3 tác dụng chính trong đó Kỹ thuật điện phụ thuộc vào

Bài viết này đưa ra ánh sáng về ba tác động chính mà phụ thuộc vào kỹ thuật điện. Các tác dụng là: 1. Hiệu ứng từ 2. Hiệu ứng làm nóng của dòng điện 3. Hiệu ứng hóa học.

Kỹ thuật điện: Hiệu ứng # 1. Hiệu ứng từ:

Chúng tôi biết từ kinh nghiệm của mình rằng bất cứ khi nào có dòng điện chạy qua, không gian ngay lập tức xung quanh đường đi của nó sẽ trở thành từ trường. Hình 3.1 ở đây cho thấy một mặt cắt ngang của một dây tròn mà theo đó một dòng điện đang theo sau.

Đường chấm chấm biểu thị một từ trường hình trụ bao quanh dây dẫn xuyên qua chiều dài của nó. Cường độ của từ trường này và phạm vi của nó thay đổi theo cường độ dòng điện chạy trong dây.

Trong thực tế hiện tại càng mạnh, lĩnh vực này càng rộng và dữ dội hơn. Do đó, một tính chất quan trọng của dòng điện là nó có thể tạo ra từ trường và tính chất này của điện được sử dụng trong thực tế trong động cơ, máy biến áp, rơle, điện thoại, v.v. Trên thực tế, do từ trường này và do cảm ứng điện từ, sự khác biệt tiềm năng trong một dây dẫn được phát triển do tốc độ thay đổi của từ trường.

e = Blv từ khóa (eq. 3.1)

trong đó e -emf tính bằng vôn.

B - Webers trên mét vuông.

I - Chiều dài của dây dẫn tính bằng mét.

v - Vận tốc (di chuyển) tính bằng mét trên giây.

Cảm ứng điện từ chỉ có thể xảy ra cho đến khi sự thay đổi tiếp tục. Đó là khi sự thay đổi này dừng lại, cảm ứng cũng chấm dứt ngay lập tức.

Trong thực tế, có hai phương pháp rõ ràng trong đó các điều kiện cho cảm ứng có thể được đáp ứng:

(1) Bằng chuyển động tương đối giữa dây dẫn và trường, hoặc dây dẫn di chuyển trong trường hoặc trường quét qua dây dẫn; và / hoặc

(2) Bằng cách thay đổi cường độ của từ trường. Do đó, khi một dây dẫn, ví dụ như một đoạn dây, được đặt trong một từ trường thay đổi, một lực điện động, emf được cảm ứng trong nó, và chúng phát triển một sự khác biệt tiềm năng giữa các đầu của nó, như được giải thích trong công thức 3.1.

Nếu một dây được kết nối vào một mạch, emf cảm ứng sẽ điều khiển một dòng điện quanh mạch miễn là từ trường tiếp tục thay đổi. Dây dẫn trong đó emf được tạo ra bây giờ là nguồn năng lượng cho mạch mà nó được kết nối, để dòng điện chuyển từ âm sang dương dọc theo dây dẫn trong khi chảy từ dương sang âm xung quanh phần còn lại của mạch.

Độ mạnh của emf gây ra trong dây phụ thuộc vào tốc độ di chuyển qua từ trường và cường độ của từ trường. Điều này cũng được giải thích bằng công thức cơ bản 3.1.

Và điều này có nghĩa là chỉ một emf nhỏ sẽ được gây ra bởi một chuyển động chậm trong một trường yếu, và tương tự một emf mạnh hơn sẽ được gây ra bởi một chuyển động nhanh trong một trường yếu hoặc một chuyển động chậm trong một trường mạnh hơn. Và một emf vẫn còn mạnh hơn sẽ được gây ra bởi một chuyển động nhanh trong một trường cường độ cao. Trong thực tế nguyên tắc rất cơ bản này là nguyên tắc cơ bản của kỹ thuật điện.

Bây giờ chúng ta hãy nhìn một cách rất đơn giản vào hai nguyên tắc quan trọng:

(a) Nguyên lý máy phát điện và

(b) Nguyên lý động cơ.

(a) Nguyên lý máy phát điện:

Một máy phát điện bao gồm các dây dẫn bằng đồng quấn vào phần ứng được quay trong từ trường, bằng tua bin chạy bằng hơi nước hoặc nước, hoặc bằng động cơ đốt trong hoặc bằng động cơ điện.

Khi phần ứng quay liên tục, các dây dẫn vào nó sẽ liên tục di chuyển qua từ trường và một emf liên tục được cảm ứng. Do đó, mỗi dây dẫn di chuyển qua trường có một emf cảm ứng trong nó tỷ lệ thuận với tốc độ quay và cường độ của trường.

Các dây dẫn trong phần ứng được kết nối thành chuỗi. Nếu nhiều dây dẫn được sử dụng, sự khác biệt tiềm năng được phát triển trong phần ứng gấp nhiều lần sự khác biệt tiềm năng giữa các đầu của một dây dẫn. Do đó, tốc độ, cường độ trường và số lượng dây dẫn nối tiếp trong phần ứng là những yếu tố chính quyết định điện áp được cung cấp bởi một máy phát.

Bây giờ, khi phần ứng xoay, mỗi cuộn dây lần lượt đi qua một cực bắc và cực nam. Áp dụng Quy tắc bàn tay phải của Fleming như trong Hình 3.2, có thể thấy rằng hướng của dòng điện gây ra trong cuộn dây bị đảo ngược mỗi khi nó đi qua một cực có cực ngược lại.

Nếu các cuộn dây được nối trực tiếp vào một mạch, một dòng điện xoay chiều sẽ chạy trong mạch đó, như trong hình 3.3. Một máy phát điện xoay chiều được gọi là Máy phát điện xoay chiều.

Trong hình này, chúng ta có thể thấy rằng một trình tạo tự nhiên tạo ra một emf xen kẽ và mỗi thiết bị đầu cuối là dương và âm xen kẽ. Tần suất phụ thuộc vào tốc độ quay; với trường hai cực đơn giản được hiển thị, tần số bằng với số vòng quay được hoàn thành bởi vòng dây dẫn mỗi giây.

Tần số của điện áp được tạo ra phụ thuộc vào tốc độ mà dây dẫn đi qua các cực có cực ngược nhau. Trong hình 3.3, một trường hai cực được hiển thị, nhưng trường của máy phát có thể có nhiều cực hơn.

Một trường máy phát có thể có bất kỳ số cực chẵn; nói chung, bốn và sáu và tám cực là phổ biến. Đối với bất kỳ tốc độ quay nào, dây dẫn phần ứng đi qua các cực có cực ngược nhau thường xuyên hơn, tỷ lệ với số cực.

Ví dụ, trong một máy hai cực, mỗi dây dẫn đi qua một cực bắc và một cực nam trên mỗi vòng quay, trong khi ở máy bốn cực, mỗi dây dẫn đi qua hai cực bắc và hai cực nam trên mỗi vòng quay.

