Как найти силу тока через мощность и напряжение: Как рассчитать максимальную силу переменного тока на входе

Как рассчитать максимальную силу переменного тока на входе

Как рассчитать максимальную силу переменного тока на входе

УП-21

Знать максимальный входной ток источника питания полезно при выборе требований к электросети, аварийного выключателя, кабеля питания переменного тока, разъемов и даже изолирующего трансформатора в плавучих блоках. Рассчитать максимальную силу входного тока довольно просто, зная несколько основных параметров и простых математических действий.

Номинальная мощность источника питания высокого напряжения
Для всех источников питания компании Spellman указана номинальная максимальная мощность в ваттах. Это первый нужный нам параметр; получить его можно из техпаспорта изделия. У большей части источников питания компании Spellman максимальная номинальная мощность указана в номере модели. Например, SL30P300/115 — источник питания напряжением 30 кВ с положительной полярностью и максимальной мощностью 300 Вт, работающий от входного напряжения переменного тока 115 В.

КПД источника питания
КПД источника питания — отношение мощности на входе к мощности на выходе. КПД обычно указывается в процентном виде или в виде десятичной дроби меньше 1, например, 80 % или 0,8. Чтобы узнать входную мощность, поделим максимальную выходную мощность на КПД:

300 Вт / 0,8 = 375 Вт

Коэффициент мощности
Коэффициент мощности — отношение реальной мощности к фиксируемой. Обычно он выражается в виде десятичной дроби меньше 1. Реальная мощность указывается в ваттах, а фиксируемая — в вольт-амперах (ВА). У однофазных импульсных источников питания без коррекции коэффициент мощности обычно довольно низок, например, 0,65. Импульсные источники питания без коррекции обладают более высоким коэффициентом мощности, например, 0,85. Блоки питания с активной коррекцией коэффициента мощности могут обладать очень высоким коэффициентом мощности, к примеру, 0,98. В приведенном выше примере используется источник питания без коррекции с питанием от однофазной линии, таким образом:

375 Вт / 0,65 = 577 ВА

Напряжение на входе
Нам необходимо знать входное напряжение переменного тока, для которого предназначен источник питания. В приведенном выше примере оно составляет 115 В. Это номинальное напряжение, в реальности оно указывается с допуском ±10 %. Чтобы предусмотреть наихудший случай с низким напряжением в сети, отнимем 10 %:

115 В – 10 % = 103,5 В

Максимальная сила переменного тока на входе
Взяв 577 ВА и разделив ее на 103,5 В, получаем:

577 ВА / 103,5 В = 5,57 А

Если напряжение на входе однофазное, наш ответ — 5,57 А.

Трехфазное входное напряжение
Источники питания с трехфазным напряжением на входе обладают более высоким коэффициент мощности, чем однофазные. Кроме того, по причине наличия трех фаз, питающих источник, фазовая сила тока будет меньшей. Чтобы узнать силу тока одной фазы, поделим рассчитанную нами силу тока на входе на √3 (1,73).

Рассчитаем данные для следующего примера: STR10N6/208. Из технического паспорта STR узнаем, что максимальная мощность — 6000 Вт, КПД 90 %, а коэффициент мощности 0,85. И хотя STR в силу своей конструкции будет работать с напряжением до 180 В переменного тока, в данном примере его питание будет поступать от трехфазной сети 208 В. Максимальную силу входного тока на одну фазу получаем следующим образом:

КПД источника питания:
6000 Вт / 0,9 = 6666 Вт

Коэффициент мощности:
6666 Вт / 0,85 = 7843 ВА

Напряжение на входе:
208 В – 10 % = 187 В

Максимальная сила переменного тока на входе:
7843 ВА / 187 В = 41,94 А (если бы сеть была однофазной)

Пересчет для трех фаз на входе:
41,94 А / √3 (1,73) = 24,21 А на фазу

Таким образом, у нас есть два уравнения, одно для однофазного и одно для трехфазного напряжения на входе:

Уравнение для максимальной силы однофазного входного тока
Входной ток = максимальная мощность/(КПД)(коэффициент мощности)(максимальное входное напряжение)

Уравнение для максимальной силы трехфазного входного тока
Входной ток = максимальная мощность/(КПД)(коэффициент мощности)(максимальное входное напряжение)(√3)

Данные расчеты входного тока предусматривают наихудший случай, исходя из того, что источник питания работает на максимальной мощности с низким напряжением в линии, а также с учетом КПД и коэффициента мощности.

Формула мощности тока в физике

Содержание:

Электрический ток, на каком угодно участке цепи совершает некоторую работу (А). Допустим, что у нас есть произвольный участок
цепи (рис.1) между концами которого имеется напряжение U.

Работа, которая выполняется при перемещении заряда равного 1 Кл между точками A и B (рис.1) будет равна
U. В том случае, если через проводник протекает ток силой I за время равное
$\Delta t$ по указанному выше участку пройдет заряд (q) равный:

$$q=I \Delta t(1)$$

Следовательно, работа, которую совершает электрический ток на данном участке, равна:

$$A=U \cdot I \cdot \Delta t(2)$$

Надо отметить, что выражение (2) является справедливым при I=const для любого участка цепи
(в таком участке могут содержаться проводники 1–го и 2–го рода).

Определение и формула мощности тока

Определение

Мощность тока – есть работа тока в единицу времени:

$$P=\frac{A}{\Delta t}$$

Формулой для вычисления мощности можно считать выражение:

$$P=U \cdot I=I^{2} R(4)$$

В том случае, если участок цепи содержит источник тока, то формулу мощности можно представить в виде:

$$P=\left(\varphi_{1}-\varphi_{2}\right) I+\varepsilon I$$

где $\left(\varphi_{1}-\varphi_{2}\right)$ – разность потенциалов,
$\varepsilon$ – ЭДС источника, который включен в цепь. {2}(6)$$

где j – плотность тока, $\rho$ – удельное сопротивление.

Единицы измерения мощности тока

Основной единицей измерения мощности тока (как и мощности вообще) в системе СИ является: [P]=Вт=Дж/с.

В СГС: [P]=эрг/с.

1 Вт=10⁷ эрг/( с).

Выражение (4) применяют в системе СИ для того, чтобы дать определение единицы напряжения.
Так, единицей напряжения (U) является вольт (В), который равен: 1 В= (1 Вт)/(1 А).

Вольтом называют электрическое напряжение, которое порождает в электроцепи постоянный ток силы 1 А при мощности 1 Вт.

Примеры решения задач

Пример

Задание. Какой должна быть сила тока, которая течет через обмотку электрического мотора для того,
чтобы полезная мощность двигателя (P_A) стала максимальной?Какова максимальная полезная мощность?
Если двигатель постоянного тока подключен к напряжению U, сопротивление обмотки якоря – R.

Решение. Мощность, которую потребляет электроприбор, идет на нагревание (P_Q) и совершение
работы (P_A):

$$P=P_{Q}+P_{A}(1. {2}}{P_{2}}}$$

Читать дальше: Формула напряжения электрического поля.

Формула силы тока

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Сила тока определяется как отношение количества заряда, прошедшего через какую-то поверхность, ко времени прохождения.

В формуле – сила тока, – количество заряда, – время.

Единица измерения силы тока – А (ампер).

Обычно под поверхностью, через которую прошёл заряд, понимают сечение проводника. В цепях с постоянным током силу тока находят по закону Ома:

Где – напряжение, – сопротивление проводника. Прибор, которой используется для измерения силы тока, называют амперметром.

