Меню

Сила тока в электрических цепях автомобиля

ideal2.info

  • Главная
  • Форум
  • Загрузки
  • Статьи
  • Контакты

Краткие сведения об электрическом токе, магнетизме и электромагнетизме.

Добавлено: 22 Февраль 2010, Понедельник; 16:00
Добавил: Администратор список авторов печатать элемент каталога создать pdf-файл элемент каталога
категория Автоликбез > Устройство автомобиля
комментарии: 0
не оценено —

Электрическая энергия применяется на автомобиле для зажигания рабочей смеси в карбюраторных, инжекторных и газосмесительных двигателях, пуска двигателя стартером, освещения дороги, кабины и кузова, звуковой и световой сигнализации и для питания контрольно-измерительных приборов и дополнительного оборудования.

Электрическим током называется направленное движение электронов по проводнику, а причина, вызывающая это движение, называется электродвижущей силой — э. д. с. Обязательным условием получения электрического тока является наличие источника тока и замкнутой цепи.

Источниками электрического тока называются приборы, преобразующие один из видов энергии в электрическую. На автомобиле источниками тока являются генератор, преобразующий механическую энергию в электрическую, и аккумуляторная батарея, в которой химическая энергия преобразуется в электрическую.

Приборы, превращающие энергию электрического тока в другие виды энергии, называются потребителями.

Проводниками называются материалы, оказывающие малое сопротивление при прохождении по ним тока. К проводникам относятся: металлы, уголь, графит и водные растворы щелочей и кислот.

Изоляторами называются материалы, оказывающие току настолько большое сопротивление, что практически их можно считать непроводниками. К ним относятся: стекло, эбонит, резина, фарфор, пластмасса и др.

Источник электрической энергия с присоединенными к нему приводами и потребителями образуют цепь, по которой проходит электрический ток. В электрической цепи различают внутреннюю цепь — цепь в источнике тока — и внешнюю цепь, состоящую из проводников и потребителей. На автомобилях применяется однопроводная система, при которой к приборам электрооборудования подключается один провод; вторым проводом служит «масса» — металлические части автомобиля.

Электродвижущая сила, затрачиваемая на преодоление сопротивления во внешней цепи, называется напряжением. Единица измерения напряжения — вольт (в).

Силой тока называется то количество электричества, которое проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени. Единица измерения силы тока — ампер (а).

При прохождении тока по проводнику последний оказывает ему сопротивление. Сопротивление проводника измеряется в омах (ом).

Между напряжением, силой тока и сопротивлением существует зависимость, определяемая законом Ома. Сила тока на участке цепи будет тем больше, чем выше напряжение на концах цепи этого участка и меньше его сопротивление.

Сила тока = Напряжение / Сопротивление

Мощность тока определяется умножением напряжения на силу тока. За единицу измерения мощности тока принят 1 ватт.

Ватт = Вольт * Ампер

Для уяснения процессов, происходящих в электрической цепи при прохождении тока, проведем сравнение с протеканием воды по трубам (рис. 1). Водяной насос во время работы подает воду, которая по трубе под напором поступает на лопасти турбины и, совершив работу, стекает в бачок и возвращается к насосу. Действие насоса, создающего напор воды, подобно работе генератора, создающего электродвижущую силу (э. д. с.). Напор воды подобен напряжению; кран — выключателю; количество воды, протекающей через поперечное сечение трубы в единицу времени, соответствует силе тока; сопротивление трубы — сопротивлению проводника; работа, выполненная водяной турбиной за единицу времени, соответствует мощности тока.

Приборы электрооборудования, устанавливаемые на автомобилях,. питаются постоянным током. Постоянным током называется ток, движущийся в одном направлении. В каждом источнике постоянного тока имеются два полюса: положительный (+) и отрицательный (-). Условно считают, что во внешней цепи ток движется от положительного полюса к отрицательному. Отрицательный полюс источника тока присоединяется к «массе» автомобиля.

