Как вычислить напряжение: «Как рассчитать напряжение в цепи?» – Яндекс.Кью

Электрическое напряжение: определение, формула, вольтметр

 

Электрический ток – это проходящие через проводник электроны, несущие отрицательный заряд. Объем этого заряда или, иными словами, количество электричества характеризует силу тока. Мы знаем, что сила тока одинакова во всех местах цепи.

Электроны не могут исчезать или «спрыгивать» с проводов и нагрузки. Поэтому, силу тока мы можем измерить в любом месте электрической цепи. Однако, будет ли одинаковым действие тока на разные участки этой цепи? Давайте разберемся.

Проходя по проводам, ток лишь слегка их нагревает, однако не совершает при этом большой работы. Проходя же через спираль электрической лампочки, ток не просто сильно нагревает ее, он нагревает ее до такой степени, что она, раскаляясь, начинает светиться. То есть в данном случае ток совершает механическую работу, и довольно приличную работу. Ток тратит свою энергию. Электроны в том же количестве продолжают бежать дальше, но энергии у них уже поменьше.

Определение электрического напряжения

То есть электрическое поле должно было «протащить» электроны через нагрузку, и энергия, которая при этом израсходовалась, характеризуется величиной, называемой электрическим напряжением. Эта же энергия потратилась на какое-то изменение состояния вещества нагрузки. Энергия, как мы знаем, не пропадает в никуда и не появляется из ниоткуда. Об этом гласит Закон сохранения энергии. То есть, если ток потратил энергию на прохождение через нагрузку, эту энергию приобрела нагрузка и, например, нагрелась.

То есть, приходим к определению: напряжение электрического тока – это величина, показывающая, какую работу совершило поле при перемещении заряда от одной точки до другой. Напряжение в разных участках цепи будет различным. Напряжение на участке пустого провода будет совсем небольшим, а напряжение на участке с какой-либо нагрузкой будет гораздо большим, и зависеть величина напряжения будет от величины работы, произведенной током.

Измеряют напряжение в вольтах (1 В). Для определения напряжения существует формула: 

U=A/q,

где U — напряжение,
A – работа, совершенная током по перемещению заряда q на некий участок цепи.

Напряжение на полюсах источника тока

Что касается напряжения на участке цепи – все понятно. А что же тогда означает напряжение на полюсах источника тока? В данном случае это напряжение означает потенциальную величину энергии, которую может источник придать току. Это как давление воды в трубах. Эта величина энергии, которая будет израсходована, если к источнику подключить некую нагрузку. Поэтому, чем большее напряжение у источника тока, тем большую работу может совершить ток.

Вольтметр

Для измерения напряжения существует прибор, называемый вольтметром. В отличие от амперметра, он подключается не произвольно в любом месте цепи, а параллельно нагрузке, до нее и после. В таком случае вольтметр показывает величину напряжения, приложенного к нагрузке.

Для измерения напряжения на полюсах источника тока, вольтметр подключают непосредственно к полюсам прибора.

Нужна помощь в учебе?

Предыдущая тема: Сила тока: природа, формула, измерение амперметром
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspСопротивление тока: притяжение ядер, проводники и непроводники

Формула и определение электрического напряжения в цепи в физике

В современном быту, строительстве и других сферах жизни человека огромную роль играет энергия, которая необходима для приведения в движение различных механизмов, производственных станков и инструментов. Электрическое напряжение, или как его принято называть в народе ток, занимает первое место среди ресурсов снабжения, поэтому человек во многом зависит от бесперебойной подачи электричества правильного номинала. В данной статье рассмотрено определение электрического напряжения, его формула, а также, от чего зависит и на что влияет данный показатель.

Электрическое напряжение

Что такое напряжение

Электрическое напряжение – это работа, которая необходима для подачи заряда электрическим полем от поставщика до потребляемого прибора по проводам или без них. Проще говоря, это величина силы, потраченной для доставки определенного заряда тока по проводнику от одного конца на другой. Без напряжения не будет перемещения заряженных частиц, а, следовательно, ток не будет поступать к потребителю, номинальная величина в цепи будет равна нулю.

Электрическим током заряжены все элементы и предметы, которые окружают человека, разница лишь в величине напряжения – у некоторых вещей данный показатель минимален и фактически не заметен, у других – наличие тока более выражено. За долгие годы исследований ученые изобрели множество приборов, которые способны вырабатывать электрический ток различного напряжения и силы, начиная от малогабаритных и заканчивая крупными электростанциями, питающими целые города. Электрическое напряжение напрямую связано с силой тока: чем выше напряжение, тем выше будет величина силы тока.

Для более точного понимания определения напряжения тока необходимо разобраться в физике образования электричества в целом. Откуда берется электрический ток?

Все предметы и вещества состоят из атомов с положительным зарядом, число которых равно числу вращающихся вокруг них отрицательно заряженных частиц. Проще говоря, количество электронов равно количеству нейтронов. Чтобы возникло напряжение в сети, из ядра извлекаются некоторые электроны, возникает разряжение, и оставшиеся частицы пытаются восполнить пробел путем притяжения электронов снаружи, возникает положительный заряд. Если же добавить электроны в атом, возникнет переизбыток, и образуется отрицательное энергетическое поле.

В результате такого взаимодействия возникают положительный и отрицательный потенциалы, и чем больше контакта у этих элементов, тем выше сила и напряжение электрического тока. При соединении указанных потенциалов образуется энергетическое поле, которое увеличивается при повышении количества заряженных атомов внутри себя.

Формула для вычисления напряжения тока выглядит следующим образом:

U=A/q, где:

• U – это само напряжение,
• A – работа, необходимая для перемещения заряда,
• Q – отрезок расстояния, на которое перемещается заряженный атом.

Формула напряжения

Таким образом, можно сделать вывод, что сила тока на протяжении всей цепи будет одинаковой, а напряжение на каждом из участков будет разным, в зависимости от нагрузки на данный отрезок. Как известно, энергия не возникает из ниоткуда и не пропадает в неизвестном направлении, поэтому при повышении напряжения на определенном участке провода избыточный ток выражается в тепловой нагрузке, проще говоря, материал, из которого изготовлен проводник, начинает греться.

Влияние температуры проводника на сопротивление

От чего зависит напряжение

Существует три основных фактора, влияющих на норматив напряжения электрических токов, среди которых:

1. Материал, из которого выполнен проводник. Для решения определенных задач существуют различные типы проводов, чаще всего можно встретить медные или алюминиевые изделия различного сечения и наружной оболочки. Наружная обмотка таких проводов бывает также из множества материалов, защитных и декоративных, например, ПВХ пленка или резиновая защита. Такая обработка позволяет использовать проводку в любых условиях, в том числе для организации наружного освещения;
2. Температуры использования проводника;
3. Уровня сопротивления электрического тока на данном участке. Данная величина зависит от свойств проводимости кабеля или иного предмета, подключенного к сети, и способности к беспрепятственному пропуску атомов через себя. Существуют материалы с нулевым сопротивлением или полностью диэлектрические, то есть не способные проводить электрический ток любого напряжения.

Ток и его напряжение напрямую зависят друг от друга, поэтому и их обозначения одинаковы. Напряжение тока измеряется в Вольтах и обозначается буквой В. Вольт выражается в разности положительного и отрицательного потенциалов на двух удаленных от друг друга точках поля, силы которого совершают усилия, равные одному Дж, при доставке заряда от одного отрезка к конечному. Номинал единицы заряда равен одному Кл, таким образом, обозначение 220 Вольт включает в себя понятие, что данная сеть способна потратить энергию в 220 Дж для транспортировки зарядов от входной точки до потребителя, это и называется электрическим напряжением в сети.

Виды напряжения электрического тока

Синусоида постоянного и переменного тока

Что такое электрическое напряжение, описывается в учебниках по физике, там же приводится его классификация на основании временного промежутка подачи энергии. По данному признаку напряжение бывает:

1. Постоянное – это когда на одном конце проводника ток и электрическое напряжение положительные, а на другом – отрицательные, и их значение направлено в одну сторону. Чаще всего такая система встречается в автономных батареях слабой и средней мощности;

Важно! Случайная или умышленная замена полярностей может привести к выходу из строя прибора, а также короткому замыканию при соединении нескольких элементов, осуществлять это нужно последовательно, стыкуя минусовый контакт к плюсовому. Синусоида при постоянном токе будет ровной без рывков и волн.

2. Переменный ток и электрическое напряжение отличаются от постоянных тем, что у них может быть несколько направлений, например, при частой замене потенциалов полярностей или их перемещении возникает обратное движение заряда, частота данного действия и будет показателем переменного тока. Чаще всего данную систему используют для транспортировки электричества по проводнику на большие расстояния, так как потери тока минимальны, следовательно, и напряжение не уменьшается. Также переменный ток используется в трехфазных двигателях и при доставке постоянного тока на трансформатор для его последующего разделения. Синусоида переменного тока выглядит неровной, волнообразной, с множественными скачками. Существуют формула и механизмы, которые используются для преобразования переменного тока в постоянный, это возможно при наличии конденсаторов и диодного моста.