Do đó, đối với bất kỳ tốc độ đã cho nào, dòng điện xoay chiều được tạo ra bởi máy bốn cực có tần số gấp đôi tần số được tạo bởi máy hai cực; một máy thứ tám có tần số gấp đôi máy bốn cực, v.v. Do đó, tần số được xác định bởi tốc độ mà máy phát được điều khiển và số cực trong trường. Điều này luôn luôn phải được ghi nhớ.

Máy phát điện trực tiếp:

Khi Máy phát điện được yêu cầu cung cấp dòng điện trực tiếp, một thiết bị phải được sử dụng để đảo ngược kết nối giữa cuộn dây và phần còn lại của mạch mỗi khi hướng của emf gây ra trong cuộn dây thay đổi. Một thiết bị như vậy được gọi là một cổ góp.

Cổ góp là một trống được trang bị trên trục của cuộn dây phần ứng. Bề mặt của trống được chia thành các phần kim loại, mỗi phần được cách điện với nhau. Các tiếp điểm cố định được gọi là bàn chải, được kết nối trực tiếp vào mạch ngoài, chịu trên bề mặt hình trụ của cổ góp, sao cho mỗi lần tiếp xúc với các đoạn kim loại, khi trống quay.

Cuộn dây phần ứng được nối với các phân đoạn của cổ góp là một cách mà bất kể phân cực của sự khác biệt tiềm năng gây ra trong cuộn dây phần ứng, dòng điện chạy theo cùng hướng xung quanh mạch ngoài. Trong hình 3.4, chúng ta thấy một cổ góp rất đơn giản.

Trong hình 3.4 (a), dây dẫn A đang di chuyển qua cực bắc và dây dẫn B đang di chuyển qua cực nam; do đó dòng điện chạy từ phân đoạn B đến phân khúc A của cổ góp, tức là từ bàn chải âm sang bàn chải dương trong phần ứng. Khi phần ứng đã quay 180 ° như trong Hình 3.4 (b), dây dẫn A đang di chuyển qua cực nam và dây dẫn B đang di chuyển qua cực bắc.

Do đó, hiện tại, dòng chảy từ phân khúc A đến phân khúc B. Nhưng vì phần ứng đã xoay qua 180 °, phân khúc B hiện được kết nối với bàn chải dương và phân đoạn A được kết nối với bàn chải âm để trước đó, dòng điện từ âm chải đến bàn chải dương trong phần ứng và từ bàn chải dương đến bàn chải âm trong mạch ngoài.

Trường máy phát điện:

Một máy phát có thể làm việc với một từ trường không đổi, do đó có thể sử dụng cả nam châm vĩnh cửu hoặc cuộn dây trường (trong đó một dòng năng lượng không đổi tạo ra từ trường không đổi) có thể được sử dụng.

Hầu hết các máy phát điện sử dụng cuộn dây trường, nhưng trường nam châm vĩnh cửu được sử dụng cho một số máy phát nhỏ nhằm mục đích chỉ cung cấp một đầu ra thấp, ví dụ như những máy được sử dụng trong các mạch điện thoại. Máy phát điện sử dụng trường nam châm vĩnh cửu thường được gọi là nam châm.

Máy phát điện xoay chiều:

Trong một số máy phát điện xoay chiều và nam châm xoay, vai trò của các bộ phận quay và tĩnh được đảo ngược, nam châm năng lượng nằm trong phần ứng (hoặc rôto, là phần quay của máy ac được gọi). Khi rôto được điều khiển tròn, từ trường sẽ quét qua tất cả các dây dẫn trong phần đứng yên của stato máy.

Hiệu ứng này hoàn toàn giống như khi cuộn dây được quay trong từ trường như minh họa trong hình 3.5.

(b) Nguyên lý động cơ:

Từ kinh nghiệm và kiến ​​thức lý thuyết của chúng tôi, chúng tôi biết rằng mối liên hệ chặt chẽ giữa dòng điện, từ trường và chuyển động không bị giới hạn trong việc tạo ra dòng điện. Sự kết nối chặt chẽ này cũng làm phát sinh nguyên lý động cơ, nguyên tắc mà tất cả các động cơ điện hoạt động, tức là cho phép năng lượng điện được chuyển đổi liên tục thành chuyển động.

Trong thực tế, nguyên lý động cơ là đảo ngược của nguyên tắc máy phát điện. Nếu một dây dẫn được đặt trong một từ trường, như thể hiện trong hình. 3.6 và dòng điện chạy qua nó, dây dẫn sẽ có xu hướng di chuyển qua từ trường.

Nếu dây được gắn trên phần ứng có thể tự do quay, thì lực tác dụng lên dây dẫn có xu hướng quay rôto. Và khi hành động từ tính này tiếp tục lặp đi lặp lại, rôto tiếp tục di chuyển, và đây được gọi là hành động của động cơ.

Tuy nhiên, một động cơ được chế tạo theo cách gần giống với máy phát điện, với dây dẫn được quấn vào phần ứng và được đặt trong từ trường. Dòng điện chạy qua cuộn dây phần ứng và phần ứng quay. Khi mỗi dây dẫn đi qua từ trường, dòng điện chạy trong nó sẽ duy trì lực quay phần ứng sao cho một mô-men xoắn liên tục (có thể được gọi là lực quay) được duy trì.

Hướng chuyển động của một dây dẫn mang dòng điện trong từ trường có thể được thể hiện bằng Quy tắc bàn tay trái của Fleming như minh họa trong hình 3.7. Giống như máy phát điện có thể cung cấp dòng điện xoay chiều hoặc trực tiếp, do đó động cơ có thể được thiết kế để hoạt động từ nguồn cung cấp dòng điện xoay chiều hoặc dòng điện một chiều.

(c) Cảm ứng bằng cách thay đổi cường độ trường:

Khi một dây dẫn được giữ cố định trong một từ trường mạnh hơn hoặc yếu hơn, một emf được cảm ứng, trong dây dẫn đó. Nếu sau đó dây dẫn được kết nối với một mạch điện thì dòng điện sẽ chảy.

Cường độ của trường của một nam châm vĩnh cửu là bất biến, do đó không thể tạo ra emf trong một dây dẫn đứng yên trong trường đó. Tuy nhiên, cường độ của từ trường được tạo ra bởi một cuộn dây có thể được tăng hoặc giảm bằng cách thay đổi cường độ dòng điện chạy qua nó.

Do đó, một emf có thể được tạo ra trong một dây dẫn được đặt trong trường điện từ bằng cách thay đổi cường độ dòng điện chạy trong cuộn dây tạo ra trường. Do đó, emf được tạo ra chỉ khi cường độ hiện tại thực sự thay đổi.

Sự khởi đầu lẫn nhau:

Nếu dây dẫn trong đó emf được cảm ứng, được kết nối vào một mạch độc lập về điện với mạch cuộn, một dòng điện. Dòng điện từ âm sang dương trong phần còn lại của mạch. Quá trình theo đó dòng điện có thể được thực hiện để chảy trong một mạch bằng cách thay đổi cường độ dòng điện trong một mạch khác được gọi là cảm ứng lẫn nhau.