Соединение источников тока или потребителей между собой может быть последовательным и параллельным (рис. 2). При последовательном соединении источников тока, например, аккумуляторов, положительный полюс одного соединен с отрицательным полюсом другого (рис. 2а). При таком соединении источников тока общее напряжение будет равно сумме напряжений всех включённых источников. Так соединяют между собой шесть аккумуляторов (напряжение каждого — 2 в), образуя 12-вольтовую аккумуляторную батарею, устанавливаемую на автомобиле. При параллельном соединении аккумуляторы в батарее (рис. 2б) соединяются между собой одноименными полюсами, т. е. положительный с положительным, а отрицательный с отрицательным. При таком соединении напряжение батареи равно напряжению одного аккумулятора (2 в). При последовательном соединении потребителей (рис. 2в) весь ток проходит через каждый потребитель. При параллельном соединении (рис. 2г) ток, разветвляясь, подходит к каждому потребителю отдельно.

Для измерения силы тока применяется амперметр, включаемый в цепь последовательно (см. рис. 2в). Для измерения напряжения во внешней цепи применяется вольтметр, включаемый в цепь параллельно (см. рис. 2г).

Куски железной руды, обладающие свойством притягивать к себе стальные и чугунные предметы, называются естественными магнитами. Под действием магнита чугунные и стальные предметы также становятся магнитными.

Углеродистая сталь, подвергавшаяся действию магнита, сохраняет магнитные свойства и после прекращения воздействия на нее другого магнита. Такой магнит называется искусственным.

Действие магнита проявляется не только при непосредственном соприкосновении с ним, но и на некотором расстоянии, что свидетельствует о наличии вокруг него магнитного поля. Каждый магнит имеет два полюса: северный и южный. Одноименные полюсы двух магнитов отталкиваются, разноименные притягиваются. Магнитное поле состоит из магнитных силовых линий, направленных от северного полюса к южному.

При прохождении тока вокруг проводника создается магнитное поле. Магнитное поле вокруг прямолинейного проводника располагается по окружности. Ток, протекающий по проводнику, свернутому в виде спирали, создает общее магнитное поле, имеющее северный и южный полюсы. Если внутрь такой спирали поместить сердечник из мягкой стали, то получим электромагнит, обладающий свойствами магнита. Величина магнитного поля электромагнита зависит от числа витков обмотки и силы тока, проходящего по ней. Электромагниты применяются во многих приборах, устанавливаемых на автомобилях (генератор, стартер и др.).

Между двумя разноимёнными магнитными полюсами (катушки с током или электромагнита) проходят магнитные, силовые линии, направление которых показано на рис. 3а.

Вокруг проводника с током, как указывалось ранее, образуется магнитное поле, силовые линии которого размещаются в виде концентрических окружностей (рис. 3б).

Если такой проводник с током поместить в магнитное поле магнита или электромагнита, то благодаря взаимодействию магнитных полей проводник будет выталкиваться из магнитного поля

в направлении, указанном стрелкой на рис. 3в. На этом явлении основана работа электродвигателей, в которых электрическая энергия превращается в механическую (рис. 3г).

Преобразование механической энергии в электрическую основано на явлении электромагнитной индукции, которое заключается в том, что в момент пересечения силовых линий магнитного поля проводником в нем будет индуктироваться э. д. с., которая в замкнутой цепи создаст ток. Величина индуктированной э. д. с. зависит от скорости пересечения проводником магнитного поля, от плотности магнитного поля, длины проводника и угла, под которым пересекаются магнитные силовые линии. Если в магнитное поле между двумя полюсами поместить проводник в виде петли и вращать его (рис. 4), то в проводнике будет индуктироваться э. д. с. На этом принципе основана работа генератора тока.

В катушке с двумя обмотками можно создать э. д. с. на основе явления взаимоиндукции. При прохождении тока по одной обмотке (первичной) вокруг нее создаётся магнитное поле, охватывающее витки второй обмотки (вторичной). Замыкание и размыкание цепи первичной обмотки вызывает появление и исчезнове вокруг неё магнитного поля.

Исчезающее и появляющееся магнитное поле пересекает витки вторичной обмотки и в ней индуктируется э. д. с., называемая э. д. с. взаимоиндукции. На этом принципе основано действие катушки зажигания.

