Мощность и ток: Работа и мощность тока — урок. Физика, 8 класс.

Расчет тока по мощности — как правильно вычислить

Часто возникает ситуация, когда известна мощность электродвигателя или потребляемая мощность какого-то прибора в кВт или Ваттах, а какое значение выставить на токовом реле или автоматическом выключателе непонятно. Или чисто бытовой вопрос как расчитать ток вводного автомата в квартиру, если разрешенная мощность на вводе 6 или 10 кВт. Эта статья написана так чтобы быть понятной даже для далеких от техники и электричества людей. Но и те, кто просто давно не пользовался и забыл нужные формулы тоже найдет здесь нужную информацию. Здесь мы разберемся как рассчитать ток по мощности, так и наоборот, как сделать расчет мощности по току.

Что такое ток, напряжение и мощность

Чтобы понять работу эклектической сети представим, что напряжение – это перепад высоты. Например, есть точка А (это фаза), которая на 220 см выше точки В (это ноль). И между этими точками наклонно проложена труба. Если залить воду в верхний конец трубы она потечет вниз – это можно сравнить с электрическим током. Чем больше воды течет, тем больше ток. Теперь представим, что вода течет не просто так, а попадает на колесо мельницы. Чем больше воды и чем сильнее она разогнана, тем более тяжелое колесо этот поток сможет сдвинуть и разогнать до более высокой скорости – это мощность. То есть мощность – это количество полезной работы, которую может сделать электрический ток.

Если мы не можем изменить наклон (напряжение) чтобы увеличить количество выполняемой работы, остается увеличивать ток. А значит лить воды побольше и брать трубу потолще. Вот тут прямая аналогия между толщиной провода и диаметром трубы. Через толстый провод может «пролезть» больше тока.

ВАЖНО! Не стоит ставить на ввод старого дома автоматический выключатель слишком большого номинала. Ну чтобы хватало и можно было одновременно и чайник, и стиральную машинку и микроволновку включить. Старая проводка, которая была рассчитана на 5-6 кВт общей нагрузки этого не выдержит и сгорит первой, хорошо если не вместе с домом.

Но сколько это вот это не слишком много и есть ли какой-то калькулятора мощности и тока.

Формула расчета мощности однофазной и трехфазной нагрузки

В бытовых сетях напряжение как правило 220 В – это однофазная сеть, где есть одна фаза, ноль, ну и в современных сетях кроме нуля есть еще провод заземления. Если какой-то электродвигатель или другой прибор рассчитан на работу в трехфазной сети, то на нем часто указано напряжение 220/380В или 250/400. В таких цепях идет три фазных провода, один нулевой, ну и защитное заземление. Напряжение в 380В получается между разными фазами. В это же время напряжение (разница потенциалов) любой из фаз относительно нуля 220В. Не будем здесь разбирать подробно как это получается, там все дело в сдвиге фазного напряжения в сетях переменного тока именно поэтому напряжение между соседними фазами каждая из которых дает 220В относительно нуля 380 В, а не 440В.

Есть формула определения электрической мощности из школьного курса физики:

P=U*I,

где Р – это мощность в ваттах или киловаттах, U – напряжение в вольтах, I – это сила тока в амперах.

Расчет тока по мощности для цепи постоянного тока:

I = P/U

Она прекрасно работает для постоянного тока, там, где питанием служит батарейка или аккумулятор. Но с цепями переменного тока где направление движения тока меняется 50 раз в секунду все немного по-другому.

Продолжая нашу аналогию перепадами уровней и трубами наша точка А (фаза) 50 раз в секунду меняет положение то выше, то ниже нуля, на 220см. И эта «болтанка» вносит свои коррективы.

Формула для расчета тока по мощности для однофазной сети переменного тока:

I = P / (U × cosφ)

Здесь появляется новая величина – cosⱷ (косинус фи) в бытовых электросетях она равна 0,9-0,98. Угол ⱷ — это угол между вектором тока и напряжения, и чем этот угол меньше, тем ближе косинус к единице. По сути она показывает насколько эффективно работает электрический ток.

