Закрыть

Сила тока через напряжение: Зависимость силы тока от напряжения. Закон Ома для участка цепи (Ерюткин Е.С.)

Содержание

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!

Основы электроники. Ток, напряжение, сопротивление.

На нашем сайте вышел обновленный курс по электронике! Мы рады предложить Вам новые статьи по этой теме:

Эта статья положит начало циклу статей, посвященных изучению основ электроники! Мы будем последовательно двигаться от самых азов до всяческих тонкостей при разводке плат и составлении принципиальных электрических схем. И начнем мы с рассмотрения основополагающих понятий электроники – тока, напряжения и сопротивления.

Напряжение.

По определению напряжение – это энергия или работа, которая тратится на перемещение единичного положительного заряда из точки с низким потенциалом в точку с более высоким потенциалом. Напряжение представляет собой разность потенциалов между двумя точками. Сразу же остановимся и рассмотрим подробнее понятие – электрический потенциал.

Для определения электрического потенциала необходимо выбрать точку нулевого потенциала, относительно которой будет вестись отсчет. Обычно за ноль потенциала принимают минус питания – это так называемая «земля». Рассмотрим простейшую цепочку, состоящую из источника напряжения и нагрузки – то есть резистора. Пусть напряжение источника равно 10 В, а сопротивление – 5 Ом.

Земля будет точкой отсчета, потенциал в этой точке равен 0. Тогда электрический потенциал в точке 1 будет равен напряжению источника питания, то есть 10 В. Соответственно, в точке 2 потенциал снова уменьшится до нуля, а напряжение на нагрузке будет равно 10 В (разность потенциалов между точками 1 и 2). Вроде бы все несложно и понятно, но это довольно важный момент, надо сразу уяснить для себя понятия напряжения и разности потенциалов, разницу и взаимосвязь между ними.

Ток.

Ток – скорость перемещения заряда в определенной точке, измеряются эта величина в Амперах. Тут тоже есть момент, который важно понять раз и навсегда. Если напряжение мы меряем между(!) двумя точками, то ток всегда проходит через(!) какую-либо точку схемы, либо через какой-либо элемент схемы. И если говорить о напряжении в какой-то точке схемы, то подразумевается напряжение между этой точкой и землей (потенциал в нашей точке минус потенциал земли, равный нулю).

Существует один важный закон для токов, называется он первым законом Кирхгофа и заключается он в том, что «сумма втекающих в точку токов равна сумме вытекающих из этой же точки токов». Для полного понимания смотрим на схему:

Тут у нас втекающие токи – I_1, I_2, I_3, а вытекающие – I_4, I_5. И по первому закону Кирхгофа мы имеем: I_1 + I_2 + I_3 = I_4 + I_5.

Сопротивление.

Сопротивление помогает связать напряжение и ток в цепи. Есть такая потрясающая штука – закон Ома, который говорит нам, что «сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению рассматриваемого участка цепи»

. Поясним на простеньком примере:

Итак, по закону Ома имеем: I = \frac{U}{R}.

Таким образом, можно сказать, что резистор позволяет нам преобразовать ток в напряжение, ну и, соответственно, напряжение в ток.

Рассмотрим возможные соединения резисторов, а именно, последовательное и параллельное. Пусть имеются три резистора, соединенных последовательно:

Общее сопротивление равно сумме каждого из сопротивлений в отдельности, то есть: R_0 = R_1 + R_2 + R_3.

Рассмотрим параллельное соединение:

Для параллельного соединения резисторов формула выглядит иначе: \frac{1}{R_0} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3}.

Очевидно, что при последовательном соединении резисторов общее сопротивление всегда получается большим, чем сопротивление отдельно взятого резистора, а при параллельном соединении резисторов, наоборот, общее сопротивление получается меньшим, чем сопротивление отдельных резисторов. Это важно запомнить и иметь ввиду при разработке электрических схем.

И еще важный момент – не нужно зацикливаться на точном определении значений сопротивления резисторов. Напротив, очень важно выработать способность быстро прикидывать в голове, какой резистор нужно поместить в схему в каждом конкретном случае.

Думаю тут еще надо рассмотреть такую вещь как делитель напряжения, раз уж речь идет о резисторах и сопротивлениях. Выглядит схема делителя так:

Делители напряжения, кстати, очень широко используются в схемах, можете взять какую-нибудь и обязательно там найдете с десяток делителей. Но что-то я забежал вперед, сначала рассмотрим, что же это такое. Простейший делитель напряжения – это схема, которая на выходе создает напряжение, равное части напряжения, которое имеется на входе.

Ток в цепи: I = \frac{U_{вх} }{R_1 + R_2} .

Тогда что же будет на выходе? Правильно: U_{вых} = IR_2 = \frac{U_{вх}R_2}{R_1 + R_2}.

Вот и получили, что на выходе напряжение равно части входного напряжения. Так работает делитель напряжения.

Итак, мы и рассмотрели понятия тока, напряжения и сопротивления. Наверное, на этом стоит остановиться, а то получится очень громоздко 🙂 Продолжим в следующих статьях, так что оставайтесь на связи!

Понятие силы тока, мощности, напряжения

При рассмотрении понятий силы тока, напряжения, мощности, нужно осознавать то, что все эти три параметра неразрывно связанны.
 

Мощность – это отношение производимой за определенный отрезок времени работы к данному отрезку времени. Единицей измерения является Ватт. 1 киловатт равен 1000 ватт.
 

Сила тока – это устремленное перемещение заряженных частиц. Выражает количество заряда, что пробегает сквозь разрез проводника за единицу времени. Единицей измерения является Ампер.
 

Напряжение – это отношение работы, выполненной электрическим полем для перенесения заряда, к значению переносимого заряда на полосе цепи. Этот параметр выражает работу, проделанную полем для передачи заряда между двумя точками. Единицей измерения является Вольт.
 

Можно провести аналогию описываемых параметров “силы”, “мощности” и “напряжения” с течением воды, где число ампер (сила тока) – это объем воды, пробегающей за единицу времени (обусловливается расходованием электричества, иными словами зависит от того, насколько сильно открыт кран), количество ватт (мощность) – это, к примеру, действие по приведению в движение лопастей турбины (давление перемноженное на силу тока), а значение вольт (напряжение) – это напор воды в трубопроводе. Стало быть, на блоке питания принципиальной является мощность, то есть, выдержит ли прибор, на батарейке – напряжение, потянет ли пользователь. На устройствах для электросети с установленным напряжением (220 вольт у нас) максимум силы тока, при перемножении этого показателя на значение напряжения, параллельно является и максимумом мощности.
 