Читайте также:  Напряжение сварочной дуги постоянного тока

Источник



Автомобильный аккумулятор и сила тока — правильно измеряем и заряжаем

  • 1 Что такое сила тока
  • 2 Типы аккумуляторов
  • 3 Количество ампер в заряженном аккумуляторе авто
  • 4 Как следует заряжать автомобильный аккумулятор

Роль аккумуляторной батареи в современном автомобиле невозможно переоценить. С его помощью происходит запуск двигателя, также он питает многочисленные электроприборы на борту. Поддерживать АКБ в работоспособном состоянии крайне важно, и одной из методик является периодическая проверка его ёмкости. Зная, как замерить амперы на аккумуляторе, можно рассчитать момент, когда ему потребуется зарядка.

Автомобильный аккумулятор и сила тока

Что такое сила тока

Под воздействием заряженных частиц и электрического поля возникает электрический ток, который является одним из ключевых источников энергии. Говоря о движущихся в одном направлении заряженных частицах, имеют в виду понятие силы тока. Итак, с точки зрения физики это будет величиной движения электрических зарядов. Определённое количество заряда может проходить через определенное сечение проводника за единицу времени.

Единица силы тока считается одним из основных электрохимических показателей, а для её измерения используются амперы. Важными факторами, которые влияют на эту физическую величину, считаются материалы проводника, окружающие условия, температура. Ток бывает постоянным и переменным (примером последнего может служить освещение любых бытовых приборов в домашней квартире или офисе).

Если говорить о других основных показателях, то сила тока бывает прямо пропорциональна напряжению, создаваемому в сети и обратно пропорциональна сопротивлению в нём. Для определения силы тока чаще на практике пользуются специальным прибором – амперметром. Он вклинивается в цепь на требуемом участке и замеряет силу того заряда, который прошёл за интервал времени с учётом сечения провода.

Типы аккумуляторов

Перед тем как искать ответ на вопрос, сколько ампер в автомобильном аккумуляторе, необходимо больше познакомиться с их классификацией. Долгое время они изготавливались преимущественно на базе свинца и кислоты. Естественно, такое оборудование требует самого бережного отношения ввиду своей высокой химической опасности.

Типы аккумуляторов авто

Основные типы аккумуляторов для авто на сегодня следующие:

  1. Классические, в пластинах которых повышенное содержание элемента сурьмы. Процесс электролиза в них происходит ускоренными темпами, из-за этого электролит часто улетучивается и приходится добавлять дистиллированную воду.
  2. Кальциевые. Вместо сурьмы для решёток электродов основным материалом выступает кальций. Для снижения внутреннего сопротивления иногда в малых объёмах добавляют серебро. Интенсивность выделения газов и воды уменьшилась, по сравнению с сурьмянистыми АКБ. Это продлило срок службы и практически отпала необходимость в обслуживании изделий. Такие батареи очень чувствительны к переразряду и напряжению в бортовой сети транспортного средства.
  3. Гибридные. Представляют собой комбинацию описанных выше типов. Отрицательные пластины сделаны в них из кальция, а положительные — с малым добавлением сурьмы. Их главным преимуществом является устойчивость к разряду и переразряду.
  4. Гелевые или AGM типа. Одни из самых инновационных аккумуляторов. Своё название получили из-за того, что рабочий электролит в них находится не в жидком, а в желеобразном состоянии. Благодаря этому сразу удалось решить и проблему вытекания, так что их корпус можно считать герметичным. Гель не обладает высокой текучестью и находится практически в зафиксированном положении. Для таких батарей можно особенно не интересоваться, сколько ампер в них содержится из-за низкой способности к саморазряду. Также они характеризуются высокой устойчивостью к вибрациям и толчкам.
  5. Щелочные. Основной рабочей жидкостью в них является не кислота, а щелочь. Чаще всего бывают никель-железными или никель-кадмиевыми. В обоих вариантах электролит один и тот же — это раствор калия, а вот электроды делаются с добавлением разных металлов. Даже во время интенсивных химических процессов электролит из таких батарей не вытекает. Доливать его практически не требуется, да и такие АКБ хорошо переносят переразряды. В отличие от кислотных они не настолько опасны для здоровья, накапливают энергию и отлично работают в условиях низких температур.
  6. Литий-ионные. Считаются самым перспективным вариантом для дополнительного источника получения электрического тока. Носителями тока выступают ионы лития, а вот технология изготовления и материал электродов постоянно меняются. К числу ключевых преимуществ относятся высокая удельная емкость и низкая способность к саморазряду. Существует и определённый набор недостатков: чувствительность к температурным перепадам, постепенное снижение ёмкости в первые годы эксплуатации. Для пуска двигателя их мощности пока недостаточно, поэтому они применяются как вспомогательные.