Если продолжить нашу аналогию с водой и перепадами уровней, то здесь таким углом ⱷ может быть задержка в токе воды. Когда перепад высоты уже изменился на противоположный, а вода в трубах в обратную сторону течь еще не начала. Вода никуда не девается и все равно доходит куда нужно, но момент инерции задерживает поток и немного снижает эффективность.

Для примера посчитаем какой ток потребляет электрочайник мощностью 2кВт и компьютер с монитором общей мощностью 450 Вт.

Итак, известно:

• напряжение бытовой сети – 220В частотой 50Гц;
• примем cosⱷ = 0,95
• мощность1 = 2000 Вт, мощность2 = 450 Вт.

Ток, потребляемый чайником:

I = 2000/(220*0,95) = 2000/209 = 9,6 ампер

Ток, потребляемый компьютером:

I=450/(220*0,95)= 450/209 = 2,15 ампер

Но что, если нужно подобрать автомат защиты или тепловое реле для трехфазной цепи. Например, для подключения циркулярной пилы с трехфазным двигателем. Здесь расчёт тока по мощности выглядит так

I = P / (U × cosφ × √3)

Здесь добавляется , и величина косинуса фи, в трехфазных сетях тоже меньше. Все зависит от нагрузки. Электромоторы как раз снижают этот показатель. И на табличке каждого электродвигателя кроме номинального напряжения и мощности указывается паспортное значение cosⱷ. Чаще всего это значение находится в диапазоне от 0,78 до 0,88, в зависимости от года выпуска и класса двигателя.

Для примера допустим, что у нас электродвигатель:

• мощностью 3 кВт;
• косинусом фи – 0,83;
• подключен треугольником – значит напряжение 380В.

I = 3000/(380*0,83*1,732) = 5,5 ампер

Вы, наверное, заметили, что токи в трехфазных сетях всегда меньше по сравнению с однофазными при одинаковой полезной мощности. Это действительно так и не только за счет более высокого напряжения. Но физические принципы здесь разбирать не будем, но будем рады если те, кому интересно докопаться до сути найдет ответ самостоятельно.

Как подобрать автоматический выключатель по нагрузке бытовой техники

Разберем обратную ситуацию, когда есть автоматические выключатели стандартных номиналов: 10; 16; 25; 32; 40 А. Как определить какую нагрузку они выдерживают и сколько розеток можно подключить к одному выключателю.

Скорее всего речь идет о бытовой однофазной сети напряжением 220 А и можно воспользоваться теми же формулами, что описаны выше.

Но для приблизительных расчетов можно воспользоваться приведенными коэффициентами. Для однофазной сети это 4,6. Например нужно быстро прикинуть какую мощность выдержит автомат на 16А

16/4,6 =3,47 кВт

Это довольно много, значит можно смело подключать четыре розетки, например, на кухне. Каждая бытовая розетка рассчитана на ток 10 А. Но вряд ли все четыре розетки будут задействованы и загружены одновременно. Возможна ситуация, когда одновременно работает электрочайник и микроволновая печь, но их суммарную нагрузку (чайник 2 кВт + микроволновка 1 кВт) автомат вполне выдержит.

Для особо мощных потребителей стиральной машины или электродуховки лучше выделить отдельный автоматический выключатель на одну розетку.

Электроплиту с духовкой нужно запитывать отдельной кабельной линией через специальный силовой разъем. В квартирах где по проекту изначально предполагалась электроплита вся подводка для подключения должна быть подготовлена строителями.

Для трехфазных сетей тоже есть такие приблизительные коэффициенты, но там еще нужно учитывать к фазному или линейному напряжению должна быть подключена нагрузка (220 или 380В). И если выбрать неправильный вариант можно сильно ошибиться поэтому приводить в этой статье мы их не будем. Лучше обратиться к профессионалам в крайнем случае воспользоваться одним из множества онлайн калькуляторов для расчетов мощности и тока.

Не менее важно правильно подобрать сечение проводов и кабелей для проводки, см. таблицу ниже.