Как же вычислить мощность с помощью величины напряжения и силы тока?
 

«Мощность» = «Сила тока» (Амперы) умножить на «Напряжение» (Ватты).
 

Как провести расчет силы тока по мощности и напряжению?
 

Исходя из предыдущей формулы, можем найти значение силы тока:
 

«Сила тока» = «Мощность» (Вольт-ампер) разделить на «Напряжение» (Ватты).
 

Существует еще пара значимых факторов, ежели речь идет об электричестве:
 

- Типичные розетки предусмотрены для силы тока числом 16 ампер. Так, как напряжение в электросети 220 вольт, значит, граничная мощность равна: 16 ампер умножить на 220 вольт = 3520 ватт (3,52 киловатт).
- В производстве розеток, в основном, используют 16-амперные автоматы. Из этого следует, что, когда на линии электропередачи с 16-амперным автоматом сила тока превысит 16 ампер (либо мощность возрастет свыше 3,52 киловатт), прибор автоматически вырубится. 

 

В частности, если в вашем доме проведена индивидуальная линия для кухонных розеток, то во время подсоединения к данной линии сразу двух электрообогревателей, с мощностью обоих в 2 киловатта, автомат разъединит электрическую цепь.

Закон Ома | I=U/R | Все Формулы

Закон Ома, основанный на опытах, представляет собой в электротехнике основной закон, который устанавливает связь силы электрического тока с сопротивлением и напряжением.

Появление смартфонов, гаджетов, бытовых приборов и прочей электротехники коренным образом изменило облик современного человека. Приложены огромные усилия, направленные на исследование физических закономерностей для улучшения старой и создания новой техники. Одной из таких зависимостей является закон Ома.

Закон Ома – полученный экспериментальным путём (эмпирический) закон, который устанавливает связь силы тока в проводнике с напряжением на концах проводника и его сопротивлением, был открыт в 1826 году немецким физиком-экспериментатором Георгом Омом.

Строгая формулировка закона Ома может быть записана так: сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на его концах (разности потенциалов) и обратно пропорциональна сопротивлению этого проводника.

Формула закона Ома записывается в следующем виде:


где

I – сила тока в проводнике, единица измерения силы тока – ампер [А];

U – электрическое напряжение (разность потенциалов), единица измерения напряжения- вольт [В];

R – электрическое сопротивление проводника, единица измерения электрического сопротивления – ом [Ом].


Согласно закону Ома, увеличение напряжения, например, в два раза при фиксированном сопротивлении проводника, приведёт к увеличению силы тока также в два раза


И напротив, уменьшение тока в два раза при фиксированном напряжении будет означать, что сопротивление увеличилось в два раза.


Рассмотрим простейший случай применения закона Ома. Пусть дан некоторый проводник сопротивлением 3 Ом под напряжением 12 В. Тогда, по определению закона Ома, по данному проводнику течет ток равный:


Существует мнемоническое правило для запоминания этого закона, которое можно назвать треугольник Ома. Изобразим все три характеристики (напряжение, сила тока и сопротивление) в виде треугольника. В вершине которого находится напряжение, в нижней левой части – сила тока, а в правой – сопротивление.


Правило работы такое: закрываем пальцем величину в треугольнике, которую нужно найти, тогда две оставшиеся дадут верную формулу для поиска закрытой.


Где и когда можно применять закон Ома?
Закон Ома в упомянутой форме справедлив в достаточно широких пределах для металлов. Он выполняется до тех пор, пока металл не начнет плавиться. Менее широкий диапазон применения у растворов (расплавов) электролитов и в сильно ионизированных газах (плазме).

Работая с электрическими схемами, иногда требуется определять падение напряжения на определенном элементе. Если это будет резистор с известной величиной сопротивления (она проставляется на корпусе), а также известен проходящий через него ток, узнать напряжение можно с помощью формулы Ома, не подключая вольтметр.

Значение Закона Ома
Закон Ома определяет силу тока в электрической цепи при заданном напряжении и известном сопротивлении.

Он позволяет рассчитать тепловые, химические и магнитные действия тока, так как они зависят от силы тока.

Закон Ома является чрезвычайно полезным в технике(электронной/электрической), поскольку он касается трех основных электрических величин: тока, напряжения и сопротивления. Он показывает, как эти три величины являются взаимозависимыми на макроскопическом уровне.

Если бы было можно охарактеризовать закон Ома простыми словами, то наглядно это выглядело бы так:


Из закона Ома вытекает, что замыкать обычную осветительную сеть проводником малого сопротивления опасно. Сила тока окажется настолько большой, что это может иметь тяжелые последствия.

Конспект "Сила тока. Напряжение" - УчительPRO

«Сила тока. Напряжение»



Сила тока

Характеристикой тока в цепи служит величина, называемая силой тока (I).  Сила тока – физическая величина, характеризующая скорость прохождения заряда через проводник и равная отношению заряда q, прошедшeгo через пoперeчное сечение проводника за промежуток времени t, к этому промежутку времени: I = q/t. Единица измерения силы тока – 1 ампер (1 А).

Определение единицы силы тока основано на магнитном действии тока, в частности на взаимодействии параллельных проводников, по которым идёт электрический ток. Такие проводники притягиваются, если ток по ним идёт в одном направлении, и отталкиваются, если направление тока в них противоположное.

За единицу силы тока принимают такую силу тока, при которой отрезки параллельных проводников длиной 1 м, находящиеся на расстоянии 1 м друг от друга, взаимодействуют с силой 2*10-7Н. Эта единица и называется ампером (1 А).

Зная формулу силы тока, можно получить единицу электрического заряда: 1 Кл = 1А * 1с.

Амперметр

Прибор, с помощью которого измеряют силу тока в цепи, называется амперметром. Его работа основана на магнитном действии тока. Основные части амперметра магнит и катушка. При прохождении по катушке электрического тока она в результате взаимодействия с магнитом, поворачивается и поворачивает соединённую с ней стрелку. Чем больше сила тока, проходящего через катушку, тем сильнее она взаимодействует с магнитом, тем больше угол поворота стрелки. Амперметр включается в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором нужно измерить, и потому он имеет малое внутреннее сопротивление, которое практически не влияет на сопротивление цепи и на силу тока в цепи.