Количество ампер в заряженном аккумуляторе авто

Самый цивилизованный и профессиональный способ проверить амперы на аккумуляторе – использовать специальный прибор под названием мультиметр. Он позволяет замерять и силу тока, и напряжение. Несмотря на то, что напрямую он не измерит, сколько ампер выдаёт конкретный автомобильный аккумулятор, произвести такие расчёты вполне возможно.

Мерить ток заряда

Первым делом изделие необходимо зарядить по максимуму специальным зарядным приспособлением, работающим от электросети. Произведя замеры напряжения и плотности электролита, убеждаемся в том, что АКБ заряжен и должен отдавать свой заряд электропотребителям. Подключаем нагрузку установленной мощности и засекаем время начала эксперимента. Например, такую нагрузку может давать обычная лампа накаливания, мощность которой нам известна.

Дожидаемся, пока напряжение в АКБ снизится до половины полностью заряженного состояния. Убираем лампочку и прекращаем разряжать автомобильную батарею. Теперь можно измерить новое значение ёмкости, которое выражается в ампер/часах. При нагрузке в сети силу тока умножаем на число часов, в течение которых горела лампочка. Если в результате мы получим то значение, которое должен показывать автомобильный аккумулятор, близкое к номинальному, значит, он находится в исправном состоянии.

Несмотря на то, сколько ампер должен выдавать аккумулятор для автомобиля, он способен самопроизвольно разряжаться. Причём происходит это даже в те моменты, когда он не питает никаких электрических приборов. Саморазряд — это естественный процесс, на величину которого влияют окружающие погодные условия. Кроме естественной утечки, следует обращать внимание на места с повышенной влажностью или с недостаточной изоляцией. Дополнительная потеря тока может привести к полному разряду всей батареи и даже к воспламенению при совпадении ряда факторов.

Как следует заряжать автомобильный аккумулятор

В процессе передвижения автомобильный аккумулятор заряжается от генератора, который также вырабатывает ток. Однако полностью зарядить его таким образом не удаётся, потому что всегда идут определённые потери. Именно поэтому периодически возникает необходимость в принудительном дозаряде АКБ. Тем более, что в тёплую погоду запуск двигателя можно обеспечить даже 20% реальной ёмкости батареи. В холодное время года при загустевшем масле сделать это будет практически невозможно.

Заряжать автомобильный аккумулятор

Как рекомендуют сами производители аккумуляторов, полностью разряженный АКБ необходимо заряжать от 10 до 15 часов. При этом величина подаваемого тока составляет не менее 10% от стандартной номинальной его ёмкости. А ещё лучше подавать на заряд небольшой ток, а само время увеличить. Так удастся «разогнать» устройство на большую ёмкость.

Учитывая, что батарея является источником постоянного тока, для работы с ней важно соблюдать принцип полярности соединений. Поэтому положительную клемму АКБ соединяют с такой же от зарядного устройства — они обозначаются знаком «+». Аналогично поступают с отрицательными клеммами. Если не придерживаться этого правила, то аккумулятор будет разряжаться.

Перед началом зарядки его снимают и переносят в тёплое сухое помещение. Желательно сразу очистить его от грязи и налёта, а клеммы можно отшлифовать наждачной шкуркой для обеспечения качественного поступления тока. Сложнее обстоит дело с обслуживаемыми АКБ — пробки стоит выкрутить и дать возможность свободного выхода скопившимся газам. При необходимости контролируют уровень электролита и доливают его в банки. Большинство современных зарядных устройств автоматического типа, и в них не предусмотрена ручная регулировка силы тока.