Между фазами переменного тока также существуют свои показатели, в данном случае напряжение равно 380В, по количеству разности потенциалов в трехфазной сети. В сети напряженностью 220В всего два провода: один – с несущей фазой, второй – с нулем, также для безопасности добавляется кабель заземления. В трехфазной сети имеется четыре жилы, и один дополнительный заземляющий провод, в сумме напряжение всех трех фаз составляет 380В.

Меры предосторожности

Ток и электрическое напряжение являются источником повышенной опасности, поэтому при работе и эксплуатации данного типа энергии необходимо соблюдать нормы и правила безопасности, не допускать аварийных ситуаций и обеспечить все приборы автоматической системой отключения питания.

Запрещается работать с проводкой, находящейся под напряжением, или без устройства для заземления. В случае возникновения короткого замыкания необходимо отключить все приборы от сети и предотвратить возгорание обмотки двигателя или кабеля.

Видео

Оцените статью:

10 формул по физике

Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “Радиолюбитель“

Формулы составляют скелет науки об электронике. Вместо того, чтобы сваливать на стол целую кучу радиоэлементов, а потом переподключать их между собой, пытаясь выяснить, что же появится на свет в результате, опытные специалисты сразу строят новые схемы на основе известных математических и физических законов. Именно формулы помогают определять конкретные значения номиналов электронных компонентов и рабочих параметров схем.

Точно так же эффективно использовать формулы для модернизации уже готовых схем. К примеру, для того, чтобы выбрать правильный резистор в схеме с лампочкой, можно применить базовый закон Ома для постоянного тока (о нем можно будет прочесть в разделе “Соотношения закона Ома” сразу после нашего лирического вступления). Лампочку можно заставить, таким образом, светить более ярко или, наоборот — притушить.

В этой главе будут приведены многие основные формулы физики, с которыми рано или поздно приходится сталкиваться в процессе работы в электронике. Некоторые из них известны уже столетия, но мы до сих пор продолжаем ими успешно пользоваться, как будут пользоваться и наши внуки.

Соотношения закона Ома

Закон Ома представляет собой взаимное соотношение между напряжением, током, сопротивлением и мощностью. Все выводимые формулы для расчета каждой из указанных величин представлены в таблице:

Искомая величина	Формула
Напряжение, В	U=I*R
Ток, А	I=U/R
Сопротивление, Ом	R=U/I
Мощность, Вт	P=U*I

В этой таблице используются следующие общепринятые обозначения физических величин:

U — напряжение (В),

I — ток (А),

Р — мощность (Вт),

R — сопротивление (Ом),

Потренируемся на следующем примере: пусть нужно найти мощность схемы. Известно, что напряжение на ее выводах составляет 100 В, а ток— 10 А. Тогда мощность согласно закону Ома будет равна 100 х 10 = 1000 Вт. Полученное значение можно использовать для расчета, скажем, номинала предохранителя, который нужно ввести в устройство, или, к примеру, для оценки счета за электричество, который вам лично принесет электрик из ЖЭК в конце месяца.

А вот другой пример: пусть нужно узнать номинал резистора в цепи с лампочкой, если известно, какой ток мы хотим пропускать через эту цепь. По закону Ома ток равен:

I = U / R

Схема, состоящая из лампочки, резистора и источника питания (батареи) показана на рисунке. Используя приведенную формулу, вычислить искомое сопротивление сможет даже школьник.

Что же в этой формуле есть что? Рассмотрим переменные подробнее.

> U пит (иногда также обозначается как V или Е): напряжение питания. Вследствие того, что при прохождении тока через лампочку на ней падает какое-то напряжение, величину этого падения (обычно рабочее напряжение лампочки, в нашем случае 3,5 В) нужно вычесть из напряжения источника питания.

К примеру, если Uпит = 12 В, то U = 8,5 В при условии, что на лампочке падает 3,5 В.

>  I: ток (измеряется в амперах), который планируется пропустить через лампочку. В нашем случае – 50 мА. Так как в формуле ток указывается в амперах, то 50 миллиампер составляет лишь малую его часть: 0,050 А.

> R: искомое сопротивление токоограничивающего резистора, в омах.

В продолжение, можно проставить в формулу расчета сопротивления реальные цифры вместо U, I и R:

R = U/I = 8,5 В / 0,050 А= 170 Ом

Расчёты сопротивления

Рассчитать сопротивление одного резистора в простой цепи достаточно просто. Однако с добавлением в нее других резисторов, параллельно или последовательно, общее сопротивление цепи также изменяется. Суммарное сопротивление нескольких соединенных последовательно резисторов равно сумме отдельных сопротивлений каждого из них. Для параллельного же соединения все немного сложнее.

Почему нужно обращать внимание на способ соединения компонентов между собой? На то есть сразу несколько причин.

> Сопротивления резисторов составляют только некоторый фиксированный ряд номиналов. В некоторых схемах значение сопротивления должно быть рассчитано точно, но, поскольку резистор именно такого номинала может и не существовать вообще, то приходится соединять несколько элементов последовательно или параллельно.

> Резисторы — не единственные компоненты, которые имеют сопротивление. К примеру, витки обмотки электромотора также обладают некоторым сопротивлением току. Во многих практических задачах приходится рассчитывать суммарное сопротивление всей цепи.

Расчет сопротивления последовательных резисторов

Формула для вычисления суммарного сопротивления резисторов, соединенных между собой последовательно, проста до неприличия. Нужно просто сложить все сопротивления:

Rобщ = Rl + R2 + R3 + … (столько раз, сколько есть элементов)

В данном случае величины Rl, R2, R3 и так далее — сопротивления отдельных резисторов или других компонентов цепи, а Rобщ — результирующая величина.

Так, к примеру, если имеется цепь из двух соединенных последовательно резисторов с номиналами 1,2 и 2,2 кОм, то суммарное сопротивление этого участка схемы будет равно 3,4 кОм.

Расчет сопротивления параллельных резисторов

Все немного усложняется, если требуется вычислить сопротивление цепи, состоящей из параллельных резисторов. Формула приобретает вид:

R общ = R1 * R2 / (R1 ­­+ R2)

где R1 и R2 — сопротивления отдельных резисторов или других элементов цепи, а Rобщ -результирующая величина. Так, если взять те же самые резисторы с номиналами 1,2 и 2,2 кОм, но соединенные параллельно, получим

776,47 = 2640000 / 3400

Для расчета результирующего сопротивления электрической цепи из трех и более резисторов используется следующая формула:

Здесь снова величины Rl, R2, R3 и так далее — сопротивления отдельных резисторов, a Rобщ — суммарная величина.

Расчёты ёмкости

Формулы, приведенные выше, справедливы и для расчета емкостей, только с точностью до наоборот. Так же, как и для резисторов, их можно расширить для любого количества компонентов в цепи.

Расчет емкости параллельных конденсаторов

Если нужно вычислить емкость цепи, состоящей из параллельных конденсаторов, необходимо просто сложить их номиналы:

Собщ = CI + С2 + СЗ + …

В этой формуле CI, С2 и СЗ — емкости отдельных конденсаторов, а Собщ суммирующая величина.

Расчет емкости последовательных конденсаторов

Для вычисления общей емкости пары связанных последовательно конденсаторов применяется следующая формула:

Собщ  = С1 * С2 /( С1+С2)

где С1 и С2 — значения емкости каждого из конденсаторов, а Собщ — общая емкость цепи

Расчет емкости трех и более последовательно соединенных конденсаторов

В схеме имеются конденсаторы? Много? Ничего страшного: даже если все они связаны последовательно, всегда можно найти результирующую емкость этой цепи:

И здесь опять величины C1, С2, СЗ и так далее — емкости отдельных конденсаторов, а Собщ. — суммарная величина.

Так зачем же вязать последовательно сразу несколько конденсаторов, когда могло хватить одного? Одним из логических объяснений этому факту служит необходимость получения конкретного номинала емкости цепи, аналога которому в стандартном ряду номиналов не существует. Иногда приходится идти и по более тернистому пути, особенно в чувствительных схемах, как, например, радиоприемники.

Расчёт энергетических уравнений

Наиболее широко на практике применяют такую единицу измерения энергии, как киловатт-часы или, если это касается электроники, ватт-часы. Рассчитать затраченную схемой энергию можно, зная длительность времени, на протяжении которого устройство включено. Формула для расчета такова:

ватт-часы = Р х Т

В этой формуле литера Р обозначает мощность потребления, выраженную в ваттах, а Т — время работы в часах. В физике принято выражать количество затраченной энергии в ватт-секундах, или Джоулях. Для расчета энергии в этих единицах ватт-часы делят на 3600.

Расчёт постоянной ёмкости RC-цепочки

В электронных схемах часто используются RC-цепочки для обеспечения временных задержек или удлинения импульсных сигналов. Самые простые цепочки состоят всего лишь из резистора и конденсатора (отсюда и происхождение термина RC-цепочка).