Примеры решения задач по теме «Сила тока»

ПРИМЕР 1

Задание	Найти силу тока в проводнике, если за 50 сек через него прошёл заряд 43 кКл.
Решение	Напомним, что кКл = Кл. Подставим численные значения в формулу:
Ответ	Сила тока была равна 860 Ампер.

ПРИМЕР 2

Ток, напряжение, сопротивление.

Закон Ома.

Мы начинаем публикацию материалов новой рубрики «Основы электроники«, и в сегодняшней статье речь пойдет о фундаментальных понятиях, без которых не проходит обсуждение ни одного электронного устройства или схемы. Как вы уже догадались, я имею ввиду ток, напряжение и сопротивление 🙂 Кроме того, мы не обойдем стороной закон Ома, который определяет взаимосвязь этих величин, но не буду забегать вперед, давайте двигаться постепенно.

Итак, давайте начнем с понятия напряжения.

Напряжение.

По определению напряжение — это энергия (или работа), которая затрачивается на перемещение единичного положительного заряда из точки с низким потенциалом в точку с высоким потенциалом (т. е. первая точка имеет более отрицательный потенциал по сравнению со второй). Из курса физики мы помним, что потенциал электростатического поля — это скалярная величина, равная отношению потен­циальной энергии заряда в поле к этому заряду. Давайте рассмотрим небольшой пример:

В пространстве действует постоянное электрическое поле, напряженность которого равна E. Рассмотрим две точки, расположенные на расстоянии d друг от друга. Так вот напряжение между двумя точками представляет из себя ни что иное, как разность потенциалов в этих точках:

U = \phi_1\medspace-\medspace \phi_2

В то же время не забываем про связь напряженности электростатического поля и разности потенциалов между двумя точками:

\phi_1\medspace-\medspace \phi_2 = Ed

И в итоге получаем формулу, связывающую напряжение и напряженность:

U = Ed

В электронике, при рассмотрении различных схем, напряжение все-таки принято считать как разность потенциалов между точками. Соответственно, становится понятно, что напряжение в цепи — это понятие, связанное с двумя точками цепи. То есть говорить, к примеру, «напряжение в резисторе» — не совсем корректно. А если говорят о напряжении в какой-то точке, то подразумевают разность потенциалов между этой точкой и «землей». Вот так плавно мы вышли к еще одному важнейшему понятию при изучении электроники, а именно к понятию «земля» 🙂 Так вот «землей» в электрических цепях чаще всего принято считать точку нулевого потенциала (то есть потенциал этой точки равен 0).

Давайте еще пару слов скажем о единицах, которые помогают охарактеризовать величину напряжения. Единицей измерения является Вольт (В). Глядя на определение понятия напряжения мы можем легко понять, что для перемещения заряда величиной 1 Кулон между точками, имеющими разность потенциалов 1 Вольт, необходимо совершить работу, равную 1 Джоулю. С этим вроде бы все понятно и можно двигаться дальше 🙂

А на очереди у нас еще одно понятие, а именно ток.

Ток, сила тока в цепи.

Что же такое электрический ток?

Давайте подумаем, что будет происходить если под действие электрического поля попадут заряженные частицы, например, электроны… Рассмотрим проводник, к которому приложено определенное напряжение:

Из направления напряженности электрического поля (E) мы можем сделать вывод о том, что \phi_1 > \phi_2 (вектор напряженности всегда направлен в сторону уменьшения потенциала). На каждый электрон начинает действовать сила:

F = Ee

где e − это заряд электрона.

И поскольку электрон является отрицательно заряженной частицей, то вектор силы будет направлен в сторону противоположную направлению вектора напряженности поля. Таким образом, под действием силы частицы наряду с хаотическим движением приобретают и направленное (вектор скорости V на рисунке). В результате и возникает электрический ток 🙂

Ток — это упорядоченное движение заряженных частиц под воздействием электрического поля.

Важным нюансом является то, что принято считать, что ток протекает от точки с более положительным потенциалом к точке с более отрицательным потенциалом, несмотря на то, что электрон перемещается в противоположном направлении.

Носителями заряда могут выступать не только электроны. Например, в электролитах и ионизированных газах протекание тока в первую очередь связано с перемещением ионов, которые являются положительно заряженными частицами. Соответственно, направление вектора силы, действующей на них (а заодно и вектора скорости) будет совпадать с направлением вектора E. И в этом случае противоречия не возникнет, ведь ток будет протекать именно в том направлении, в котором движутся частицы 🙂

Для того, чтобы оценить ток в цепи придумали такую величину как сила тока. Итак, сила тока (I) — это величина, которая характеризует скорость перемещения электрического заряда в точке. Единицей измерения силы тока является Ампер. Сила тока в проводнике равна 1 Амперу, если за 1 секунду через поперечное сечение проводника проходит заряд 1 Кулон.

Мы уже рассмотрели понятия силы тока и напряжения, теперь давайте разберемся каким образом эти величины связаны. И для этого нам предстоит изучить, что же из себя представляет сопротивление проводника.

Сопротивление проводника/цепи.

Термин «сопротивление» уже говорит сам за себя 🙂

Итак, сопротивление — физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать (сопротивляться) прохождению электрического тока.

Рассмотрим медный проводник длиной l с площадью поперечного сечения, равной S:

Сопротивление проводника зависит от нескольких факторов:

• удельного сопротивления проводника \rho
• длины проводника l
• площади поперечного сечения проводника S

Удельное сопротивление — это табличная величина. Формула, с помощью которой можно вычислить сопротивление проводника выглядит следующим образом:

R = \rho\medspace \frac{l}{S}

Для нашего случая \rho будет равно 0,0175 (Ом * кв. мм / м) — удельное сопротивление меди. Пусть длина проводника составляет 0.5 м, а площадь поперечного сечения равна 0.2 кв. мм. Тогда:

R =0,0175 \cdot \frac{0.5}{0.2} = 0.04375\medspace Ом

Как вы уже поняли из примера, единицей измерения сопротивления является Ом 🙂

С сопротивлением проводника все ясно, настало время изучить взаимосвязь напряжения, силы тока и сопротивления цепи.

Закон Ома.

И тут на помощь нам приходит основополагающий закон всей электроники — закон Ома:

Сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению рассматриваемого участка цепи.

Рассмотрим простейшую электрическую цепь:Как следует из закона Ома напряжение и сила тока в цепи связаны следующим образом:

I = \frac{U}{R}

Пусть напряжение составляет 10 В, а сопротивление цепи равно 200 Ом. Тогда сила тока в цепи вычисляется следующим образом:

I = \frac{10}{200} = 0.05 = 50\medspaceмА

Как видите, все несложно 🙂 Пожалуй на этом мы и закончим сегодняшнюю статью, спасибо за внимание и до скорых встреч!

Напряжение, ток, сопротивление и закон Ома

Избранное

Любимый

121

Основы электричества

Приступая к изучению мира электричества и электроники, очень важно начать с понимания основ напряжения, силы тока и сопротивления. Это три основных строительных блока, необходимых для управления электричеством и его использования. Поначалу эти концепции может быть трудно понять, потому что мы не можем их «видеть».Нельзя невооруженным глазом увидеть энергию, текущую по проводу, или напряжение батареи, лежащей на столе. Даже молния в небе, хотя и видимая, на самом деле является не обменом энергией, происходящим от облаков к земле, а реакцией воздуха на проходящую через него энергию. Чтобы обнаружить эту передачу энергии, мы должны использовать инструменты измерения, такие как мультиметры, анализаторы спектра и осциллографы, чтобы визуализировать то, что происходит с зарядом в системе. Не бойтесь, однако, этот учебник даст вам общее представление о напряжении, токе и сопротивлении и о том, как они связаны друг с другом.