Читайте также:  Изучение работы электродвигателя постоянного тока лабораторная работа 9 класс пурышева

Инженеры ведущих исследовательских центров и лабораторий неуклонно ищут новые решения в области создания и эксплуатации автомобильных АКБ. Открываются новые источники питания, повышается ёмкость, снижается способность саморазряжаться. Одним из важных направлений в поисках является повышение экологической безопасности для окружающей среды. Таким требованиям отвечают батареи типа АГМ, однако, скорее всего, они выступают промежуточным этапом в перспективах создания надёжных автомобильных батарей.

Источник

Как устроена электрическая установка автомобиля

Электрическая установка автомобиля — это замкнутый контур с независимым источником энергии в виде батареи. Она работает с током меньшей мощности, чем домашняя электросеть.

Стандартная электрическая установка

Помимо основных цепей зарядки, пуска и зажигания, в электросистеме автомобиля есть цепи, отвечающие за работу освещения, датчиков, панели приборов, нагревательных элементов, магнитных замков, радиоприемника и т.д.

Все цепи замыкаются и размыкаются с помощью выключателей или реле, работающих на электромагнитах.

Электрический ток идет по одножильному кабелю от батареи к питаемым элементам и возвращается в батарею по металлическому корпусу. Корпус соединен с зажимом заземления батареи толстым кабелем.

Система связи с возвратом тока через землю

В отрицательной (-) системе связи с возвратом тока через землю ток течет от положительной (+) клеммы к управляемому компоненту. Компонент заземлен на корпус автомобиля, который, в свою очередь, подключен к отрицательной (-) клемме батареи.

Такой тип цепи называется системой связи с возвратом тока через землю, а все ее компоненты подключены к корпусу автомобиля (заземлены).

Сила тока измеряется в амперах (А), а энергия, которая тратится на передвижение тока по цепи, называется напряжением и измеряется в вольтах (В). Батареи современных машин рассчитаны на сеть с напряжением 12В. Емкость батареи измеряется в ампер-часах (А·ч). Батарея с емкостью 56 А·ч может генерировать ток силой в 1 ампер на протяжении 56 часов или ток силой 2 ампера на протяжении 28 часов.

Когда напряжение батареи падает, ток ослабевает, и в конечном итоге его не хватает для правильной работы компонентов цепи.

Ток, напряжение и сопротивление

Способность проводника препятствовать прохождению тока называется сопротивлением и измеряется в омах (Ом).

Тонкие проводники пропускают меньше тока, чем толстые, т.к. при уменьшении площади поперечного сечения снижается скорость движения электронов.

Энергия, которая образуется при преодолении сопротивления, преобразуется в тепло. В некоторых случаях это даже полезно — например, если рассматривать очень тонкую нить накаливания в лампочке, которая начинает светиться при нагревании.

Тем не менее, компоненты, которые потребляют много тока, подключать тонкими проводами не рекомендуется. В противном случае провода перегреются, замкнутся и сгорят.

Все характеристики электрической цепи связаны между собой. Так, напряжение в 1В позволяет току силой 1А преодолеть сопротивление в 1Ом. Иными словами, А=В/Ом. Например, лампочка с сопротивлением в 3Ом, подключенная к сети с напряжением 12В, потребляет 4А.

Это означает, что лампочку необходимо подключать с использованием проводов, способных выдержать силу тока в 4А.

Зачастую энергопотребление (мощность) компонента обозначается в ваттах (Вт). Мощность можно найти, умножив амперы на вольты. В приведенном выше примере мощность лампочки составляет 48Вт.

Положительная и отрицательная полярность

Электрический ток течет в одном направлении от батареи, и некоторые компоненты цепи работают только при определенных условиях, связанных с направлением тока.

Полярность — это способность элемента принимать односторонний ток. В большинстве автомобилей отрицательная (-) клемма батареи заземлена, а положительная (+) питает всю электросистему.