Принцип работы RC-цепочки состоит в том, что заряженный конденсатор разряжается через резистор не мгновенно, а на протяжении некоторого интервала времени. Чем больше сопротивление резистора и/или конденсатора, тем дольше будет разряжаться емкость. Разработчики схем очень часто применяют RC-цепочки для создания простых таймеров и осцилляторов или изменения формы сигналов.

Каким же образом можно рассчитать постоянную времени RC-цепочки? Поскольку эта схема состоит из резистора и конденсатора, в уравнении используются значения сопротивления и емкости. Типичные конденсаторы имеют емкость порядка микрофарад и даже меньше, а системными единицами являются фарады, поэтому формула оперирует дробными числами.

T = RC

В этом уравнении литера Т служит для обозначения времени в секундах, R — сопротивления в омах, и С — емкости в фарадах.

Пусть, к примеру, имеется резистор 2000 Ом, подключенный к конденсатору 0,1 мкФ. Постоянная времени этой цепочки будет равна 0,002 с, или 2 мс.

Для того чтобы на первых порах облегчить вам перевод сверхмалых единиц емкостей в фарады, мы составили таблицу:

Значение емкости конденсатора, мкФ	Емкость конденсатора для расчета
10	0,000 01
1	0,000 001
0,1	0,000 000 1
0,01	0,000 000 01

Расчёты частоты и длины волны

Частота сигнала является величиной, обратно пропорциональной его длине волны, как будет видно из формул чуть ниже. Эти формулы особенно полезны при работе с радиоэлектроникой, к примеру, для оценки длины куска провода, который планируется использовать в качестве антенны. Во всех следующих формулах длина волны выражается в метрах, а частота — в килогерцах.

Расчет частоты сигнала

Предположим, вы хотите изучать электронику для того, чтобы, собрав свой собственный приемопередатчик, поболтать с такими же энтузиастами из другой части света по аматорской радиосети. Частоты радиоволн и их длина стоят в формулах бок о бок. В радиолюбительских сетях часто можно услышать высказывания о том, что оператор работает на такой-то и такой длине волны. Вот как рассчитать частоту радиосигнала, зная длину волны:

Частота = 300000 / длина волны

Длина волны в данной формуле выражается в миллиметрах, а не в футах, аршинах или попугаях. Частота же дана в мегагерцах.

Расчет длины волны сигнала

Ту же самую формулу можно использовать и для вычисления длины волны радиосигнала, если известна его частота:

Длина волны = 300000 / Частота

Результат будет выражен в миллиметрах, а частота сигнала указывается в мегагерцах.

Приведем пример расчета. Пусть радиолюбитель общается со своим другом на частоте 50 МГц (50 миллионов периодов в секунду). Подставив эти цифры в приведенную выше формулу, получим:

6000 миллиметров = 300000 / 50 МГц

Однако чаще пользуются системными единицами длины — метрами, поэтому для завершения расчета нам остается перевести длину волны в более понятную величину. Так как в 1 метре 1000 миллиметров, то в результате получим 6 м. Оказывается, радиолюбитель настроил свою радиостанцию на длину волны 6 метров. Прикольно!

---

---

Основные расчетные электротехнические формулы

Электрическое сопротивление материала определяется по формулам:

Электрическое сопротивление, Ом, материала

R = U/I, где U — напряжение, В; I — сила тока, А.

Удельное электрическое сопротивление, Ом·м,

ρ=Rs/l. S – сечение проводника, м² ; l – длина проводника, м.

Под удельным электрическим сопротивлением материала понимают сопротивление проводника длиной 1 м и сечением 1 м² при 20°С.

Величина, обратная удельному сопротивлению, называется проводимостью:

v=1/ρ.

Если вместо сечения проводника S задан его диаметр D, то сечение, м², находят по формуле

S= πD²/4, где π =3,14.

Сопротивление материала зависит от температуры. Если материал нагрет до температуры t°С, то его сопротивление, Ом, при этой температуре равно:

Rt= R0[1 + α (t – t0)],

где R0 – сопротивление при начальной температуре t0°С, Ом; α – температурный коэффициент.

Далее приводятся значения α для различных материалов.

Медь, алюминий, вольфрам	0,004
Сталь	0,006
Латунь	0,002

Сопротивление нескольких проводников зависит от способа их соединения. Например, при параллельном соединении сопротивление трех проводников определяется по формуле:

Rоб=R1*R2*R3/(R1R2+R2R3+R3R1)

При последовательном соединении:

Rоб=R1+R2+R3.

Постоянный ток

Постоянный ток применяют для питания устройств связи, транзисторных приборов, стартеров автомобилей, электрокар, а также, для зарядки аккумуляторов.

В качестве источников постоянного тока используют гальванические элементы, солнечные батареи, термоэлектрогенераторы, генераторы постоянного тока.

При параллельном соединении нескольких проводников с током с равными напряжениями:

Iоб = I1+I2+…+In Uоб=U1=U2=…=Un

При последовательном соединении: Iоб = Imin; – где Imin, ток наименьшего по мощности источника тока (генератора, аккумуляторной батареи).

Uоб = U1+U2+…+Un

Основные параметры цепей однофазного переменного тока

Однофазный переменный ток промышленной частоты имеет 50 периодов колебаний в секунду, или 50 Гц. Его применяют для питания небольших вентиляторов, электробытовых приборов, электроинструмента, при электросварке и для питания большинства осветительных приборов.

Частота переменного тока, Гц:

f= 1/T = np/60, где п — частота вращения генератора, мин ^-1; р – число пар полюсов генератора.

Мощность однофазного переменного тока:

активная, Вт, Ра = IUcosφ;

реактивная, вар, Q = IUsinφ;

кажущаяся, В А, S = IU =√ (P ²α+Q ²)

Если в цепь переменного однофазного тока включено только активное сопротивление (например, нагревательные элементы или электрические лампы), то значение силы тока и мощности в каждый момент времени определяют по закону Ома:

I=U/R; Рa = IU = I²R=U²/R.

Коэффициент мощности в цепи с индуктивной нагрузкой

Cosφ= Рa/IU= Рa/S.

Основные параметры цепей трехфазного переменного тока

Трехфазный переменный ток используют для питания большинства промышленных электроприемников. Частота трехфазного переменного тока 50 Гц.

В трехфазных системах обмотки генератора и электроприемника соединяют по схемам «звезда» или «треугольник». При соединении в звезду концы всех трех обмоток генератора (или электроприемника) объединяют в общую точку, называемую нулевой или нейтралью (рис. 5а).

При соединении в треугольник начало первой обмотки соединяют с концом второй, начало второй обмотки — с концом третьей и начало третьей — с концом первой обмотки (рис. 5б).

Если от генератора отходят только три провода, то такая система называется трехфазной трехпроводной; если от него отходит еще и четвертый нулевой провод, то систему называют трехфазной четырехпроводной.

Трехфазные трехпроводные сети используют для питания трехфазных силовых потребителей, а четырехпроводные сети – для питания преимущественно осветительных и бытовых нагрузок.

В трехфазных системах различают фазные и линейные токи и напряжения. При соединении фаз звездой линейный I и фазный Iφ токи равны:

а напряжение U =√3Uφ

При соединении треугольником

I =√3Iφ

а напряжение U = Uφ.

Мощность переменного трехфазного тока:

генератора:

• активная, Вт, Рг =√3IUcosφ ,
• реактивная, вар, Q=√3IUsinφ
• полная, ВА, S = √3IU.

где φ – угол сдвига фаз между фазным напряжением генератора и током в той же фазе приемника, который равен току в линии при соединении обмоток генератора звездой.

приемника:

• активная, Вт, Рп =3UφIcosφп=√3 IUcosφп ,
• реактивная, вар, Q=√3 UφIsinφп=√3 UIsinφ
• полная, ВА, S = √3UI.

где φ – угол сдвига фаз между фазным напряжением приемника и током в той же фазе приемника, который равен току линейному только при соединении звездой.

Подсчет количества теплоты, выделяемой при протекании электрического тока по проводнику.

Количество теплоты, Дж, выделяемой электрическим током в проводнике,

Q=I²Rt где t — время, с.

При определении теплового действия электрического тока учитывают, что 1 кВт·ч выделяет 864 ккал (3617 кДж).

Если у Вас остались вопросы – обращайтесь к нам, в авторизованный сервисный центр “Эл Ко-сервис” Мы всегда рады помочь Вам в решении возникших у Вас проблем.

Инженерно-технический отдел авторизованного сервисного центра “Эл Ко-сервис”

Вычислить напряжение в участке цепи : Чулан (Ф)

Правила форума

В этом разделе нельзя создавать новые темы.

caxap	Re: Вычислить напряжение в участке цепи 16.01.2011, 18:10
Заслуженный участник 07/01/10 2015	Входной ток делится между цепями. Напряжение при параллельном соединении…

Jackey	Re: Вычислить напряжение в участке цепи 16.01.2011, 18:13
07/01/11 29	Где выходной ток?

caxap	Re: Вычислить напряжение в участке цепи 16.01.2011, 18:15
Заслуженный участник 07/01/10 2015

Jackey	Re: Вычислить напряжение в участке цепи 16.01.2011, 18:42
07/01/11 29	а как он делится?

caxap	Re: Вычислить напряжение в участке цепи 16.01.2011, 18:51
Заслуженный участник 07/01/10 2015	См. учебник по физике/электротехнике.