Георг Ом

Описано в этом руководстве

• Как электрический заряд связан с напряжением, током и сопротивлением.
• Что такое напряжение, ток и сопротивление.
• Что такое закон Ома и как с его помощью понять электричество.
• Простой эксперимент для демонстрации этих концепций.

Рекомендуемое чтение

Электрический заряд

Электричество — это движение электронов.Электроны создают заряд, который мы можем использовать для совершения работы. Ваша лампочка, ваша стереосистема, ваш телефон и т. д. используют движение электронов для выполнения работы. Все они работают, используя один и тот же основной источник энергии: движение электронов.

Три основных принципа этого руководства можно объяснить, используя электроны, или, точнее, создаваемый ими заряд:

• Напряжение — это разница заряда между двумя точками.
• Ток — это скорость, с которой течет заряд.
• Сопротивление — это способность материала сопротивляться потоку заряда (току).

Итак, когда мы говорим об этих значениях, мы на самом деле описываем движение заряда и, таким образом, поведение электронов. Цепь представляет собой замкнутый контур, который позволяет заряду перемещаться из одного места в другое. Компоненты в цепи позволяют нам контролировать этот заряд и использовать его для выполнения работы.

Георг Ом — баварский ученый, изучавший электричество. Ом начинается с описания единицы сопротивления, которая определяется током и напряжением.Итак, давайте начнем с напряжения и пойдем оттуда.

Напряжение

Мы определяем напряжение как количество потенциальной энергии между двумя точками цепи. Одна точка имеет больший заряд, чем другая. Эта разница заряда между двумя точками называется напряжением. Он измеряется в вольтах, что технически представляет собой разность потенциалов между двумя точками, которые передают один джоуль энергии на кулон проходящего через них заряда (не паникуйте, если это не имеет смысла, все будет объяснено). Единица «вольт» названа в честь итальянского физика Алессандро Вольта, который изобрел то, что считается первой химической батареей. Напряжение обозначается в уравнениях и схемах буквой «V».

При описании напряжения, тока и сопротивления часто используется аналогия с резервуаром для воды. В этой аналогии заряд представлен количеством воды , напряжение представлен водой , давлением , а ток представлен потоком воды . Итак, для этой аналогии запомните:

• Вода = заправка
• Давление = Напряжение
• Расход = Текущий

Рассмотрим резервуар для воды на определенной высоте над землей.На дне этого бака есть шланг.

Давление на конце шланга может представлять собой напряжение. Вода в баке представляет собой заряд. Чем больше воды в баке, тем выше заряд, тем большее давление измеряется на конце шланга.

Мы можем думать об этом резервуаре как о батарее, месте, где мы храним определенное количество энергии, а затем высвобождаем ее. Если мы спустим наш бак на определенное количество, давление, создаваемое на конце шланга, упадет. Мы можем думать об этом как об уменьшении напряжения, например, когда фонарик тускнеет, когда батарейки садятся.Также уменьшается количество воды, протекающей через шланг. Меньшее давление означает, что течет меньше воды, что приводит нас к течению.

Текущий

Количество воды, вытекающей из бака по шлангу, можно представить как ток. Чем выше давление, тем выше расход, и наоборот. В случае с водой мы бы измерили объем воды, протекающей через шланг за определенный период времени.18 электронов (1 кулон) в секунду проходят через точку цепи. Усилители представлены в уравнениях буквой «I».

Допустим, у нас есть два бака, к каждому из которых подходит шланг снизу. В каждом баке одинаковое количество воды, но шланг одного бака уже, чем шланг другого.

Мы измеряем одинаковое давление на конце любого шланга, но когда вода начнет течь, расход воды в баке с более узким шлангом будет меньше, чем расход воды в баке с более широкий шланг.В электрических терминах ток через более узкий шланг меньше, чем ток через более широкий шланг. Если мы хотим, чтобы поток через оба шланга был одинаковым, мы должны увеличить количество воды (зарядку) в баке с более узким шлангом.

Это увеличивает давление (напряжение) на конце более узкого шланга, проталкивая больше воды через бак. Это аналогично увеличению напряжения, которое вызывает увеличение тока.

Теперь мы начинаем видеть взаимосвязь между напряжением и током.Но здесь следует учитывать третий фактор: ширину шланга. В этой аналогии ширина шланга является сопротивлением. Это означает, что нам нужно добавить еще один член в нашу модель:

.

• Вода = заряд (измеряется в кулонах)
• Давление = Напряжение (измеряется в вольтах)
• Поток = ток (измеряется в амперах или для краткости «амперы»)
• Ширина шланга = сопротивление

Сопротивление

Рассмотрим еще раз наши два резервуара для воды, один с узкой трубой, а другой с широкой трубой.

Само собой разумеется, что мы не можем пропустить через узкую трубу столько же объема, сколько через более широкую при том же давлении. Это сопротивление. Узкая труба «сопротивляется» потоку воды через нее, хотя вода находится под тем же давлением, что и резервуар с более широкой трубой.

В электрических терминах это представлено двумя цепями с одинаковыми напряжениями и разными сопротивлениями. Цепь с более высоким сопротивлением позволит протекать меньшему заряду, а это означает, что через цепь с более высоким сопротивлением протекает меньший ток.18 электронов. Это значение обычно обозначается на схемах греческой буквой «Ω», которая называется омега и произносится как «ом».

Закон Ома

Объединив элементы напряжения, силы тока и сопротивления, Ом вывел формулу:

Где

• В = напряжение в вольтах
• I = ток в амперах
• R = сопротивление в омах

Это называется законом Ома. Допустим, например, что у нас есть цепь с потенциалом 1 вольт, током 1 ампер и сопротивлением 1 Ом. Используя закон Ома, мы можем сказать:

Допустим, это наш бак с широким шлангом. Количество воды в баке определяется как 1 вольт, а «узость» (сопротивление течению) шланга определяется как 1 Ом. Используя закон Ома, это дает нам поток (ток) в 1 ампер.

Используя эту аналогию, давайте теперь посмотрим на бак с узким шлангом. Поскольку шланг уже, его сопротивление потоку выше.Определим это сопротивление как 2 Ом. Количество воды в резервуаре такое же, как и в другом резервуаре, поэтому, используя закон Ома, наше уравнение для резервуара с узким шлангом равно

.

Но какой ток? Поскольку сопротивление больше, а напряжение такое же, это дает нам значение тока 0,5 ампер:

Значит, в баке с большим сопротивлением ток меньше. Теперь мы можем видеть, что если мы знаем два значения закона Ома, мы можем найти третье.Продемонстрируем это на эксперименте.

Эксперимент по закону Ома

В этом эксперименте мы хотим использовать 9-вольтовую батарею для питания светодиода. Светодиоды хрупкие, и через них может протекать только определенное количество тока, прежде чем они сгорят. В документации на светодиод всегда будет «номинальный ток». Это максимальное количество тока, которое может протекать через конкретный светодиод, прежде чем он перегорит.