Надеемся материал статьи был для вас полезен. Если нужно подобрать автоматические выключатели и корпус для квартирного щитка звоните по номеру 066 165-65-35.

физические формулы, использующие мощность и напряжение

При выборе какого-либо электрического оборудования одним из важных параметров, на который обращается внимание, является мощность изделия. Этот параметр неразрывно связан с силой тока и напряжением. Чтобы рассчитать силу тока, напряжение или мощность в электрической цепи, используются несложные формулы. Но чтобы осмысленно проводить такие вычисления, желательно понимать физическую природу возникновения этих величин.

• Физическое понятие величин
  • Сила тока
  • Разность потенциалов
  • Электрическая мощность
• Закон Ома для цепи
• Практический расчёт

Физическое понятие величин

Любая электрическая цепь характеризуется рядом параметров. Наиболее важными из них являются сила тока, напряжение, мощность и сопротивление. Эти характеристики связаны между собой и зависят друг от друга. Явление, объединяющее их, называется электричеством.

Это понятие было введено ещё в 1600 году английским физиком Уильямом Гилбертом, изучающим магнитные и электрические явления. Исследуя магнетизм в природе, учёный установил, что некоторые тела при трении начинают обладать силой притяжения по отношению к другим предметам, в частности, к янтарю. Поэтому он и назвал открытое явление ēlectricus, что в переводе с латинского обозначает «янтарный».

Продолжая его исследования, немецкий физик Отто фон Герике в 1663 году изобрёл электрическую машину, которая представляла собой металлический стержень с одетым на него серным шаром. В результате он выяснил, что материалы могут не только притягивать вещества, но и отталкивать. Но только через восемьдесят лет американец Бенджамин Франклин создал теорию электричества, введя такие термины, как отрицательный и положительный заряд.

Дальнейшее развитие электричество получило после опытов Шарля Кулона и открытия им закона взаимодействия зарядов. Заключался он в следующем: сила влияния двух точечных зарядов друг на друга в вакууме прямо пропорциональна их произведению и обратно пропорциональна расстоянию между ними в квадрате. После этого благодаря экспериментам таких учёных, как Джоуль, Ленц, Ом, Ампер, Фарадей, Максвелл были введены понятия ток, напряжение и электромагнетизм.

Так, в 1897 году англичанин Джозеф Томсон установил, что носителями зарядов являются электроны. Ранее, в 1880 году, электротехник из России Дмитрий Лачинов сформулировал необходимые условия для передачи электричества на расстояния.

После этих открытий были выработаны фундаментальные определения электричества. Сегодня под ним понимаются свойства материалов образовывать вокруг себя электрическое поле, оказывающее воздействие на располагающиеся рядом другие заряженные частицы. Заряды условно принято разделять на положительные и отрицательные. При их перемещении возникает магнитное поле, при этом одинакового знака заряды притягиваются, а разного — отталкиваются.

Сила тока

Ток — это упорядоченное движение носителей заряда, происходящее под влиянием электрического поля. В качестве положительно заряженных частиц выступают электроны, а отрицательных — дырки. Математически это явление описывается с помощью формулы I = Q*T

, где I — ток проводимости (А), Q — заряд частицы (Кл), T — время ©.

То есть электрическим током называется количество зарядов, прошедших через поперечное сечение вещества. Но эта формулировка верна только для тока постоянной величины, в то время как для изменяемого во времени она будет выглядеть I (T) = dQ/dT.

Плотность движения носителей заряда в материале, то есть количество электричества, проходящего за условно принятое время, называется силой тока. Согласно Международной системе (СИ) его единицей измерения является ампер. Один ампер равен перемещению электрического заряда, равного одному кулону, через поперечное сечение за одну секунду.

Носители заряда могут двигаться как упорядоченно, так и хаотично. При их движении возникает электрическое поле, обозначаемое латинской буквой E. Значение, определяющееся отношением тока к поперечному сечению проводника, называется плотностью тока. За единицу её измерения принимается А/мм

2.