Sức mạnh của emf gây ra phụ thuộc vào tốc độ mà trường sản xuất hiện tại đang thay đổi. Tốc độ thay đổi càng lớn, emf cảm ứng càng lớn Tốc độ thay đổi lớn nhất có thể xảy ra trong mạch dòng điện trực tiếp xảy ra khi nguồn cung cấp cho cuộn dây được bật hoặc tắt, bởi vì, tại những thời điểm này, dòng điện thay đổi gần như tức thời từ không có gì đến mức tối đa của nó, hoặc từ tối đa đến không có gì.

Tại tất cả các thời điểm này, một emf có thể đo được được cảm ứng trong một dây dẫn đặt gần cuộn dây. Bây giờ nếu một cuộn dây được đặt trong một từ trường thay đổi và emf được tạo ra riêng rẽ trong mỗi lượt, thì tổng số emf gây ra trong cuộn dây lớn hơn cảm ứng trong một lượt, vì tất cả các vòng trong cuộn đều nối tiếp nhau. Theo nguyên tắc này, một cuộn dây có số vòng lớn có thể được sử dụng để tạo ra điện áp cao.

Cuộn dây điện tử:

Cảm ứng lẫn nhau là nguyên lý của cuộn dây cảm ứng, là một thiết bị để tạo ra các xung ở điện áp rất cao từ nguồn cung cấp điện áp thấp, như trong hình 3.8. Cuộn dây cảm ứng bao gồm một cuộn sơ cấp, nối vào lõi sắt mềm và được nối với nguồn điện áp thấp thông qua một công tắc.

Khi nguồn cung cấp được kết nối với cuộn sơ cấp bằng cách đóng công tắc, cuộn dây được cấp điện và điện áp rất cao được tạo ra trong cuộn dây thứ cấp trong giây lát. Tương tự như vậy khi mạch đến cuộn sơ cấp bị hỏng, một điện áp rất cao cũng được tạo ra trong giây lát, nhưng lần này hoạt động theo hướng ngược lại.

Do đó, cuộn dây thứ cấp của cuộn dây cảm ứng có thể được tạo ra để phát triển sự nối tiếp của xung với tiềm năng rất cao. Trong thực tế, theo nguyên tắc rất đơn giản này, tia lửa điện trong động cơ xe hơi được tạo ra bởi một cuộn dây cảm ứng làm việc từ pin xe hơi. Mạch sơ cấp được chế tạo và hỏng, đúng lúc với cuộc cách mạng của động cơ.

Cảm ứng lẫn nhau bằng dòng điện xoay chiều:

Sức mạnh thực tế của một dòng điện xoay chiều liên tục thay đổi từ khoảnh khắc này sang khoảnh khắc khác do đặc tính của nó. Do đó, từ trường được tạo ra bởi một dòng điện xoay chiều là một sự thay đổi liên tục. Nếu một dây dẫn được đặt trong trường, một emf sẽ liên tục được tạo ra trong nó.

Nếu dây dẫn được nối vào mạch điện, dòng điện sẽ chạy liên tục trong mạch đó. Dòng điện cảm ứng có liên quan đến dòng điện áp dụng một cách rất chính xác.

Trong quý đầu tiên của một chu kỳ, cường độ của dòng điện áp dụng tăng từ 0 đến tối đa. Cường độ của trường, do đó, tăng từ 0 đến tối đa và kết thúc 'A' của cuộn dây có cực bắc. Do đó, một emf được tạo ra trong dây dẫn có xu hướng truyền dòng điện từ trái sang phải.

Tốc độ thay đổi cường độ trường (được biểu thị bằng độ dốc của đường cong) là lớn nhất vào lúc bắt đầu của một chu kỳ và vượt quá 0 tại điểm đạt đến cường độ dòng điện tối đa. Do đó, emf cảm ứng phụ thuộc vào tốc độ thay đổi, do đó ở mức tối đa vào đầu chu kỳ và giảm xuống 0 vào cuối quý đầu tiên của chu kỳ.

Trong quý thứ hai của một chu kỳ, cường độ của dòng điện áp dụng giảm từ tối đa xuống không. Như trong quý đầu tiên, cực của đầu A của cuộn dây là hướng bắc. Do đó, một emf lại được tạo ra trong dây dẫn, nhưng lần này có xu hướng truyền dòng điện từ phải sang trái.

Trong quý này của một chu kỳ, tốc độ thay đổi cường độ trường bắt đầu từ 0 khi trường mạnh nhất và tăng dần khi cường độ giảm. Do đó, emf trong dây dẫn tăng từ 0 vào đầu chu kỳ quý hai, đến mức tối đa vào cuối chu kỳ quý hai.

Nửa sau của chu kỳ theo một mô hình tương tự với nửa đầu nhưng với tất cả các hướng đảo ngược. Trong quý thứ ba, trường tăng đến mức tối đa, kết thúc A của cuộn dây có cực nam. Emf cảm ứng rơi từ mức tối đa của nó xuống 0, có xu hướng điều khiển dòng điện từ phải sang trái.

Trong quý IV, cường độ trường giảm từ mức tối đa khi kết thúc 'A' của cuộn dây có cực nam xuống 0 và emf cảm ứng tăng từ 0 đến cực đại, với dòng điện chạy từ trái sang phải.

Do đó, emf cảm ứng trong dây dẫn là một emf xen kẽ có cùng tần số với dòng điện áp dụng. Nếu dòng điện ứng dụng có dạng sóng hình sin, thì emf cảm ứng có chính xác dạng sóng.

Các cực đại của emf cảm ứng xảy ra chính xác một phần tư chu kỳ sau các cực đại của dòng điện áp dụng, tức là tụt lại 90 ° so với dòng điện áp dụng. Khả năng của một dòng điện xoay chiều tạo ra một emf xen kẽ trong một mạch độc lập điện thông qua một từ trường làm phát sinh nguyên lý của Biến áp.

Điều quan trọng cần lưu ý là sóng hình sin là dạng sóng duy nhất được tái tạo chính xác bằng cảm ứng lẫn nhau. Nếu một dòng điện xoay chiều có dạng sóng khác được áp dụng cho cuộn dây, cảm ứng lẫn nhau sẽ diễn ra như một quá trình liên tục, nhưng dạng sóng của emf cảm ứng sẽ không giống với dòng điện áp dụng.

Tự cảm ứng:

Bất kỳ cuộn dây nào, trong đó một dòng điện tạo ra một trường điện từ nằm trong trường đó. Do đó, bất cứ khi nào cường độ dòng điện chạy trong cuộn dây thay đổi và mang lại sự thay đổi cường độ trường, một emf được tạo ra trong chính cuộn dây. Một emf được cảm ứng trong cuộn dây chỉ khi cường độ hiện tại thay đổi.

Trong thực tế, emf cảm ứng luôn phản đối và trì hoãn sự thay đổi của sức mạnh hiện tại gây ra nó. Nếu và khi dòng điện tăng thì emf cảm ứng có xu hướng ngăn chặn sự tăng, nó phản đối emf được áp dụng cho cuộn dây, và do đó là emf ngược Nếu dòng điện giảm, emf cảm ứng có xu hướng; để duy trì dòng chảy, được tác động theo cùng hướng với emf được áp dụng

Khi mạch bị đứt, dòng điện giảm đột ngột về 0 gây ra một emf lớn có xu hướng giữ dòng chảy sau khi xảy ra sự cố. Trong thực tế, đây là lý do cho tia lửa mà chúng ta thấy khi dòng điện trong giây lát chảy qua tất cả các khoảng trống.