Необходимые материалы

Для проведения экспериментов, перечисленных в конце руководства, вам потребуется:

ПРИМЕЧАНИЕ. Светодиоды — это так называемые «неомические» устройства.Это означает, что уравнение для тока, протекающего через сам светодиод, не так просто, как V=IR. Светодиод вносит в цепь то, что называется «падением напряжения», тем самым изменяя величину тока, протекающего через нее. Однако в этом эксперименте мы просто пытаемся защитить светодиод от перегрузки по току, поэтому мы пренебрежем токовыми характеристиками светодиода и выберем значение резистора, используя закон Ома, чтобы быть уверенным, что ток через светодиод безопасно ниже 20 мА.

В этом примере у нас есть 9-вольтовая батарея и красный светодиод с номинальным током 20 миллиампер или 0.020 ампер. Чтобы быть в безопасности, мы бы предпочли не управлять светодиодом с его максимальным током, а предпочесть рекомендуемый ток, который указан в его спецификации как 18 мА или 0,018 ампер. Если мы просто подключим светодиод напрямую к батарее, значения закона Ома будут выглядеть так:

поэтому:

и так как у нас пока нет сопротивления:

Деление на ноль дает нам бесконечный ток! Ну, на практике не бесконечный, а столько тока, сколько может выдать батарея. Поскольку мы НЕ хотим, чтобы через наш светодиод протекал такой большой ток, нам понадобится резистор.Наша схема должна выглядеть так:

Точно так же мы можем использовать закон Ома для определения номинала резистора, который даст нам желаемое значение тока:

поэтому:

подставляем наши значения:

решение для сопротивления:

Итак, нам нужен резистор номиналом около 500 Ом, чтобы поддерживать ток через светодиод ниже максимального номинального тока.

500 Ом не является обычным значением для стандартных резисторов, поэтому в этом устройстве вместо него используется резистор на 560 Ом.Вот как выглядит наше устройство в собранном виде.

Успех! Мы выбрали сопротивление резистора, достаточно высокое, чтобы ток через светодиод оставался ниже его максимального номинала, но достаточно низкое, чтобы тока было достаточно, чтобы светодиод оставался красивым и ярким.

Этот пример со светодиодом и токоограничивающим резистором часто встречается в любительской электронике. Вам часто придется использовать закон Ома, чтобы изменить величину тока, протекающего через цепь. Другой пример этой реализации можно увидеть в светодиодных платах LilyPad.

При такой настройке вместо выбора резистора для светодиода резистор уже встроен в светодиод, поэтому ограничение тока выполняется без необходимости добавления резистора вручную.

Ограничение тока до или после светодиода?

Чтобы немного усложнить ситуацию, вы можете разместить токоограничивающий резистор с любой стороны светодиода, и он будет работать точно так же!

Многие люди, впервые изучающие электронику, сомневаются в том, что токоограничивающий резистор может располагаться с любой стороны светодиода, и схема будет работать как обычно.

Представьте себе реку в непрерывной петле, бесконечную, круговую, текущую реку. Если бы мы поместили в нем плотину, вся река перестала бы течь, а не только один берег. Теперь представьте, что мы помещаем в реку водяное колесо, которое замедляет течение реки. Неважно, в каком месте круга находится водяное колесо, оно все равно замедлит течение всей реки .

Это упрощение, так как токоограничивающий резистор не может быть размещен где-либо в цепи ; его можно разместить на с любой стороны светодиода для выполнения своей функции.

Для более научного ответа обратимся к закону Кирхгофа о напряжении. Именно из-за этого закона токоограничивающий резистор может располагаться с любой стороны светодиода и при этом иметь тот же эффект. Для получения дополнительной информации и решения некоторых практических задач по использованию KVL посетите этот веб-сайт.

Ресурсы и дальнейшее продвижение

Теперь вы должны понимать, что такое напряжение, ток, сопротивление и как они связаны между собой. Поздравляем! Большинство уравнений и законов для анализа цепей можно вывести непосредственно из закона Ома.Зная этот простой закон, вы понимаете концепцию, лежащую в основе анализа любой электрической цепи!

Эти концепции — лишь верхушка айсберга. Если вы хотите продолжить изучение более сложных приложений закона Ома и проектирования электрических цепей, обязательно ознакомьтесь со следующими учебными пособиями.

Ток, сопротивление, напряжение и мощность

Текущий

Ток является мерой потока электрического заряда через материал.Материал, способный переносить поток заряда, называется проводником. Ток определяется как количество заряда, протекающего через проводник за определенное время. Единицей тока является ампер (А), который равен одному кулону в секунду (кулон является единицей заряда),

Символ I используется для обозначения тока (хотя технические источники). Ток I через проводник зависит от его площади А , концентрации n носителей заряда, величины заряда q каждого носителя и величины их средней (или «дрейфовой») скорости v _d ,

Плотность тока – это количество тока, протекающего через проводник, деленное на его площадь,

Направление тока определяется с точки зрения потока положительных зарядов (даже если фактические носители заряда отрицательны).Единицей плотности тока является Ампер на квадратный метр (А/м ² ).

Удельное сопротивление
Некоторые проводники переносят заряд легче, чем другие. Удельное сопротивление материала описывает, насколько легко может течь заряд. Хорошие проводники имеют малое удельное сопротивление, а хорошие изоляторы — большое удельное сопротивление. Удельное сопротивление ρ (греческая буква «ро») равно величине электрического поля в материале, деленной на плотность тока,

. Единицей величины электрического поля является вольт на метр (В/м). ), а единицей измерения плотности тока является ампер на метр в квадрате (А/м ² ), поэтому единицей измерения удельного сопротивления является вольтметр на ампер,

Многие проводники подчиняются закону Ома.Материалы, подчиняющиеся закону Ома, имеют постоянное удельное сопротивление независимо от значений электрического поля E и плотности тока J. Формулы, относящиеся к цепям, верны для «омических» материалов, а «неомические» материалы в этом курсе не обсуждаются.

Удельное сопротивление омического проводника зависит от температуры материала. Зависящее от температуры удельное сопротивление ρ(T) можно найти по формуле

. Для этой формулы требуется ρ ₀ , удельное сопротивление при стандартной температуре T ₀ .Температурный коэффициент удельного сопротивления α различен для каждого материала. Для температур в градусах Цельсия (℃) температурный коэффициент удельного сопротивления имеет единицы измерения 1/℃ = (℃) ^(-1)

Сопротивление
Удельное сопротивление — это свойство материала, а сопротивление — это свойство определенного куска этого материала. Сопротивление отрезка проводника зависит от его длины L, площади А и удельного сопротивления ρ,

Единицей сопротивления является Ом, который обозначается греческой буквой Ω («омега»).Один Ом равен одному Вольту на Ампер,

Сопротивление зависит от температуры так же, как и удельное сопротивление,

Эта формула требует R ₀ , сопротивление при эталонной температуре T ₀ . Температурный коэффициент α различен для каждого материала, как описано в разделе Resistance .

Резистор — это устройство, которое используется в электрических цепях и имеет определенное постоянное сопротивление. Резисторы изготавливаются путем выбора куска материала с определенным удельным сопротивлением, длиной и площадью и оборачивания его в изолятор с проводами, выходящими с каждого конца.На принципиальных схемах обозначается символом

Напряжение
Напряжение – это разница электрических потенциалов между двумя точками. Если электрическое поле через проводник однородно, разность потенциалов равна
Сопротивление секций, можно найти другое уравнение для разности потенциалов,

Уравнение V = IR означает, что разность потенциалов или напряжение на резисторе можно найти, умножив его сопротивление на ток, протекающий через него.Единицей разности потенциалов является вольт (В), который равен джоулю на кулон (Дж/Кл).