У клемм амперметра стоят знаки «+» и «—», при включении амперметра в цепь клемма со знаком «+» присоединяется к положительному пoлюсу источника тока, а клемма со знаком «—» к отрицательному пoлюсу истoчникa тока.

Напряжение

Источник тока создаёт электрическое поле, которое приводит в движение электрические заряды. Характеристикой источника тока служит величина, называемая напряжением. Чем оно больше, тем сильнее созданное им поле. Напряжение характеризует работу, которую совершает электрическое поле по перемещению электрического заряда.

Напряжение (U) — это физическая величина, равную отношению работы (А) электрического поля по перемещению электрического заряда к заряду (q): U = A/q.

Возможно другое определение понятия напряжения. Если числитель и знаменатель в формуле напряжения умножить на время движения заряда (t), то получим: U = At/qt. В числителе этой дроби стоит мощность тока (Р), а в знаменателе — сила тока (I). Получается формула: U = Р/I, т.е. напряжение — это физическая величина, равная отношению мощности электрического тока к силе тока в цепи.

Единица напряжения: [U] = 1 Дж/1 Кл = 1 В (один вольт).

Вольтметр

Напряжение измеряют вольтметром. Он имеет такое же устройство, что и амперметр и такой же принцип действия, но он подключается параллельно тому участку цепи, напряжение на котором хотят. Внутреннее сопротивление вольтметра достаточно большое, соответственно проходящий через него ток мал по сравнению с током в цепи.

У клемм вольтметра стоят знаки «+» и «—», при включении вольтметра в цепь клeмма со знаком «+» присоединяется к положительному полюсу источника тока, а клеммa со знаком «—» к отрицательному полюсу источника тока.



Формулы и определения.

1. Все проводники, используемые в электрических цепях, имеют условные обозначения для изображения на схемах и могут образовывать последовательные, параллельные и смешанные соединения.

2. Мощность тока – физическая величинa, хаpактеpизующая скорость превращения электрической энергии в другие её виды. Единица для измерения – 1 ватт (1 Вт). Измерительный прибор – ваттметр.

3. Сила тока – физическaя вeличина, характеpизующaя скоpость прохождения заряда через проводник и равная отношению заряда, пpoшедшего через попеpeчное сечение проводника, ко времени перемещения. Единица – 1 ампер (1 А). Измерительный прибор – амперметр (подключают последовательно).

4. Электрическое напряжение – физическaя вeличина, характеризующая электрическое поле, создающее ток, и равная отношению мощности тока к его силе. Единица – 1 вольт (1 В). Измерительный прибор – вольтметр (подключают параллельно)

5. Работа тока – физичeская величинa, хаpактеpизующая количество электроэнергии, превратившейся в другие виды энергии. Единица – 1 джоуль (1 Дж). Измерительный прибор – электрический счётчик, использующий единицу 1 киловатт-час (1 кВт·ч).

 


Конспект урока «Сила тока. Напряжение».

Следующая тема: «Электрическое сопротивление».

 

Теория по физике для ЕГЭ, пособия по подготовке и справочные материалы в Москве

Электрический ток. Сила тока. Условия существования постоянного тока в цепи. Электродвижущая сила (ЭДС). Сопротивление. Напряжение. Измерение силы тока и напряжения.

  • Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц, при котором происходит перенос заряда из одних областей пространства в другие.

  • Сила тока — количественная характеристика электрического тока. В случае постоянного тока абсолютная величина силы тока есть отношение абсолютной величины заряда \(q\), прошедшего через поперечное сечение проводника за время \(t\), к этому времени. \[\fbox{$I=\dfrac{q}{t}$}\]

    Единицы измерения: \(\displaystyle [\text{А}]\) (Ампер).

  • Условия существования постоянного тока в цепи:

    • наличие свободных заряженных частиц

    • наличие электрического поля (разности потенциалов на концах проводника)

  • Электродвижущая сила (ЭДС)

    Для того, чтобы ввести понятие ЭДС, разберемся сначала со сторонними силами.

    По цепи идёт ток, стало быть, имеется сила, «протаскивающая» заряд сквозь источник вопреки противодействию электрического поля клемм. Эта сила называется сторонней силой; именно благодаря ей и функционирует источник тока.

  • \(R\) — сопротивление цепи постоянному току, вызывающее безвозвратные потери энергии постоянного тока.

    Сторонняя сила \(\vec{F}_\text{ст}\) не имеет отношения к стационарному электрическому полю. Обозначим через \(A_\text{ст}\) работу сторонней силы по перемещению положительного заряда q внутри источника тока от отрицательной клеммы к положительной. Эта работа положительна, так как направление сторонней силы совпадает с направлением перемещения заряда. Работа сторонней силы \(A_\text{ст}\) называется также работой источника тока.

    Во внешней цепи сторонняя сила отсутствует, так что работа сторонней силы по перемещению заряда во внешней цепи равна нулю. Поэтому работа сторонней силы по перемещению заряда q вокруг всей цепи сводится к работе по перемещению этого заряда только лишь внутри источника тока. Таким образом, \(A_\text{ст}\) — это также работа сторонней силы по перемещению заряда по всей цепи.

    Сторонняя сила является непотенциальной — её работа при перемещении заряда по замкнутому пути не равна нулю. Именно эта непотенциальность и обеспечивает циркулирование электрического тока; потенциальное электрическое поле не может поддерживать постоянный ток. Опыт показывает, что работа \(A_\text{ст}\) прямо пропорциональна перемещаемому заряду \(q\). Поэтому отношение \(\displaystyle \frac{A_\text{ст}}{q}\) уже не зависит от заряда и является количественной характеристикой источника тока. Это отношение обозначается \(\mathscr{E}\): \[\fbox{$\mathscr{E}=\dfrac{A_\text{ст}}{q}$}\] Данная величина называется электродвижущей силой (ЭДС) источника тока.

    Единицы измерения: \(\displaystyle [\text{В}]\) (Вольт).

  • Электрическое напряжение между точками A и B электрической цепи или электрического поля — физическая величина, значение которой равно работе эффективного электрического поля, совершаемой при переносе единичного пробного заряда из точки A в точку B.

    Единицы измерения: \(\displaystyle [\text{В}]\) (Вольт).

  • Измерение силы тока и напряжения

    • Для измерения силы тока используется измерительный прибор — амперметр. Включается в цепь последовательно.

    • Для измерения напряжения используется измерительный прибор — вольтметр. Включается в цепь параллельно.