Jackey	Re: Вычислить напряжение в участке цепи 16.01.2011, 20:45
07/01/11 29	там все те же формулы

Tlalok	Re: Вычислить напряжение в участке цепи 16.01.2011, 20:57
Заслуженный участник 14/03/10 595 Одесса, Украина	Нет. Прочтите раздел посвященный последовательному и параллельному соединению проводников, а не выбирайте из него формулы.

Jackey	Re: Вычислить напряжение в участке цепи 17.01.2011, 15:00
07/01/11 29

caxap	Re: Вычислить напряжение в участке цепи 17.01.2011, 15:09
Заслуженный участник 07/01/10 2015	Правильно. Только это не конец. Спрашивалось-то напряжение на резисторе 5 Ом, и ток через него, если я правильно понял. А чтобы их найти — некуда деваться — придётся прочитать про то, как распределяются токи и напряжения при параллельном соединении и последовательном.

Страница 1 из 1

[ Сообщений: 12 ]

Модераторы: photon, Aer, whiterussian, Jnrty, profrotter, Парджеттер, Eule_A, Pphantom, Супермодераторы

Как рассчитать падение напряжения и потери мощности в проводах

Вы должны увидеть провод в качестве другого резистора, размещенного последовательно. Вместо этого резистор подключен к источнику питания с напряжением V …RloadрнагрузкаVВ

Вы должны увидеть это как сопротивление подключенное через два провода с сопротивлением R провода к источнику питания с напряжением V :рнагрузкарнагрузкарпроводрпроводВВ

Теперь мы можем использовать где V обозначает напряжение, I — ток, а R — сопротивление.V = я ⋅рВзнак равноя⋅рВВяярр

Пример

Давайте предположим , что напряжение , приложенное к цепи . Нагрузка R равна 250 Ом, а сопротивление провода R равно 2,5 Ом (если вы не знаете сопротивления провода, см. Ниже в разделе «Расчет сопротивления провода»). Сначала мы рассчитываем ток через цепь, используя5 В5Врнагрузкарнагрузка250 Ом250Ωрпроводрпровод2,5 Ом2.5Ω :I=5Я = Vрязнак равноВрЯ = 5250 + 2 ⋅ 2,5= 5255= 0,01961 А = 19,61 мАязнак равно5250+2⋅2.5знак равно5255знак равно0,01961Aзнак равно19,61мА

Теперь мы хотим знать, какое падение напряжения на одном куске провода использует : V = 0,01961 ⋅ 2,5 = 0,049025 V = 49,025 мВV = я ⋅рВзнак равноя⋅рV = 0,01961 ⋅ 2,5 = 0,049025 В= 49,025 мВВзнак равно0,01961⋅2.5знак равно0.049025Взнак равно49,025мВ

Мы также можем рассчитать напряжение над нагрузкой таким же образом: V = 0,01961 ⋅ 250 = 4,9025 ВрнагрузкарнагрузкаV = 0,01961 ⋅ 250 = 4,9025 ВВзнак равно0,01961⋅250знак равно4,9025В

Предвидение потери напряжения

Что, если нам действительно нужно напряжение над нагрузкой R ? Мы должны изменить напряжение V от источника питания , так что напряжение на R нагрузки будет 5 V .5 В5ВрнагрузкарнагрузкаВВрнагрузкарнагрузка5 В5В

Сначала мы рассчитываем ток через : I load = V loadрнагрузкарнагрузкаянагрузка= Vнагрузкарнагрузка= 5250= 0,02 А = 20 мАянагрузказнак равноВнагрузкарнагрузказнак равно5250знак равно0.02Aзнак равно20мА

Поскольку мы говорим о последовательных сопротивлениях, ток одинаков во всей цепи. Следовательно, ток, который должен дать источник питания, равен I нагрузке . Мы уже знаем , общее сопротивление цепи: R = 250 + 2 ⋅ 2,5 = 255 ΩяяянагрузкаянагрузкаR = 250 + 2 ⋅ 2,5 = 255 Ωрзнак равно250+2⋅2.5знак равно255Ω . Теперь мы можем рассчитать необходимое напряжение питания, используя : V = 0,02 ⋅ 255 =V = я ⋅рВзнак равноя⋅рV = 0,02 ± 255 = 5,1 ВВзнак равно0.02⋅255знак равно5,1В

---

Что если мы хотим узнать, сколько энергии теряется в проводах? В основном мы используем , где P обозначает мощность, VP = V ⋅япзнак равноВ⋅яппВВ напряжение, а ток.яя

Поэтому единственное, что нам нужно сделать, это ввести правильные значения в формулу.

Пример

Мы снова используем источник питания с нагрузкой 250 Ом R и два провода по 2,5 Ом каждый. Падение напряжения на одной части проволоки, как вычислено выше, 0.049025 V . Тока через цепь была 0,01961 .5 В5В250 Ом250Ωрнагрузкарнагрузка2,5 Ом2.5Ω0,049025 В0.049025В0,01961 А0,01961A

Теперь мы можем рассчитать потери мощности в одном проводе: ппровод= 0.049025 ⋅ 0,01961 = 0,00096138 W = 0,96138 мВтппроводзнак равно0.049025⋅0,01961знак равно0.00096138Wзнак равно0,96138мВт

---

Во многих случаях мы будем знать длину провода и AWG ( American Wire Gauge ) провода, но не сопротивление. Однако легко рассчитать сопротивление.LL

В Википедии есть список доступных спецификаций AWG , который включает сопротивление на метр в Ом на километр или миллиОм на метр. У них также есть это за килограмм или футы.

Мы можем рассчитать сопротивление провода рпроводрпровод путем умножения длины проволоки сопротивления на метр.

Пример

500 м500м

рпровод= 0,5 км .31 33,31 Ом / км = 16,655 Омрпроводзнак равно0,5км⋅33,31Ω/кмзнак равно16,655Ω

Как определить напряжение ЛЭП по виду изоляторов ВЛ?

Для опытного специалиста электрика нет ничего проще, чем по внешнему виду опоры ЛЭП определить напряжение на ней. Сама конструкция опоры, то какие изоляторы установлены на ней, сколько проводов, как они размещены — все это при визуальном осмотре позволит сделать вывод о напряжении конкретной высоковольтной линии. Но что делать, если специалиста нет, и перед вами стоит вопрос: «Сколько вольт в ЛЭП?» и нужно узнать напряжение в линии электропередач в киловольтах (кВ). 

Для чего обычному человеку, не имеющему никакого отношения к работе линий электропередач, знать о напряжении в проводах ЛЭП? Для чего эти базовые знания по электрике? Дело все в том, что эти знания могут оказаться не просто полезной информацией, но даже кому-то помогут спасти жизнь.

Для повышения эффективности передачи электроэнергии и снижения потерь в воздушных и кабельных линиях, электрические сети разбивают на участки с разными классами напряжения ЛЭП.

Классификация ЛЭП по напряжению

1. Низший класс напряжения ЛЭП – до 1 кВ;
2. Средний класс напряжения ЛЭП – от 1 кВ до 35 кВ;
3. Высокий класс напряжения ЛЭП – от 110 кВ до 220 кВ;
4. Сверхвысокое напряжение ВЛ – от 330 кВ до 500 кВ;
5. Ультравысокое – от 750 кВ. 

Сколько вольт опасно для человека?

Высокое напряжение воздействует на человека опасным для здоровья образом, так как ток (переменный или постоянный) способен не только поразить человека, но и нанести ожоги. Сеть 220 в, 50 Гц уже достаточно опасна так, как считается, что постоянное или переменное напряжение, которое превышает 36 вольт и ток 0,15А убивает человека. В связи с этим, в ряде случаев даже ток осветительной сети может оказаться смертельным для человека. Поэтому высоковольные провода подвешивают на определенной высоте на ЛЭП опорах. Высота столба ЛЭП зависит от стрелы провеса провода, расстояния от провода до поверхности земли, мощности ЛЭП и т. п

С ростом рабочего напряжения в проводах ЛЭП увеличиваются размеры и сложность конструкций опор электропередач. Если для передачи напряжения 220/380 В используются обычные железобетонные (иногда деревянные) опоры ЛЭП с фарфоровыми линейными изоляторами, то воздушные линии мощность 500 кВ имеют внешний вид совсем иной. Опора ВЛ 500кВ представляет собой сборную металлическую П-образную конструкцию высотой до нескольких десятков метров, к которым три провода крепятся с помощью траверс посредством гирлянд изоляторов. В воздушных линиях электропередач максимального напряжения ЛЭП 1150кВ для каждого из трех проводов предусмотрена отдельностоящая металлическая опора ЛЭП.