Источник напряжения — это устройство, используемое в электрических цепях, имеющее фиксированную разность потенциалов между концами. Источником напряжения может быть батарея или другой источник постоянного тока с фиксированной разностью потенциалов. На принципиальных схемах это обозначается символом

. Если концы источника напряжения соединить цепью с любым количеством резисторов или других компонентов, образуется полная цепь, и ток может течь от одной клеммы к другой.Если ток течет, он будет одинаковым на обоих выводах источника напряжения.

Источник напряжения, являющийся частью полной цепи, может создавать электродвижущую силу, которая обозначается символом ε («сценарий e»). Единицей электродвижущей силы является вольт (В), который равен джоулю на кулон (Дж/Кл). Для идеального источника электродвижущая сила равна разности напряжений,

Реальные источники, такие как батареи, не идеальны, и поэтому существует некоторое внутреннее сопротивление.Если внутреннее сопротивление батареи равно r, то разность напряжений на батарее равна

Это также называется напряжением на клеммах батареи. Если полная цепь состоит из резистора с сопротивлением R, то ток, протекающий через цепь, можно найти, используя уравнение V = IR, сила источника, деленная на полное сопротивление цепи.

Мощность

Мощность (P) — это мера скорости, с которой энергия доставляется или используется элементом схемы. Источники напряжения отдают мощность, а резисторы потребляют мощность (рассеивая ее в виде тепла). Мощность равна напряжению на элементе цепи, умноженному на ток, протекающий через него,

Единицей мощности является ватт (Вт), который равен джоулю в секунду,

Это соотношение может быть

Мощность, потребляемую или рассеиваемую резистором, можно найти по формуле V = IR.Эту формулу можно использовать для замены напряжения или тока в формуле мощности

,

и

Выходная мощность батареи с внутренним сопротивлением может быть найдена по формуле V = ε-Ir и формула для мощности,

Напряжение, энергия и мощность — MCAT Physical

Если вы считаете, что контент, доступный с помощью Веб-сайта (как это определено в наших Условиях обслуживания), нарушает одно
или более ваших авторских прав, пожалуйста, сообщите нам, предоставив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее
в
информацию, описанную ниже, назначенному агенту, указанному ниже. Если университетские наставники примут меры в ответ на
ан
Уведомление о нарушении, он предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, предоставившей такой контент
средства самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.

Ваше Уведомление о нарушении может быть направлено стороне, предоставившей контент, или третьим лицам, таким как
в виде
ChillingEffects.org.

Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатов), если вы существенно
искажать информацию о том, что продукт или деятельность нарушают ваши авторские права.Таким образом, если вы не уверены, что содержимое находится
на Веб-сайте или на который ссылается Веб-сайт, нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к адвокату.

Чтобы подать уведомление, выполните следующие действия:

Вы должны включить следующее:

Физическая или электронная подпись владельца авторских прав или лица, уполномоченного действовать от его имени;
Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены;
Описание характера и точного местонахождения контента, который, как вы утверждаете, нарушает ваши авторские права, в \
достаточно подробно, чтобы преподаватели университета могли найти и точно идентифицировать этот контент; например, мы требуем
а
ссылку на конкретный вопрос (а не только название вопроса), который содержит содержание и описание
к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т. д. — относится ваша жалоба;
Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; и
Заявление от вас: (а) что вы добросовестно полагаете, что использование контента, который, как вы утверждаете, нарушает
ваши авторские права не разрешены законом или владельцем авторских прав или его агентом; б) что все
информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство вы
либо владельцем авторских прав, либо лицом, уполномоченным действовать от их имени.

Отправьте жалобу нашему назначенному агенту по адресу:

Чарльз Кон
Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
St. Louis, MO 63105

Или заполните форму ниже:

Напряжение, ток, сопротивление и закон Ома | ОРЕЛ

С возвращением, юный мастер электроники. В нашем предыдущем блоге мы узнали о скромной схеме и ее месте в нашем мире электроники. Но чтобы понять истинную сущность электричества, нужно понять, как манипулировать и измерять напряжение, ток и сопротивление. Вот тут-то и пригодится этот блог. Мы поднялись на самые высокие вершины, чтобы найти правильную аналогию, чтобы объяснить природу того, как электричество работает в электрической цепи. И вместо того, чтобы проводить еще одну аналогию с водой, мы решили перейти к более личному, с нашими телами в движении.

Напряжение — все дело в потенциале

Представьте, что вы просыпаетесь утром.Вы лежите в постели, желая еще несколько часов сна, но зная, что пришло время этой ужасной утренней пробежки. Вы знаете, что это полезно для вас, и вы будете чувствовать себя прекрасно, как только начнете двигаться, но каждое утро вы должны делать выбор. Вы можете либо остаться в постели и поспать немного дольше, либо встать и начать двигаться.

Это сущность напряжения; все дело в разнице потенциалов. У всех нас есть потенциал, и когда дело доходит до бега, потенциал, о котором идет речь, делает выбор: бежать или спать. Если вы не решите бежать сегодня утром, ваш потенциал будет дремать, но если вы это сделаете, то этот потенциал вырвется наружу, заставив вас пробежать много миль и зарядив энергией весь оставшийся день.

Напряжение в электричестве

Как и способность двигаться или нет, напряжение представляет собой накопленную электрическую энергию с потенциалом движения . Именно эта сила напряжения побуждает электроны течь по цепи и заставляет их работать час за часом.

Напряжение повсюду и ждет, пока мы воспользуемся его потенциалом. Посмотрите на каждую неиспользуемую настенную розетку в вашем доме — в этих розетках гудит напряжение, готовое работать за вас. Но, как и при выборе бежать, у вас есть выбор, подключаться ли к этому источнику напряжения в вашей розетке. Если оставить его в покое, то напряжение останется там, где оно есть, так и не реализовав весь свой потенциал.

В электрической цепи напряжение измеряется путем нахождения так называемой разности потенциалов между двумя точками с помощью мультиметра. Возьмите 9-вольтовую батарею, например, если вы измерите положительный и отрицательный полюсы, вы получите разность потенциалов 9 вольт (или близкую к этому). Положительный конец измеряет 9 В, а отрицательный конец измеряет 0 В. Минус два числа, и вы получите разность потенциалов.

Вы можете использовать мультиметр для быстрого измерения напряжения или разности потенциалов в батарее. (Источник изображения)

Напряжение бывает двух разных форм: напряжение постоянного тока (постоянный ток), которое обеспечивает постоянный поток отрицательного электричества, или напряжение переменного тока (переменный ток), которое постоянно переключается с отрицательного на положительное.Вот символы, которые вы должны искать на схеме для напряжения постоянного тока, напряжения переменного тока и батареи:

Вот некоторые из символов напряжения, на которые следует обратить внимание в вашей следующей схеме — батареи, постоянный и переменный ток.

Отец напряжения — Алессандро Вольта

Человек дня, которому приписывают открытие напряжения – Алессандро Вольта (Источник изображения)

Первым открыл напряжение итальянский физик Алессандро Вольта. Он также обнаружил массу других интересных вещей, в том числе:

• Открытие того, что при смешивании метана с воздухом можно создать электрическую искру, что положило начало ныне известному двигателю внутреннего сгорания.
• Обнаружение того, что электрический потенциал, хранящийся в конденсаторе, пропорционален его электрическому заряду.
• Вольте также приписывают создание первой электрической батареи, названной Вольтова батарея, которая позволила ученым того времени создать устойчивый поток электронов.