  • Связь тока и напряжения конденсатора

    1. Образование
    2. Наука
    3. Электроника
    4. Связь тока и напряжения конденсатора

    Джон Сантьяго

    Конденсаторы накапливают энергию для дальнейшего использования. Напряжение и ток конденсатора связаны. Отношение между напряжением и током конденсатора определяет его емкость и мощность. Чтобы увидеть, как связаны ток и напряжение конденсатора, вам нужно взять производную уравнения емкости q (t) = Cv (t) , что составляет

    Поскольку dq (t) / dt - это ток через конденсатор, вы получаете следующее соотношение i-v :

    Это уравнение говорит вам, что, когда напряжение на конденсаторе не изменяется, ток не течет; для протекания тока необходимо изменить напряжение. Для постоянного источника питания от батареи конденсаторы действуют как разомкнутые цепи, поскольку в них нет тока.

    Напряжение на конденсаторе изменяется плавно (и его производные также являются плавно изменяющимися функциями), поэтому мгновенных скачков напряжения нет.

    Так же, как у вас нет разрыва в скоростях при ускорении или замедлении автомобиля, у вас нет разрыва в напряжении. Масса автомобиля обеспечивает плавный переход с 55 миль в час на 60 миль в час.

    Аналогичным образом, вы можете думать о емкости C как о массе в мире схем, которая вызывает плавный переход при изменении напряжения от одного значения к другому.

    Чтобы выразить напряжение на конденсаторе через ток, вы интегрируете предыдущее уравнение следующим образом:

    Второй член в этом уравнении - это начальное напряжение на конденсаторе в момент времени t = 0.

    Вы можете увидеть характеристику i-v на приведенных здесь графиках.Левая диаграмма определяет линейную зависимость между зарядом q , хранящимся в конденсаторе, и напряжением v на конденсаторе. На правой диаграмме показано соотношение тока между током и производной напряжения dv C (t) / dt на конденсаторе относительно времени t .

    Думайте о емкости C как о константе пропорциональности, подобно тому, как резистор действует как константа по закону Ома.

    Об авторе книги

    Джон М. Сантьяго-младший, доктор философии, служил в ВВС США (USAF) 26 лет. В течение этого времени он занимал различные руководящие должности в области управления техническими программами, развития закупок и поддержки операционных исследований. Находясь в Европе, он возглавлял более 40 международных научных и технических конференций / семинаров.

    Текущий расход и закон Ома

    Переменный ток:
    Электрический ток, периодически меняющий направление на противоположное.

    Цепь:
    Полный или частичный путь, по которому может течь ток.

    Сопротивление:
    Свойство проводника, с помощью которого он препятствует прохождению электрического тока, что приводит к выделению тепла в проводящем материале.

    Напряжение:
    Электродвижущая сила или разность электрических потенциалов, выраженная в вольтах.

    Ток:
    Поток или скорость электрического заряда в проводнике или среде между двумя точками, имеющими разность потенциалов, обычно выражаемую в амперах.

    Ток и закон Ома

    Закон Ома - самый важный, основной закон электричества. Он определяет соотношение между тремя основными электрическими величинами: током, напряжением и сопротивлением. Когда напряжение подается на цепь, содержащую только резистивные элементы (т.е.е. без катушек) ток течет по закону Ома, который показан ниже.

    I = V / R

    Где:

    Я =

    Электрический ток (амперы)

    V =

    Напряжение (Напряжение)

    R =

    Сопротивление (Ом)

    Закон Ома гласит, что электрический ток (I ), протекающий в цепи, пропорционален напряжению ) и обратно пропорционален сопротивлению (R) . Следовательно, если напряжение увеличивается, ток будет увеличиваться при условии, что сопротивление цепи не изменится. Точно так же увеличение сопротивления цепи снижает ток, если напряжение не изменяется. Формулу можно реорганизовать, чтобы можно было легко увидеть взаимосвязь для всех трех переменных.

    Приведенный ниже Java-апплет позволяет пользователю изменять каждый из этих трех параметров в законе Ома и видеть влияние на два других параметра. Значения можно вводить в диалоговые окна, или также можно изменять сопротивление и напряжение, перемещая стрелки в апплете.Ток и напряжение отображаются так, как если бы они отображались на осциллографе, где по оси X отложено время, а по оси Y - амплитуда тока или напряжения. Закон Ома действует как для постоянного (DC), так и для переменного (AC) тока. Обратите внимание, что в цепях переменного тока, состоящих из чисто резистивных элементов, ток и напряжение всегда находятся в фазе друг с другом.

    Упражнение: Используйте интерактивный апплет ниже, чтобы исследовать взаимосвязь переменных в законе Ома. Измените напряжение в цепи, щелкнув и перетащив стрелку, помеченную буквой V. Сопротивление в цепи можно увеличить, перетащив стрелку под переменный резистор, помеченный R. Обратите внимание, что Вертикальная шкала экрана осциллографа автоматически подстраивается под значение тока.

    Посмотрите, что происходит с напряжением и током при увеличении сопротивления в цепи. Что произойдет, если в цепи недостаточно сопротивления? Если сопротивление увеличивается, что должно произойти, чтобы поддерживать ток на том же уровне?

    Щелкните здесь, чтобы запустить приложение JavaScript на основе закона Ома.

    15.S: Цепи переменного тока (Резюме) - Physics LibreTexts

    Ключевые термины

    Уравнение
    переменный ток ток, который синусоидально колеблется во времени с фиксированной частотой
    напряжение переменного тока напряжение, синусоидально колеблющееся во времени с фиксированной частотой
    переменный ток (ac) Поток электрического заряда, который периодически меняет направление
    средняя мощность среднее по времени мгновенной мощности за один цикл
    полоса пропускания диапазон угловых частот, в которых средняя мощность больше половины максимального значения средней мощности
    емкостное реактивное сопротивление Противодействие конденсатора изменению тока
    постоянный ток (dc) поток электрического заряда только в одном направлении
    импеданс переменный ток аналог сопротивления в цепи постоянного тока, который измеряет совокупное влияние сопротивления, емкостного реактивного сопротивления и индуктивного реактивного сопротивления
    индуктивное реактивное сопротивление Противодействие катушки индуктивности изменению тока
    фазовый угол величина, на которую напряжение и ток не совпадают по фазе друг с другом в цепи
    Коэффициент мощности величина, на которую мощность, передаваемая в цепи, меньше теоретического максимума цепи из-за того, что напряжение и ток не совпадают по фазе
    добротность безразмерная величина, описывающая резкость пика полосы пропускания; высокая добротность - острый или узкий резонансный пик
    резонансная частота частота, при которой амплитуда тока максимальна, и цепь будет колебаться, если не будет управляться источником напряжения
    действующий ток среднеквадратичное значение текущего
    действующее напряжение среднеквадратичное значение напряжения
    понижающий трансформатор трансформатор, понижающий напряжение и увеличивающий ток
    повышающий трансформатор трансформатор, повышающий напряжение и понижающий ток
    трансформатор устройство, которое преобразует напряжения из одного значения в другое с помощью индукции
    уравнение трансформатора , показывающее, что отношение вторичного напряжения к первичному в трансформаторе равно отношению количества витков в их обмотках