По своему виду ток различают на следующие типы:

1. Переноса. Характеризуется движением зарядов, осуществляемым в свободном пространстве. Этот тип характерен для газоразрядных приборов.
2. Смещения. Возникает в диэлектриках и определяется упорядоченным перемещением связанных заряженных частиц.
3. Полный. Определяется суммарным значением тока: проводимости, переноса и смещения.
4. Постоянный. Это такой вид, который может изменять величину, но не изменяет направление движения, то есть свой знак.
5. Переменный. Такого вида ток может изменяться как по величине, так и по направлению (знаку).

Переменный вид разделяется по форме и может быть синусоидальным и несинусоидальным. Для расчёта силы тока синусоидальной формы используется формула Is = Ia*sin ωt, где Ia — максимальное значение тока (A), ω — угловая скорость, равная 2πf (Гц).

Физические тела, в которых возможно протекание тока, называют проводниками, а в тех, где возникают препятствия его прохождению — диэлектриками. Промежуточное состояние между ними занимают полупроводники.

Разность потенциалов

Напряжением принято называть физическую величину, характеризующую электрическое поле. Она показывает, какую работу понадобится совершить полю для того, чтобы переместить единичный заряд из одной точки в другую. При этом принимается, что этот перенос не влияет на распределение зарядов в источнике поля. Согласно Международной системе единиц напряжение измеряется в вольтах.

Работа по переносу складывается из двух величин — электрических и сторонних. Если сторонние силы не действуют, то напряжение на участке цепи равно разности потенциалов и вычисляется по формуле U = φ1-φ2. При этом потенциал определяется отношением напряжённости электрического поля к заряду. Для его расчёта используют формулу φ = W/q.

Другими словами, это характеристика поля в определённой точке, не зависящей от величины заряда, находящегося в нём. То есть напряжение в общем случае определяется работой электростатического поля, возникающего при движении заряда вдоль его силовых линий. Математически его можно рассчитать по формуле U = A/q, где А — совершаемая работа по перемещению (Дж), q — энергия заряда (Кл).

Применительно к сети переменного тока для напряжения используются следующие понятия:

1. Мгновенное. Это значение физической величины, измеренное в конкретный момент времени: U = U (t). Для синусоидального сигнала мгновенное напряжение находится с помощью выражения U (t) = Ua sin (ὤt + φ).
2. Амплитудное. Характеризуется наибольшей величиной мгновенного значения без учёта знака: Ua = max (U (t)).
3. Среднее. Определяется за полный период сигнала по формуле Us = 1/T ʃ U (t)*dt. Для синусоидальной формы это значение равно нулю.

Проводя расчёт напряжения, редко используется понятие электрического потенциала. Связано это с тем, что условно принято за одну из точек потенциала принимать землю.

Это значение берётся равным нулю, а все остальные потенциалы считаются относительно неё. Говоря, что напряжение в определённой точке составляет 300 вольт, имеется в виду разность потенциалов между этой точкой и землёй, равная этому значению.

Электрическая мощность

Электрическая мощность характеризует скорость передачи электрической энергии или её преобразование. Единицей её измерения является ватт. Для того чтобы посчитать мощность на определённом участке цепи, необходимо перемножить значение напряжения и силы тока на этом участке. Исходя из определения электрического напряжения, можно сказать, что заряд при движении совершает работу, численно равную ей на участке цепи. Если же умножить работу на количество зарядов, то можно найти общее значение работы, которую совершили заряды на этом участке.

Исходя из физического определения, что мощность — это работа за единицу времени, получается выражение P = A/Δt, где A — работа, совершаемая зарядом при перемещении от начальной точки к конечной (Дж), Δt — время, затраченное на полное перемещение заряда ©.

Для всех зарядов в цепи мощность можно найти благодаря формуле P = (U/ Δt) * Q, где Q — общее число зарядов.

Так как ток представляет собой заряд, протекающий в единицу времени (I = Q/ Δt), то получается, что мощность равна произведению тока на напряжение, то есть P = U*I (Вт).