Пример Вольтова столба, впервые созданного Вольтой и позволяющего ученым создавать постоянный поток электронов. (Источник изображения)

Однако

Вольта был не лишен своих причуд.До четырех лет он не говорил ни слова, и его родители опасались, что он либо умственно отсталый. Хорошо, что ошиблись!

Актуальность – Плыть по течению

Возвращаясь к нашей аналогии с бегом, представьте, что вы приняли решение совершить утреннюю пробежку. На вас надеты кроссовки и шорты для бега, и вы выходите из своей двери, чтобы отправиться в путь. В этот момент у вас есть какое-то движение, когда вы начинаете свой бег, поток.

Вот ток в движении в наших телах, кто знал, что электричество может быть таким личным?

Может быть, через час вы начнете бежать быстрее, готовые пробежать много миль.Когда вы бежите, ваши умные часы точно измеряют, как далеко вы пробежали и как быстро вы двигались. Этот процесс запуска и измерения процесса и есть суть Current .

Ток в электричестве

Подобно тому, как вы делаете шаги для завершения утренней пробежки, ток представляет собой постоянное движение или поток электричества в цепи . Электрический ток, протекающий через вашу цепь, всегда измеряется в амперах или амперах. Но что держит этот поток в движении?

Это напряжение, о котором мы говорили ранее.Точно так же, как вам нужно сказать себе продолжать бежать, как только вы устанете, напряжение является движущей силой тока, которая заставляет его двигаться. Есть две точки зрения на то, как ток течет в цепи; Обычный поток или Электронный поток , давайте посмотрим на оба:

Обычный поток — Обычный поток был первым в период научных открытий, когда люди не понимали, что такое электроны и как они текут в цепи. В рамках этой модели предполагалось, что электричество течет от плюса к минусу.

Обычный поток, при котором электричество течет от положительной к отрицательной стороне батареи.

Вы все еще увидите, что этот менталитет используется в схемах сегодня, и хотя он не совсем точен, его немного легче понять, чем поток электронов. В конце концов, если мы вернемся к нашей аналогии с бегом, вы начинаете с положительного источника энергии и бежите, пока она не закончится. Как и многие вещи в жизни, это позитивные и негативные отношения.

Electron Flow — Electron Flow был продолжением обычного потока. Эта модель точно изображает электроны как движущиеся в противоположном направлении, от отрицательного к положительному. Поскольку электроны отрицательны по своей природе, они всегда будут вытекать из отрицательного и бесконечно пытаться найти свой путь к положительной, низковольтной стороне источника питания.

И более ток электронов течет, причем электроны текут так, как это происходит на самом деле, от минуса к плюсу.

Имеет ли значение, каким образом вы отображаете ток, протекающий в цепи? Не совсем. Вы, вероятно, увидите, что это представлено в обоих направлениях, когда вы смотрите на различные схемы. Взгляните на диоды или транзисторы на следующей схеме, которую вы исследуете; все они будут указывать в направлении обычного потока.

Человек, стоящий за текущим – Андре-Мари Ампер

Андре-Мари Ампер, человек-самоучка из , который добился гораздо большего, чем просто открытие Amperes.(Источник изображения)

Ампер — французский физик и математик, а также один из основоположников науки о классическом электромагнетизме. Вы можете поблагодарить Ampere за несколько замечательных вещей, в том числе:

• Его главное открытие, демонстрирующее, что провод, по которому течет электрический ток, может либо притягивать, либо отталкивать другой провод, по которому также протекает ток, без использования физических магнитов.
• Он также был первым, кто выдвинул идею существования частицы, которую мы все широко признаем как электрон.
• Он также организовал химические элементы по их свойствам в периодической таблице за полвека до того, как появилась современная современная таблица Менделеева.

Интересный момент об образовании Ампера — у него не было формального образования! Вместо этого его отец позволял ему делать все, что ему заблагорассудится, обучаясь чему угодно. В то время как это может вызвать лень и чрезмерную игру в видеоигры в остальных из нас, Ампер обнаружил естественную любовь к знаниям, поглощая как можно больше книг из семейной библиотеки и даже запоминая страницы из энциклопедии.

Сопротивление — это материальный мир

Наша финальная концепция — Сопротивление. Представьте себя снова на беговой дорожке, по какой поверхности вы бежите? Если вам повезет, то вы можете путешествовать по мягкой траве или грунтовой дорожке. Или, может быть, вы предпочитаете твердость улицы или тротуара. Но что, если на улице начнется ливень? Тогда вы можете застрять в густой грязи

Независимо от того, по какому пути вы бежите, ваши ноги встречают некоторое сопротивление, когда вы продолжаете двигаться вперед.Естественно, не все пути сопротивления одинаковы. Бег по грязи оказывает большее сопротивление вашей способности бежать по сравнению с бегом по грунтовой дорожке или улице. Вот что такое сопротивление, тяга и тяга материального мира.

Сопротивление в электричестве

Через какой бы материал ни проходило электричество, оно будет сталкиваться с некоторым трением, препятствующим его движению. Проще говоря, сопротивление тормозит ток . Хотя в электрической цепи есть определенные компоненты, такие как резистор, единственной задачей которого является сопротивление электричеству, любой физический материал будет оказывать некоторое сопротивление.

Вы обнаружите, что сопротивление измеряется в омах Ω, и оно имеет прямую связь с током и напряжением. Вот простой пример: чем больше у вас сопротивление, тем меньше ток может протекать по цепи. Это как с бегом, чем гуще грязь, тем медленнее ты будешь бежать. Обратное также работает, если вы увеличиваете напряжение, чтобы ваш ток двигался быстрее, чем ваше сопротивление, это окажет меньшее влияние на вашу цепь.

Мастер сопротивления — Георг Саймон Ом

Георг Ом – человек, который объединил напряжение, ток и сопротивление в теперь уже известный закон Ома.(Источник изображения)

Г-н Ом был немецким физиком и математиком, и именно в дни работы школьным учителем он начал свои исследования с использованием новой электрической батареи, изобретенной Вольтой. С помощью своего собственного оборудования Ом смог обнаружить, что существует прямая зависимость между напряжением, приложенным к проводнику (например, к медному проводу), и результирующим электрическим током. Это стало известно как ныне известный закон Ома, на который мы все полагаемся сегодня.

Интересно отметить, что Ом представил свои открытия в своей первой книге — «Математическое исследование гальванической цепи», но колледжу, в котором он работал в то время, это было безразлично.Так что же сделал Ом? Он ушел в отставку и устроился на новую работу в политехнический институт Нюрнберга. Именно здесь его работа, к счастью, получила заслуженное внимание.

Объединяем все это с законом Ома

Итак, пришло время собрать все наши концепции воедино. Вот с чем нам предстоит работать:

• Напряжение (В) – аккумулированное электричество, имеющее потенциал движения. Когда этот потенциал активирован, напряжение действует как своего рода давление, толкая ток по цепи.
• Ток (I) – Это поток электричества в цепи. Это можно измерить непосредственно в амперах, и есть две точки зрения на то, как течет ток — обычный поток и электронный поток.
• Сопротивление (R) – Это сопротивление, с которым сталкивается электричество, просто протекая через какой-либо физический материал. Это измеряется в Омах.

Собирая все это вместе, мы приходим к закону Ома:

В этом уравнении V = напряжение, I = ток и R = сопротивление.Гибкость закона Ома впечатляет, и его можно использовать для нахождения любого из этих трех значений, когда известны только два из них. Давайте рассмотрим пример, чтобы увидеть, как это работает.

