрыв

Защитный выключатель Защитные выключатели обеспечивают наибольшую безопасность для электрических машин. Поэтому многими предприятиями, поставляющими электроэнергию, предписывается применение защитных выключателей от аварийных токов. Таким образом можно контролировать как сети под током, так и отдельные приборы и при возникновении неисправности отключать их (рис. 24).

Рис. 24. Защитный выключатель аварийного тока
Ток в подводящем проводе обычно имеет ту же величину, что и ток в отводящем проводе. В случае неисправности в машине, например при замыкании на корпус, какая-то часть обратного тока уходит в землю. Защитный выключатель при этом отключается в течение 0,2 с. С помощью пробной кнопки Т можно симулировать аварийный ток. Если нажать пробную кнопку, то выключатель должен сработать. Для того чтобы обеспечить хорошую защиту людей, следует пользоваться защитными выключателями F1 с предельным током 30 или 10 мА.

Виды защиты, классы защиты

Электрические приборы и установки должны в зависимости от применения и места установки быть защищены от непроизвольного воздействия, а также от проникновения чужеродных тел и воды. В случае светильников, нагревательных приборов, приборов с электромоторами, электроинструментов и приборов электромедицинского лечения виды защиты могут быть показаны на табличке, где указан тип прибора в виде смысловой картинки. Виды защиты описываются кратким обозначением, которое состоит из букв IP (IP — International Protection) и двух цифр, показывающих степень защиты (табл. 2).

Таблица 2. Знаки-изображения для обозначения видов защиты IP

Пример для вида защиты IP: IP 44 = Защита против проникновения твердых тел диаметром более 1,0 мм. Защита от водяных брызг со всех направлений.

Электрические приборы подразделяются по классам зашиты (табл. 3). Классы защиты показывают, какие защитные мероприятия применяются при установке против прямого и непрямого воздействия на них. Различают защитные классы I, II и III.

Таблица 3. Защитные классы

Защитный класс I, например, содержит все приборы с металлическим корпусом, которые должны иметь присоединительную клемму для проводника РЕ (желто-зеленый защитный провод) с соответствующим обозначением.

Электрические установки на стройплощадках

Все машины и приборы с электрическим приводом на строительной площадке должны быть подключены к центральному электрораспределительному щиту. Центральный электрораспределительный щит должен соответствовать действующим требованиям (VDE 0612). Корпус центрального электрораспределительного щита должен быть из металла или из пластмассы, деревянный шкаф недопустим. В шкафу центрального электрораспределительного щита (шкаф AV) расположено присоединение к сети тока (рис. 25). Кроме того, он содержит счетчик, защитные выключатели F1, предохранители, а также розетки и клеммы.

Рис. 25. Шкаф центрального электрораспределительного щита

Шкаф должен запираться. Особенно важным является безупречное заземление электрораспределительного щита на стройплощадке. Оцинкованные огневым методом ленточные или стержневые заземляющие элементы должны быть соединены с клеммами заземления хорошо изолированными плетеными медными проводами сечением не менее 16 мм2. После оборудования стройплощадки необходимо испытать все электрические установки ответственным специалистом на правильность подключения и работы защитных мероприятий. Результаты испытания по соображениям соблюдения закона необходимо оформить в виде протокола испытаний.

На больших строительных площадках целесообразно устанавливать несколько электрораспределительных щитов, чтобы при отключении одного из предохранительных выключателей F1 не отключалась от городской сети вся стройплощадка. Для этой цели применяются также электрораспределительные щиты с несколькими цепями подключения, каждая из который оборудуется своим защитным выключателем F1. Кроме того, применяются распределительные шкафы (шкафы V) без электросчетчиков. Электрические приборы, соединительные розетки и провода должны соответствовать требованиям VDE (VDE — союз немецких электротехников) и должны нести знак о том, что они прошли испытания VDE (рис. 26).

Рис. 26. Знаки испытаний

Розетки. Розетки дня трехфазного тока должны соответствовать международному стандарту на круглые розетки по нормам СЕЕ (СЕЕ — международная комиссия по правилам и экспертизе электротехнических изделий) (рис. 27). Они позволяют применение токов большой силы и возможны в защищенном от водяных брызг и в водонепроницаемом исполнении. Кроме того, они удовлетворяют требованию безопасности, что только вилочно-розеточные системы, рассчитанные на одно напряжение, могут подходить друг к другу.