В цепи с постоянным током его сила и напряжение всегда имеют постоянное значение в определённой точке, поэтому для любого момента времени мощность можно вычислить по формуле P = I*U = I2*R = U2/R, где R — сопротивление прохождению тока в электрической цепи (Ом). Если же в этой сети находится источник электродвижущей силы, то мощность находится как P = I*E+ I2*r, где Е — электродвижущая сила или ЭДС (В), r — внутреннее сопротивление источника ЭДС (Ом).

Для цепи, в которой её параметры изменяются по какому-то циклу, мощность в определённой точке интегрируется по времени. При этом существуют следующие виды мощности:

1. Активная. Для её нахождения используется расчёт, учитывающий угол сдвига фаз φ. Находится согласно формуле P = U*I*cos φ.
2. Реактивная. Характеризуется нагрузками, создаваемыми электрическими устройствами в виде колебаний энергии электромагнитного поля. Её вычисление осуществляется по формуле P = U*I*sin φ.
3. Полная. Определяется произведением действующих значений тока и напряжения, связана с другими видами мощности выражением S= √(P ² +Q ²).

Закон Ома для цепи

Проводя расчёты мощности по напряжению и току на практике, часто используют закон Ома. Он устанавливает связь между током, сопротивлением и напряжением. Этот закон был открыт путём проведения Симоном Омом ряда экспериментов и сформулирован им в 1826 году. Он выяснил, что величина тока на участке цепи прямо пропорциональна разности потенциалов и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка.

Закон Ома можно записать в следующем виде: I = U/R, где I — значение силы тока (А), U — разность потенциалов (В), R — сопротивление цепи прохождению тока (Ом).

Для полной же цепи эту формулу можно записать так: I = E/(R+ r0), где E — ЭДС источника питания (В), r0 — внутреннее сопротивление источника напряжения (Ом).

Таким образом, для участка цепи будет справедливо выражение P = U2/R = I2R, а для полной цепи — P = (E/(R+ R0))²*R. Именно эти две формулы и используются чаще всего для расчётов электрических сетей или мощности необходимого оборудования.

Различные компоненты электрической сети в определённый момент времени потребляют разную величину тока. Поэтому очень важно правильно рассчитать, какое количество энергии подводится в тот или иной момент в определённое место цепи, чтобы не допустить перегрузок на линии и возникновения аварийных ситуаций.

Этим и занимаются разработчики схем, упрощая их до состояния, когда можно рассчитать необходимую мощность, используя закон Ома.

Практический расчёт

Например, пусть понадобится узнать, на какой ток необходимо приобрести устанавливаемый на участок цепи автоматический выключатель. При этом известно, что в линию, на которой он будет установлен, одновременно будут включаться холодильник с максимальной мощностью потребления энергии один киловатт, бойлер (два киловатта) и люстра, потребляющая 90 ватт. В месте установки используется однофазная сеть, рассчитанная на рабочее напряжение 220 вольт.

На первом этапе расчёта понадобится суммировать всю мощность подключаемых к линии электроприборов. Так, P общ. = 1000 + 2000 + 90 +220 = 3310 Вт. Используя формулу P = I*U, находится необходимое значение тока: I = P/U = 3310/220 = 15,04 А.

Из стандартного ряда выключателей наиболее близкое значение имеет автомат на 16 А. Поскольку необходимо покупать устройство защиты с небольшим запасом, то для рассматриваемого примера подойдёт выключатель, рассчитанный на 20 ампер.

Благодаря таким вычислениям можно рассчитать любой параметр электрической цепи, но это при учёте достаточного количества вводных данных.

Напряжение, ток, мощность и энергия — электроника…

Опубликовано 1 июля 2020 г.

Если вы впервые начинаете изучать основные схемы или базовую электронику, лучше всего потратить несколько минут, чтобы понять основы электричества и некоторые фундаментальные термины. Мы создали несколько руководств, в которых рассказывается об основных физических принципах их работы, но на самом деле это не обязательно для начала работы со схемами. Конечно, если у вас есть время, мы рекомендуем вам просмотреть и эти руководства, чтобы дать вам лучшее интуитивное понимание.