    Ключевые уравнения

    Напряжение переменного тока \ (\ Displaystyle v = V_0sinωt \)
    Переменный ток \ (\ Displaystyle я = I_0sinωt \)
    емкостное реактивное сопротивление \ (\ Displaystyle \ frac {V_0} {I_0} = \ frac {1} {ωC} = X_C \)
    действующее напряжение \ (\ Displaystyle V_ {rms} = \ frac {V_0} {\ sqrt {2}} \)
    действующее значение тока \ (\ Displaystyle I_ {rms} = \ frac {I_0} {\ sqrt {2}} \)
    индуктивное реактивное сопротивление \ (\ Displaystyle \ гидроразрыва {V_0} {I_0} = ωL = X_L \)
    Фазовый угол цепи последовательного RLC \ (\ Displaystyle ϕ = загар ^ {- 1} \ гидроразрыва {X_L − X_C} {R} \)
    Вариант закона Ома для переменного тока \ (\ displaystyle I_0 = \ frac {V_0} {Z} \)
    Импеданс цепи последовательного RLC \ (\ Displaystyle Z = \ sqrt {R ^ 2 + (X_L − X_C) ^ 2} \)
    Средняя мощность, связанная с элементом схемы \ (\ Displaystyle P_ {ave} = \ frac {1} {2} I_0V_0cosϕ \)
    Средняя мощность, рассеиваемая резистором \ (\ displaystyle P_ {ave} = \ frac {1} {2} I_0V_0 = I_ {rms} V_ {rms} = I ^ 2_ {rms} R \)
    Резонансная угловая частота контура \ (\ Displaystyle ω_0 = \ sqrt {\ frac {1} {LC}} \)
    Добротность контура \ (\ Displaystyle Q = \ гидроразрыва {ω_0} {Δω} \)
    Добротность цепи по параметрам цепи \ (\ Displaystyle Q = \ гидроразрыва {ω_0L} {R} \)
    Уравнение трансформатора с напряжением \ (\ displaystyle \ frac {V_S} {V_P} = \ frac {N_S} {N_P} \)
    Уравнение трансформатора с током \ (\ Displaystyle I_S = \ гидроразрыва {N_P} {N_S} I_P \)

    Резюме

    15. 2 источника переменного тока

    • Постоянный ток (dc) относится к системам, в которых напряжение источника постоянно.
    • Переменный ток (ac) относится к системам, в которых напряжение источника периодически изменяется, особенно синусоидально.
    • Источник напряжения системы переменного тока выдает напряжение, которое рассчитывается на основе времени, пикового напряжения и угловой частоты.
    • В простой схеме ток определяется делением напряжения на сопротивление.Переменный ток рассчитывается с использованием пикового тока (определяемого делением пикового напряжения на сопротивление), угловой частоты и времени.

    15.3 Простые цепи переменного тока

    • Для резисторов сквозной ток и напряжение совпадают по фазе.
    • Для конденсаторов мы обнаруживаем, что когда на конденсатор подается синусоидальное напряжение, напряжение следует за током на одну четверть цикла. Поскольку конденсатор может останавливать ток при полной зарядке, он ограничивает ток и предлагает другую форму сопротивления переменному току, называемую емкостным реактивным сопротивлением, которое измеряется в омах.
    • Для катушек индуктивности в цепях переменного тока мы обнаруживаем, что когда на индуктор подается синусоидальное напряжение, напряжение опережает ток на одну четверть цикла.
    • Противодействие катушки индуктивности изменению тока выражается как тип реактивного сопротивления переменного тока. Это индуктивное реактивное сопротивление, которое измеряется в омах, изменяется в зависимости от частоты источника переменного тока.

    Цепи серии 15,4 RLC с переменным током

    • Последовательная цепь RLC представляет собой последовательную комбинацию резистора, конденсатора и индуктора через источник переменного тока.
    • Одинаковый ток протекает через каждый элемент последовательной цепи RLC во все моменты времени.
    • Сопротивлением в цепи постоянного тока является импеданс, который измеряет совместное действие резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности. Максимальный ток определяется версией закона Ома для переменного тока.
    • Импеданс измеряется в омах и определяется с помощью сопротивления, емкостного и индуктивного сопротивления.

    15.5 Питание в цепи переменного тока

    • Средняя мощность переменного тока определяется путем умножения действующего значения тока и напряжения.
    • Закон Ома для среднеквадратичного значения переменного тока находится делением действующего напряжения на полное сопротивление.
    • В цепи переменного тока существует фазовый угол между напряжением источника и током, который можно найти, разделив сопротивление на импеданс.
    • Средняя мощность, подаваемая в цепь RLC , зависит от фазового угла.
    • Коэффициент мощности варьируется от –1 до 1.

    15,6 Резонанс в цепи переменного тока

    • На резонансной частоте индуктивное реактивное сопротивление равно емкостному реактивному сопротивлению.
    • График зависимости средней мощности от угловой частоты для цепи RLC имеет пик, расположенный на резонансной частоте; резкость или ширина пика известна как ширина полосы.
    • Ширина полосы связана с безразмерной величиной, называемой коэффициентом качества.Высокое значение коэффициента качества - это острый или узкий пик.

    15,7 Трансформаторы

    • Электростанции передают высокое напряжение при малых токах для достижения более низких омических потерь на многокилометровых линиях передачи.
    • Трансформаторы
    • используют индукцию для преобразования напряжения из одного значения в другое.
    • Для трансформатора напряжения на первичной и вторичной катушках или обмотках связаны уравнением трансформатора.
    • Токи в первичной и вторичной обмотках связаны количеством первичных и вторичных петель или витков в обмотках трансформатора.
    • Повышающий трансформатор увеличивает напряжение и снижает ток, тогда как понижающий трансформатор снижает напряжение и увеличивает ток.