В этом случае говорят, что система обладает отрицательным заземлением. Эта информация пригодится при покупке приборов (например, радиоприемника). Если вы попытаетесь подключить приемник с неподходящей полярностью, он будет поврежден. Тем не менее, многие приемники оснащены внутренним переключателем, позволяющим изменить полярность перед установкой.

Короткие замыкания и предохранители

Короткие замыкания возникают при использовании проводов неподходящего размера, поломках и разрывах цепи. При замыкании ток игнорирует сопротивление компонента, может превысить допустимые значения, расплавить провода или вызвать возгорание.

Коробка предохранителей представляет собой набор компонентов, как показано на рисунке. Коробка изображена без крышки.

Для предотвращения замыканий вспомогательные цепи оборудованы предохранителями.

Самый распространенный тип предохранителей представляет собой небольшой отрезок тонкого кабеля, покрытый теплостойким материалом — например, стеклом.

Для изготовления предохранителей выбирается кабель наименьшего диаметра, который может пропускать ток цепи без перегрева. Емкость предохранителя исчисляется в амперах.

При неожиданном всплеске тока предохранитель плавится, размыкая цепь.

Когда это происходит, необходимо проверить, что именно произошло с цепью (размыкание или короткое замыкание) и установить новый предохранитель (см. раздел «Проверка и замена предохранителей» или отрегулировать силу тока).

В обычном автомобиле очень много предохранителей, каждый из которых защищает небольшую группу компонентов. Это делается для того, чтобы один испортившийся предохранитель не нарушил работу всей системы. Некоторые предохранители находятся в коробке предохранителей, некоторые вмонтированы в электрическую цепь.

Последовательное и параллельное соединение

Как правило, электрическая цепь состоит из двух и более компонентов (например, осветительная цепь состоит из нескольких ламп). Способ соединения компонентов (параллельный или последовательный) играет огромную роль в работе с такой цепью.

Например, лампы в фарах обладают некоторым уровнем сопротивления, и для нормального свечения им необходимо потреблять ток определенной силы.

Если бы в автомобиле с двумя фарами, лампы были соединены последовательно, ток попадал бы в одну из них только после второй.

Иными словами, ток преодолевал бы сопротивление дважды, его сила уменьшилась бы вполовину, а лампы горели бы тускло.

При параллельном соединении ток проходит сквозь обе лампы одновременно.

Некоторые компоненты должны быть подключены последовательно. Например, при различных уровнях топлива датчик топливного бака обладает различным сопротивлением и посылает эти данные прибору для контроля.

Эти компоненты необходимо соединять последовательно, чтобы изменяющееся сопротивление датчика влияло на положение указателя на приборе.

Вспомогательные цепи

Стартерный мотор соединен с батареей отдельным толстым кабелем. Цепь зажигания посылает высоковольтные импульсы на свечи, а цепь зарядки включает в себя генератор, который заряжает батарею. Все остальные цепи называются вспомогательными (побочными).

Многие из них связаны с ключом зажигания и могут работать только в том случае, если ключ повернут.

В результате при выключении зажигания все цепи размыкаются и не разряжают батарею.

Тем не менее, боковые и задние фонари, которые часто работают даже у припаркованных автомобилей, работают независимо от зажигания.

При использовании дополнительных аксессуаров (например, обогревателя для заднего стекла, который потребляет много энергии), необходимо подключать их к цепи зажигания.

Некоторые вспомогательные компоненты могут работать без питания от зажигания — например, радиоприемник, который можно включать при неработающем двигателе.

Кабели и печатные схемы

Приборы отсоединяются от печатных схем путем скручивания скоб.

Размер кабеля определяет максимальную силу тока, которую он может пропустить без повреждений.

Каждый автомобиль пронизан сложной сетью кабелей. Каждый кабель имеет свой цвет, уникальный в рамках одного автомобиля, т.е. единой цветовой разметки не существует.

В некоторых руководствах и справочниках содержатся сложные монтажные схемы с условными обозначениями, однако многим проще понять назначение кабеля по цвету.

Кабели, которые тянутся в одном и том же направлении, скрепляются пластиковой или тканной обмоткой, чтобы их можно было компактнее укладывать.