Но прежде всего нам нужно понять, что такое напряжение и ток. На всех курсах по схемам, которые вы проходите, большая часть ваших усилий будет сосредоточена на определении напряжения, тока или того и другого в цепях. Иногда вас также попросят найти силу, и мы коснемся энергии, просто чтобы прояснить ее роль. Давайте разберем их на высоком уровне:

Краткое изложение терминов

• Напряжение — электрический потенциал между одним местом и другим. Сколько электричества хочет переместиться из одной точки в другую. Измеряется в вольтах.
  
• Ток — ток течет из одной точки в другую, буквально исходя из того, сколько электронов движется в секунду. Измеряется в амперах
  
• Мощность — работа, совершаемая в секунду. В схемах это обычно означает количество тепла, отдаваемое цепью. Измеряется в ваттах или джоулях в секунду.
• Энергия — общий объем выполненной работы. Для этого нет временной составляющей, которая является разницей между мощностью и энергией. Измеряется в джоулях. Они разъясняются позже в этом руководстве.

Напряжение и сила тока

На протяжении десятилетий наиболее распространенными примерами, иллюстрирующими, как работает электричество и разница между напряжением и силой тока, является использование воды в качестве примера. Это потому, что, хотя он и не идеален, он удивительно похож и довольно эффективен.

Представьте, что напряжение похоже на воду в озере на вершине холма. Он хочет течь вниз по склону, и если у него есть такая возможность, он это сделает. Это желание воды течь вниз подобно напряжению, оно не представляет движения и само по себе статично. Если вода начинает течь, то этот поток воды и есть течение. А размер канала, который ведет от вершины холма к подножию холма, является сопротивлением. Все эти три элемента напрямую связаны, и понимание того, что взаимосвязь является фундаментальной частью анализа схемы, а также темой нашего следующего урока.

Чтобы расширить эту аналогию, вы заметите, что с напряжением не имеет значения, насколько высок этот холм — если нет отверстия для стока воды, она просто останется там. Если холм представляет собой гору высотой три мили, там есть большой потенциал, но все равно нет потока, если нет тропы или трубы. При этом озеро высотой три мили с трубой будет проталкивать через эту трубу намного больше воды, чем озеро высотой 3 фута с трубой того же размера. Вот как напряжение (потенциал) влияет на ток (поток). Сохраняя сопротивление (размер трубы) одинаковым, можно увеличить ток за счет увеличения напряжения.

Точно так же, если вы увеличите размер трубы (уменьшите сопротивление), не изменяя высоту потенциала, вы все равно получите больше потока. И наоборот, если вы уменьшите размер трубы (увеличите сопротивление), вы получите меньший поток. Вот как сопротивление (размер трубы) влияет на ток (расход). Как правило, в цепи вы можете контролировать напряжение и сопротивление, а также высоту потенциала и размер трубы, чтобы получить желаемый поток. Сопротивление легко изменить с помощью чего-то вроде мощных реостатов (также иногда называемых переменным резистором) от нашего друга CircuitBread Ohmite.

Пример мощного резистора

Существует множество типов мощных резисторов, но этот рассеивает мощность до 1000 Вт.

Купить онлайн

ОТ Ohmite

И последнее, что касается напряжения

Обратите внимание, что разница между одним потенциалом и другим является относительной. Например, вершина холма явно выше основания холма. А что, если мы вырыли яму у подножия холма и сделали дно еще ниже? Или что, если бы рядом с холмом была гора? Холм ниже горы, поэтому существует потенциал между горой и холмом, так же как у подножия холма потенциал выше, чем у ямы, вырытой на дне. То же самое и с напряжением — когда мы говорим о напряжении, мы говорим об электрическом потенциале между двумя точками по отношению друг к другу. Обычно мы предполагаем, что самая нижняя точка — это «0» или то, что мы называем «землей» в качестве эталона. Но иногда вы получаете отрицательные напряжения, что просто означает, что электрический потенциал в этой точке ниже того, что мы установили как наш потенциал «земли». Иногда это может показаться странным, но как только вы приобретете некоторый опыт работы с цепями и электричеством, отрицательные напряжения приобретут большой смысл. Это становится еще более логичным, когда вы понимаете, что, поскольку все относительно, вы можете перевернуть свою перспективу и инвертировать знак напряжения. Это может быть 10 вольт сверху вниз, но это также -10 вольт снизу вверх, поэтому v _аб = -v _ба . Это пригодится при случае.