Важная роль при прокладке высоковольтных ЛЭП принадлежит типу линейных изоляторов, вид и конструкция которых зависят от напряжения в линии электропередач. Поэтому напряжение ЛЭП легко узнать по внешнему виду изолятора ВЛ.

 Штыревые фарфоровые изоляторы используются для подвешивания самых легких проводов в воздушных линиях небольшой мощности 0,4-10 кВ. Штыревые изоляторы этого типа имеют значительные недостатки, основными из которых являются недостаточная электрическая прочность (ограничение напряжения ЛЭП 0,4-10кВ) и неудовлетворительный способ закрепления на изоляторе проводов ВЛ, создающие в эксплуатации возможность повреждений проводов в местах их креплений при автоколебаниях подвески. Поэтому в последнее время штыревые изоляторы полностью уступили место подвесным. Изоляторы ВЛ подвесного типа, применяющиеся у нас в контактной сети, имеют несколько иной внешний вид и размеры.

При напряжении в ЛЭП свыше 35кВ используются подвесные изоляторы ВЛ, внешний вид которых представляет собой фарфоровую или стеклянную тарелку-изолятор, шапки из ковкого чугуна и стержня. Для обеспечения необходимой изоляции изоляторы собирают в гирлянды. Размеры гирлянды зависят от напряжения линии и типа изоляторов высоковольтных линий.

Приблизительно определить напряжение ЛЭП, мощность линии по внешнему виду, простому человеку бывает трудно, но, как правило, это можно сделать простым способом — точно посчитать количество и узнать сколько изоляторов в гирлянде крепления провода (в ЛЭП до 220кВ), или число проводов в одной связке («пучке») для линий от 330кВ и выше..

Сколько вольт в высоковольтных проводах ЛЭП?

 Электрические линии малого напряжения — это ЛЭП-35 кВ (напряжение 35000 Вольт) легко определить самому визуально, т.к. они имеют в каждой гирлянде небольшое количество изоляторов — 3-5 штук.

ЛЭП 110 кВ — это уже 6-10 высоковольтных изоляторов в гирляндах, если число тарелок от 10-ти до 15-ти, значит это ВЛ 220 кВ.

Если вы можете видеть, что высоковольтные провода раздваиваются (расщепление) тогда — ЛЭП 330 кВ, если количество проводов подходящих на каждую траверса ЛЭП уже три (в каждой высоковольтной цепи) — то напряжение ВЛ 500 кВ, если количество проводов в связке четыре — мощность ЛЭП 750кВ.

 Для более точного определения напряжения ВЛ обратитесь к специалистам в местное энергетическое предприятие — собственник, чтобы узнать чья опора ЛЭП и найти владельца кому принадлежат электрические сети. Также точно узнать напряжения можно, посмотрев маркировку, что написана на опоре ЛЭП, рядом с номером. Буква в маркировке означает: Т — 35 кВ, С — 110 кВ, Д — 220 кВ.

Количество изоляторов на ЛЭП (в гирлянде ВЛ)

Количество подвесных изоляторов в гирляндах ВЛ на металлических и железобетонных опорах ЛЭП в условиях чистой атмосферы (с обычным полевым загрязнением).

Тип изолятора по ГОСТ	ВЛ 35 кВ	ВЛ 110 кВ	ВЛ 150 кВ	ВЛ 220 кВ	ВЛ 330 кВ	ВЛ 500 кВ
ПФ6-А (П-4,5)	3	7	9	13	19	—
ПФ6-Б (ПМ-4,5)	3	7	10	14	20	—
ПФ6-В (ПФЕ-4,5)	3	7	9	13	19	—
(ПФЕ-11)	—	6	8	11	16	21
ПФ16-А	—	6	8	11	17	23
ПФ20-А (ПФЕ-16)	—	—	—	10	14	20
(ПФ-8,5)	—	6	8	11	16	22
(П-11)	—	6	8	11	15	21
ПС6-А (ПС-4,5)	3	8	10	14	21	—
ПС-11 (ПС-8,5)	3	7	8	12	17	24
ПС16-А	—	6	8	11	16	22
ПС16-Б	—	6	8	12	17	24
ПС22-А	—	—	—	10	15	21
ПС30-А	—	—	—	11	16	22

Химия 30 Электрохимия — Расчет напряжения электрохимических ячеек

2.4 Расчет напряжений электрохимических ячеек

Вернемся к нашему цинк-медному электрохимическому элементу. Теперь мы можем использовать Таблицу стандартных восстановительных потенциалов, чтобы не только рассчитать напряжение нашей ячейки, но и объяснить, почему именно цинк, а не медь, подвергся окислению.

Перед тем, как рассчитать напряжение элемента, вы должны сначала определить, какая половина элемента подвергнется окислению, а какая — восстановлению.Найдите полуреакции меди и цинка в Таблице стандартных восстановительных потенциалов. Будьте осторожны — у элемента часто бывает более одной полуреакции. Для меди найдите полуреакцию Cu | Cu ²⁺ (если не указано иное, всегда используйте эту полуреакцию для меди).

	E °
Cu 2+ (водн.) + 2e — → Cu (s)	0.34 В
Zn 2+ (водн.) + 2e — → Zn (s)	-0,76 В

В таблице все реакции записаны как реакции восстановления. Значения E ° показывают, какая половина реакции лучше конкурирует за электроны. Поскольку медная полуреакция имеет большее значение для Е °, чем полуреакция цинка, медь будет восстанавливаться, вызывая окисление цинка.Таким образом, мы обращаем уравнение цинка и при этом меняем знак цинка. Пока электроны сокращаются, мы можем сложить два уравнения вместе, чтобы получить полную окислительно-восстановительную реакцию и определить напряжение ячейки:

		E °
Cu 2+ (водн.) + 2e — → Cu (s)		0.34 В
Zn (т) → Zn 2+ (водн.) + 2e —	+	0,76 В
Cu 2+ (водн.) + Zn (s) → Zn 2+ (водн.) + Cu (s)		1.10 В

При создании электрохимической ячейки всегда обращайте половину реакции, которая приведет к положительному значению E ° при сложении уравнений.

Положительное значение E ° указывает на спонтанную химическую реакцию В электрохимических ячейках всегда происходят спонтанные химические реакции

---

Попробуем еще один пример настройки электрохимической ячейки.

Мы хотим создать электрохимическую ячейку с использованием полуэлементов из алюминия (Al | Al ³⁺ ) и свинца (Pb | Pb ²⁺ ). Наши задачи:

1. Определите две задействованные половинные реакции: какая реакция подвергнется окислению, а какая — восстановлению.
2. Определите напряжение ячейки.
3. Схема установки электрохимической ячейки, включая следующие элементы:
   
   • две полуячейки, включая электроды и растворы электролитов
   • внешняя цепь, показывающая направление электронного потока
   • солевой мостик с электролитом, включающий движение ионов
   • маркировка анода и катода
   • Обозначьте положительные и отрицательные сообщения

	Шаг 1	Прежде чем вы начнете создавать свою диаграмму, вам необходимо определить, что будет окисляться, а что восстанавливаться.Заодно можно рассчитать напряжение ячейки. Расположение двух полуреакций в таблице стандартных электродных потенциалов:
		E ° Pb 2+ (водн.) + 2e — → Pb (s) -0.13 В Al 3+ (водн.) + 3e — → Al (s) -1,66 В
	Шаг 2	Поскольку свинец имеет больший электродный потенциал, чем алюминий, свинец будет восстанавливаться, а алюминий окисляться. Таким образом, мы перевернем уравнение алюминия и изменим его знак. Также укажите, что окисляется, а что восстанавливается.
		E ° уменьшение Pb 2+ (водн.) + 2e — → Pb (s) -0.13 В окисление Al (т) → Al 3+ (водн.) + 3e — +1,66 В
	Шаг 3	Теперь мы можем рассчитать напряжение ячейки. Полезный совет — вы знаете, правильно ли вы переключили уравнение, когда получаете положительное напряжение. Все электрохимические элементы будут иметь положительное напряжение!
		Еще одна важная вещь, которую нужно знать — это новинка. Мы должны сбалансировать два уравнения для электронов, прежде чем складывать их вместе. Однако это НЕ изменит значение E ° !!!
	Шаг 4	В это время мы также определим, какой электрод будет анодом, а какой — катодом.Помните — Бык и рыжий кот :
		E ° катод уменьшение 3Pb 2+ (водн.) + 6e — → 3 Pb (s) -0.13 В анод окисление 2Al (т) → 2Al 3+ (водн.) + 6e — +1,66 В нетто 2Al (с) + 3Pb 2+ (водн.) → 3 Pb (с) + 2Al 3+ (водн.) 1.53 В
	Шаг 5	Теперь, когда у нас есть вся ключевая информация, мы можем построить диаграмму ячейки. Пошаговая инструкция: Нарисуйте 2 стакана, каждый из которых содержит электрод — два металла, используемых в наших реакциях. В каждый стакан добавьте раствор электролита. Электролит будет включать ион металла и другой ион (NO 3 — обычно является хорошим выбором, поскольку он не образует осадка). Добавьте внешнюю цепь (провод, соединяющий два электрода) и солевой мостик с раствором электролита (часто хорошим выбором является KNO 3 ).
		3. Обозначьте на схеме следующее: Направление потока электронов (поток электронов от A к C) Движение ионов от солевого мостика (анионы к аноду; катионы к катоду) Положительный и отрицательный стержни (анод — место восстановления — высвобождает электроны, поэтому он является отрицательным стержнем; катод — место окисления — расходует электроны, поэтому он является положительным стержнем).