    Авторы и авторство

    Сэмюэл Дж. Линг (Государственный университет Трумэна), Джефф Санни (Университет Лойола Мэримаунт) и Билл Мобс со многими авторами. Эта работа лицензирована OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).

    Описание контроллеров заряда для солнечных батарей

    MPPT - Обзоры экологически чистой энергии

    Расширенное руководство

    Перед определением размера контроллера заряда и покупкой панелей или батарей вы должны понять основы определения размеров автономной солнечной энергосистемы.Общие шаги следующие:

    1. Оцените свои нагрузки - сколько энергии вы потребляете в день в Ач или Втч

    2. Определите необходимый размер батареи в Ач или Втч

    3. Сколько солнечная панель , необходимая для зарядки аккумулятора (Вт)

    4. Выберите контроллер заряда солнечной батареи в соответствии с системой (A)

    НАГРУЗКИ - Первый шаг - определить, какие нагрузки или устройства вы будет работать и как долго? Это рассчитывается как: - номинальная мощность устройства (Вт), умноженная на среднее время работы (ч).В качестве альтернативы можно использовать текущую отрисовку (A), умноженную на среднее время выполнения (час).

    АККУМУЛЯТОР - Общая нагрузка Ач или Втч используется для определения размера аккумулятора. Свинцово-кислотные батареи имеют размер в Ач, а литиевые батареи - в Втч или Ач. Допустимая суточная глубина разряда (DOD) сильно различается для свинцово-кислотных и литиевых батарей, см. Более подробную информацию о свинцово-кислотных и литиевых батареях. В среднем свинцово-кислотные батареи имеют полезную емкость 30%, а литиевые (LFP) - 80% полезной емкости.

    Например: если у вас ежедневная нагрузка 30 Ач, вам понадобится свинцово-кислотная батарея на 100 Ач или литиевая батарея на 40 Ач. Однако, учитывая плохую погоду, вам обычно требуется как минимум 2 дня автономной работы - это соответствует свинцово-кислотной батарее на 200 Ач или литиевой батарее 80 Ач. В зависимости от вашего приложения, местоположения и времени года вам может потребоваться 3 или 4 дня автономной работы.

    SOLAR - Размер солнечной батареи (W) должен быть достаточно большим, чтобы полностью зарядить аккумулятор в типичный солнечный день в вашем регионе.Это непросто, поскольку необходимо учитывать множество переменных, включая ориентацию панели, время года и проблемы с затенением. На самом деле это довольно сложно, но для упрощения мы можем примерно вычислить, сколько ватт требуется для производства 20% емкости батареи в амперах.

    Например: аккумулятор на 12 В, 200 Ач требует заряда до 40 ампер. Если мы используем обычные солнечные панели мощностью 250 Вт с током 30 В и 8 А, то нам нужно выполнить базовое преобразование напряжения и тока - батарея 250 Вт / 12 В = 20.8А. Таким образом, нам понадобятся 2 панели по 250 Вт, чтобы приблизиться к заряду до 40 Ампер. Помните, что есть несколько факторов потерь, которые необходимо учитывать, поэтому обычно немного завышают размер солнечной батареи.

    % PDF-1.6 % 1492 0 объект > endobj xref 1492 90 0000000016 00000 н. 0000008142 00000 п. 0000008262 00000 н. 0000008300 00000 н. 0000008833 00000 н. 0000009042 00000 н. 0000009181 00000 п. 0000009320 00000 н. 0000009459 00000 н. 0000009598 00000 н. 0000009737 00000 н. 0000009875 00000 н. 0000010014 00000 п. 0000010153 00000 п. 0000010292 00000 п. 0000010431 00000 п. 0000010569 00000 п. 0000010708 00000 п. 0000010847 00000 п. 0000010986 00000 п. 0000011125 00000 п. 0000011264 00000 п. 0000011403 00000 п. 0000011542 00000 п. 0000011681 00000 п. 0000011819 00000 п. 0000011958 00000 п. 0000012232 00000 п. 0000012413 00000 п. 0000012528 00000 п. 0000012641 00000 п. 0000012979 00000 п. 0000013346 00000 п. 0000014123 00000 п. 0000014701 00000 п. 0000015348 00000 п. 0000015769 00000 п. 0000016024 00000 п. 0000016699 00000 п. 0000017265 00000 п. 0000017842 00000 п. 0000018204 00000 п. 0000018339 00000 п. 0000019039 00000 п. 0000019816 00000 п. 0000020441 00000 п. 0000020531 00000 п. 0000020807 00000 п. 0000021121 00000 п. 0000022014 00000 н. 0000022167 00000 п. 0000023195 00000 п. 0000023582 00000 п. 0000024029 00000 п. 0000024409 00000 п. 0000026221 00000 п. 0000026618 00000 п. 0000027865 00000 н. 0000028122 00000 п. 0000028448 00000 п. 0000056232 00000 п. 0000061589 00000 п. 0000061960 00000 п. 0000062341 00000 п. 0000065033 00000 п. 0000065366 00000 п. 0000065682 00000 п. 0000072096 00000 п. 0000072545 00000 п. 0000072616 00000 п. 0000072676 00000 п. 0000072735 00000 п. 0000072802 00000 п. 0000072867 00000 п. 0000072931 00000 п. 0000072984 00000 п. 0000073037 00000 п. 0000073102 00000 п. 0000073165 00000 п. 0000073227 00000 н. 0000073308 00000 п. 0000073397 00000 п. 0000073474 00000 п. 0000073534 00000 п. 0000073595 00000 п. 0000073659 00000 п. 0000073720 00000 п. 0000073786 00000 п. 0000073846 00000 п. 0000002096 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 1581 0 объект > поток xZkXSW ;; ̍ $ HBDP $ գ) jbE "t) Zh; D (* ړ Rl; L: 'T: R3I9yϳ {g ~ ڈ ~ A {2vqG 𣄣 Flh a2-%` ЩM8npLŨ | Qq [22Q 4S8 ~ UEPZ

    Разница между переменным и постоянным током (ток и напряжение)

    Разница между переменным током (переменный ток) и постоянным током

    Переменный ток (переменный ток) и Постоянный ток (постоянный ток) это два типа электрических токов, которые сосуществуют в нашей повседневной жизни.Оба они используются для подачи питания на электрические устройства. Но они очень разные. Розетки в нашем доме обеспечивают питание переменного тока, а батареи обеспечивают питание постоянного тока. Мы не можем подключить устройство постоянного тока к розетке переменного тока (ну, мы можем, но это не будет работать, и в худшем случае оно взорвется). Причина в различии между их поведением и тем, как они влияют на цепи.