Рис. 27. Штекер трехфазного тока

На стройплощадке должен быть назначен ответственный за состояние электрических установок, а также его заместитель, которого должны знать все на стройплощадке. Ответственный имеет обязанность ежедневно проверять путем нажатия всех кнопок работу всех защитных выключателей F1, отключать электроустановку после окончания работы и запирать шкаф AV. Работающим на предприятии должны регулярно повторяться следующие правила.

• Неисправные приборы должны немедленно отключаться. Создание, изменение и ремонт электроприборов и установок могут производиться только специалистом-электриком.
• При неисправностях электроустановок или при необычных проявлениях при их работе, как, например, запах пожара, искрение или необычные звуки, установка должна быть отключена. Об этом следует известить ответственного.
• Кабели не должны чиниться, не должны протягиваться через острые края, закапываться в землю или подвергаться растяжению.
• При транспортировке электромашин штекер должен быть вынут из розетки. Переносные приборы после окончания работы должны снова отключаться от сети.
• Приборы с надписью «защищать от влаги» не должны включаться под дождем или храниться вне помещения.
• На электрических машинах и на электронагревательных приборах нельзя развешивать одежду или класть другие предметы.

Медико-биологические свойства человека

Анализ несчастных случаев при поражении электрическим током показывает, что исход поражения связан с медико-биологическими особенностями человека, состоянием его здоровья. Физически здоровые и крепкие люди легче переносят электротравмы, нежели бальные и слабые. Люди, страдающие болезнями кожи, сердечно-сосудистыми, нервными заболеваниями, более восприимчивы к электрическому току.

Поэтому правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок предусматривают медицинский отбор персонала для обслуживания электроустановок. Отбор осуществляется при поступлении на работу, периодические осмотры в сроки, устанавливаемые Минздравом в соответствии со списком болезней и расстройств, препятствующих допуску к работе. Отбор преследует и другую цель: не допустить к обслуживанию электроустановок людей с заболеваниями, которые могут мешать их производственной работе или служить причиной ошибочных действий, опасных для других лиц (неразличение цвета сигнала из-за порока зрения, невозможность подать четкую команду из-за болезни горла или заикания и т. п.).

Кроме того, правила техники безопасности не допускают к обслуживанию электроустановок лиц моложе 18 лет и не имеющих определенных знаний в области электробезопасности, соответствующих объему и условиям выполняемых ими работ.

Устройство гальванометра

Гальванометром прибор назвали в честь итальянского физика и врача Луиджи Гальвани. Этот прибор способен измерять маленькие электрические токи (постоянные).

На схемах прибор обозначают кружком, внутри которого расположена большая латинская буква G. На некоторых схемах внутри круга находится стрелка, направленная вертикально вверх.

Гальванометр содержит:

• подковообразный магнит и
• находящуюся внутри него рамку, содержащую витки тонкого медного провода (рис. 8).

Подвижная рамка находится на оси и может вокруг нее поворачиваться.

К рамке прикреплена стрелка. Она указывает, на какой угол рамка повернулась во время протекания в ней электрического тока.

Угол поворота отмечают по делениям шкалы.

Кто такой Луиджи Гальвани

Гальвани был одним из основателей учения об электричестве.

Обнаружил, что в местах контакта различных видов металлов возникает электрическое напряжение.

Проводил опыты с использованием железного ключа и серебряной монеты.

Изучал сокращения мышц под воздействием электричества и пришел к выводу, что мышцы управляются электрическими импульсами, поступающими по нервным волокнам из мозга.

В итальянском городе Болонья неподалеку от здания Болонского университета находится памятник Гальвани. Он находится на площади Piazza Luigi Galvani, носящей имя ученого.

В его честь, так же, назвали один из кратеров на обратной стороне Луны.

А Болонский лицей назван именем Гальвани еще с 1860-го года.

О приборах магнитоэлектрической системы

Такие приборы, содержащие проводящую рамку и небольшой магнит, называют приборами магнитоэлектрической системы. Они получили широкое распространение из-за своего сравнительно простого устройства.

Шкалы приборов можно градуировать в различных единицах измерения, в зависимости от измеряемых физических величин. На основе таких приборов изготавливают вольтметры, амперметры, омметры и т. п.