Day 2: Czym jest prąd | 06.09.24r.
Prąd elektryczny
Czym jest prąd elektryczny?
prąd; prąd morski, prąd powietrzny, energia
Prąd elektryczny to ruch elektronów, które mają określony ładunek.
Przewodniki
materiały posiadające niewielki opór właściwy, gł. metale (żelazo, aluminium, miedź, cynk, cyna). Najlepiej przewodzące prąd jest srebro (i złoto, ale szybko się utlenia, więc jest używane w specyficznych sytuacjach, np. procesory, karty graficzne (tu idzie dużo złota!!), telefony).
Przewodniki nie są idealnym środowiskiem dla prądu - są nim nadprzewodniki.
Długi przewód ładowarki - im dłuższy tym więcej pracy musi "wykonać" prąd i V na wyjściu będzie tym mniejsze, im dłuższy przewód. Dodatkowo przewód będzie się grzał, a w ekstremalnej sytuacji może się stopić osłona - np. w nierozwiniętym przedłużaczu bębnowym.
Nadprzewodniki
ekstremalnie dobre właściwości przewodnictwa.
Izolatory
materiał, które nie przewodzi prądu. Przeciwieństwo przewodników. Tworzymy je specjalnie po to, aby prąd "nie chciał" tamtędy przepływać. Np. suche powietrze, guma, styropian, suche drewno.
Przewód elektryczny
jednożyłowy - jedna żyła składająca się z wielu drucików;
wielożyłowy - połączenie kilku jednożyłowych przewodów elektrycznych
Kabel a przewód
Kabel to przewód, do którego nie mamy bezpośredniego dostępu - np. biegnący w ścianie, ziemi itp.
Jak powstaje prąd?
Ruch obrotowy w elektrowni. > Wysyłany przez linie wysokiego napięcia do niższego napięcia (transformator zmienia je na napięcie dostępne w gniazdku).
Licznik
zlicza ile prądu pobieramy i/lub ile produkujemy.
Rozdzielnia elektryczna
te starego typu są jeszcze pod bezpieczniki tzw. "topikowe" (po prawej stronie na zdj.) natomiast w nowych wykorzystuje się już wyłączniki nadprądowe (te po lewej stronie na zdjęciu).
Zasilacz (transformator) przemienia prąd przemienny na prąd stały, z którego korzysta elektronika.
Przemienny 50-60 Hz - z taką częstotliwością zmienia się napięcie.
My będziemy korzystać gł. z prądu stałego.
Ładowarka a zasilacz
Ładowarką ładujemy prąd w ośrodek, mogący tę energię przyjąć, tj. posiada baterię. A zasilacz zasila urządzenie podczas jego pracy i działania, niekoniecznie ładując je. Czasami ładowarka jest zasilaczem, np. w laptopie, ale w samochodzie elektrycznym mamy ładowarkę, a nie zasilacz, podobnie przy niektórych elektronarzędziach.
Jak opisać prąd?
Napięcie
potencjał energetyczny, jaki drzemie w prądzie.
Symbol - V
Analogia do samochodu - im szybciej jedzie, tym ma większy ładunek, mocniej boli dotknięcie większego napięcia.
Dotyczy prądu przemiennego i stałego.
Natężenie
przepustowość prądu
Symbol - A
Moc
praca, jaką wykonuje energia elektryczna w jednostce czasu.
Symbol - W
W = V * A
Czajnik z mocą 2kW / 230V = 8,7A
kWh
kilowatogodziny, k - tysiąc
Ile tysięcy watów zużywa urządzenie podpięte do sieci przez godzinę.
Moc podajemy w watach.
mAh
jedna tysięczna to mili - m
pojemność baterii podajemy w amperach
Rezystancja
opisuje relację pomiędzy napięciem a natężeniem prądu elektrycznego w obwodach prądu stałego.
Symbol - Ω
Narzędzia
których będziemy używać
miernik = multimetr
końcówki nazywamy sondami/próbnikami
bred board = płytka prototypowa = płytka stykowa
budowa płytki dzieli się na linie pionowe (dwa zewnętrzne rzędy + do + oraz - do - po obu krańcowych stronach płytki z przerwą w połowie długości) oraz linie poziomie (w środkowej części pomiędzy 1-1, 2-2, 3-3, 4-4 itd. z przerwą pomiędzy kolumną e-f jak na obrazku).
jumper = przewód prototypowy (przewód wpinany do płytki)
Tinkercad
Podpięcie diody LED do baterii 9V.
instructables.com
Bezpieczniki
Różne rodzaje bezpieczników, których używamy
W samochodzie
płytkowy. U góry na obudowie plastikowej ma zapisane, ile amperów może przez niego przepływać, zanim się spali.
Topikowe
w środku jest cienki drucik, którego średnica jest dokładnie wyliczona; jeśli przepływ będzie zbyt duży, drucik ma się nagrzać i przepalić i w ten sposób nas ochronić jako użytkowników urządzeń.
Wyłącznik nadprądowy
w środku jest blaszka, która się odgina (niczym termostat), wtedy uderza w wyłącznik, który "wyrzuca" bezpiecznik i ta blaszka nie wróci do pozycji, dopóki nie ostygnie.
Literka (B) to klasa wyłącznika - po ilu milikesekundach uruchamia się bezpiecznik. Niektóre maszyny potrzebują więcej poboru prądu w trakcie rozruchu w pierwszej fazie i gdyby bezpiecznik włączałby się zbyt szybko, to uruchomienie takiej maszyny nie byłoby w ogóle możliwe.
Dodatkowe zadanie:
- Policzyć ile kosztuje naładowanie smartfona przy naszej stawce?
Pojemność baterii telefonu
Mili to jedna tysięczna, więc 4500 mAh = 4,5 Ah.
Obliczanie mocy potrzebnej do naładowania tej baterii
W = V ∙ A
V = 3,85 V
A = 4,5 Ah
W = 17,325 Wh
Do naładowania tej baterii potrzeba 17,325 Wh.
Przeliczanie mocy na koszt w złotówkach
1 kWh kosztuje 1,5 zł.
Trzeba przeliczyć Wh na kWh.
Kilo oznacza tysiąc, a więc 1000 Wh = 1 kWh
A więc:
Skoro koszt 1 kWh to 1,5 zł, to:
0,026 zł ∙ 100 = 2,6 gr