Использование треугольника Ома

Ознакомьтесь с треугольником Ома ниже. Он обеспечивает простое визуальное представление того, как вы можете манипулировать законом Ома, чтобы получить нужные вам ответы. Чтобы использовать его, все, что вам нужно сделать, это закрыть букву значения, которое вам нужно выяснить, а оставшиеся буквы покажут вам, как туда добраться.

Треугольник Ома, ваш удобный инструмент, чтобы точно определить, какой именно вариант закона Ома нужно использовать.

Взгляните на схему ниже. У нас есть батарея 9В, подключенная к светодиоду и резистору. Единственная проблема заключается в том, что нам нужно выяснить, каково значение резистора.

Наша тренировочная схема для ознакомления с законом Ома. Мы можем использовать известные амперы и вольты, чтобы получить значение нашего резистора.

Для этого давайте посмотрим на наш треугольник Ома.Скрывая R, мы видим, что V больше I, или V делится на I. Таким образом, разделив эти два числа, мы получим значение нашего резистора. Подставим эти числа в это уравнение: R = V/I.

• Начнем с самого очевидного, напряжение нашей батареи 9 вольт.
• Глядя на техническое описание нашего светодиода, мы видим рекомендуемый максимальный ток 16 мА (миллиампер), который преобразуется в 0,016 ампер.
• Подставив эти два числа в наше уравнение, мы получим R = 9V/0.016А, что равно 473,68. Это означает, что нам нужен резистор на 473 Ом, чтобы наш светодиод включился!

Сопротивление бесполезно

Понять, как работают вместе напряжение, ток и сопротивление, было не так уж сложно, не так ли? Мы надеемся, что в следующий раз, когда вы отправитесь на утреннюю пробежку, у вас появится новый взгляд на электричество. Почувствуйте, как ваши ноги летят по тротуару или грязи, и помните, что это сопротивление. И когда вы проверяете, как далеко вы пробежали, вы наблюдаете ток в движении! И та сила, которая подняла тебя с постели и заставила бежать? Напряжение.

Готовы сделать свой первый круг сегодня? Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно!

Напряжение, ток и сопротивление | HowStuffWorks

Как упоминалось ранее, количество электронов, находящихся в движении в цепи, называется током и измеряется в амперах. «Давление», толкающее электроны, называется напряжением и измеряется в вольтах. Если вы живете в США, розетки в стене вашего дома или квартиры выдают по 120 вольт каждая.

Если вам известны ампер и вольт, вы можете определить количество потребляемой электроэнергии, которое мы обычно измеряем в ватт-час или киловатт-час .Представьте, что вы включаете обогреватель в розетку. Вы измеряете величину тока, протекающего от розетки к нагревателю, и он составляет 10 ампер. Это означает, что это нагреватель мощностью 1200 Вт. Если умножить вольты на амперы, то получится мощность. В этом случае 120 вольт умножить на 10 ампер равно 1200 ватт. Это справедливо для любого электроприбора. Если вы включаете свет, и он потребляет полампера, это 60-ваттная лампочка.

Допустим, вы включаете обогреватель, а затем смотрите на счетчик электроэнергии снаружи.Счетчик предназначен для измерения количества электроэнергии, поступающей в ваш дом, чтобы энергетическая компания могла выставить вам счет за это. Давайте предположим — мы знаем, что это маловероятно — что больше ничего в доме не включено, поэтому счетчик измеряет только электричество, используемое обогревателем.

Ваш обогреватель потребляет 1,2 киловатта (1200 Вт). Если вы оставите обогреватель включенным на один час, вы израсходуете 1,2 киловатт-часа электроэнергии. Если ваша энергетическая компания берет с вас 10 центов за киловатт-час, то энергетическая компания будет брать с вас 12 центов за каждый час, когда вы оставляете обогреватель включенным.

Теперь добавим к току и напряжению еще один коэффициент: сопротивление , которое измеряется в омах . Мы можем расширить аналогию с водой, чтобы понять и сопротивление. Напряжение эквивалентно давлению воды, ток эквивалентен скорости потока, а сопротивление соответствует размеру трубы.

Основное электротехническое уравнение, называемое законом Ома, объясняет, как соотносятся эти три термина. Ток равен напряжению, деленному на сопротивление. Записывается так:

I = V/R

, где I обозначает ток (измеряется в амперах), V — напряжение (измеряется в вольтах), а R символизирует сопротивление (измеряется в омах).

Допустим, у вас есть бак с водой под давлением, подключенный к шлангу, который вы используете для полива сада. Если увеличить давление в баке, из шланга выйдет больше воды, верно? То же самое относится и к электрической системе: увеличение напряжения приведет к увеличению тока.

Предположим, вы увеличили диаметр шланга и всех фитингов бака. Эта регулировка также заставит больше воды выходить из шланга. Это похоже на уменьшение сопротивления в электрической системе, что увеличивает ток.

Когда вы смотрите на обычную лампу накаливания, вы можете увидеть аналогию с водой в действии. Нить накаливания лампочки представляет собой очень тонкую проволоку. Этот тонкий провод сопротивляется потоку электронов. Вы можете рассчитать сопротивление провода с помощью уравнения сопротивления.

Допустим, у вас есть 120-ваттная лампочка, включенная в розетку. Напряжение 120 вольт, через 120-ваттную лампочку протекает ток 1 ампер. Вы можете рассчитать сопротивление нити накала, перестроив уравнение:

R = V/I

Таким образом, сопротивление равно 120 Ом.

Помимо этих основных электрических понятий, существует практическое различие между двумя разновидностями тока. Некоторый ток постоянный, а некоторый ток переменный — и это очень важное различие.

Лекция 6

Лекция 6

Резюме

• Емкость
• Сопротивление
• Закон Ома

• Отвратительная шутка дня про физику
• Электроэнергия
• переменный ток (гл. 24)
• Цепи постоянного тока
• Моделируйте любую схему!
• Напряжение похоже на апплет высоты
• Анимационный ролик схемы
• Результаты обучения по лекциям
  Студент, освоивший темы этой лекции, сможет:
• объяснить электроэнергию с точки зрения преобразования потенциальной электрической энергии в тепловую энергию
• вычислить электрическую мощность, используя любую из трех подходящих комбинаций напряжения, тока и сопротивления
• расчет энергии, подаваемой в цепь, в киловатт-часах (кВтч) единица
• описывают основные особенности последовательного и параллельного соединения элементов схемы
• расчет эквивалентного сопротивления последовательных и параллельных комбинаций резисторов

Пример #6

Пример #7

Пример №8

(Сложный) Пример #9

кВт4
Какой ток потребляет лампочка мощностью 50 Вт от батареи 12 В?
А. 0,24 А
Б. 4.17 А
С. 12 А
Д. 600 А
Ответ

кВт4
Какая мощность требуется телевизору, если он потребляет 150 мА из розетки 120 В?
А. 0,80 Вт
Б. 1,25 Вт
С. 18 Вт
Д. 18 кВт
Ответ

кВт4
При цене 0,080 долл./кВтч сколько стоит оставить включенным 100-ваттную лампу безопасности в течение 10 часов ночи?
А. $8,00
Б. 0,80 долл. США
С. 0 долларов.08
Д. $0,008
Ответ

sj6 28,8
Лампа мощностью 75 Вт при 120 В подключена к удлинителю двумя проводами по 0,800 Ом каждый. Какая сила
на самом деле доставлены в лампу?
А. 75,0 Вт
Б. 74,5 Вт
С. 73,8 Вт
Д. 72.2 Вт
Ответ

sj6 28,6
На рис. P28.6 определите ток через резистор 7,00 Ом, если
Δ В _аб = 34,0 В?