Năng lượng trong một mạch cảm ứng:

Từ trường được tạo ra bởi một cuộn dây là một kho năng lượng được cung cấp bởi mạch điện; khi dòng điện chạy qua cuộn dây tăng thì cường độ từ trường cũng tăng.

Một số năng lượng được cung cấp bởi pin hoặc máy phát được sử dụng để khắc phục emf trở lại cảm ứng, và năng lượng này truyền vào từ trường. Trong khi dòng điện có cường độ không đổi đang chạy trong cuộn dây, từ trường được duy trì và nó giữ năng lượng cung cấp cho nó.

Khi dòng điện chạy trong cuộn dây bị giảm, từ trường sẽ mất cường độ và nó sẽ nhường năng lượng. Năng lượng này được trả lại, cho mạch khi emf cảm ứng có xu hướng duy trì dòng chảy hiện tại. Ảnh hưởng của năng lượng trở lại này có thể gây ra tia lửa nếu mạch bị hỏng.

Spark gây ra bởi sự giải phóng năng lượng từ mạch điện cảm ứng là mối nguy hiểm tiềm ẩn trong mỏ. Nếu phát ra tia lửa như vậy khi nồng độ thuốc nổ của bụi lửa hoặc bụi than có trong khí quyển, thì nồng độ có thể bị đốt cháy và một vụ nổ rất dễ xảy ra.

Vì lý do này, mọi thiết bị điện được sử dụng dưới lòng đất phải được thiết kế sao cho không gây ra tia lửa điện từ bụi lửa hoặc bụi than. Đây là hai phương pháp khắc phục nguy cơ từ tia lửa, và chúng được mô tả trong các chương liên quan đến Thiết bị chống cháy và Mạch an toàn nội tại.

Điện cảm:

Quá trình tự cảm ứng xảy ra trong mỗi cuộn dây, cho dù đó là cuộn dây điện từ, hay cuộn dây nhỏ hoặc biến áp, bất cứ khi nào cường độ dòng điện chạy trong nó thay đổi. Trong mọi trường hợp, emf cảm ứng làm trì hoãn sự thay đổi của cường độ hiện tại gây ra nó. Tác động của bất kỳ cuộn dây nào trên mạch mà nó được kết nối giống như hiệu ứng của bánh xe bay trên hệ thống cơ khí.

Tính chất này mà một cuộn dây có thể làm chậm lại các thay đổi trong mạch của nó được gọi là độ tự cảm của nó. Mỗi mạch có một số độ tự cảm nhẹ, nhưng, đối với hầu hết các mục đích thực tế, chỉ có độ tự cảm của cuộn dây cần được xem xét. Một mạch chứa cuộn dây được gọi là mạch cảm ứng.

Độ tự cảm của cuộn dây phụ thuộc chủ yếu vào số vòng quay của nó. Một cuộn dây có số vòng quay lớn tạo ra từ trường mạnh, do đó, một emf trở lại tương đối mạnh được tạo ra trong mỗi lượt. Vì tất cả các vòng của cuộn dây là nối tiếp, nên tổng số emf gây ra trong cuộn dây là đáng kể.

Mặt khác, một cuộn dây chỉ có vài vòng quay chỉ có thể tạo ra một từ trường yếu và tổng emf trở lại chỉ bằng một vài lần so với một lượt duy nhất, do đó độ tự cảm của nó rất nhỏ. Độ tự cảm cũng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khác như độ kín và kích thước của các vòng và tính chất của bất kỳ lõi nào mà cuộn dây có thể có. Tuy nhiên, nói chung, bất kỳ cuộn dây nào được thiết kế để tạo ra từ trường mạnh đều có độ tự cảm cao.

(d) Mạch điện xoay chiều và tự cảm:

Một dòng điện xoay chiều liên tục thay đổi, do đó, trong bất kỳ cuộn dây nào có dòng điện xoay chiều đang chảy, emf trở lại liên tục được tạo ra. Emf tự cảm ứng (như emf cảm ứng lẫn nhau) là một emf xen kẽ và nó chậm hơn 90 ° so với các đường cong cảm ứng hiện tại A & B của Hình 3.9 (a).

Vào đầu quý đầu tiên của chu kỳ, dòng điện tăng nhanh nhất theo hướng tích cực, do đó, một emf tối đa theo hướng tiêu cực được gây ra.

Khi hiện tại tăng đến mức tối đa, tốc độ thay đổi của nó giảm xuống và emf cảm ứng giảm xuống không. Trong quý thứ hai của một chu kỳ, trong khi dòng điện theo hướng tích cực đang giảm, emf phía sau cũng hoạt động theo hướng tích cực (chống lại sự thay đổi của dòng điện, tức là có xu hướng giữ dòng chảy). Khi tốc độ thay đổi tăng, do đó, emf cảm ứng tăng lên, đạt cực đại tại thời điểm khi dòng điện thực sự bằng không.

Nửa sau của chu kỳ tương tự như nửa đầu, nhưng với tất cả các hướng đảo ngược. Trong quý thứ ba, sự gia tăng hiện tại theo hướng tiêu cực và emf trở lại được gây ra theo hướng tích cực. Khi tốc độ thay đổi của dòng điện giảm, emf cảm ứng giảm xuống không.

Trong quý IV, dòng điện theo chiều âm giảm xuống 0 và emf được cảm ứng theo hướng tiêu cực. Khi tốc độ thay đổi hiện tại tăng, emf cảm ứng tăng lên tối đa.

Hành vi thay thế hiện tại:

Khi một điện áp xoay chiều được đặt vào một mạch cảm ứng và một dòng điện xoay chiều, hai emf xen kẽ hoạt động cùng một lúc trong cùng một mạch, đó là emf cung cấp và emf tự cảm ứng

Bất cứ lúc nào khi hai emf hoạt động ngược chiều nhau, kết quả emf có xu hướng điều khiển dòng điện quanh mạch là sự khác biệt giữa hai emf đó ngay lập tức. Một lần nữa, bất cứ lúc nào khi hai emf hoạt động theo cùng một hướng, kết quả emf có xu hướng điều khiển dòng điện quanh mạch là tổng của hai emf đó ngay lập tức.

Do đó, khi hai emf xen kẽ có dạng sóng hình sin hoạt động cùng nhau trong một mạch, emf kết quả luôn luôn là một emf xen kẽ, cũng là dạng sóng hình sin. Tuy nhiên, chỉ có ngoại lệ là khi hai emf xen kẽ bằng nhau và chính xác trong cùng pha.