    Рис. 1. Разница между переменным и постоянным током

    В этой статье мы кратко обсудим разницу между переменным током (AC) и постоянным током (DC) , но сначала давайте обсудим AC и DC .

    Электрический ток

    Электрический ток - это движение или поток свободных электронов в проводящем материале под действием разности потенциалов. Материал, содержащий свободные электроны, называется проводником, и он используется для проведения электрического тока.

    Свободные электроны, существующие в материале, возбуждаются при приложении напряжения или разности потенциалов, и они текут в определенном направлении, то есть от высокого потенциала к низкому.Высокий потенциал или напряжение обозначается положительным знаком (+), а низкий потенциал обозначается отрицательным знаком (-), и они формируют полярность электрического тока.

    В зависимости от направления движения электрона или электрического тока он подразделяется на два основных типа; Переменный ток (AC) и Постоянный ток (DC)

    Переменный ток (AC)

    Когда направление электрического тока периодически меняется на противоположное, это называется Переменный ток .Поскольку направление тока периодически меняется, полярность напряжения также меняется на противоположную, т.е. высокий потенциал (+) и низкий потенциал (-) меняются местами. Поэтому переменный ток обозначается знаком волны (~). Количество раз, когда электрический ток меняет свое направление за одну секунду, называется его частотой и обычно составляет 50 Гц (Европа) или 60 Гц (США).

    Поколение

    Когда катушка или петля провода помещаются в переменное магнитное поле, в катушке индуцируется электрический ток.Этот принцип применяется в устройствах, называемых генераторами переменного тока, которые используются для генерации переменного тока.

    Генератор переменного тока состоит из катушки, которая вращается (с помощью любых средств, таких как водяная или паровая турбина) внутри стационарного магнитного поля. Вращение катушки изменяет силовые линии магнитного поля, воздействующие на катушку; поэтому в катушке индуцируется электрический ток. Поскольку вращающаяся катушка меняет полярность магнитного поля, электрический ток и напряжение, индуцируемые в катушке, периодически меняют свое направление.

    Формы сигналов

    Величина переменного тока и напряжения непрерывно изменяется во времени. Он колеблется между своей максимальной пиковой точкой и своей минимальной пиковой точкой вдоль общей контрольной точки. Результирующая форма волны может быть синусоидальной, прямоугольной, треугольной, зубчатой ​​и т. Д. Наиболее распространенной формой волны переменного тока, которую мы используем в наших домах, является синусоидальная волна.

    Частота и фаза

    Мы уже знаем, что переменный ток имеет определенную частоту, и мы знаем, что частота влияет на реактивное сопротивление конденсатора и катушки индуктивности.Следовательно, переменный ток вносит в цепь реактивное сопротивление. Реактивное сопротивление вызывает разность фаз между волнами напряжения и тока. Мы также можем сказать, что по этой причине коэффициент мощности присутствует только в системах переменного тока. Поскольку коэффициент мощности определяется как cos (θ), где θ - это разность фаз между формой волны напряжения и формой волны тока.

    Разность фаз - это разность относительно временного сдвига между двумя волнами переменного тока. В таких случаях величина одной волны отстает от величины другой волны.Это вызывает потерю мощности в цепи. Чтобы обеспечить полную мощность нагрузки, напряжение и ток переменного тока должны быть синхронизированы (или синфазны). Таким образом, коэффициент мощности колеблется между cos 0 ° (коэффициент мощности = 1, разность фаз 0 °) и cos 90 ° (коэффициент мощности = 0, разность фаз 90 °).

    Формулы переменного тока, напряжения, сопротивления и мощности

    Переменный ток

    Однофазные цепи переменного тока

    • I = P / (V x Cosθ)
    • I = (V / Z)

    Трехфазные цепи переменного тока

    Напряжение переменного тока

    Однофазные цепи переменного тока

    • В = P / (I x Cosθ)
    • В = I / Z

    Трехфазные цепи переменного тока

    Сопротивление переменному току

    • Z = √ (R 2 + X L 2 )… В случае индуктивной нагрузки
    • Z = √ (R 2 + X C 2 )… In случай емкостной нагрузки
    • Z = √ (R 2 + (X L - X C ) 2 … В случае как индуктивной, так и емкостной нагрузки.

    Питание переменного тока

    Однофазные цепи переменного тока

    • P = V x I x Cosθ (в однофазных цепях переменного тока)

    Трехфазные цепи переменного тока

    Активная мощность

    • P = √3 x V L x I L x Cosθ (в трехфазных цепях переменного тока)
    • P = 3 x V Ph x I Ph x Cosθ
    • P = √ (S 2 - Q 2 )
    • P = √ (VA 2 - VAR 2 )

    Реактивная мощность

    • Q = VI Sinθ
    • VAR = √ (VA 2 - P 2

      3)

    • кВАр = √ (кВА 2 - кВт 2 )

    Полная мощность

    • S = √ (P + Q 2 )
    • кВА = √кВт 2 + кВАр 2 9000 Комплексная мощность

      • S = VI
      • S = P + jQ… (In дуктивная нагрузка)
      • S = P - jQ… (емкостная нагрузка)

      Где

      • I = ток в амперах (A)
      • V = напряжение в вольтах (В)
      • P = мощность в ваттах (Вт)
      • R = сопротивление в Ом (Ом)
      • Cosθ = R / Z = коэффициент мощности
      • Z = импеданс = сопротивление цепей переменного тока
      • I Ph = фазный ток
      • I L = линейный ток
      • V Ph = фазное напряжение
      • V L = линейное напряжение
      • X L = индуктивное реактивное сопротивление = 2πfL… Где L = индуктивность в Генри.
      • X C = Емкостное реактивное сопротивление = 1 / 2πfC… Где C = емкость в фарадах.

      Постоянный ток (DC)

      Тип электрического тока, направление которого не меняется, называется постоянным током или DC. Это однонаправленный ток, который течет только в одном направлении и, в отличие от переменного тока, не течет назад. Поскольку направление тока не меняет полярность его напряжения также не меняют. Следовательно, постоянный ток всегда обозначается положительным (+) и отрицательным (-). Маркировка

      Generation

      Постоянный ток может генерироваться разными способами.Тот же метод генерации переменного тока можно использовать для генерации постоянного тока, подключив устройство, называемое коммутатором. Коммутатор - это вращающееся устройство, обеспечивающее однонаправленность тока.