Мощность против энергии

Давайте снова сосредоточимся на мощности и энергии. Утверждение, что связь между мощностью и энергией зависит только от временной составляющей, неудовлетворительно и не очень ясно. Давайте сделаем быстрый пример, который может сделать вещи проще. Представьте, что вам нужно поднять коробку на 10 футов. Вы можете подбросить его прямо вверх за 1 секунду или медленно поднять в течение 10 секунд. Количество энергии, необходимое для перемещения ящика с 0 до 10 футов, такое же, но первый вариант, бросок прямо вверх, требует в 10 раз больше энергии, чем медленный подъем. В подавляющем большинстве схемных приложений и проблем мы заботимся только о мощности и игнорируем энергию, но при обсуждении источников энергии, таких как батареи и конденсаторы, это различие становится критическим.

«Энергоемкость аккумуляторов выше, чем у конденсаторов, но у конденсаторов выше энергоемкость, чем у аккумуляторов. Расширяя пример с коробкой и используя некоторые произвольно выбранные числа, это означает, что конденсатор может поднять коробку на 100 футов в воздух за одну секунду, в то время как батарея того же физического размера может поднять коробку в воздух только на 10 футов за одну секунду. одна секунда. Но при равных физических размерах батарея может поднять коробку в общей сложности на 5000 футов, прежде чем закончится энергия, а конденсатор может поднять коробку в общей сложности на 300 футов, прежде чем закончится энергия».

Электрическая мощность математически представляет собой произведение тока на напряжение, то есть является фактором как потока, так и потенциала. Возвращаясь к аналогии с водой, небольшой поток с большой высоты может производить много энергии. Или вы можете иметь очень большой поток с относительно небольшой высоты, создавая большую мощность. Но если у вас слишком мало того или другого, силы не так много. Подобно тому, как падающая капля дождя не создаст полезного количества энергии, огромное напряжение без тока не произведет много энергии. Или вода, вытекающая из чашки на стол, может течь, но за ней нет никакого потенциала для выполнения какой-либо работы. Это комбинация, которая создает силу.

При рассмотрении теоретической стороны схем мощность часто игнорируется, особенно поначалу. Как производитель силовых резисторов, Ohmite специализируется на резисторах всех уровней мощности. Если вы заглянете на их веб-сайт, вы увидите одну часть, посвященную мощным резисторам всех типов, но если вы воспользуетесь их фильтром выбора деталей, вы увидите, что количество энергии, которое может потреблять нагрузка, значительно различается. Некоторые из них идеально подходят для резких скачков напряжения — больших токов при высоких напряжениях — в течение коротких периодов времени, в то время как меньшие резисторы могут выдерживать сравнительно меньшие нагрузки.

---

Это должно заложить основу для понимания основных терминов, необходимых для начала решения схем. Далее давайте узнаем о взаимосвязи между напряжением, током и сопротивлением с помощью закона Ома.

Автор:

Джош Бишоп

Интересуясь встраиваемыми системами, туризмом, кулинарией и чтением, Джош получил степень бакалавра электротехники в Университете штата Бойсе. Проработав несколько лет офицером CEC (Seabee) в ВМС США, Джош уволился и в конце концов начал работать над CircuitBread с кучей замечательных людей. В настоящее время Джош живет на юге Айдахо с женой и четырьмя детьми.

---

Создано с нашим другом:

Компания Ohmite является ведущим поставщиком резистивных изделий для сильноточных, высоковольтных и высокоэнергетических приложений. Калькулятор закона Ома

Социальная сеть друзей

• YouTube
• Линкедин

Получите новейшие инструменты и учебные пособия, только что из тостера.