Читайте также:  Мощьность через силу тока

Такой пучок кабелей тянется через весь корпус автомобиля, а отдельные провода ответвляются от него по необходимости.

Современные автомобили вмещают в себя огромное количество проводов. В настоящее время производители все чаще заменяют пучки кабелей печатными схемами, которые располагаются на приборной панели.

В общем случае печатная схема представляет собой лист пластика с медными дорожками, к которым подключаются компоненты цепи.

Современные автомобили оснащены гибкими печатными схемами, т.е. медные дорожки печатаются на резине или гибком пластике. Такая схема полностью заменяет всю систему кабелей.

Источник

Электрика автомобиля: краткое обучение для автолюбителя

Электрический ток

Современный автомобиль не может работать без электричества. При помощи электрического тока происходит зажигание рабочей
смеси в бензиновых двигателях, пуск двигателя стартером, приводятся в действие световая и звуковая сигнализация, контрольно-измерительные
приборы, освещение и дополнительное оборудование. Кроме того, тенденции мирового автомобилестроения в последнее время направлены на все более
широкое применение электрической тяги в автомобилях (гибридные силовые установки, топливные элементы и электромобили).

Для получения электрической энергии на автомобиле устанавливают источники электрического тока- генератор и аккумуляторную батарею.
Аккумулятор используется для пуска двигателя и для питания электроприборов при неработающем двигателе. Генератор питает электрооборудование автомобиля при работающем двигателе, и, кроме того, подзаряжает аккумуляторную батарею. Генератор превращает механическую энергию от вращения коленвала в электрическую, а аккумулятор- химическую энергию в электрическую.

Генератор и аккумулятор относятся к источникам электрического тока, все остальные электроприборы автомобиля являются его потребителями. Источники и потребители электрического тока соединяются между собой с помощью проводников, в качестве которых, как правило, служит медный провод. Провод обязательно должен находиться в изоляции во избежание замыкания с другими проводниками и, как следствие, перегорания электроприборов.

Все материалы по электропроводности делятся на проводники и непроводники (изоляторы). Не вдаваясь в дебри физики, просто отметим, что в проводниках
находится большое количество свободных электронов, которые хаотично движутся. При приложении электрического напряжения к проводнику свободные электроны начинают двигаться в одном направлении, создавая электрический ток. В изоляторах же свободных электронов практически нет, поэтому и ток создавать нечем. К проводникам относится большинство металлов, уголь, водные растворы щелочей и кислот. К изоляторам- резина, пластмассы, стекло и т.п.

Замкнутая и разомкнутая цепь Замкнутая и разомкнутая цепь

Если источник тока, провода и потребители соединить между собой в замкнутый контур, то мы получим электрическую цепь, по которой потечет электрический ток. Характерной особенностью электрической цепи на автомобиле является то, что одним из проводов служит масса (металлические части кузова автомобиля), а другим проводом служат изолированные провода. Поэтому такая электрическая цепь называется однопроводной.

Между полюсами (выводами) любого источника тока существует электрическое напряжение (обозначается U), измеряемое в вольтах. Сила электрического тока (обозначается I) измеряется в амперах. Всякий проводник и потребитель создает сопротивление электрическому току (обозначается R), которое измеряется в омах. Между этими тремя величинами существует зависимость, которую выражает знаменитый закон Ома: I = U / R. Работа электрического тока, выполненная за 1 секунду, называется мощностью. Мощность измеряется в ваттах и обозначается P. Мощность можно рассчитать по формуле P = U * I. Электрический ток, проходящий через проводник, нагревает его. Количество выделяемого при этом тепла зависит от силы тока, сопротивления и времени прохождения тока.

Однопроводная электрическая цепь автомобиля

Однопроводная электрическая цепь автомобиля

На автомобилях приборы электрооборудования питаются постоянным током. Постоянным называется ток, который движется в проводнике только
в одном направлении, в отличие от переменного тока, который движется в проводнике попеременно то в одном, то в другом направлении.
В каждом источнике постоянного тока различают два полюса: положительный (+) и отрицательный (-). Условно считают, что постоянный ток в цепи движется
от положительного полюса к отрицательному. На автомобилях отрицательный полюс источника тока соединяют с массой (если, конечно, кузов металлический).