---

Пришло время попрактиковаться в создании ваших собственных электрохимических ячеек (Практический набор 4). В этот практический набор входит пример стехиометрической задачи.

Калькулятор преобразования электрического тока

В в Ампер

Преобразуйте вольт в амперы, указав напряжение и электрическую мощность в ваттах или сопротивление цепи.

Преобразование вольт и ватт в амперы

Преобразование вольт и омов в амперы

---

---

Перевести амперы в вольты

Как преобразовать вольты в амперы

Напряжение — это разность потенциалов в электрической цепи, измеряемая в вольтах. Было бы проще представить это как величину силы или давления, проталкивающую электроны через проводник.Чтобы преобразовать вольт в амперы, меру тока, можно использовать формулу, определенную законом Ватта.

Закон Ватта гласит, что ток = мощность ÷ напряжение. Мощность измеряется в ваттах, а напряжение — в вольтах.

Таким образом, чтобы найти ампер, подставьте вольт и ватт в формулу:
Ток _(A) = Мощность _(Вт) ÷ Напряжение _(В)

Например, найдите силу тока 100-ваттной лампочки при 120 вольт.

---

ампер = ватты ÷ вольт
амперы = 100 Вт ÷ 120 В
амперы =.83 А

Преобразование вольт в амперы с помощью сопротивления

Закон Ома предлагает альтернативную формулу для определения вольт, если известны ток и электрическое сопротивление. Для расчета ампер разделите напряжение на сопротивление в омах.

Ток _(А) = Напряжение _(В) ÷ Сопротивление _(Ом)

Например, давайте найдем ток цепи 12 В с сопротивлением 10 Ом.

---

ампер = вольт ÷ ом
ампер = 12 В ÷ 10 Ом
ампер = 1.2 А

Измерения эквивалентных напряжений и ампер

Эквивалентные значения напряжения и тока для различных номинальных мощностей

Напряжение	Текущий	Мощность
5 В	1 ампер	5 Вт
5 Вольт	2 А	10 Вт
5 Вольт	3 А	15 Вт
5 Вольт	4 А	20 Вт
5 Вольт	5 ампер	25 Вт
5 Вольт	6 ампер	30 Вт
5 Вольт	7 ампер	35 Вт
5 Вольт	8 ампер	40 Вт
5 Вольт	9 ампер	45 Вт
5 Вольт	10 ампер	50 Вт
5 Вольт	11 ампер	55 Вт
5 Вольт	12 ампер	60 Вт
5 Вольт	13 ампер	65 Вт
5 Вольт	14 ампер	70 Вт
5 Вольт	15 ампер	75 Вт
5 Вольт	16 ампер	80 Вт
5 Вольт	17 ампер	85 Вт
5 Вольт	18 ампер	90 Вт
5 Вольт	19 Ампер	95 Вт
5 Вольт	20 ампер	100 Вт
12 В	0.4167 ампер	5 Вт
12 В	0,8333 А	10 Вт
12 В	1,25 А	15 Вт
12 В	1,667 А	20 Вт
12 В	2,083 А	25 Вт
12 В	2,5 А	30 Вт
12 В	2.917 ампер	35 Вт
12 В	3,333 А	40 Вт
12 В	3,75 А	45 Вт
12 В	4,167 А	50 Вт
12 В	4,583 А	55 Вт
12 В	5 ампер	60 Вт
12 В	5.417 ампер	65 Вт
12 В	5,833 А	70 Вт
12 В	6,25 А	75 Вт
12 В	6,667 А	80 Вт
12 В	7,083 А	85 Вт
12 В	7,5 А	90 Вт
12 В	7.917 ампер	95 Вт
12 В	8,333 А	100 Вт
24 В	0,2083 А	5 Вт
24 В	0,4167 А	10 Вт
24 В	0,625 А	15 Вт
24 В	0,8333 А	20 Вт
24 В	1.042 Ампер	25 Вт
24 В	1,25 А	30 Вт
24 В	1.458 А	35 Вт
24 В	1,667 А	40 Вт
24 В	1,875 А	45 Вт
24 В	2,083 А	50 Вт
24 В	2.292 А	55 Вт
24 В	2,5 А	60 Вт
24 В	2,708 А	65 Вт
24 В	2,917 А	70 Вт
24 В	3,125 А	75 Вт
24 В	3,333 А	80 Вт
24 В	3.542 А	85 Вт
24 В	3,75 А	90 Вт
24 В	3,958 А	95 Вт
24 В	4,167 А	100 Вт
120 В	0,0417 А	5 Вт
120 Вольт	0,0833 А	10 Вт
120 В	0.125 Ампер	15 Вт
120 В	0,1667 А	20 Вт
120 В	0,2083 А	25 Вт
120 В	0,25 А	30 Вт
120 В	0,2917 А	35 Вт
120 В	0,3333 А	40 Вт
120 В	0.375 Ампер	45 Вт
120 В	0,4167 А	50 Вт
120 В	0,4583 А	55 Вт
120 В	0,5 А	60 Вт
120 В	0,5417 А	65 Вт
120 В	0,5833 А	70 Вт
120 В	0.625 ампер	75 Вт
120 В	0,6667 А	80 Вт
120 В	0,7083 А	85 Вт
120 В	0,75 А	90 Вт
120 В	0,7917 А	95 Вт
120 В	0,8333 А	100 Вт

Закон Ома: сопротивление и простые схемы

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Объясните происхождение закона Ома.
• Рассчитайте напряжения, токи или сопротивления по закону Ома.
• Объясните, что такое омический материал.
• Опишите простую схему.

Что движет током? Мы можем думать о различных устройствах, таких как батареи, генераторы, розетки и т. Д., Которые необходимы для поддержания тока. Все такие устройства создают разность потенциалов и условно называются источниками напряжения. Когда источник напряжения подключен к проводнику, он прикладывает разность потенциалов В, , которая создает электрическое поле.Электрическое поле, в свою очередь, воздействует на заряды, вызывая ток.

Ток, протекающий через большинство веществ, прямо пропорционален приложенному к нему напряжению В . Немецкий физик Георг Симон Ом (1787–1854) первым экспериментально продемонстрировал, что ток в металлической проволоке прямо пропорционален приложенному напряжению. :

[латекс] I \ propto {V} \\ [/ латекс].

Это важное соотношение известно как закон Ома .Его можно рассматривать как причинно-следственную связь, в которой напряжение является причиной, а ток — следствием. Это эмпирический закон, подобный закону трения — явление, наблюдаемое экспериментально. Такая линейная зависимость возникает не всегда.

Сопротивление и простые схемы

Если напряжение управляет током, что ему мешает? Электрическое свойство, препятствующее току (примерно такое же, как трение и сопротивление воздуха), называется сопротивлением R .Столкновения движущихся зарядов с атомами и молекулами вещества передают энергию веществу и ограничивают ток. Сопротивление обратно пропорционально току, или

.

[латекс] I \ propto \ frac {1} {R} \\ [/ latex].

Так, например, при удвоении сопротивления ток уменьшается вдвое. Комбинируя отношения тока к напряжению и тока к сопротивлению, получаем

[латекс] I = \ frac {V} {R} \\ [/ латекс].

Это соотношение также называется законом Ома.Закон Ома в такой форме действительно определяет сопротивление определенных материалов. Закон Ома (как и закон Гука) не универсален. Многие вещества, для которых справедлив закон Ома, называются омическими . К ним относятся хорошие проводники, такие как медь и алюминий, и некоторые плохие проводники при определенных обстоятельствах. Омические материалы имеют сопротивление R , которое не зависит от напряжения В и тока I . Объект с простым сопротивлением называется резистором , даже если его сопротивление невелико.Единицей измерения сопротивления является Ом и обозначается символом Ω (греческая омега в верхнем регистре). Перестановка I = V / R дает R = V / I , поэтому единицы сопротивления равны 1 Ом = 1 вольт на ампер:

[латекс] 1 \ Omega = 1 \ frac {V} {A} \\ [/ латекс].

На рисунке 1 показана схема простой схемы. Простая схема имеет один источник напряжения и один резистор. Можно предположить, что провода, соединяющие источник напряжения с резистором, имеют незначительное сопротивление, или их сопротивление можно включить в R .

Рис. 1. Простая электрическая цепь, в которой замкнутый путь прохождения тока обеспечивается проводниками (обычно металлическими), соединяющими нагрузку с выводами батареи, представленной красными параллельными линиями. Зигзагообразный символ представляет собой единственный резистор и включает любое сопротивление в соединениях с источником напряжения.