Закон

Ома: связь между напряжением, сопротивлением, мощностью и током | Джейсон Холл

В начале 19 века немецкий физик Георг Ом обнаружил, что сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на проводнике. Это открытие легло в основу того, что стало известно как закон Ома, который описывает взаимосвязь между напряжением (V), током (I) и сопротивлением (R):

Закон Ома легко запомнить, если вы запомните пирамиду ниже. Просто закройте значение, которое вы хотите найти, и будет показан требуемый расчет. Примеры: чтобы найти напряжение, закройте V, и ответ будет I x R. Чтобы найти ток, закройте I, и ответ будет V/R. Чтобы найти сопротивление, закройте R, и ответ будет V/I.

Колесо формул закона Ома показывает расчеты, необходимые для определения напряжения, тока, сопротивления, а также мощности. Мощность – это скорость, с которой электрическая энергия передается по электрической цепи.

Чтобы использовать колесо формул, вам нужно знать только две переменные, чтобы найти третью. Например, если вы знаете ток и сопротивление в цепи, вы можете рассчитать мощность, производимую путем возведения тока в квадрат и умножения его на сопротивление: I² x R.

Электродвижущая сила, или ЭДС, может считаться давлением, которое заставляет электроны течь в электрической цепи. ЭДС может упоминаться как напряжение, разность электрических потенциалов, электрическое давление или электрическое напряжение. В Международной системе единиц ЭДС измеряется в вольтах ( В ).

Электрическое сопротивление ( R ) материала является мерой его сопротивления протеканию тока. Единицей сопротивления в системе СИ является ом. Хотя все материалы сопротивляются электрическому току, некоторые материалы имеют очень низкое сопротивление (проводники), а другие имеют очень высокое сопротивление (изоляторы).

Факторами, влияющими на сопротивление материала, являются его удельное сопротивление, его ширина, длина и температура. Каждый материал имеет определенное удельное сопротивление, которое является мерой того, насколько сильно он сопротивляется или проводит электрический ток. Широкий проводник имеет меньшее сопротивление, чем узкий проводник, а длинный проводник имеет большее сопротивление, чем короткий (см. аналогию с водой ниже). Холодный проводник имеет меньшее сопротивление, чем теплый, из-за влияния температуры на электроны внутри проводника: в холодной среде электроны меньше сталкиваются друг с другом, чем при более высокой температуре, что позволяет им перемещаться от атома к атом, несущий свой заряд более эффективно.

Электрическая мощность ( P ) — скорость передачи электрической энергии по электрической цепи. Другой способ думать об электроэнергии состоит в том, что это скорость выполнения работы, измеряемая в ваттах. Один ватт — это скорость, с которой совершается работа, когда ток в один ампер протекает по цепи с электрическим потенциалом (напряжением) в один вольт. Мощность обычно измеряется в киловаттах в час или киловатт-часах (кВтч).

Электрический ток ( I ) скорость потока электрического заряда. Единицей силы тока в системе СИ является ампер или ампер. Ампер определяется как поток электрического заряда в один кулон в секунду, где кулон является единицей электрического заряда в системе СИ.

Как было сказано ранее, электрический ток — это скорость потока заряда. Заряд — это фундаментальное свойство электричества, присутствующее в электронах и протонах. Из уроков физики мы знаем, что протоны заряжены положительно, а электроны — отрицательно. Когда эти частицы движутся, возникает электрический ток.

Чтобы лучше понять разницу между напряжением, сопротивлением, током и мощностью, полезно представить себе электричество как воду, текущую по трубе. Напряжение похоже на давление, которое гонит воду по трубе, в то время как сопротивление можно рассматривать как ограничение потока воды внутри трубы из-за таких факторов, как ширина трубы и длина трубы. Узкая труба создает большее сопротивление, чем более широкая труба, а более длинная труба создает большее сопротивление, чем более короткая. Ток — это расход воды, где мощность можно рассматривать как работу, которую может выполнять поток воды, например, вращение крыльчатки в насосе.

• Закон Ома, V = IR описывает взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением.
• Напряжение также известно как разность электрических потенциалов (ЭДС), электрическое давление или электрическое напряжение и измеряется в вольтах.
• Сопротивление является мерой сопротивления материалов протеканию тока и измеряется в омах.