Потребители или источники тока могут быть соединены между собой последовательно или параллельно. При последовательном соединении отрицательный полюс одного источника тока соединяют с положительным полюсом другого. В результате такого соединения общее напряжение будет равно сумме напряжений всех источников тока. При параллельном соединении источников тока соединяют между собой одноименные полюса- положительные с положительными, отрицательные с отрицательными. При таком соединении общее напряжение будет таким же, как у одного источника тока, а сила тока увеличится во столько раз, сколько источников тока соединены между собой.

При последовательном соединении потребителей весь ток проходит через каждый потребитель. Если выйдет из строя один из потребителей, обесточивается вся цепь. При параллельном соединении ток, разветвляясь, поступает к каждому потребителю отдельно. В этом случае выход из строя любого потребителя не влияет на работоспособность остальных.

Последовательное соединение источников Последовательное соединение источников Параллельное соединение источников Параллельное соединение источников

Магнетизм и электромагнетизм

Все знают, что такое магнит. Также все замечали, что магниты притягивают к себе стальные предметы не только при непосредственном соприкосновении, но
и на расстоянии, что свидетельствует о наличии вокруг них магнитного поля. Каждый магнит имеет два полюса, которые условно называют северным (N) и южным (S). При сближении одноименных полюсов двух магнитов они отталкиваются, а при сближении разноименных полюсов- притягиваются.

Магнитное поле, созданное вокруг магнитов, состоит из магнитных силовых линий, направленных от северного полюса к южному. С удалением от магнита величина магнитного поля уменьшается.

Магнитное поле вокруг проводника с током Магнитное поле вокруг проводника с током

Если через проводник пропустить электрический ток, то вокруг него создается кольцевое магнитное поле без выраженных полюсов. Если же проводник свернуть в виде спирали, то при прохождении по нему тока магнитное поле образует на концах спирали полюса- северный и южный. Если в середину такой катушки поместить стальной сердечник, то образуется электромагнит, имеющий все свойства обычного магнита (очень наглядно это показано в мультфильме “Ивашка из дворца пионеров”, где главный герой с помощью электромагнита расправляется с Кащеем Бессмертным).

Простейший электромагнит

Простейший электромагнит

Магнитное поле электромагнита можно увеличивать или уменьшать, изменяя силу тока или количество витков катушки. С увеличением силы тока или количества витков электромагнита увеличивается его магнитное поле.

Если проводник с током поместить в магнитное поле магнита (электромагнита), то в результате взаимодействия магнитных полей проводника и магнита проводник будет выталкиваться, т.е. электрическая энергия будет превращаться в механическую. На этом явлении основана работа электродвигателей.

Принцип работы генератора Принцип работы генератора Принцип работы электродвигателя Принцип работы электродвигателя

Для превращения механической энергии в электрическую используют явление электромагнитной индукции. Если замкнутый проводник вращать в магнитном поле, то в проводнике возникает электрический ток. Величина тока зависит от длины проводника, скорости пересечения,плотности магнитного поля и угла, под которым пересекаются магнитные силовые линии. На этом явлении основана работа генератора.

Вы, конечно же обратили внимание, что картинки практически одинаковы? Не удивляйтесь, это свидетельство обратимости электрических машин. Обратимость электрических машин — одинаковое устройство преобразователей электрической энергии в механическую и механической в электрическую. Таким образом, электрические машины взаимозаменяемы: любой электродвигатель может использоваться в качестве генератора и наоборот. Приоритетная функция электрической машины определяет её конструктивные особенности, вследствие которых обратимость становится неравномерной. Говоря по-русски, электрогенератор будет работать лучше, чем используемый в качестве генератора соответствующий по размерам электродвигатель, и наоборот.

Обозначения на электрических схемах

Обозначения на схемах электрооборудования автомобиля, как правило, интуитивно понятны. Но, для общего развития, не мешает знать и некоторые специфические условные обозначения.

Источник