Пример 1. Расчет сопротивления: автомобильная фара

Какое сопротивление проходит у автомобильной фары? 2.50 А течет при подаче на него 12,0 В?

Стратегия

Мы можем изменить закон Ома, как указано в I = V / R , и использовать его для определения сопротивления.

Решение

Перестановка I = V / R и замена известных значений дает

[латекс] R = \ frac {V} {I} = \ frac {\ text {12} \ text {.} \ Text {0 V}} {2 \ text {.} \ Text {50 A}} = \ text {4} \ text {.} \ text {80 \ Omega} \\ [/ latex].

Обсуждение

Это относительно небольшое сопротивление, но оно больше, чем хладостойкость фары.Как мы увидим в разделе «Сопротивление и удельное сопротивление», сопротивление обычно увеличивается с температурой, поэтому лампа имеет меньшее сопротивление при первом включении и потребляет значительно больший ток во время короткого периода прогрева.

Сопротивление может быть разным. Некоторые керамические изоляторы, например те, которые используются для поддержки линий электропередач, имеют сопротивление 10 ¹² Ом или более. Сопротивление сухого человека может составлять 10 ⁵ Ом, в то время как сопротивление человеческого сердца составляет примерно 10 ³ Ом.Кусок медного провода большого диаметра длиной в метр может иметь сопротивление 10 ⁻⁵ Ом, а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления (они неомичны). Сопротивление связано с формой объекта и материалом, из которого он состоит, как будет показано в разделах «Сопротивление и удельное сопротивление». Дополнительную информацию можно получить, решив I = V / R для V , что дает

В = ИК

Это выражение для В можно интерпретировать как падение напряжения на резисторе, вызванное протеканием тока I .Для этого напряжения часто используется фраза IR drop . Например, фара в Примере 1 выше имеет падение IR на 12,0 В. Если напряжение измеряется в различных точках цепи, будет видно, что оно увеличивается на источнике напряжения и уменьшается на резисторе. Напряжение аналогично давлению жидкости. Источник напряжения подобен насосу, создающему перепад давления, вызывающему ток — поток заряда. Резистор похож на трубу, которая снижает давление и ограничивает поток из-за своего сопротивления.Здесь сохранение энергии имеет важные последствия. Источник напряжения подает энергию (вызывая электрическое поле и ток), а резистор преобразует ее в другую форму (например, тепловую энергию). В простой схеме (схема с одним простым резистором) напряжение, подаваемое источником, равно падению напряжения на резисторе, так как PE = q Δ V , и то же самое q протекает через каждую. Таким образом, энергия, подаваемая источником напряжения, и энергия, преобразуемая резистором, равны.(См. Рисунок 2.)

Рис. 2. Падение напряжения на резисторе в простой цепи равно выходному напряжению батареи.

Установление соединений: сохранение энергии

В простой электрической цепи единственный резистор преобразует энергию, поступающую от источника, в другую форму. Здесь о сохранении энергии свидетельствует тот факт, что вся энергия, подаваемая источником, преобразуется в другую форму только с помощью резистора. Мы обнаружим, что сохранение энергии имеет и другие важные применения в схемах и является мощным инструментом анализа схем.

Исследования PhET: закон Ома

Посмотрите, как уравнение закона Ома соотносится с простой схемой. Отрегулируйте напряжение и сопротивление и посмотрите, как изменяется ток по закону Ома. Размеры символов в уравнении изменяются в соответствии с принципиальной схемой.

Щелкните, чтобы запустить моделирование.

Сводка раздела

• Простая схема — это схема , в которой есть один источник напряжения и одно сопротивление.
• Одно из утверждений закона Ома дает соотношение между током I , напряжением В и сопротивлением R в простой схеме как [латекс] I = \ frac {V} {R} \\ [/ latex] .
• Сопротивление выражается в единицах Ом (Ом), относящихся к вольтам и амперам на 1 Ом = 1 В / А.
• На резисторе есть падение напряжения или IR , вызванное протекающим через него током, равным V = IR .

Концептуальные вопросы

1. Падение напряжения IR на резисторе означает изменение потенциала или напряжения на резисторе.Изменится ли ток при прохождении через резистор? Объяснять.
2. Как падение IR в резисторе похоже на падение давления в жидкости, протекающей по трубе?

Задачи и упражнения

1. Какой ток протекает через лампочку фонаря на 3,00 В, когда ее горячее сопротивление составляет 3,60 Ом?

2. Вычислите эффективное сопротивление карманного калькулятора с батареей на 1,35 В, через которую протекает ток 0,200 мА.

3.Каково эффективное сопротивление стартера автомобиля, когда через него проходит 150 А, когда автомобильный аккумулятор подает на двигатель 11,0 В?

4. Сколько вольт подается для работы светового индикатора DVD-плеера с сопротивлением 140 Ом, если через него проходит 25,0 мА?

5. (a) Найдите падение напряжения на удлинителе с сопротивлением 0,0600 Ом, через который проходит ток 5,00 А. (b) Более дешевый шнур использует более тонкую проволоку и имеет сопротивление 0.300 Ом. Какое в нем падение напряжения при протекании 5.00 А? (c) Почему напряжение на любом используемом приборе снижается на эту величину? Как это повлияет на прибор?

6. ЛЭП подвешена к металлическим опорам со стеклянными изоляторами, имеющими сопротивление 1,00 × 10 ⁹ Ом. Какой ток протекает через изолятор при напряжении 200 кВ? (Некоторые линии высокого напряжения — постоянного тока.)

Глоссарий

Закон Ома:

эмпирическое соотношение, указывающее, что ток I пропорционален разности потенциалов V , ∝ V ; его часто записывают как I = V / R , где R — сопротивление

сопротивление:

электрическое свойство, препятствующее току; для омических материалов это отношение напряжения к току, R = V / I

Ом:

единица сопротивления, равная 1Ω = 1 В / А

омическое:

вид материала, для которого действует закон Ома

простая схема:

схема с одним источником напряжения и одним резистором

Избранные решения проблем и упражнения

1.0,833 А

3. 7,33 × 10 ⁻² Ом

5. (а) 0,300 В

(б) 1,50 В

(c) Напряжение, подаваемое на любой используемый прибор, снижается, поскольку общее падение напряжения от стены до конечного выхода прибора является фиксированным. Таким образом, если падение напряжения на удлинителе велико, падение напряжения на приборе значительно уменьшается, поэтому выходная мощность прибора может быть значительно уменьшена, что снижает способность прибора работать должным образом.

Как рассчитать закон Ома для безопасного вейпинга

Если вам комфортно со своими знаниями о безопасности батареи вейпа, следующим соображением будет использование какого-то калькулятора, чтобы убедиться, что ваши сборки катушек находятся в этих безопасных пределах вашей батареи, и, кроме того, чтобы вы могли настроить свои катушки, чтобы получить опыт вейпинга, который вы желаете. Существует масса калькуляторов закона Ома и таких сайтов, как Steam Engine, которые сделают за вас всю тяжелую работу.

Если вы довольны этим и хотите оставаться в блаженном неведении о том, что на самом деле стоит за расчетами, хорошо для вас.Пока вы знаете, как применять результаты, вы проживете долгую, счастливую и безопасную жизнь вейпинга. Но если вы хотите увидеть, как работают эти калькуляторы изнутри, читайте дальше.

В законе Ома нет ничего мистического или волшебного. Это несколько формул, обычно изображаемых внутри треугольника, и любой может легко выучить и использовать формулы на любом обычном калькуляторе.

Цель здесь — показать вам формулы, лежащие в основе закона Ома, и, надеюсь, дать вам понимание взаимоотношений между различными элементами базовой электронной схемы, связанных с вейпингом.

Внутри треугольника вы можете увидеть три основных элемента в любой электрической цепи, представленные буквами V, I и R. Я бы озвучил треугольник как «V над I умножить на R», а «времена» — это умножение. Самым сложным в этом будет запоминание того, что обозначают буквы, и даже это на самом деле довольно просто:

• В = Напряжение (напряжение аккумулятора)
• I = Ток (сила тока, потребляемая вашей катушкой)
• R = Сопротивление (сопротивление вашей катушки в Ом)

Итак, как нам использовать треугольник закона Ома? Опять же, просто — треугольник наглядно отображает взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением.В следующих примерах мы рассмотрим, как использовать треугольник и формулы, чтобы помочь вам построить катушки, рассчитанные на требуемые ток и мощность.

Если вы хотите определить ток, потребляемый через сопротивление (вашу катушку), используйте формулу:

I = V ÷ R (или I = V / R)

Как мы к этому пришли? Посмотрите на треугольник, и вы увидите, что для определения тока (I) вы должны разделить напряжение (В) на сопротивление (R) .

