Mazda электрооборудование. Руководство — часть 3

Основы электрооборудования

Электричество

Компоненты электричества

Вещество, атомы и электроны

•

Электричество определяется как «поток электронов через проводник под
воздействием силы». Чтобы понять эту формулировку, нам нужно понимать
строение вещества. Всё вокруг нас (твёрдые тела, жидкости и газы) состоит из
вещества. Вещество состоит из множества различных атомов и комбинаций
атомов.

•

Атомы состоят из протонов (которые несут положительный [+] электрический
заряд), нейтронов (которые не имеют электрического заряда) и электронов
(которые несут отрицательный [-] электрический заряд).

•

Ядра в центре атома состоят из протонов и нейтронов. Поскольку протоны имеют
положительный заряд, а нейтроны не имеют заряда, сами ядра являются
положительно заряженными. Отрицательно заряженные электроны вращаются
вокруг ядер, подобно тому, как планеты в нашей Солнечной системе вращаются
вокруг Солнца.

L1004_01001

Строение атома

1

Ядра (протоны и нейтроны) 3

Электрон

2

Орбита электрона

Электричество

Основы электрооборудования

Принцип притяжения и отталкивания

•

Противоположные электрические заряды притягиваются друг к другу, а
одинаковые электрические заряды – отталкиваются. Отрицательно заряженные
электроны остаются на своей орбите, потому что они притягиваются к
положительно заряженным ядрам. Это притяжение подобно тому, как
притягиваются друг к другу северный (положительный) и южный (отрицательный)
полюса двух магнитов, если поместить их в непосредственной близости.

L1004_01002

1

Разноимённые заряды притягиваются 2 Одноимённые заряды отталкиваются

Основы электрооборудования

Электричество

Движение электронов

•

Любой электрон вращается вокруг ядра точно с такой скоростью, которая нужна,
чтобы удержать его орбите. Равновесие между притяжением к ядрам и
центробежной силой движущегося электрона удерживает каждый электрон на
соответствующей орбите (оболочке). Электроны во внешней оболочке называются
валентными электронами. Валентные электроны находятся дальше от ядер и их
легче вытолкнуть с орбиты. Когда есть удобный путь или проводник, электроны
могут переходить от одного атома к другому. Когда электроны переходят от одного
атома к другому, возникает электрический ток.

•

Атом с недостающим электроном называется положительным ионом. Атом с
лишним электроном называется отрицательным ионом. Ионы стремятся к
равновесию: положительные ионы хотят получить электрон, а отрицательные ионы
хотят от него освободится. Эти силы отталкивания и притяжения создают
электрическое давление, называемое электродвижущей силой. Другим названием
этой силы является «напряжение», которое будет обсуждаться более подробно
позднее. Электроны, перетекающие от одного атома к другому, создают
электрический ток. Лёгкость или трудность, с которой электроны проходят через
материал, определяет его классификацию либо как проводника, либо как
изолятора.

L1004_01003

1

Ядра 4

Свободный электрон

2

Свободный электрон 5

Атомы в проводнике

3

Нехватка электронов (положительный

6

Избыток электронов (отрицательный

заряд)

заряд)

Электричество

Основы электрооборудования

Проводники, изоляторы и полупроводники

•

Атомы в разных материалах различны. Чем больше валентных электронов имеет
материал, тем труднее заставить их перемещаться. И наоборот, чем меньше число
валентных электронов, тем проще их переместить. Число валентных электронов
определяет различие между проводником и изолятором.

L1004_01004

1

Проводники 4

5-8

электронов на внешней окружности

2 1-3

электрона на внешней окружности 5 Полупроводники

3

Изоляторы 6

4

электрона на внешней окружности

Проводники

•

Хорошим проводником является элемент, который имеет менее четырёх
электронов во внешней оболочке. Чаще всего в автомобильной проводке
используется медь в автомобильной проводке проводником, поскольку она прочна,
относительно недорога и обладает очень небольшим сопротивлением потоку
электронов. К числу хороших проводников относятся (в порядке от наилучшего к
наихудшему):

–

Серебро

–

Медь

–

Золото

–

Алюминий

–

Вольфрам

–

Железо

–

Сталь

–

Ртуть

•

Хотя серебро и является наилучшим проводником, оно слишком дорого для
широкого использования в автомобилях. Золото применяется только в
исключительно важных случаях. Поскольку золото не подвержено коррозии, оно
используется в некоторых автомобильных разъёмах.