Sau đó, không có kết quả emf nào cả. Trừ khi hai emf xen kẽ chính xác cùng pha hoặc ngược pha, emf kết quả bị lệch pha với cả emf cung cấp và emf tự cảm ứng

Trong bất kỳ mạch nào theo định luật Ohm, dòng điện thực tế chảy bất kỳ lúc nào tỷ lệ thuận với điện áp thực sự có xu hướng điều khiển dòng điện chạy quanh mạch ngay lúc đó. Vì khi xảy ra hiện tượng tự cảm, điện áp thực sự có xu hướng truyền dòng điện quanh mạch là emf kết quả, một dòng điện xoay chiều trong mạch cảm ứng phải cùng pha với một emf xen kẽ kết quả

Nó đã được chứng minh rằng emf tự cảm ứng làm chậm dòng điện cảm ứng chính xác 90 °, do đó, do đó, emf kết quả dẫn emf cảm ứng 90 °. Ngoài ra, emf kết quả có thể cùng pha với emf cung cấp chỉ khi emf tự cảm ứng chính xác trong pha hoặc trong pha chống.

Do, emf kết quả lệch pha 90 ° với emf tự cảm ứng, do đó emf kết quả nhất thiết phải lệch pha với emf cung cấp Dòng điện xoay chiều chạy trong mạch do đó cũng lệch pha với emf cung cấp

Trong bộ lễ phục. 3.9 (b) các điểm trên được minh họa. Emf kết quả (cong) được vẽ cùng pha với dòng điện (đường cong A). Emf tự cảm ứng (đường cong B) được hiển thị trễ hơn 90 ° so với hiện tại. Như có thể thấy trong sơ đồ, các đỉnh của chu kỳ hiện tại xảy ra sau các đỉnh trong chu trình emf cung cấp.

Do đó, trong bất kỳ mạch cảm ứng nào, dòng điện xoay chiều tụt lại phía sau điện áp xoay chiều của nguồn cung cấp. Mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp cung cấp trong mạch có thể được minh họa bằng cách vẽ các đường cong của cả hai, sử dụng cùng một trục như trong hình 3.10. Số lượng độ trễ hiện tại phụ thuộc vào lượng điện cảm và lượng điện trở trong mạch.

Trong bất kỳ mạch nào, việc tăng độ tự cảm hoặc giảm điện trở làm tăng độ trễ hiện tại. Ngược lại, giảm độ tự cảm hoặc tăng điện trở, giảm độ trễ hiện tại. Trong trường hợp lý thuyết cực đoan của mạch chứa điện cảm thuần, và không có điện trở nào, dòng điện sẽ tụt lại chính xác một phần tư chu kỳ thấp hơn 90 ° so với điện áp cung cấp, như trong hình 30.10 (b).

Tuy nhiên, trong bất kỳ mạch thực tế nào, luôn có một số điện trở (ít nhất là điện trở của các dây dẫn) để dòng điện luôn trễ dưới 90 ° như được giải thích trong hình 3.10 (c).

Phản ứng:

Khi một nguồn cung cấp xoay chiều được kết nối với một mạch cảm ứng, giá trị rms của dòng điện bị giới hạn, không phụ thuộc vào bất kỳ điện trở nào, bởi quá trình tự cảm ứng xảy ra. Về mặt lý thuyết, có thể giả sử rằng một mạch điện, không có điện trở mà chỉ có độ tự cảm, có thể tồn tại.

Nếu một sự khác biệt tiềm năng dc được áp dụng cho một mạch như vậy, sẽ không có giới hạn đối với cường độ của dòng điện trực tiếp sẽ chảy. Từ nguyên tắc đầu tiên của điện, chúng ta biết rằng,

Hiện tại = Điện áp / Điện trở,

nhưng vì kháng chiến = 0 Ohms,

Hiện tại = Điện áp / 0 Hoặc vô cùng.

Nếu một nguồn cung cấp dòng điện xoay chiều được kết nối với dòng điện sẽ bị giới hạn bởi emf tự cảm ứng Hiện tại độ trễ chính xác bằng 90 ° so với điện áp được áp dụng, và emf cảm ứng chính xác là ngược pha với điện áp đặt vào.

Emf cảm ứng không bao giờ có thể lớn hơn điện áp đặt vào, nếu không thì dòng điện cảm ứng không thể chảy. Kích thước của emf cảm ứng tại mỗi thời điểm trong chu kỳ phụ thuộc vào tốc độ thay đổi của dòng điện tại thời điểm đó. Vì emf cảm ứng bị giới hạn,, tốc độ thay đổi của dòng điện bị giới hạn, và do đó, giá trị tối đa và rms của dòng điện cũng bị giới hạn.

Bây giờ, cường độ thực của dòng điện chạy trong mạch phụ thuộc vào,

(a) độ tự cảm của mạch điện; và chúng ta biết rằng, độ tự cảm càng lớn, emf càng gây ra cho bất kỳ tốc độ thay đổi nào của dòng điện và

(b) tần số; và chúng ta cũng biết rằng, tần số càng cao thì tốc độ thay đổi cần thiết trong chu kỳ càng cao đối với một giá trị rms nhất định.

Hình 3.11 minh họa các tuyên bố trên. Tính chất mà một cuộn dây (hoặc toàn bộ mạch điện cảm) có giới hạn cường độ của dòng điện xoay chiều chạy trong nó được gọi là điện kháng của nó.

Trở kháng:

Bất kỳ mạch thực tế nào chứa cuộn dây đều có điện trở cũng như điện kháng và giá trị của dòng điện xoay chiều chạy trong mạch được xác định bởi hiệu ứng kết hợp của hai tính chất. Hiệu ứng kết hợp này được gọi là trở kháng.

Một cuộn dây, ví dụ, có thể được xây dựng để nó có độ tự cảm cao nhưng điện trở rất thấp. Nếu sau đó, một tiềm năng dc nói 100 volt được áp dụng trên nó, một dòng điện trực tiếp nặng sẽ chảy.

Mặt khác, nếu điện áp xoay chiều 100 volt rms được áp dụng, thì phản ứng của cuộn dây sẽ giới hạn dòng điện xoay chiều ở giá trị rất thấp. Do đó mạch có trở kháng cao. Một mạch chứa điện trở cao và chỉ một lượng nhỏ điện cảm cũng sẽ chỉ cho phép một dòng điện xoay chiều nhỏ chạy qua, và cũng có trở kháng cao.

Mặc dù trở kháng của một mạch như phản ứng đơn lẻ thay đổi theo tần số của nguồn cung cấp xen kẽ, đối với bất kỳ tần số đã cho nào, trở kháng có liên quan đến sự khác biệt hiện tại và tiềm năng theo cách chính xác giống như điện trở, tức là

Vì các công thức này giống hệt như các công thức của Luật Ohms, trở kháng được đo bằng ohms. Trong thực tế, đây là những nguyên tắc cơ bản sẽ luôn luôn cần thiết để giải quyết bất kỳ vấn đề ứng dụng kỹ thuật điện nào.

Điện dung:

Một tụ điện hoặc tụ điện là một thành phần điện được thiết kế để giữ lại một điện tích cụ thể. Tụ điện được sử dụng trong các mạch điện cho nhiều mục đích. Trong các mỏ và trong các ngành công nghiệp, chúng thường được sử dụng để điều chỉnh hệ số công suất và an toàn nội tại.

Trên thực tế, một thiết bị ngưng tụ đơn giản bao gồm hai tấm kim loại được đặt sát nhau nhưng cách điện với nhau như trong hình 3.12 (a). Các vật liệu cách điện ngăn cách các tấm được gọi là điện môi.

Nếu một pin được kết nối qua hai tấm, như trong Hình 3.12 (b), tấm được kết nối với pin dương sẽ chấp nhận một điện tích dương, trong khi tấm được kết nối với pin âm sẽ chấp nhận sạc âm.

Khi mỗi tấm được tích điện, một sự khác biệt tiềm năng được tạo ra giữa hai tấm không thể giảm do cách điện giữa chúng. Nhưng khi được sạc đầy, sự khác biệt tiềm năng giữa hai tấm bằng với chênh lệch tiềm năng ở các cực của pin.

Đơn vị điện dung:

Điện dung có thể được đo, và đơn vị cơ bản là farad. Một vật thể có điện dung của một farad nếu nó yêu cầu một dòng điện một ampe trong một giây để thay đổi tiềm năng của nó bằng một volt.

Tuy nhiên, đơn vị cơ bản của điện dung là quá lớn đối với các phép đo thực tế, vì chưa ai từng chế tạo một vật thể có điện dung lớn hơn một phần nhỏ của một trò hề. Thật vậy, người ta đã tính toán rằng nếu một quả cầu kim loại được tạo ra với điện dung của một farad, nó sẽ lớn hơn nhiều lần so với trái đất.

Các đơn vị điện dung được sử dụng cho các mục đích thực tế là microfarad, tương đương với một phần triệu của một trò hề; và Pico farad, (hoặc micro microfarad), tương đương với một phần triệu của microfarad. Tuy nhiên, chúng ta biết rằng khi một dây dẫn nhận được điện tích từ nguồn cung cấp, dòng điện cho thấy năng lượng đã được truyền đi trong quá trình tạo ra điện tích.

Chừng nào dây dẫn còn giữ được điện tích tĩnh, nó có thể được coi là năng lượng điện mạnh. Năng lượng bị tiêu tán khi dây dẫn phóng điện. Thuộc tính có thể chấp nhận và giữ lại một điện tích tĩnh được gọi là điện dung.

Điện dung của một bình ngưng:

Điện dung của một bình ngưng lớn hơn nhiều lần so với điện dung của các bản như các vật thể bị cô lập. Sự gia tăng lớn về điện dung này được tạo ra bởi hiệu ứng mà hai bản tích điện mang lại cho nhau. Bây giờ chúng ta hãy xem điều gì xảy ra khi thiết bị ngưng tụ bắt đầu tích điện, một tấm thu được điện tích âm, trong khi tấm kia thu được điện tích dương.

Tấm tích điện dương có xu hướng thu hút một điện tích âm hơn nữa đến bề mặt đối diện của tấm âm, và tương tự, tấm tích điện âm có xu hướng thu hút một điện tích dương hơn nữa đến tấm dương. Hiệu ứng là dòng điện tiếp tục chảy khi điện tích tập trung hoặc ngưng tụ (trên thực tế, tụ ngưng tên xuất hiện do ngưng tụ điện tích) đối diện nhau trên các bề mặt của các tấm.

Nồng độ của các điện tích đối diện nhau theo cách này được gọi là cảm ứng tĩnh điện. Tác dụng của nó là chống lại việc tạo ra sự khác biệt tiềm năng giữa các tấm, bởi vì các điện tích rút ra trên các tấm có xu hướng vô hiệu hóa lẫn nhau.

Do đó, khi một bình ngưng được tích điện, phần lớn điện tích cung cấp cho các bản cực được hút vào các mặt đối diện nơi nó được trung hòa và chỉ có một tỷ lệ rất nhỏ để tạo ra sự khác biệt tiềm năng giữa các bản.

Do đó, một lượng điện tích lớn phải được cung cấp cho các bản của thiết bị ngưng tụ để tạo ra sự chênh lệch điện thế nhỏ giữa các bản, nghĩa là điện dung của thiết bị ngưng tụ lớn.

Một thiết bị ngưng tụ có điện dung 10 microfarad được chế tạo dễ dàng, các tấm mà khi tách ra, có điện dung nhỏ vô cùng. Trong thực tế, điện dung thực tế của một bình ngưng phụ thuộc vào một số yếu tố.

Các yếu tố quan trọng nhất là:

(i) Tổng diện tích của các tấm:

Do các điện tích trung hòa trong thiết bị ngưng tụ tập trung vào các mặt đối diện của các tấm, nên lượng điện tích có thể được hấp thụ và trung hòa phụ thuộc vào diện tích bề mặt đối diện trực tiếp với nhau.

Diện tích này càng lớn, điện dung của tụ càng lớn. Trong thực tế, các khu vực tấm lớn được cung cấp bằng cách cuộn các tấm thành một cuộn, bằng cách xây dựng các bờ của tấm, xen kẽ tích cực và tiêu cực.

(ii) Khoảng cách giữa các tấm:

Lực cảm ứng tĩnh điện tác dụng giữa các bản tăng khi chúng được đưa lại gần nhau hơn. Do đó, các tấm càng gần thì lượng điện tích có thể tập trung trên bề mặt của chúng càng lớn và trung hòa, và lớn hơn là điện dung của thiết bị ngưng tụ.

Chất điện môi giữa các bản phải dày và đủ mạnh để chịu được điện áp đặt trên nó, nếu không thì toàn bộ sẽ hỏng nhiều, sớm hơn nhiều.

(iii) Tài sản của điện môi:

Một thiết bị ngưng tụ đơn giản, như được minh họa trong hình 3.12 (a), có thể có không khí như chất điện môi của nó. Một số chất điện môi rắn, chẳng hạn như mica, giấy sáp hoặc dầu cách điện cung cấp cho thiết bị ngưng tụ có kích thước tương tự có điện dung lớn hơn. Lý do cho điều này là điện tích trên các bản có xu hướng tạo ra điện tích trên bề mặt của chất điện môi mà chúng tiếp xúc.

Bề mặt của chất điện môi tiếp xúc với bản cực dương thu được điện tích âm và ngược lại. Các điện tích trên các bề mặt của chất điện môi, do đó, hoạt động như một lực trung hòa bổ sung chống lại điện tích trên các bề mặt của các bản, do đó, bộ ngưng tụ phải hấp thụ nhiều điện tích hơn để tạo ra sự khác biệt tiềm năng nhất định giữa các bản.

(e) Tụ điện trong mạch điện trực tiếp:

Vì không có kết nối điện giữa các tấm của tụ, nên mạch điện trực tiếp không thể được hoàn thành thông qua nó. Nếu một bình ngưng được kết nối qua một pin nối tiếp với đèn, không có mạch nào được hoàn thành và đèn sẽ không hoạt động. Tuy nhiên, nếu thiết bị ngưng tụ không được sạc khi các kết nối được tạo ra, một dòng điện sẽ chạy trong các dây dẫn cho đến khi tụ được sạc.

Nếu dòng sạc đủ mạnh, đèn sẽ nhấp nháy trong giây lát. Mặc dù không có dòng điện chạy qua điện môi của thiết bị ngưng tụ, trong khoảng thời gian ngắn trong khi thiết bị ngưng tụ đang sạc, dòng điện chạy như thể một mạch đã được hoàn thành thông qua nó. Sức mạnh của dòng điện là lớn nhất tại thời điểm khi pin được kết nối lần đầu tiên, nhưng nó nhanh chóng rơi ra khi điện tích trên bộ ngưng tụ tích tụ.

Khi đạt được sự khác biệt tiềm năng đầy đủ giữa các tấm, dòng chảy của dòng điện sẽ ngừng. Dòng chảy cho thấy pin đã cung cấp năng lượng điện cho thiết bị ngưng tụ. Năng lượng này hiện được lưu trữ trong điện tích. Nếu pin bị ngắt, bình ngưng vẫn được sạc và giữ lại nguồn năng lượng điện.

Nếu một kết nối bây giờ được thực hiện giữa hai bản, một dòng điện chạy từ bản tích điện dương sang bản tích điện âm cho đến khi bộ ngưng tụ được xả và hai bản có cùng tiềm năng. Dòng chảy này là một lần nữa lớn nhất khi kết nối được thực hiện lần đầu tiên và nhanh chóng rơi ra khi sự khác biệt tiềm năng giảm.

Mạch ngưng tụ và ac:

Tác dụng của tụ điện đối với mạch điện xoay chiều khá khác so với tác dụng của nó đối với mạch điện một chiều. Vui lòng nhìn vào hình 3.13. Cực tính của nguồn cung cấp xoay chiều liên tục bị đảo ngược, do đó tụ có thể giữ lại một điện tích tĩnh, giống như trong mạch điện trực tiếp.

Khi nguồn cung cấp xoay chiều được kết nối lần đầu tiên, chu kỳ đầu tiên bắt đầu bằng cách đun sôi một sự khác biệt tiềm năng trên các tấm của bình ngưng. Như khi một nguồn dòng điện trực tiếp được kết nối lần đầu tiên, một dòng điện sẽ chảy trong giây lát và nhanh chóng rơi ra khi điện áp giữa các bản tăng lên. Vào cuối một phần tư chu kỳ, điện áp đã đạt đến đỉnh và dòng điện đã ngừng chảy.

Trong quý thứ hai của chu kỳ, điện áp của nguồn cung đang giảm. Khi điện áp của nguồn cung cấp đã giảm xuống giá trị thấp hơn mức chênh lệch tiềm năng giữa các bản của thiết bị ngưng tụ, thiết bị ngưng tụ bắt đầu phóng điện.

Khi ngưng tụ xả, dòng điện bắt đầu chảy theo hướng ngược lại với dòng ban đầu. Do điện áp của nguồn cung cấp vẫn chống lại dòng phóng, nên dòng phóng lúc đầu rất nhỏ: Nó chỉ đạt giá trị tối đa khi điện áp cung cấp bằng không.

Sau đó, khi nửa thứ hai bắt đầu, dòng điện tiếp tục chảy theo cùng một hướng và thiết bị ngưng tụ bắt đầu tích điện với một cực ngược. Vào cuối chu kỳ quý ba, điện áp một lần nữa đạt đến đỉnh và dòng điện ngừng chảy. Trong quý thứ tư của chu kỳ, thiết bị ngưng tụ bắt đầu xả lại, dòng xả chảy cùng chiều với dòng sạc đầu tiên.

Khi một nguồn cung cấp xen kẽ được kết nối với một bộ ngưng tụ, một dòng điện xoay chiều thực sự chảy trong các dây dẫn kết nối nguồn cung cấp với các tấm của bộ ngưng tụ. Mặc dù không có dòng điện thực sự chạy qua lớp điện môi giữa các bản, mạch hoạt động như thể nó đã hoàn thành và, với mục đích thực tế, một tụ điện có thể được coi là cho phép một dòng điện xoay chiều chạy qua nó.

Bây giờ một lần nữa từ hình 3.13, chúng ta có thể chỉ ra rằng một chu kỳ mạch điện xoay chiều sẽ xảy ra khi điện áp bằng 0 và ngược lại. Do đó, chu kỳ hiện tại dẫn đến chu kỳ điện áp 90 °.

Tuy nhiên, như chúng ta biết rằng bất kỳ mạch thực tế nào nhất thiết phải chứa một số điện trở cũng như điện dung, dòng điện thực sự không bao giờ dẫn điện áp đầy đủ 90 °. Lượng thực tế mà chu kỳ hiện tại dẫn đến chu kỳ điện áp phụ thuộc vào điện trở bao nhiêu và mạch điện dung chứa bao nhiêu. Biểu đồ vectơ trong hình 3.13 giải thích các câu trên một cách hợp lý.

Phản ứng điện dung và trở kháng:

Khi một điện áp xoay chiều được đặt trên một thiết bị ngưng tụ, cường độ của dòng điện xoay chiều được xác định bởi công suất của thiết bị ngưng tụ. Đối với bất kỳ điện áp cho trước, một tụ điện có điện dung lớn sẽ hấp thụ một lượng điện tích lớn, do đó dòng điện nặng sẽ chảy.

Nhưng một tụ điện có điện dung nhỏ sẽ hấp thụ một lượng điện tích nhỏ, do đó chỉ có một dòng điện nhỏ chảy qua. Tính chất mà một bình ngưng có giới hạn dòng điện xoay chiều được gọi là điện kháng.

Điện dung và điện trở của một mạch với nhau cung cấp một trở kháng cho dòng điện xoay chiều. Như với trở kháng cảm ứng, đối với bất kỳ tần số nhất định, trở kháng điện dung có liên quan đến điện áp và dòng điện xoay chiều theo cách chính xác giống như điện trở thuần. Trở kháng do đó cũng được đo là ohms.

Trở kháng của mạch điện dung thay đổi theo tần số của nguồn cung cấp xen kẽ. Tần số cung cấp càng cao thì trở kháng của mạch càng thấp. Khi tần số của nguồn cung cấp tăng lên, tốc độ mà bộ ngưng tụ phải được sạc trong mỗi nửa chu kỳ cũng được tăng lên để dòng điện nặng hơn phải chảy.

Trừ khi có quy định khác, trở kháng của mạch điện dung luôn được đo ở mức 50 c / s, Hoa Kỳ (và các quốc gia chịu ảnh hưởng của hệ thống Hoa Kỳ) có tần số là 60 chu kỳ mỗi giây.

So sánh điện dung và độ tự cảm:

Tác động của một bộ ngưng tụ trên một mạch điện xoay chiều theo nhiều cách là sự đảo ngược của hiệu ứng của một cuộn dây.

Ảnh hưởng của điện dung và độ tự cảm được so sánh như sau:

Điện dung của dây dẫn:

Mỗi mạch điện có một lượng điện dung nhất định bất kể liệu tụ có được kết nối với nó hay không. Thông thường không thể tính được điện dung của mạch sẽ là bao nhiêu và điện dung của nhiều mạch quá nhỏ để đo, nhưng điện dung của mạch công suất có thể đủ lớn để gây nguy hiểm nếu tác động của nó không được bảo vệ chống lại.