А.0,835 А
Б. 1.17 А
С. 1,74 А
Д. 7.72 А
Ответ

gc6 18,8
Батарея 9,0 В подключена к лампочке сопротивлением 1,6 Ом. Сколько электронов покидает батарею в секунду?
А. 5,62 э/с
Б. 337 э/с
C. 9.00×10 ¹⁹ э/с
D. 3.52×10 ¹⁹ э/с
Ответ

Уокер5е 21.37
Батарея на 9,00 В подключена к клеммам А и В показанной группы резисторов.Что
разность потенциалов на резисторе 82 Ом?

А. 6,31 В
Б. 4,50 В
С. 8,20 В
Д. 2,69 В
Ответ

км
Разработайте делитель напряжения, который обеспечит одну пятую (0,20) напряжения батареи на R ₂ .
Какое соотношение R ₁ / R ₂ ? [ Совет : Установите падение напряжения на R ₂
равно одной пятой напряжения батареи 0.20 × I ( R ₁ + R ₂ ) и переставьте
выражение, чтобы найти отношение.]

А. 5/4
Б. 4/5
К. 5
Д. 4
Ответ

sj6 28,16
Два резистора имеют R _эфф = 690 Ом последовательно и 150 Ом
в параллели. Каковы их значения?
А. 180 Ом, 320 Ом
Б. 250 Ом, 250 Ом
C. 136 Ом, 722 Ом
Д.220 Ом, 470 Ом
Ответ

Б. 4,17 А

C. 18 Вт

C. 0,08 долл. США

C. 73,8 Вт

Б. 1,17 А

D. 3,52×10 ¹⁹ э/с

А. 6,31 В

Д. 4

Следовательно, любое расположение, где R ₁ в четыре раза больше, чем R ₂ , будет работать.Например, если В = 10 В, R ₁ = 40 Ом, а R ₂ = 10 Ом, то ток в цепи будет (10 В)/(50 Ом) = 0,20 А, а падение напряжения на R ₂ составит IR = (0,20 А)(10 Ом) = 2,0 В, или одну пятую напряжения батареи.

D. 220 Ом, 470 Ом

Колесо закона

Ом: понимание колеса электрических формул

Последнее обновление: 20 января 2021 г. , 21:03.

Если вам, как электрику, нужно хорошо понимать одну вещь, это закон Ома. Эта простая формула позволяет исследовать взаимосвязь между тремя электрическими переменными: напряжением, током и сопротивлением.

Хорошо, что это не ракетостроение. Если вы знаете, как умножать и делить, это будет прогулка в парке. Самый простой способ понять закон Ома — это использовать Колесо закона Ома .

Как пользоваться формулой закона Ома

Я знаю, вы думаете: « Это треугольник. «Не беспокойтесь об этом, просто будьте внимательны. Итак, вам нужно узнать, сколько ампер будет потреблять цепь, и вы не можете поставить на нее амперметр. Что вы делаете?

Просто разделите НАПРЯЖЕНИЕ на СОПРОТИВЛЕНИЕ цепи. Откуда ты это знаешь? Из-за формулы колеса закона Ома .

В колесе формул вы увидите три буквы, каждая из которых представляет значение.

E или V = НАПРЯЖЕНИЕ (вольты)

I = ТОК (амперы)

R = СОПРОТИВЛЕНИЕ (Ом) вы пытаетесь найти, а колесо формул сделает все остальное.

Колесо формул закона Ома математически представлено тремя простыми уравнениями.

I (ток) x R (сопротивление) = E (напряжение)

E (напряжение) ÷ R (сопротивление) = I (ток)

E ( напряжение)  ÷ I (ток) = R (сопротивление)

Примеры задач на закон Ома

Найдите сопротивление цепи. Глядя на эту схему, мы знаем значения двух компонентов: напряжения (12 В) и сопротивления (3 Ом).Как найти ток?

Мы подставляем наши известные значения в наше колесо формул и работаем с уравнением.

12 вольт ÷ 3 ом = 4 ампер

Это действительно так просто. Вот попробуем другой. Найдите сопротивление в цепи со значениями ниже:

Напряжение = 120 В

Ток = 17 ампер

Теперь подставьте известные значения в наше формулу и вычислите уравнение.

120 вольт ÷ 17 ампер = 7,05 Ом

Я же говорил вам, что это просто. Легче, чем установить сетевой фильтр для всего дома, не так ли?

( ладно, может быть, это не так просто. Но определенно проще, чем установить сетевой фильтр на холодильник (нужно просто подключить чертову штуку)! )

Принципы закона Ома – пропорциональные и обратно пропорциональные Закон, который вам нужно знать.

, что электрический ток (I ), протекающий по цепи, пропорционален напряжению (V ) и обратно пропорционален сопротивлению (R) .

Это означает, что при увеличении напряжения ток будет увеличиваться до тех пор, пока сопротивление не изменится . Если сопротивление увеличить, а напряжение останется прежним, то ток уменьшится.

Увеличение сопротивления

120 вольт ÷ 5 Ом = 60 aMPS

120 вольт ÷ 10 Ом = 12 AMPS

120 вольт ÷ 20 Ом = 6 AMPS

Следовательно, если напряжение увеличивается, ток будет увеличиваться при условии, что сопротивление цепи не изменится.

Увеличение напряжения

120 вольт ÷ 25 Ом = 4,8 aMPS

240 вольт ÷ 25 Ом = 9,6 AMPS

480 вольт ÷ 25 Ом = 19,2 AMPS

, как вы можете видеть, когда мы увеличиваем напряжение, а сопротивление оставить прежним, ток увеличился (прямо пропорционально напряжению).

Диаграмма формул PIE по закону Ома

Диаграмма PIE аналогична кругу формул напряжения, тока и сопротивления.Мощность измеряется в ваттах и ​​определяется как:

скорость, с которой совершается работа, когда ток в один ампер (А) протекает через разность электрических потенциалов в один вольт (В)

Колесо формул с законом Ома и ПИС

Теперь мы кое к чему пришли. Это колесо формул представляет собой комбинацию закона Ома и формулы PIE.

Выглядит сложнее, но на самом деле прост в использовании (может понадобиться калькулятор) и работает так же, как и предыдущие графики.

Колесо формул разделено на четыре секции , каждая секция имеет три формулы . Если вам нужно найти вольты, вы должны использовать секцию E, ток — секцию I, сопротивление — секцию R и мощность — секцию P.

При использовании колеса формул вам необходимо выполнить следующие шаги:

1. Знайте, что вы пытаетесь найти: ток (I), напряжение (E), сопротивление (R) или мощность (P).
2. Какие значения вы уже знаете (вам нужно два): ток (I), напряжение (E), сопротивление (R) или мощность (P)
3. Найдите раздел колеса формул, в который входят ваши значения.
4. Решите уравнение

При расчетах необходимо использовать совместимые значения. Я имею в виду, что килоомы должны быть преобразованы в омы, миллиамперы должны быть преобразованы в ампер.

Независимо от того, являетесь ли вы учеником электрика или электриком-подмастерьем, изучение закона Ома является неотъемлемой частью роли электрика.