Давайте рассмотрим формулу на реальном примере.Если вы используете механический мод, со свежезарядным аккумулятором у вас теоретически будет 4,2 В для питания вашей катушки. Если ваша катушка 0,5 Ом, теперь у вас есть все необходимое для определения тока в амперах:

I = 4,2 В ÷ 0,5 Ом (или 4,2 / 0,5)

I = 8,4 А

Как видите, с катушкой на 0,5 Ом и недавно заряженной батареей на 4,2 вольта максимальное потребление тока составит 8,4 ампера. Если ваша батарея имеет предел в 10 ампер, вы значительно ниже предела. Не забывайте, что использование двойного механического модуля в последовательной конфигурации удвоит потребление энергии на батарею, и вам придется создавать катушки с вдвое большим сопротивлением, чтобы быть в безопасности.Также обратите внимание, что когда батарея разряжается, ток также уменьшается. Например, когда батарея достигает 3,7 В при той же нагрузке, ток упадет до 7,4 А (3,7 В / 0,5 Ом)

Расчетная мощность (мощность)

Следующее, что вы, вероятно, захотите узнать, — это мощность, генерируемая катушкой, или мощность. Это не показано в треугольнике, но формула проста. Просто умножьте ток в вашей цепи на приложенное напряжение:

P = V x I

В нашем исходном примере формула выглядела бы так:

P = 4.2 В x 8,4 А

P = 35,3 Вт

Таким образом, катушка на 0,5 Ом с полностью заряженной батареей на 4,2 В будет тянуть максимум 8,4 А и выдавать 35,3 Вт. Вы можете видеть, что по мере увеличения сопротивления вашей катушки ток и мощность будут падать.

Вторая формула закона Ома, которая может быть нам полезна, — это вычисление сопротивления. Допустим, у вас есть батарея с ограничением по току 10 ампер, и вы хотите определить наименьшее сопротивление катушки, при котором вы можете безопасно работать, не превышая CDR батареи.

Для расчета используйте следующую формулу:

R = V ÷ I

Так как вы знаете, что CDR аккумулятора составляет 10 ампер, вы можете выбрать в своих расчетах 9 ампер, чтобы получить запас мощности в 1 ампер. Вы также знаете, что ваше максимальное напряжение будет 4,2 вольта на одном аккумуляторном модуле. Расчет выглядит так:

R = 4,2 В ÷ 9 А

R = 0,47 Ом

Результат говорит вам, что ваш безопасный нижний предел для 10-амперной батареи составляет 0,47 Ом — что-то ниже, и вы рискуете превысить предел тока батареи.Конечно, если у вас батарея на 25 А, ваше низкое сопротивление упадет до 0,17 Ом:

R = 4,2 В ÷ 25 А

R = 0,17 Ом

Наконец, и, вероятно, не так полезно для нас, используя треугольник, вы можете найти напряжение в цепи, если вам известны значения двух других переменных.

Чтобы найти напряжение, когда известны ток и сопротивление, формула выглядит так:

V = I x R

На самом деле, самые полезные формулы для вейперов — это три формулы, которые вычисляют ток (I = V ÷ R), мощность (P = V x I) и сопротивление (R = V ÷ I).Это позволит вам определить ток, который будет потреблять ваша катушка, и полученную мощность. По мере увеличения сопротивления ток и мощность будут падать. Если вы уменьшите сопротивление, ток и мощность увеличатся. Формула сопротивления позволяет рассчитать безопасное низкое сопротивление на основе CDR вашей батареи.

Это вся полезная информация, которая поможет вам оставаться в безопасных пределах ваших батарей и настроить количество энергии на вашей катушке, чтобы помочь вам достичь своей собственной нирваны вейпинга.Есть и другие факторы, такие как время нарастания катушки и нагрев вашей катушки, которые определяются калибром и массой провода. Закон Ома ничего из этого не учитывает, и такой сайт, как Steam Engine, может быть вам полезен.

Последний и важный совет: ВСЕГДА предполагайте, что напряжение вашей батареи эквивалентно полностью заряженной батарее: 4,2 вольта для модуля с одной батареей или модуля с параллельной батареей или 8,4 вольта для модуля с двумя последовательными батареями. Люди будут утверждать, что катушка никогда не увидит это фактическое напряжение батареи из-за падения напряжения в моде, но для безопасности ВСЕГДА используйте полное теоретическое напряжение батареи (при полной зарядке) в своих расчетах.

Команда Vaping360 — это разнообразная группа опытных участников вейпинга. Мы стремимся предоставить вам лучший контент обо всем, что касается вейпинга. Не забудьте подписаться на нас в Facebook и Instagram, чтобы узнать больше!

Калькулятор напряжения

(V = IR) — Calculator Academy

Введите ток (I) и сопротивление (R) системы, чтобы рассчитать напряжение, протекающее по проводнику. Уравнение основано на законе Ома.

Формула напряжения

В = I * R

• Где V — напряжение
• I — ток
• R — сопротивление

Определение напряжения

Напряжение — это разность электрических потенциалов между двумя точками.Единица измерения напряжения Si — вольт. Разница в электрическом потенциале часто вызвана электрическим зарядом, электрическим током или магнитными полями. Иногда это определяется всеми тремя параметрами.

Как измеряется напряжение?

Для измерения напряжения используется вольтметр. Он подключен к двум противоположным точкам вместе с устройством, и падение напряжения на устройстве известно как разница. При использовании одной из этих контрольных точек в качестве заземления он обеспечивает полное напряжение в этой точке.

Как рассчитать напряжение

В следующем примере будет рассмотрен процесс вычисления напряжения между двумя точками.

Как рассчитать напряжение

1. Во-первых, проанализируйте приведенную выше формулу, чтобы определить, какие значения мы должны измерить для расчета напряжения

   Из формулы видно, что и ток, идущий между двумя точками, и сопротивление необходимы в чтобы рассчитать напряжение.

2. Затем вы должны измерить ток, проходящий между точками.

   Это можно сделать эмпирически или математически, в этом примере мы предположим, что ток равен 1000 ампер.

3. Следующий шаг — вычислить сопротивление

   Как и в случае с током, это обычно делается эмпирически. Мы примем значение 10 Ом.

4. Наконец, введите информацию в формулу или в калькулятор

   В = I * R = 1000 * 10 = 10000 В

5. Проанализируйте результаты

   Последним шагом является анализ результатов для проверки точности и ошибок. в каждом научном расчете.

Калькулятор напряжения

Как легко рассчитать преобразование в вольтах, амперах и ваттах

Как легко рассчитать преобразование в вольтах, амперах и ваттах B asic электрическая теория утверждает, что: Вольт — это мера силы или давления, под которым течет электричество. Ампер — это измерение текущего расхода электронов. Вт — это показатель создаваемой электрической мощности.1 ватт равен одному джоулю энергии в секунду. I В солнечной отрасли способность легко преобразовывать вольт, ватт и ампер необходима для каждой части бизнеса, от определения размера системы до закупки солнечных панелей, инверторов и баланса компонентов системы, таких как разъемы и проводка. M -й коллега Стюарт Уодсворт, преподаватель из Boots on the Roof, познакомил нас с использованием легко запоминающейся таблицы для расчета вольт, ампер и ватт. T Чтобы использовать эту таблицу преобразования, вам потребуются по крайней мере два из трех требуемых электрических значений для конкретной нагрузки. Отсюда вы можете рассчитать третий. Просто нарисуйте треугольник, затем поместите W для ватт вверху. Затем поместите V для вольт в один из нижних углов и A для ампер в оставшийся угол. A — это пример того, как работает таблица преобразования, допустим, солнечная панель рассчитана на 60 Вт, 12 В и 5 ампер. T формула для Вт: вольт умноженный на ампер. Чтобы использовать диаграмму, закройте W на диаграмме пальцем и используйте оставшееся видимое вычисление диаграммы: V , умноженное на A. Используя данные нашей панели образцов, 12 вольт, умноженные на 5 ампер, равны 60 ваттам. T Формула для Вольт — это ватты, разделенные на амперы. Чтобы использовать диаграмму, закройте пальцем V и используйте оставшееся вычисление диаграммы: Вт, , деленное на А. Используя данные нашей панели, 60 Вт, разделенные на 5 А, равны 12 Вольт. T Формула для ампер: Вт, разделенные на вольты. Чтобы использовать диаграмму, закройте пальцем A и используйте оставшийся расчет диаграммы: Вт, , разделенные на В. Используя данные нашего образца панели, 60 Вт, разделенные на 12 вольт, равны 5 ампер. НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, чтобы связаться с нами для получения дополнительной информации

Расчет сопротивления — Закон Ома — Ток, напряжение и сопротивление — Редакция GCSE Physics (Single Science) — Другое

Сопротивление электрического компонента можно определить путем измерения электрического тока, протекающего через него, и разности потенциалов на нем .

Это уравнение, называемое законом Ома , показывает взаимосвязь между разностью потенциалов, током и сопротивлением:

напряжение = ток × сопротивление

В = I × R

где:

В — разность потенциалов в вольт, В

I — ток в амперах (амперах), A

R — сопротивление в омах, Ом

Уравнение можно переставить, чтобы найти сопротивление:

R = V ÷ I

Вопрос

Через лампу на 240 В. проходит 3 А.Какое сопротивление лампы?

Показать ответ

Сопротивление = 240 ÷ 3 = 80 Ом