Do đó, luôn luôn nên xả các mạch điện xuống trái đất sau khi chúng bị tắt, trước khi làm việc trên đường dây.

Các dây dẫn cáp, kết nối thiết bị đóng cắt và cuộn dây động cơ, ví dụ, mạch than có chứa một lượng đáng kể kim loại được kết nối với nhau. Khối kim loại này, bản thân nó, có khả năng nhất định để giữ lại một điện tích.

It is, however, surrounded by the earth screen of the cable and the metal casings of the motor and switchgear. The casing and the conductors together act as a condenser, so that the capacitance of the metal parts of the circuit is greatly increased.

Now when the supply is switched off from the motor after it has been working, the metal parts of the circuit could retain a charge of electricity for a time even though the current is not flowing. The electrical energy contained in the charge would be very little compared with the energy carried by the system when working, but it could be sufficient to give anyone touching a conductor in the circuit a severe shock.

Further, the accidental discharge of the conductor when exposed could cause a spark which might ignite any fire damp present in the atmosphere. It is, therefore, possible to receive a severe shock or produce an incendive spark from a conductor even though the conductor is isolated from the source of supply.

In order to eliminate the danger of shock or sparking from a charged conductor, isolator switches are usually provided with an 'earth' position which enables all the conductors isolated by the switch to be connected directly to earth, so that they can be discharged.

It is therefore must, and important when working on any high or medium voltage electrical equipment, to ensure that any conductor to be exposed have been both isolated and discharged before any cover is removed. Conductors should be connected directly to earth for at least one minute in order to ensure that these are fully discharged.

Electrical Engineering: Effect # 2. Heating Effect of Electric Current:

Whenever an electric current flows it meets with resistances. If the current is flowing in a good conductor, such as copper, the resistance is very slight, but some other materials which conduct electricity offer much more resistance. Whenever an electromotive force drives a current round an electric circuit, energy is expended in overcoming the resistance in the circuit.

The electrical energy expended is given out in the form of heat. The amount of heat produced at any point in an electric circuit depends upon the resistance of the material of which the circuit is made at that point, and upon the strength of the current flowing.

Some heat is produced at every point of every circuit in which current is flowing, but throughout most of the circuit, eg the cables, the amount of heat produced is normally very small and is readily dispersed.

Some parts of a circuit have higher resistance than the rest and, in these parts, more heat is- produced. For that reason, electric motors, generators, transformers and other equipment, have to be cooled while in operation.

Similarly, a bad connection in a circuit eg a poorly made plug, offers a higher resistance, and excessive heat may be produced at that point. The heating could be sufficient to damage the equipment and possibly start a fire.

However, the heating of an electric current is used in electric light bulbs and electric fires. In an electric light bulb current passing through a fine wire produces sufficient heat to raise the temperature wire very high so that it glows brilliantly. This useful aspect of electricity is explained and illustrated in the chapter dealing with Electric Lighting.

Electrical Engineering: Effect # 3. Chemical Effect:

Some liquids also conduct electricity, but when they do so, some chemical reactions occurs. Fig. 3.14 illustrates how such liquids conduct electricity.

A potential difference is applied across the liquid by connecting a source of energy to two solid conductors (called electrodes) immersed in the liquid. The positive electrode is called the anode and the negative electrode is called the cathode. The liquid is called the electrolyte, and the process by which a liquid conducts electricity is called electrolysis.

Most conducting liquids consist of a solution of solid (eg washing soda, or copper sulphate) or liquid (eg sulphuric acid) in water. When the substance dissolves it splits chemically into two electrically charged parts, called ions.

One ion consists of positively charged particles whilst the other consists of negatively charged particles. In its normal state, the solution is electrically neutral, because the negatively and positively charged ions completely neutralize one another.

When a potential difference exists between the electrodes, the positively charged ions (cations) are attracted towards the cathode and the negatively charged ions (anions) are attracted towards the anode. In this way, a two way flow of ions is set up in the liquid. This movement of ions constitutes the passage of current through the liquid.

When the ions reach the electrodes they lose their electric charge and are released, either as a gas, or as a coating on the electrode. Some ions, however, are incapable of existing independently as substances, and they therefore combine chemically with the material of the electrode.

Một ví dụ về việc sử dụng hiệu ứng hóa học của dòng điện là mạ điện đồng. Một cực dương đồng được ngâm trong dung dịch đồng sunfat. Bất kỳ vật kim loại nào được ngâm trong dung dịch này khi cực âm trở nên mạ đồng khi có dòng điện chạy qua dung dịch. Đồng sunfat được phân tách hóa học thành ion đồng (dương) và sunfat âm (phần sunfat của đồng sunfat).

Đồng bị thu hút và lắng đọng trên catốt, các sunphion bị thu hút vào cực dương nơi nó kết hợp với đồng, tái tạo đồng sunfat. Hiệu quả tổng thể là đồng được chuyển từ cực dương sang cực âm, chất điện phân, trên thực tế, vẫn không thay đổi.

Tác động hóa học của dòng điện thường gặp trong các máy va chạm, trong đó điện phân gây ra sự ăn mòn của thiết bị điện, ví dụ như bọc thép.

Nước mỏ có tính axit từ chất điện phân và, trong trường hợp dòng điện nhỏ bị rò rỉ ra trái đất từ ​​thiết bị, hành động hóa học diễn ra giữa nước và kim loại của thiết bị. Cũng cần lưu ý rằng quá trình điện phân có thể được đảo ngược.

Một hành động hóa học giữa một chất điện phân và hai điện cực có thể tạo ra một dòng điện. Việc tạo ra điện bằng tác động hóa học là nguyên tắc của pin, điều này cũng đã được giải thích và minh họa trong chương về pin.

Tiến hành khí:

Khí và hơi, giống như chất lỏng, cũng dẫn điện bằng dòng ion hai chiều. Neon là một ví dụ về dẫn khí, hơi dẫn điện bao gồm hơi thủy ngân và hơi natri. Khí hoặc hơi thường được chứa trong một vỏ bọc, chẳng hạn như ống thủy tinh, từ đó không khí đã cạn kiệt trước tiên.

Hai điện cực, cực dương và cực âm, được niêm phong trong vỏ bọc. Khi một sự khác biệt tiềm năng đủ được áp dụng trên các điện cực, khí bị ion hóa, và các ion dương và ion âm được thu hút tương ứng vào cực âm và cực dương, để khí bắt đầu dẫn.

Dòng ion hai chiều làm cho một số khí và hơi phát ra ánh sáng rực rỡ trong khi chúng đang tiến hành. Tuy nhiên, đối với mỗi khí hoặc hơi, có một điện áp tối thiểu nhất định phải được đặt trên các điện cực trước khi quá trình ion hóa bắt đầu.

Dưới điện áp này, không có ion nào được tạo ra và khí hoàn toàn không dẫn điện. Điện áp tối thiểu mà tại đó một chất khí hoặc hơi sẽ dẫn đến được gọi là điện áp nổi bật của nó. Dẫn khí và hơi được sử dụng trong một số loại ánh sáng và cho một dạng chỉnh lưu. Một số ứng dụng dẫn khí trong công nghiệp được trình bày trong chương về chiếu sáng điện.