      Постоянный ток обычно генерируется с помощью батарей и элементов. Батареи содержат химическое вещество, которое при химической реакции выделяет электроны и подает их в электрическую цепь.

      Переменный ток также можно преобразовать в постоянный с помощью устройства, называемого выпрямителем.

      Форма волны

      У постоянного тока нет определенной формы волны, потому что он течет только в одном направлении. Если вы подключите постоянный ток к осциллографу, он покажет прямую линию. Однако, если напряжение пульсирует, скажем, в цифровой схеме, которая работает только от постоянного напряжения, форма сигнала может выглядеть как последовательность импульсов или прямоугольные волны. Но форма волны никогда не опускается ниже 0 В.

      Формулы постоянного тока, напряжения, сопротивления и мощности

      Постоянный ток

      Напряжение постоянного тока

      • В = I x R
      • В = P / I
      • В = √ (P x R)

      Сопротивление постоянному току

      Питание постоянного тока

      Где

      • I = ток в амперах (А)
      • В = напряжение в вольтах (В)
      • P = мощность в ваттах (Вт)
      • R = сопротивление в Ом (Ом)

      Хранение и преобразование между переменным и постоянным током

      Нам нужны оба типа электрического тока в нашей повседневной жизни.Цифровые устройства, такие как смартфоны, ноутбуки, компьютеры и т. Д., Работают от постоянного тока, в то время как наши домашние и кухонные приборы, такие как вентиляторы, лампы, микшеры и т. Д., Работают от переменного тока.

      Переменный и постоянный ток взаимозаменяемы. Их можно легко преобразовать из одной формы в другую. Устройство, которое преобразует переменного тока в постоянный ток , называется выпрямителем , а устройство, которое преобразует постоянного тока в переменный ток , называется инвертором . Мы используем их оба для преобразования между источниками питания в соответствии с нашими потребностями.

      Розетки в нашем доме обеспечивают питание переменного тока, но когда нам нужно запитать устройство постоянного тока с помощью той же розетки, мы используем выпрямитель (например, блок питания в ПК или адаптер питания в кабеле ноутбука). Это помогает нам использовать один и тот же источник питания для питания обоих типов устройств. И мы также можем использовать источник постоянного тока для батарей для питания устройств переменного тока с помощью инверторов.

      Но существует ограничение переменного тока, т.е. электрический ток может сохраняться только тогда, когда он находится в форме постоянного тока.Следовательно, переменный ток преобразуется в плавный постоянный ток перед зарядкой аккумулятора, например, в мобильных телефонах.

      Зарядное устройство обеспечивает мобильность и возможность беспроводной связи для устройства. Он также используется в качестве аварийного резервного питания в суровых условиях для питания важнейшего оборудования, например, в больницах и т. Д.

      Преобразование и передача напряжения

      Линии передачи испытывают потери мощности (I 2 R) в виде тепла из-за величине тока, протекающего через них.Чтобы уменьшить ток, мы увеличиваем напряжение, чтобы поддерживать ту же мощность (P = I * V).

      В переменном токе напряжения можно легко преобразовать между высоким и низким напряжением с помощью устройства, называемого трансформатором . Мы используем повышающие трансформаторы на генерирующих станциях, чтобы повышать напряжение для передачи на большие расстояния. Кроме того, с помощью понижающего трансформатора , который обычно устанавливается на опорах электросети, те же самые напряжения снижаются до безопасного уровня для домашнего или коммерческого использования.

      При передаче постоянного тока высокого напряжения очень небольшие потери, и для этого требуется только два провода, но его обслуживание и преобразование между высоким и низким напряжением очень дорого, поэтому его никогда не применяли. Напряжение постоянного тока опасно, чем переменное, потому что переменное напряжение колеблется, а постоянное - это постоянный поток тока, и он никогда не отпустит вас.

      Основные различия между переменным и постоянным током (напряжение и ток)

      В следующей таблице показано сравнение и основные различия между переменным током «AC» и постоянным током «DC».

      Характеристики Переменный ток - переменный ток Постоянный ток - постоянный ток
      Определение Электрический ток, который периодически течет вперед и назад. Электрический ток, который течет только в прямом направлении
      Символ
      Направление тока Он является двунаправленным, то есть может течь как в прямом, так и в обратном направлении. Он однонаправлен и течет только в одном направлении, т.е. вперед
      Напряжение и ток Ток и напряжение непрерывно меняются. Ток и напряжение постоянны.
      Полярность В переменном токе нет полярности, потому что он колеблется. Имеется фиксированная полярность постоянного тока, отмеченная положительным (+) и отрицательным (-) знаками
      Перестановка клемм или полярность Перестановка клемм источника не повлияет на схему Перестановка клемм источника может повредить цепь.
      Частота Частота переменного тока обычно составляет 50 или 60 Гц Частота постоянного тока равна 0.
      Комплексное сопротивление Переменный ток вносит реактивное сопротивление в цепь, поэтому возникает комплексное сопротивление. Цепь постоянного тока имеет чисто резистивные нагрузки. Таким образом, полное сопротивление является чисто резистивным.
      Коэффициент мощности Коэффициент мощности переменного тока всегда равен или находится в диапазоне от 1 до 0. Частота равна 0, поэтому коэффициент мощности всегда равен 1.
      Генерация Переменный ток генерируется с помощью генератора переменного тока. Он вырабатывается с помощью коммутатора с генератором, солнечных батарей и химической реакции в батареях и элементах.
      Форма волны Переменный ток может быть синусоидальной, квадратной, треугольной, зубчатой ​​и т.д.
      Преобразование Выпрямитель используется для преобразования его в постоянный ток Инвертор используется для преобразования его в переменный ток
      Хранение Не может храниться Его можно напрямую хранить.
      Передача Есть некоторые потери при передаче на большие расстояния. Он имеет очень низкие потери при передаче высокого напряжения на большие расстояния.
      Линии передачи Для передачи требуется минимум 3 отдельных проводника Для передачи требуется только 2 проводника
      Стоимость передачи и техническое обслуживание Это дорого, но обслуживание и преобразование напряжения проще чем DC Он дешевле, но его обслуживание довольно опасно и дороже, чем AC
      Опасность Переменный ток менее опасен, чем постоянный ток, потому что он достигает 0 В через определенные промежутки времени.

      Добавить комментарий

      Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *