Как регулировать мощность переменного тока / Хабр
Решил как-то отец собрать для дачи некое устройство, в котором, по его заверению, можно будет варить сыр. Устройство сие вид имело могучий и представляло из себя железный короб, подозрительно напоминающий старую стиральную машинку. Внутрь короба (все также добротно!) были вмонтированы три тэна по 1700 Ватт каждый. В общем сыра должно было хватить на небольшой посёлок.
Изделие (внешне выглядящее как что-то из безумного макса), должно быть весьма технологичным и поддерживать заданную температуру в максимально узких пределах. Для этого рядом появилась ещё одна коробка с симисторами, к которым подключались ТЭНы и схема, выдающая высокий уровень при переходе синусоиды через ноль. А у меня появился интересный проект.
Итак нам нужно выходить на заданную температуру и поддерживать её, с этим должен справляться алгоритм ПИД регулятора. Глубоко вдаваться в его работу не буду, скажу лишь что он получает на вход текущую ошибку, а на выходе выдает какое-то число в заданных пределах.
У меня таким числом будет мощность выдаваемая на ТЭН, хотя в принципе, это может быть любой инерционный процесс, например обороты двигателя. Что важно для ПИД регулятора, это чтобы выходная величина производила воздействие линейно. Поэтому попробуем разобраться в способах регулировки мощности и их линейности.
Как вообще регулируется мощность?
Мощность — это произведение силы тока на напряжение. Если представить это произведение графически, то для постоянного тока, это будет площадь прямоугольника со сторонами равными напряжению и току
Так как при постоянном сопротивлении и напряжении ток тоже будет постоянным, то заменим ось тока на ось времени. Сопротивление я беру постоянным для объяснения принципа регулирования.
Тогда при заданном напряжении (12 В) и сопротивлении в 12 Ом, по закону Ома: I=U/R, получаем ток равный 1 А, и соответственно мощность за единицу времени будет равна 12 Вт. При другом сопротивлении мощность, естественно тоже изменится.
Теперь, если мы хотим регулировать мощность за единицу времени, нам нужно как-то изменять площадь фигуры за единицу времени.
Самым чистым способом будет просто изменять напряжение, тогда и мощность будет пропорционально изменяться. Но контроллер, как и любые цифровые устройства, не умеет плавно изменять напряжение на ножках, он может либо «поднимать» их до высокого уровня, либо «опускать» до низкого уровня. Этот недостаток он компенсирует скоростью, даже самый дохленький современный МК может работать на частотах в миллионы тактов в секунду. Чтобы регулировать мощность, контроллер будет очень быстро «дрыгать» ножкой, тем самым изменяя результирующая площадь импульса за единицу времени.
На этом принципе устроена широтно-импульсная модуляция, она же ШИМ. Изменяя время (ширину) импульса за период мы изменяем выдаваемую мощность. На рисунке выше, показано два периода ШИМа. Каждый период имеет отношение площади импульса к площади всего периода 0.5, те половину времени периода контроллер выдает высокий уровень сигнала, другую половину низкий. Отношение времени высокого уровня сигнала к времени низкого называется скважностью.
Красная линия на графике отражает результирующую мощность за единицу времени, по ней видно что при скважности 0.5 мощность также упала на половину (с 12 до 6 Вт). Хорошая новость состоит в том, что, ШИМ в контроллерах реализован аппаратно. Так что для регулирования чего-то достаточно его запустить и, по необходимости, изменять скважность.
Для постоянного тока, режим ШИМа оптимален, причем чем более инерционный прибор мы к нему подключаем, тем меньшую частоту ШИМа можно использовать. Для большого ТЭНа достаточно чуть ли не одного герца, а вот для светодиодов лучше использовать частоту побольше. Кстати частота ШИМа в подсветке экрана ноутбука, зачастую оказывается чуть ли не решающим фактором при покупке, так как, при слишком низкой частоте, глаза будут быстро уставать.
Если попробовать провернуть трюк с ШИМом для переменного напряжения, мы увидим что все сломалось и мощность перестала регулироваться линейно
одинаковые промежутки времени стали давать нам разную площадь, а значит разную мощность.
Однако, если разбить полученные отрезки на на ещё более мелкие, то процентное соотношение ширины импульса к ширине кусочка будет выравниваться.
Если мы возьмем равный процент выдаваемой мощности от каждого кусочка, в результате мы получим такой же процент, от мощности всей волны, а на выходе мы получим линейный регулятор мощности для переменного тока. Причем чем большую частоту будет иметь ШИМа, тем на большее количество кусочков он разобьет синусоиду, а значит мы получим большую линейность.
Это было бы решением всех проблем, но в моем случае устройством коммутировавшим нагрузку был не быстрый транзистор, а симистор — медленный прибор, с максимальными рабочими частотами в пределах нескольких сотен герц, к тому же симистор можно только открыть, закроется он сам при переходе через ноль. На таких частотах управлять переменным напряжением которое имеет частоту 50 Гц, линейно не получится. Поэтому здесь нужно использовать какой-то другой подход и как раз для него, помимо симисторов, была установлена схема перехода через ноль.
В случае с симисторами лучше разбить синусоиду на куски с одинаковыми площадями и записать время каждого такого кусочка в таблицу. Тогда каждое последующее значение из таблицы будет линейно увеличивать мощность.
На графике выше полуволна синусоиды разбита на части разные по времени, но имеющие одинаковую площадь, а значит несущие в себе одинаковую мощность. Все что нам останется сделать это загрузить таблицу с временными интервалам в наш котроллер, синхронизировать какой-то из его таймеров с частотой синусоиды, для этого используется схема перехода через ноль, и просто брать из таблички нужное значение, в течении которого будет высокий уровень. Суть метода похожа на ШИМ, но немного доработанный и синхронизированный с источником переменного напряжения.
Расчёт таблицы мощности
Теперь можно перейти непосредственно к расчёту.
Изначально задача заключается в том чтобы разбить синусоиду на нужное нам количество кусочков, каждый из которых будет иметь одинаковую площадь.
2(t).
Неопределённый интеграл от квадрата синуса
Теперь нужно подобрать пределы для определенных интегралов. Выберем, насколько частей мы хотим разбить нашу синусоиду: я выбрал сто, чтобы можно было регулировать мощность с шагом в 1%.
Итак мы нашли чему будет равен неопределённый интеграл и даже выбрали шаг. Теперь нужно подобрать пределы интегрирования. Смысл их подбора заключается в том, чтобы значение определенного интеграла было постоянным при их смене. Напомню, что неопределенный интеграл это формула, а определённый вполне конкретное число. Определённый интеграл считается по формуле:
То есть мы берем неопределённый интеграл, подставляем в него верхнее число, затем нижнее, и вычитаем второе из первого.
Наш неопределённый интеграл является смешанной тригонометрической функцией, а значит не имеет общего аналитического решения. Чаще всего такие функции решаются либо числовыми, либо графическими методами. Графический метода заключается в том что мы строим графики для правой и левой части уравнения их пересечение будет решением уравнения.
На рисунке показано решение уравнения для 0.2
Наряду с графическим методом можно использовать численный, то есть подбор решения. Будем подставлять в неопределённый интеграл числа до тех пор пока не найдём решение). Можно использовать лист и бумажку чтобы попрактиковаться в математике, можно онлайн калькулятор, я же буду использовать Python и библиотеки numpy:
import numpy as np
rad_arr=list()
#записываем неопределённый интеграл
integral=lambda rad: (rad/2)-(math.sin(2*rad)/4)
#составляем простенький цикл для подбора решений
for x in np.arange(0, 0.78, 0.015):
#шаг подбора
for xx in np.arange(0, 3, 0.00001):
if func(xx) >= x:
print(xx)
rad_arr.append
break; Отлично мы получили массив чисел (пределов интегрирования!), валидность этих чисел можно проверить подставив их в интеграл. В результате должна получится площадь равная выбранному шагу! Теперь, если подставить полученные числа на график мощности, должна получится следующая картина:
Если все сошлось, то можно двигаться дальше и задать получившимся числам размерность времени, потому что сейчас они в радианах.
Чтобы это сделать нужно выяснить угловую скорость, для частоты сети, то есть количество радиан в секунду.
Тогда узнаем сколько сколько длится одна радиана
Теперь, значения задержек в радианах, превратим во время, умножив каждое значение на период радианы (T). Проверим ход своей мысли: действительно-ли получится время задержки, если умножить задержку, на период? Задержка имеет размерность радиан, период — секунд за радиану, мы хотим их перемножить. Тогда рад * ( сек / рад ) = сек. Мы получили время, а значит ход мыслей должен быть верным.
Для расчётов я опять предпочту python:
#стандартная частота сети
frequency = 50
#находим частоту в радианах
rad_per_s=frequency*(2*math.pi)
#находим период радианы
s_per_rad=1/rad_per_s
#находим задержки используя полученный ранее массив
delay_arr=[x*s_per_rad for x in rad_arr]На этом моменте мы получили универсальную таблицу задержек, теперь необходимо конвертировать её специально под микроконтроллер.
Расчёт таймера МК и перевод таблицы
Время необходимо перевести в понятную для МК величину — количество переполнений таймера.
Но сначала необходимо определится с частотой таймера: чем выше частота, тем точнее он будет отмерять время, но с другой стороны, тем меньше времени будет оставаться на выполнение остальной программы. Здесь необходимо найти золотую середину.
Для определения минимально допустимой частоты таймера, надо найти числа в массиве с минимальной разностью между ними. Разность тем меньше, чем ближе в максимуму синусоиды мы двигаемся. Тогда возьмем задержку при которой синусоида достигает единицы и число перед ним, после чего найдем их разность:
5 мс — 4.9363 мс = 0.0636 мс
Получившееся число является максимально допустимым периодом между прерываниями таймера, тогда через него найдём минимально допустимую частоту
1 / 0.0636 = 15 КГц
Значит для заданной точности в 1% будет достаточно таймера с частотой 15КГц. Частота МК составляет 16 МГц, значит между прерываниями будет 1000 тактов процессора, этого достаточно для выполнения остальной части программы, так что можно смело настраивать таймер на заданную частоту.
Для настройки таймера на определенную частоту, не кратную тактирующей используется режим таймера CTC — Clear Timer on Compare. В этом режиме таймер досчитывает до заданного числа и сбрасывается, после чего операция повторяется. Число при котором будет происходить совпадение считается по формуле
Число = Тактовая частота МК / предделитель таймера / выбранная частота
Частота выбрана, теперь нужно перевести таблицу в тики таймера. Делать я это буду опять на Python
#задаем частоту таймера
generator_freg=15000
#получаем время одного периода таймера
one_tick=1/generator_freq
#получаем массив с тиками таймера
tick_arr=[x/one_tick for x in delay_arr]В общем-то на этом весь расчёт окончен, остается только отзеркалить получившийся массив для второй половины полуволны и загрузить в МК. Далее по прерыванию от синхроимпульса, нужно подать низкий уровень, на ножку управления симистором, запустить таймер и считать его переполнения (совпадения, тк. у нас режим CTC).
Заключение
Надеюсь статья была понятна и её было интересно читать. В дополнение хотелось бы сказать, сигнал перехода через ноль не приходит идеально вовремя, поэтому может потребоваться дополнительная коррекция, чтобы это исправить.
Код расчетов на python
import math import numpy as np rad_arr=list() integral=lambda rad: (rad/2)-(math.sin(2*rad)/4) for x in np.arange(0, 0.78, 0.015): for xx in np.arange(0, 3, 0.00001): if func(xx) >= x: print(xx) rad_arr.append break; frequency = 50 rad_per_s = frequency * (2 * math.pi) s_per_rad = 1 / rad_per_s delay_arr = [x * s_per_rad for x in rad_arr] generator_freg = 15000 one_tick = 1 / generator_freg tick_arr = [x / one_tick for x in delay_arr] print(tick_arr)
Также, если кому-то будет интересно, могу поделится исходником готового регулятора для ардуино.
Мощность электрического тока
04 Апреля 2017
5856
Привет друзья, продолжаем!
Часто, в быту используется понятие мощность источника питания, мощность потребления бытовых приборов и прочих электрических устройств. Особенно, это многим хорошо знакомо по обычной лампочке (лампа накаливания). Эти лампочки отличаются друг от друга мощностью (50 Вт, 100 Вт, 150 Вт и т. д.) и соответственно освещением.
Для того, чтобы разобраться с мощностью источника питания или потребляемого устройства, мы разберем, что такое — мощность электрического тока.
Мощность электрического тока
Мощность электрического тока — это отношение произведенной им работы ко времени в течение которого совершена работа.Давайте, теперь разберем это определение. Соберем простую электрическую цепь.
наведите или кликните мышкой, для анимации
Как нам уже известно, по цепи за единицу времени протекают определенное количество заряженных частиц — это показатель силы тока, также расходуется сила для движения частиц — это напряжение тока, но помимо этого при движении совершается «работа».
Вот тут необходимо обратить внимание, «работа» в данном случае может быть разной. В проводнике — это нагревание, то есть электрическая энергия перешла в тепловую. В потребляемых устройствах, то есть в нагрузке — это может быть освещение, нагревание, вращение двигателей и т.д.
Исходя из определения мощности тока, запишем формулу: P = W/t
P — мощность электрического тока (Вт)
W — работа электрического тока (Дж)
t — время протекания тока (с)
Единица измерения мощности Ватт (Вт), 1 Вт это совершение «работы» в 1 джоуль за 1 секунду времени.
Ну эта формула, не совсем нам интересна. Нам нужно понять, как связана мощность с известными нам величинами — силой тока, напряжением тока и сопротивлением нагрузки.
Формула для определения мощности тока в замкнутой цепи: P = UI
Таким образом, чем больше напряжение и сила тока в цепи, тем больше мощность тока.
Я думаю это понятно, так как при большом токе, через поперечное сечение проводника и нагрузки, проходит больше частиц, тем самым совершатся больше «работы». Так же с напряжением, больше силы для движения частиц, больше совершается «работа.
Так же, можно вывести разные формулы:
для определения мощности тока через напряжение и сопротивление
для определения мощности тока через ток и сопротивление
Разобрали, что такое мощность электрического тока. Для того, чтобы еще было понятнее рекомендую ознакомиться следующей статьей. В которой подытожим раздел основы радиотехники.
Работа и мощность тока. Переменный и постоянный ток.
Всем доброго времени суток! В сегодняшней статье мы будем разбираться с понятиями работы и мощности электрического тока. Для начала рассмотрим постоянный ток, а затем проведем аналогичные “исследования” и для цепей переменного тока 🙂 Тема довольно обширная, формул много, так что давайте приступать!
Работа и мощность постоянного тока.
Давайте вспомним первую статью курса “Основы электроники” – вот она. Там мы определили напряжение как работу, которую необходимо затратить для переноса единичного заряда из одной точки в другую. Обозначим эту величину – A. Чтобы найти работу, которую совершат несколько зарядов, нам необходимо работу одного заряда умножить на количество зарядов:
A_0 = AN
По определению мощность – это работа за единицу времени. Таким образом, мы получаем формулу мощности:
P = \frac{A_0}{\Delta t} = \frac{N}{\Delta t}A
Снова возвращаемся мысленно к уже упомянутой первой статье курса, в которой мы обсуждали понятия тока и напряжения и вспоминаем, что количество зарядов, проходящее через проводник в единицу времени (\frac{N}{\Delta t}) – это и есть ток по определению. И в итоге мы приходим к следующему выражению для мощности электрического тока:
P = IU
Здесь мы также учли, что работа A – численно равна напряжению на данном участке цепи.
2}{R}
Единицей измерения мощности является Ватт, а 1 Вт – мощность, при которой за 1 секунду совершается работа 1 Джоуль.
Тут необходимо остановиться на одном довольно интересном нюансе. Часто при обсуждении работы электрического тока можно услышать сочетание – киловатт-час. Например, электросчетчики в домах показывают работу именно в этих единицах измерения. Так вот несмотря на схожесть в названиях единиц измерения мощности (ватт) и работы (киловатт – час / ватт – час) не стоит забывать, что эти термины относятся к разным физическим величинам. Чтобы перевести КВт*ч в более привычные с точки зрения системы измерений Си Джоули можно воспользоваться следующим математическим соотношением:
1\medspace КВт\cdotч = 3600000\medspace Дж
Давайте рассмотрим небольшой пример для иллюстрации вышесказанного 🙂 Итак, пусть у нас есть чайник, мощность которого составляет 1200 Вт (1.2 КВт). Мысленно включим его на 10 минут (1/6 часа). В итоге, работа электрического тока (а вместе с ней и потребленная чайником энергия) составит:
1200\medspace Вт \cdot 1 / 6\medspace ч = 200\medspace Вт\cdot ч = 0.
2\medspace КВт\cdotч
С работой и мощностью постоянного тока все понятно, давайте перейдем к цепям переменного тока.
Мощность переменного тока.
Пусть у нас ток и напряжение изменяются по следующим законам:
i(t) = I_m\medspace sin(wt\medspace-\medspace \beta)
u(t) = U_m\medspace sin(wt)
Мы приняли, что ток и напряжение сдвинуты по фазе на величину \beta.
Мгновенная мощность (мощность переменного тока в любой момент времени) будет равна:
p(t) = u(t)\medspace i(t) = U_m\medspace sin(wt) \cdot I_m\medspace sin(wt\medspace-\medspace \beta)
Преобразуем формулу в соответствии с тригонометрической формулой произведения синусов:
p(t) = U_m\medspace sin(wt)\medspace I_m\medspace sin(wt\medspace-\medspace \beta) = \frac{1}{2}\medspace U_m\medspace I_m\medspace (cos\beta\medspace-\medspace cos(2wt\medspace-\medspace \beta)) = \\\frac{1}{2}\medspace U_m\medspace I_m\medspace cos\beta\medspace-\medspace \frac{1}{2}\medspace U_m\medspace I_m\medspace cos(2wt\medspace-\medspace \beta)
Вот так будут выглядеть зависимости тока, напряжения и мощности переменного тока от времени:
На самом деле практический интерес представляет не мгновенное значение мощности (которое постоянно меняется), а среднее.
Tp(t)\,\mathrm{d}t
Не буду особо нагружать математическими выкладками, давайте просто обратим внимание на то, что в формуле мгновенной мощности второе слагаемое (-U_m\medspace I_m\medspace cos(2wt\medspace-\medspace \beta)) при интегрировании (суммировании) будет равно нулю. Это связано с тем, что если мы рассматриваем конкретный период, то значение косинуса в течение одного полу-периода сигнала будет иметь положительную величину, а в течение другого – отрицательное). Поэтому в финальной формуле средней мощности переменного тока останется только интеграл от первого слагаемого:
P = \frac{1}{T} \cdot\medspace \frac{1}{2}\medspace I_m\medspace U_m\medspace cos\beta T = \frac{1}{2}\medspace I_m\medspace U_m\medspace cos\beta
Вот мы и получили выражение для вычисления средней за период мощности в цепи переменного тока (ее также называют активной мощностью)!
Если сдвиг фаз между током и напряжением будет равен нулю, то значение средней мощности будет максимальным (поскольку cos 0 = 1).
2)}
На сегодня на этом все, мы разобрались с понятиями работы и мощности электрического тока, до скорых встреч на нашем сайте!
Номинальные значения рабочей мощности и тока электродвигателей
Классы компонентов: 1.6.1.1.1. Модульные автоматические выключатели (ВАМ, МСВ), 1.6.5.1. Модульные контакторы, 1.6.1.2.1. Мотор-автоматы (автоматические выключатели защиты двигателей, MPCB), 1.6.1.3.1. Автоматические выключатели в литом корпусе (MCCB), 1.6.5.2. Контакторы, 1.6.5.3. Пускатели, 1.6.5.4. Реле перегрузки и аксессуары к ним, 1.12. Электродвигатели и приводная техника
Значения тока, приведенные ниже, относятся к стандартным трехфазным четырехполюсным асинхронным электродвигателям с КЗ ротором (1500 об/мин при 50 Гц, 1800 об/мин при 60 Гц).
Данные значения представлены в качестве ориентира и могут варьироваться в зависимости от производителя электродвигателя и количества полюсов.
| Мощность электродвигателя | Номинальный ток электродвигателя: стандартные значения обозначены синим цветом (в соответствии с МЭК 60947-4-1, приложение G) |
|||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 220В | 230В | 240В | 380В | 400В | 415В | 440В | 500В | 660В | 690В | |
| 0,06 кВт | 0,37 | 0,35 | 0,34 | 0,21 | 0,2 | 0,19 | 0,18 | 0,16 | 0,13 | 0,12 |
| 0,09 кВт | 0,54 | 0,52 | 0,5 | 0,32 | 0,3 | 0,29 | 0,26 | 0,24 | 0,18 | 0,17 |
| 0,12 кВт | 0,73 | 0,7 | 0,67 | 0,46 | 0,44 | 0,42 | 0,39 | 0,32 | 0,24 | 0,23 |
| 0,18 кВт | 1 | 1 | 1 | 0,63 | 0,6 | 0,58 | 0,53 | 0,48 | 0,37 | 0,35 |
| 0,25 кВт | 1,6 | 1,5 | 1,4 | 0,9 | 0,85 | 0,82 | 0,74 | 0,68 | 0,51 | 0,49 |
| 0,37 кВт | 2 | 1,9 | 1,8 | 1,2 | 1,1 | 1,1 | 1 | 0,88 | 0,67 | 0,64 |
| 0,55 кВт | 2,7 | 2,6 | 2,5 | 1,6 | 1,5 | 1,4 | 1,3 | 1,2 | 0,91 | 0,87 |
| 0,75 кВт | 3,5 | 3,3 | 3,2 | 2 | 1,9 | 1,8 | 1,7 | 1,5 | 1,15 | 1,1 |
| 1,1 кВт | 4,9 | 4,7 | 4,5 | 2,8 | 2,7 | 2,6 | 2,4 | 2,2 | 1,7 | 1,6 |
| 1,5 кВт | 6,6 | 6,3 | 6 | 3,8 | 3,6 | 3,5 | 3,2 | 2,9 | 2,2 | 2,1 |
| 2,2 кВт | 8,9 | 8,5 | 8,1 | 5,2 | 4,9 | 4,7 | 4,3 | 3,9 | 2,9 | 2,8 |
| 3 кВт | 11,8 | 11,3 | 10,8 | 6,8 | 6,5 | 6,3 | 5,7 | 5,2 | 4 | 3,8 |
| 4 кВт | 15,7 | 15 | 14,4 | 8,9 | 8,5 | 8,2 | 7,4 | 6,8 | 5,1 | 4,9 |
| 5,5 кВт | 20,9 | 20 | 19,2 | 12,1 | 11,5 | 11,1 | 10,1 | 9,2 | 7 | 6,7 |
| 7,5 кВт | 28,2 | 27 | 25,9 | 16,3 | 15,5 | 14,9 | 13,6 | 12,4 | 9,3 | 8,9 |
| 11 кВт | 39,7 | 38 | 36,4 | 23,2 | 22 | 21,2 | 19,3 | 17,6 | 13,4 | 12,8 |
| 15 кВт | 53,3 | 51 | 48,9 | 30,5 | 29 | 28 | 25,4 | 23 | 17,8 | 17 |
| 18,5 кВт | 63,8 | 61 | 58,5 | 36,8 | 35 | 33,7 | 30,7 | 28 | 22 | 21 |
| 22 кВт | 75,3 | 72 | 69 | 43,2 | 41 | 39,5 | 35,9 | 33 | 25,1 | 24 |
| 30 кВт | 100 | 96 | 92 | 57,9 | 55 | 53 | 48,2 | 44 | 33,5 | 32 |
| 37 кВт | 120 | 115 | 110 | 69 | 66 | 64 | 58 | 53 | 40,8 | 39 |
| 45 кВт | 146 | 140 | 134 | 84 | 80 | 77 | 70 | 64 | 49,1 | 47 |
| 55 кВт | 177 | 169 | 162 | 102 | 97 | 93 | 85 | 78 | 59,6 | 57 |
| 75 кВт | 240 | 230 | 220 | 139 | 132 | 127 | 116 | 106 | 81 | 77 |
| 90 кВт | 291 | 278 | 266 | 168 | 160 | 154 | 140 | 128 | 97 | 93 |
| 110 кВт | 355 | 340 | 326 | 205 | 195 | 188 | 171 | 156 | 118 | 113 |
| 132 кВт | 418 | 400 | 383 | 242 | 230 | 222 | 202 | 184 | 140 | 134 |
| 160 кВт | 509 | 487 | 467 | 295 | 280 | 270 | 245 | 224 | 169 | 162 |
| 200 кВт | 637 | 609 | 584 | 368 | 350 | 337 | 307 | 280 | 212 | 203 |
| 250 кВт | 782 | 748 | 717 | 453 | 430 | 414 | 377 | 344 | 261 | 250 |
| 315 кВт | 983 | 940 | 901 | 568 | 540 | 520 | 473 | 432 | 327 | 313 |
| 355 кВт | 1109 | 1061 | 1017 | 642 | 610 | 588 | 535 | 488 | 370 | 354 |
| 400 кВт | 1255 | 1200 | 1150 | 726 | 690 | 665 | 605 | 552 | 418 | 400 |
| 500 кВт | 1545 | 1478 | 1416 | 895 | 850 | 819 | 745 | 680 | 515 | 493 |
| 560 кВт | 1727 | 1652 | 1583 | 1000 | 950 | 916 | 832 | 760 | 576 | 551 |
| 630 кВт | 1928 | 1844 | 1767 | 1116 | 1060 | 1022 | 929 | 848 | 643 | 615 |
| 710 кВт | 2164 | 2070 | 1984 | 1253 | 1190 | 1147 | 1043 | 952 | 721 | 690 |
| 800 кВт | 2446 | 2340 | 2243 | 1417 | 1346 | 1297 | 1179 | 1076 | 815 | 780 |
| 900 кВт | 2760 | 2640 | 2530 | 1598 | 1518 | 1463 | 1330 | 1214 | 920 | 880 |
| 1000 кВт | 3042 | 2910 | 2789 | 1761 | 1673 | 1613 | 1466 | 1339 | 1014 | 970 |
Работа и мощность тока
Когда ток проходит по однородному участку цепи, электрическое поле совершает работу.
За время Δt по цепи протечет заряд Δq = I Δt.
Электрическое поле на выделенном участке совершит работу
∆A=(φ1-φ2)∆q=∆φ12I∆t=UI∆t,
где U = Δφ12 обозначает напряжение. Эту работу называют работой электрического тока.
Интерпретация закона сохранения энергии. Закон Джоуля-Ленца
Закон Ома для однородного участка цепи при сопротивлении R отражает формула:
RI=U
Умножим обе части выражения на IΔt и получим соотношение:
RI2∆t=UI∆t=∆A.
Полученный результат является выражением закона сохранения энергии для однородного участка цепи.
Определение 2Работа ΔA электрического тока I, протекающего по неподвижному проводнику с сопротивлением R, преобразуется в тепло ΔQ, выделяющееся на проводнике.
∆Q=∆A=RI2∆t
Данный закон называется законом Джоуля-Ленца.
Закон носит название сразу двух известных физиков, поскольку экспериментальным путем был установлен ими обоими в независимости друг от друга.
Мощность электрического тока есть отношение работы тока ΔA к интервалу времени Δt, за которое эта работа была произведена.
Можно сказать проще: мощность – это работа, выполненная в единицу времени. Запишем формулу, связывающую работу тока и его мощность:
P=∆A∆t=UI=I2R=U2R
Работу электрического тока выражают в джоулях (Дж), мощность тока измеряется в ваттах (Вт), время – в секундах (с): 1 Вт=1 Дж1 с. Измерение мощности тока происходит при помощи ваттметра, а работа находится расчетно как результат перемножения силы тока, напряжения и времени протекания тока по цепи: A=IUt.
Следующей разберем полную цепь постоянного тока, включающую в себя источник с электродвижущей силой δ и внутренним сопротивлением rи внешний однородный участок с сопротивлением R.
Определение 4Закон Ома для полной цепи выглядит так:
(R+r)I=δ
Нужна помощь преподавателя?
Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!
Описать заданиеПеремножим обе части выражения с Δq=IΔt и получим соотношение, которое будет служить выражением закона сохранения энергии для полной цепи постоянного тока:
RI2∆t+rI2∆t=δI∆t=∆Aст
Левая часть выражения содержит ΔQ=RI2Δt (тепло, которое выделяется на внешнем участке цепи за время Δt) и ΔQист=rI2Δt (тепло, которое выделяется внутри источника за такое же время).
Выражение δIΔt является равным работе сторонних сил ΔAст, которые действуют внутри источника.
Определение 5При протекании электрического тока по замкнутой цепи происходит преобразование работы сторонних сил ΔAст в тепло, которое выделяется во внешней цепи (ΔQ) и внутри источника (ΔQист).
∆Q+Qист=∆Aст=δI∆t
Необходимо отметить следующий факт: в указанное соотношение не включена работа электрического поля. Когда ток проходит по замкнутой цепи, электрическое поле работы не совершает; значит тепло производится лишь посредством сторонних сил, которые действуют внутри источника. Электрическое поле здесь выполняет перераспределение тепла между различными участками цепи.
Внешней цепью может служить не только проводник с сопротивлением R, но и какое-то устройство, которое потребляет мощность, к примеру, электродвигатель постоянного тока. Тогда R необходимо расценивать как эквивалентное сопротивление нагрузки. Энергия, которая выделится во внешней цепи, имеет возможность частично или полностью преобразоваться как в тепло, так и в иные виды энергии, к примеру, в механическую работу, совершаемую электродвигателем.
Таким образом, тема использования энергии источника тока имеет важное практическое значение.
Коэффициент полезного действия источника
Полная мощность источника (или работа, которая производится посредством сторонних сил за единицу времени) составляет:
Pист=δI=δ2R+r
Внешняя цепь выделяет мощность:
P=RI2=δI-rI2=δ2R(R+r)2
Определение 6Отношение η=PPист равное η=PPист=1-rδI=RR+r, носит название коэффициента полезного действия источника.
На рис. 1.11.1 изображена зависимость мощности источника Pист, полезной мощности P, которая выделяется во внешней цепи, и коэффициента полезного действия η от тока в цепи I для источника с ЭДС, равной δ, и внутренним сопротивлением r. Ток в цепи имеет возможность меняться в пределах от I=0 (при R=∞) до I=Iкз=δr (при R = 0).
Рисунок 1.11.1. Зависимость мощности источника Pист, мощности во внешней цепи P и КПД источника η от силы тока.
Изображенные графики показывают, что максимальная мощность во внешней цепи Pmax, составляющая Pmax=δ24r, может быть достигнута при R=r.
При этом ток в цепи есть Imax=12Iкз=δ2r; коэффициент полезного действия источника составляет 50%. Максимальное значение КПД будет достигнуто при I→0, т. е. при R→∞. При коротком замыкании полезная мощность P=0 и вся мощность выделятся внутри источника, что с большой вероятностью может обернуться его перегревом и разрушением. КПД источника в этом случае обратится в нуль.
Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца – FIZI4KA
1. Электрический ток, проходя по цепи, производит разные действия: тепловое, механическое, химическое, магнитное. При этом электрическое поле совершает работу, и электрическая энергия превращается в другие виды энергии: во внутреннюю, механическую, энергию магнитного поля и пр.
Как было показано, напряжение \( (U) \) на участке цепи равно отношению работы \( (F) \), совершаемой при перемещении электрического заряда \( (q) \) на этом участке, к заряду: \( U=A/q \).
2Rt \).
Количество теплоты, выделяющееся при прохождении тока но проводнику, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени.
Этот закон называют законом Джоуля-Ленца.
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ
Часть 1
1. Силу тока в проводнике увеличили в 2 раза. Как изменится количество теплоты, выделяющееся в нём за единицу времени, при неизменном сопротивлении проводника?
1) увеличится в 4 раза
2) уменьшится в 2 раза
3) увеличится в 2 раза
4) уменьшится в 4 раза
2. Длину спирали электроплитки уменьшили в 2 раза. Как изменится количество теплоты, выделяющееся в спирали за единицу времени, при неизменном напряжении сети?
1) увеличится в 4 раза
2) уменьшится в 2 раза
3) увеличится в 2 раза
4) уменьшится в 4 раза
3. Сопротивления резистор \( R_1 \) в четыре раза меньше сопротивления резистора \( R_2 \). Работа тока в резисторе 2
1) в 4 раза больше, чем в резисторе 1
2) в 16 раз больше, чем в резисторе 1
3) в 4 раза меньше, чем в резисторе 1
4) в 16 раз меньше, чем в резисторе 1
4.
Сопротивление резистора \( R_1 \) в 3 раза больше сопротивления резистора \( R_2 \). Количество теплоты, которое выделится в резисторе 1
1) в 3 раза больше, чем в резисторе 2
2) в 9 раз больше, чем в резисторе 2
3) в 3 раза меньше, чем в резисторе 2
4) в 9 раз меньше, чем в резисторе 2
5. Цепь собрана из источника тока, лампочки и тонкой железной проволоки, соединенных последовательно. Лампочка станет гореть ярче, если
1) проволоку заменить на более тонкую железную
2) уменьшить длину проволоки
3) поменять местами проволоку и лампочку
4) железную проволоку заменить на нихромовую
6. На рисунке приведена столбчатая диаграмма. На ней представлены значения напряжения на концах двух проводников (1) и (2) одинакового сопротивления. Сравните значения работы тока \( A_1 \) и \( A_2 \) в этих проводниках за одно и то же время.
1) \( A_1=A_2 \)
2) \( A_1=3A_2 \)
3) \( 9A_1=A_2 \)
4) \( 3A_1=A_2 \)
7.
На рисунке приведена столбчатая диаграмма. На ней представлены значения силы тока в двух проводниках (1) и (2) одинакового сопротивления. Сравните значения работы тока \( A_1 \) и \( A_2 \) в этих проводниках за одно и то же время.
1) \( A_1=A_2 \)
2) \( A_1=3A_2 \)
3) \( 9A_1=A_2 \)
4) \( 3A_1=A_2 \)
8. Если в люстре для освещения помещения использовать лампы мощностью 60 и 100 Вт, то
А. Большая сила тока будет в лампе мощностью 100 Вт.
Б. Большее сопротивление имеет лампа мощностью 60 Вт.
Верным(-и) является(-ются) утверждение(-я)
1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б
9. Электрическая плитка, подключённая к источнику постоянного тока, за 120 с потребляет 108 кДж энергии. Чему равна сила тока в спирали плитки, если её сопротивление 25 Ом?
1) 36 А
2) 6 А
3) 2,16 А
4) 1,5 А
10. Электрическая плитка при силе тока 5 А потребляет 1000 кДж энергии.
Чему равно время прохождения тока по спирали плитки, если её сопротивление 20 Ом?
1) 10000 с
2) 2000 с
3) 10 с
4) 2 с
11. Никелиновую спираль электроплитки заменили на нихромовую такой же длины и площади поперечного сечения. Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями при включении плитки в электрическую сеть. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.
ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A) электрическое сопротивление спирали
Б) сила электрического тока в спирали
B) мощность электрического тока, потребляемая плиткой
ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
12. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
A) работа тока
Б) сила тока
B) мощность тока
ФОРМУЛЫ
1) \( \frac{q}{t} \)
2) \( qU \)
3) \( \frac{RS}{L} \)
4) \( UI \)
5) \( \frac{U}{I} \)
Часть 2
13.
Нагреватель включён последовательно с реостатом сопротивлением 7,5 Ом в сеть с напряжением 220 В. Каково сопротивление нагревателя, если мощность электрического тока в реостате составляет 480 Вт?
Ответы
Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца
2.7 (53.08%) 26 votesРабота и мощность тока
У каждого из нас дома есть счетчик, по показаниям которого мы ежемесячно платим за электричество. Мы оплачиваем какое-то количество киловатт-часов. Что же такое эти киловатт-часы? За что конкретно мы платим? Разберемся 🙂
Мы используем электричество с определенными целями. Электрический ток выполняет какую-то работу, вследствие этого и функционируют наши электроприборы. Что же такое – работа электрического тока? Известно, что работа тока по перемещению электрического заряда на некотором отрезке цепи равна численно напряжению на этом участке.
Если же заряд будет отличаться, например, в большую сторону, то и работа, соответственно, будет совершена большая.
Работа тока на участке цепи: формула
Итак, мы приходим к тому, что работа тока равна произведению напряжения на участке электрической цепи на величину заряда. Заряд же, как известно, можно найти произведением силы тока на время прохождения тока. Итак, получаем формулу для определения работы тока:
A=Uq , q=It , получаем A=UIt ;
где A — работа, U- напряжение, I — сила тока, q — заряд, t — время.
Измеряется работа тока в джоулях (1 Дж). 1 Дж = 1 В * 1 А * 1 с. То есть, чтобы измерить работу, которую совершил ток, нам нужны три прибора: амперметр, вольтметр и часы. Счетчики электроэнергии, которые стоят в квартирах, как бы сочетают в себе все эти вышеперечисленные приборы в одном. Они измеряют работу, совершенную током. Работа тока в нашей квартире – это энергия, которую он израсходовал на всех включенных в сеть квартиры приборах. Это и есть то, за что мы платим.
Однако, мы платим не за джоули, а за киловатт-часы. Откуда возникают эти единицы?
Мощность электрического тока
Чтобы разобраться с этим вопросом, надо рассмотреть еще одно понятие — мощность электрического тока. Мощность тока – это работа тока, совершенная в единицу времени. То есть, мощность можно найти, разделив работу на время. А работа, как мы уже знаем – это произведение силы тока на напряжение и на время. Таким образом, время сократится, и мы получим произведение силы тока на напряжение. Для мощности тока формула будет иметь следующий вид:
P=A/t , A=UIt , получаем P=UIt/t , то есть P=UI ;
где P — мощность тока. Мощность измеряется в ваттах (1 Вт). Применяют кратные величины – киловатты, мегаватты.
Работа и мощность электрического тока связаны теснейшим образом. Фактически, работа – это мощность тока в каждый момент времени, взятая за определенный промежуток времени. Именно поэтому счетчики в квартирах измеряют работу тока не в джоулях, а в киловатт-часах.
Просто величина мощности в 1 ватт – это очень небольшая мощность, и если бы мы платили за ватты-в-секунду, мы бы оплачивали десятки и сотни тысяч таких единиц. Для упрощения расчетов и приняли единицу «киловатт-час».
Нужна помощь в учебе?
Предыдущая тема: Последовательное и параллельное соединение проводников
Следующая тема:   Закон Джоуля-Ленца: работа тока равна количеству теплоты
Разница между током и мощностью
Чтобы правильно ответить на все ваши вопросы, потребуются определенные усилия. Рассмотрим случай, когда у нас есть источник напряжения с фиксированным выходным напряжением. Это наиболее распространенный случай для готовых продуктов.
В приборах переменного тока обычно используется фиксированное напряжение (в зависимости от страны). Поскольку напряжение фиксировано и известно, я могу рассчитать мощность, если я знаю ток, или если я знаю ток, я могу рассчитать мощность, используя P = I * V. Вероятно, поэтому вы считаете их как бы избыточными или тесно связанными.
Теперь рассмотрим другой случай. Допустим, у меня аккумулятор на 3,7В. Я хочу использовать его для питания цепи 5 В, которая потребляет 100 мА. Для этого мне нужно поднять напряжение до 5 В (с помощью повышающего преобразователя). Теперь мощность нужно рассматривать отдельно от тока. Мощность, необходимая для схемы, составляет 5 * 0,1 = 500 мВт. Из-за экономии энергии мне потребуется не менее 500 мВт от батареи. На самом деле мне, вероятно, понадобится около 600 мВт из-за неидеальной эффективности преобразования повышающего преобразователя.Так что это около 3,7 В / 0,6 Вт = 162 мА.
Блоки питаниямогут иметь различные спецификации, в зависимости от того, для чего они используются. Лабораторные источники питания обычно указывают максимальный ток и максимальное напряжение. Адаптеры для ноутбуков, вероятно, указывают максимальную потребляемую мощность на входе, выходное напряжение (фиксированное) и максимальный выходной ток.
Когда вы управляете светодиодами, вы обычно начинаете с того тока, который вы хотите пропустить через светодиод.
Напряжение не сильно зависит от тока. Но когда ток и напряжение известны, мощность может быть вычислена тривиально (P = V * I).Но на самом деле белые светодиоды, предназначенные для освещения, часто оценивают по мощности. Если вы покупаете светодиоды и у вас нет номера модели или спецификации, вам следует подумать о приобретении светодиодов из другого источника. Это правда, что 20 мА — это общий максимальный ток для светодиодных индикаторов. Но в зависимости от использования иногда вы можете использовать гораздо более низкий ток (например, 1 или 2 мА), особенно для красных светодиодов. Светодиоды для освещения могут использовать ток намного более высокий, чем 20 мА.
Последний комментарий. Иногда напряжение вашего источника питания выше, чем требуемое входное напряжение вашей цепи.Для понижения напряжения можно использовать линейный регулятор. В этом случае ток будет одинаковым для обеих цепей. Линейный регулятор просто преобразует дополнительную мощность в тепло. Но вы также можете использовать понижающий преобразователь.
Понижающий преобразователь будет преобразовывать более высокое напряжение в более низкое напряжение несколько более эффективно. Типичные значения: КПД от 80% до 90%. Это означает, что понижающий преобразователь будет производить меньше тепла, чем линейный регулятор.
Я пропустил некоторые детали, потому что не думаю, что вы готовы к ним.Возможно, кто-то это прокомментирует.
Можно ли подавать ток больше, чем рассчитано на компонент?
Простой пример: У вас может быть блок питания, рассчитанный на 5 В при 1 миллиард ампер. Теперь предположим, что вы подключили резистор к этому источнику питания, скажем, 5 Ом. Сколько тока он потребляет? (a) 1A или (b) 1 миллиард A?
Ответ: (а). Закон Ома гласит, что I = V / R. Следовательно, если у вас есть питание 5 В через резистор 5 Ом, вы получите ток 1 А? Но что случилось с другими 999 миллионами ампер или около того? Ну, не хватило напряжения, чтобы пропустить это по цепи.Теперь, если бы у вас был резистор 5e-9, вы бы получили ток в 1 миллиард ампер.
В схеме светодиода диод нелинейный. Это означает, что при увеличении напряжения ток не увеличивается в соответствии с законом Ома. На самом деле это экспоненциально — светодиод может проводить 10 мА при 2 В, но может, например, проводить 1 А при 2,1 В — обычно не так уж и много, но вы можете видеть, что если мы не ограничим ток, светодиод, несомненно, будет Взрывать. Чем помогает резистор? Что ж, вы можете рассматривать светодиод как идеальный источник напряжения (не совсем так, но терпите меня).В этом примере светодиод, по сути, понижает примерно такое же напряжение на 10 мА, как и на 1 А, поэтому мы говорим: ну, у него всегда одно и то же напряжение, поэтому, если мы добавим резистор, тогда напряжение над ним будет равно питанию минус то, что Светодиод падает. Затем мы можем использовать закон Ома, чтобы выбрать резистор, который снизит это напряжение до требуемого уровня тока.
Теперь момент, когда текущий рейтинг источника питания становится важным, это это.
Скажем, у вас есть источник питания, рассчитанный на 5 В при 10 мА. Вы подключаете к нему резистор на 5 Ом.Какой ток? (а) 1А или (б) намного меньше?
Ответ будет (б). Почему? Источник питания просто не может управлять таким большим током — это может быть из-за его внутреннего сопротивления, это может быть источник тока. Что бы ни. Таким образом, происходит либо снижение напряжения на клеммах источника питания (из-за, скажем, большего падения напряжения на внутреннем сопротивлении), либо (и) оно взрывается, плавится, сгорает, как вы хотите это выразить. Ключевым моментом здесь является то, что если источник питания сохранился и напряжение упало, тогда на резисторе будет меньше напряжения, а это означает, что будет меньше тока, необходимого для удовлетворения закона Ома — теперь все это происходит в очень быстром переходном процессе, так что, по сути, все вы см. резистор 5 Ом с очень низким напряжением на нем.
Что касается прямого ответа на заголовок вопроса, то в большинстве случаев ответ будет Нет .
Номинальный ток — это то, с чем производитель компонента утверждает, что он будет работать правильно.
Во многих случаях это может быть такой компонент, как светодиод или резистор (обычно ограниченный номинальной мощностью, а не током, но все же …), который при отсутствии ограничения тока или правильного напряжения питания может легко проводить ток, намного превышающий его номинальный из-за чрезмерного нагрева и / или повреждения.
В других случаях, если вы подадите правильное напряжение питания, устройство будет работать при требуемом токе, даже если у вас есть источник питания, способный обеспечить гораздо больший ток. Это связано с тем, что все устройства в конечном итоге представляют собой просто резисторы, будь то резисторы с фиксированным значением или те, которые изменяют сопротивление с напряжением (например, полупроводники, транзисторы и т. Д.). При данном напряжении питания расположение этих сопротивлений будет работать на том уровне тока, на который они рассчитаны.
Как измерить ток и мощность с помощью токоизмерительного резистора
Ниже представлена диаграмма показывающий, как измерить ток с помощью шунтирующего резистора.
Это пример как можно использовать прецизионный резистор 0,05 Ом для измерения / рассчитать переменный или постоянный ток и мощность, вырабатываемую вашим велосипедом педальный электрогенератор. Это электрическая схема (см. схему ниже), однако вам не обязательно быть электриком. инженер, чтобы понять это. Один провод педали силового велосипеда Генератор в этом случае подключается к лампочке.
Другой провод педали питания велосипедный генератор проходит через прецизионный резистор и подключается к лампочка.Затем вам нужно будет измерить две вещи на ТО ЖЕ время, чтобы получить ваш расчет мощности.
Итак, вы могли догадаться, что вы потребуются два вольтметра или два сбора данных LabVIEW каналы на ваш компьютер.
Первое, что вы измеряете Вы педалировали мощность велосипедного генератора — это напряжение, исходящее от генератора. Второе — это напряжение на выводах с точностью 0,05 Ом. резистор. Ток, протекающий через резистор и свет build рассчитывается с использованием закона Ома.V = IR или напряжение = ток x сопротивление. Вы можете выразить формулу другим способом решения текущего который равен I = V / R или ток = напряжение, деленное на сопротивление.
Другими словами, вы делите напряжение с резистора на 0,05. Затем вы используете формулу мощности P = IV или мощность = ток x напряжение. (См. Формулу выше)
ВНИМАНИЕ — ваша точность резистор может получиться очень горячий если у вас много напряжения и тока через это.Прежде чем выбрать прецизионный резистор, необходимо рассчитать, как он будет рассеивать большую мощность.
Затем выберите резистор и радиатор, надлежащая номинальная мощность. Деталь Caddock выше имеет большой радиатор. область крепления, чтобы вы могли прикрутить его к куску металла, чтобы рассеять тепло генерируется из него.
ЧТО ЕСЛИ У ВАС НЕТ ТОЧНЫЙ РЕЗИСТОР ??
Если у вас нет прецизионного резистора тогда вы можете использовать только откалиброванный отрезок провода примерно с одним или длина двух футов.В следующей таблице показано сопротивление на фут. проволоки по размеру проволоки. Обычно провод в стене вашего дома розетки — 12 AWG. Так что если, например, вы пытаетесь Измерьте ток от источника питания 24 В, и у вас будет вольтметр, измеренный с точностью до 0,001 вольт, вы можете крючком установите в блок питания 2-футовую секцию провода AWG 12-го калибра. линии и поместите щупы вольтметра на оба конца 2-футовой сечение провода.
Затем вы прочитаете и разделите это на (2 x 0,00187 Ом), чтобы получить свой ток.
AWG Сопротивление калибра провода на фут от (http://www.radiolocman.com/electrical-engineering/circuit-cache.html?di=18899)
4 .000292 6 .000465 8 .000739 10 .00118 12 .00187 14 0,00297 16 .00473 18 .00751 20 .0119 22 .0190 24 0,0302 26 .0480 28 .0764
Вы также можете использовать другой подход к измерение тока.Вместо прецизионного резистора можно использовать холл. датчик эффекта, который может измерять постоянный или переменный ток. Нажмите ЗДЕСЬ читайте об этом.
Использование резисторов для измерения тока: это больше, чем просто I = V / R
Измерение динамического протекания тока всегда было важным параметром для управления производительностью системы, и это стало еще более важным с распространением более интеллектуальных функций управления для устройств и систем. Наиболее распространенный способ точного выполнения этого измерения — использование измерительного резистора известного номинала, подключенного последовательно с нагрузкой, с последующим измерением падения напряжения IR на этом резисторе.
Применяя закон Ома, определить ток просто — по крайней мере, так кажется.
Хотя использование резистора является эффективной и прямой основой для такого определения, оно также имеет множество конструктивных проблем и тонкостей, несмотря на его ясность. Они охватывают электрический интерфейс, размер и выбор резистора, а также многие механические аспекты:
Электрический интерфейс
Вы выбираете датчик с высокой или с низкой стороны? При измерении на стороне низкого напряжения резистор помещается между нагрузкой и «землей» (или, во многих случаях, «общей цепью») (рис.1) , который позволяет подключать цепь измерения напряжения непосредственно к земле. Хотя компоненты в этой топологии не подвержены каким-либо проблемам с высоким напряжением, это часто нежелательно и даже неприемлемо по двум причинам.
1. При измерении на стороне низкого напряжения резистор помещается между нагрузкой и общим проводом; он упрощает интерфейс с аналоговым интерфейсом для считывания напряжения, но создает проблемы с целостностью нагрузки и контролем.
Во-первых, это означает, что сама нагрузка не заземлена, что непрактично по механическим причинам во многих установках.Например, наличие в автомобиле незаземленного стартера и его изоляция от шасси — задача проектирования и монтажа. Это также требует наличия обратного провода, который может передавать ток нагрузки обратно к источнику, а не использовать шасси. Во-вторых, даже если подключение и монтаж не рассматриваются, размещение любого сопротивления между нагрузкой и землей (общим) отрицательно влияет на динамику контура управления и управление.
2. Измерение на стороне высокого напряжения — это более широко используемый подход, несмотря на то, что он приносит новые проблемы с синфазным напряжением.
Решение состоит в том, чтобы использовать измерение на стороне высокого напряжения, с резистором вместо этого, помещенным между шиной питания и нагрузкой (рис. 2) . Это устраняет проблемы, возникающие при снятии заземления нагрузки, но возникает новая проблема.
Схема, измеряющая напряжение на этом резисторе, теперь не может быть заземлена, что означает, что используется дифференциальный или инструментальный усилитель. Этот усилитель должен иметь номинальное синфазное напряжение (CMV) выше, чем напряжение на шине. В общем, если напряжение на шине выше, чем номинальное значение CMV стандартных ИС (обычно около 100 В), то необходимы более сложные подходы к обеспечению этого интерфейса.
Альтернативный подход заключается в использовании схемы интерфейса, которая включает гальваническую развязку между входом чувствительного усилителя и выходом (рис. 3) . Это означает, что между двумя аналоговыми секциями не существует омического пути — он выглядит как неизолированный усилитель, за исключением внутренней изоляции.
3. Гальваническую развязку можно получить несколькими способами. Независимо от используемого подхода, в результате информация о сигнале проходит через барьер без омического пути между входом и выходом.
Подход имеет и другие полезные функции: он значительно улучшает производительность системы за счет устранения контуров заземления и связанных с ними проблем; упрощает последующую схему и упрощает или устраняет связанные с безопасностью компоновку и требования к проводке по зазорам и утечкам; добавляет барьер электробезопасности между высоким напряжением и остальной частью системы; и во многих приложениях предписывается стандартами безопасности и нормативными требованиями.
Изоляция может быть реализована с помощью полностью аналогового развязывающего усилителя; в качестве альтернативы, подсхема, состоящая из неизолированного усилителя, за которым следует аналого-цифровой преобразователь и изолятор (который может использовать оптические, емкостные и магнитные принципы), работающий от изолированного источника питания, независимого от основного источника питания, может быть использовал (рис.4) . Независимо от выбранного решения по изоляции, схема измерения напряжения для более высоких напряжений на шине может усложняться в отношении спецификации и компоновки, но часто нет другого практического варианта.
4. Изоляция иногда реализуется в цифровой области с использованием изолированного входного каскада (усилитель, АЦП, изолятор) и изолированного источника питания. AD7401A объединяет все необходимые функции в одном корпусе. (Любезно предоставлено Analog Devices Inc.)
Размер и выбор резистора
В идеале значение чувствительного резистора должно быть относительно большим, чтобы результирующее падение напряжения также было большим, таким образом сводя к минимуму влияние схемных и системных шумов на измеряемое напряжение, а также максимально увеличивая его динамический диапазон.Однако большее значение при заданном токе также означает меньшее напряжение — и, следовательно, меньшую доступную мощность — для нагрузки из-за падения ИК-излучения, а также самонагрева резистора I 2 R, потери мощности и дополнительной тепловой нагрузки. . Это явно компромиссная ситуация.
На практике обычно желательно поддерживать максимальное напряжение на чувствительном резисторе на уровне 100 мВ или ниже, чтобы соответствующие значения резистора находились в диапазоне десятков миллиом и даже ниже. Смысловые резисторы этих небольших номиналов широко доступны; даже резисторы с сопротивлением 1 мОм и ниже входят в стандартную комплектацию каталога (рис.5) . При таких низких значениях даже сопротивление омических контактов измерительной схемы является фактором в расчетах.
5. Этот токоизмерительный резистор 0,2 мОм выдерживает до 200 А и может рассеивать 15 Вт. Он имеет размеры 15 × 7,75 × 1,4 мм, а конструкция из специального сплава имеет TCR ± 100 ppm / ° C. (Предоставлено TT Electronics)
Дилемма выбора резистора не заканчивается определением значения, которое уравновешивает компромисс между напряжением и потерей мощности в зависимости от диапазона считывания.Во-первых, рассеяние резистора вызывает самонагревание, что означает, что выбранный тип резистора должен иметь подходящую номинальную мощность, и его номинальные характеристики должны снижаться при более высоких температурах.
Кроме того, любое самонагревание приведет к отклонению резистора от номинального значения. Насколько он дрейфует, зависит от материала и конструкции сенсорного резистора. Стандартный чип-резистор имеет температурный коэффициент сопротивления (TCR) около ± 500 ppm / ° C (равный 0,05% / ° C), в то время как стандартные чувствительные резисторы, изготовленные из специальных материалов и технологий изготовления, доступны с TCR ± 100 ppm. / ° C, примерно до ± 20 ppm / ° C.Предлагаются даже высокоточные устройства (по гораздо более высокой цене) с точностью до ± 1 ppm / ° C.
Обратите внимание, что использование отрезка медного провода или дорожки на печатной плате может показаться хорошим способом получить чувствительный резистор миллиомным сопротивлением почти по нулевой цене. Однако TCR меди составляет около 4000 ppm / ° C (0,4% / ° C), что на порядки меньше, чем у чувствительного резистора с низким TCR.
В некоторых случаях жизнеспособной тактикой для снижения повышения температуры из-за самонагрева является использование большей мощности, которая будет меньше зависеть от самонагрева.Но они тоже имеют несколько более высокую стоимость компонентов и большую занимаемую площадь. Разработчик должен провести тщательный анализ тока, рассеяния, влияния TCR и любого снижения характеристик, необходимого для долгосрочной надежности и производительности.
Механические аспекты
При очень низких уровнях тока физический размер резистора считывания тока примерно такой же, как у других резисторов. Но по мере увеличения номинальной мощности необходимы резисторы физически большего размера, и это повлияет как на компоновку печатной платы (при условии, что резистор установлен на плате), так и на тепловую ситуацию как резистора, так и его окружения.
Для резисторов с более высоким номиналом размещение и установка становятся серьезной проблемой; Монтаж печатной платы на поверхность может быть невозможным; значительно возрастают проблемы с недвижимостью и тепловыми проблемами. Для более крупных устройств могут даже потребоваться монтажные кронштейны или прижимы, чтобы свести эффекты движения и вибрации к приемлемому минимуму.
Не следует упускать из виду и трудность выполнения «простых» электрических соединений. Когда провода выдерживают десятки или даже сотни ампер, соединения между этими проводами и выводами резистора требуют тщательного планирования и более крупных и прочных поверхностей, которые, конечно же, могут включать винты и зажимы.Просто подумайте о типичном автомобильном аккумуляторе внутреннего сгорания, который должен выдавать более 100 А для запуска автомобиля от скромного аккумулятора на 12 В. Даже контактное сопротивление 100 мОм на плюсовой клемме аккумулятора приводит к потере питания 1,2 В в сценарии, когда запас по напряжению невелик.
Кроме того, даже если измеренное напряжение низкое, синфазное напряжение может быть не низким, и в соединениях могут протекать высокие токи. В результате возникают проблемы с безопасностью и доступом, которые влияют на прокладку кабелей, маршрутизацию, возможные короткие замыкания и доступность.Кроме того, разработчик должен спланировать, где и как подключать относительно тонкие провода, чувствительные к напряжению, к контактам, по которым также проходит более высокий ток нагрузки. Сопротивление контактов измерительного провода может выглядеть как сопротивление самого измерительного резистора, поэтому при расчетах I = V / R необходимо учитывать это дополнительное сопротивление. Даже TCR любых контактов также может быть проблемой в ситуациях с более высокой точностью.
Использование резистора для измерения тока — очень поучительный пример проблем перехода от очень простого в принципе решения к тому, которое работает, работает хорошо и работает в диапазоне ожидаемых рабочих условий приложения.К счастью, это решение также широко используется, поэтому многие проблемы можно решить, используя опыт прикладных инженеров от поставщиков резисторов или экспертов в области измерения высокого тока.
Напряжение, ток, сопротивление и закон Ома | ОРЕЛ
С возвращением, молодой мастер электроники. В нашем предыдущем блоге мы узнали о простой схеме и ее месте в нашем мире электроники. Но чтобы понять истинную сущность электричества, нужно понять, как управлять и измерять напряжение, ток и сопротивление.Вот где приходит этот блог. Мы поднялись на самые высокие вершины, чтобы найти правильную аналогию, объясняющую природу того, как электричество работает в цепи. И вместо того, чтобы проводить еще одну аналогию с водой, мы подумали, что будем более личными, с нашими телами в движении.
Напряжение — все дело в потенциале
Представьте, что вы просыпаетесь утром. Вы лежите в постели, хотите еще несколько часов поспать, но знаете, что настало время для страшной утренней пробежки. Вы знаете, что это хорошо для вас, и вы будете чувствовать себя прекрасно, когда начнете двигаться, но каждое утро вам нужно делать выбор.Вы можете либо остаться в постели и поспать немного дольше, либо встать и начать двигаться.
Это сущность напряжения; все дело в разнице потенциалов. У всех нас есть потенциал, и когда дело доходит до бега, этот потенциал заключается в том, чтобы сделать выбор: бегать или спать. Если вы не решите бежать сегодня утром, ваш потенциал будет бездействовать, но если вы это сделаете, то этот потенциал вырвется наружу, заставляя вас бежать на несколько миль и заряжая энергией остаток дня.
Напряжение в сети
Подобно наличию возможности двигаться или нет, напряжение накапливает электрическую энергию с потенциалом движения . Именно эта сила напряжения побуждает электроны течь по цепи и заставляет их работать час за часом.
Voltage — это повсюду, ожидая, когда мы задействуем его потенциал. Посмотрите на каждую неиспользуемую розетку в вашем доме — в розетках гудит напряжение, готовые сделать за вас работу.Но, как и при выборе бежать, у вас есть выбор, подключать ли этот источник напряжения к вашей розетке. Если оставить его в покое, то напряжение останется там, где оно есть, никогда не реализуя свой полный потенциал.
В электрической цепи напряжение измеряется путем определения так называемой разности потенциалов между двумя точками с помощью мультиметра. Возьмем, например, 9-вольтовую батарею. Если вы измеряете положительный и отрицательный полюсы, вы получите разность потенциалов 9 вольт (или близкую к ней).Положительный конец измеряется при 9 В, а отрицательный конец — при 0 В. Минус два числа, и вы получите разность потенциалов.
Вы можете использовать мультиметр, чтобы быстро измерить напряжение или разность потенциалов в батарее. (Источник изображения)
Напряжение бывает двух различных форм: постоянного (постоянного тока) напряжения, которое обеспечивает постоянный поток отрицательного электричества, или переменного (переменного тока) напряжения, которое постоянно переключается с отрицательного на положительное.Вот символы, которые вы хотите найти на схеме для постоянного, переменного напряжения и батареи:
Вот некоторые символы напряжения, на которые следует обратить внимание на следующей схеме: батареи, постоянный и переменный ток.
Отец напряжения — Алессандро Вольта
Человек часа, которому приписывают открытие напряжения — Алессандро Вольта (Источник изображения)
Человеком, первым обнаружившим напряжение, был итальянский физик Алессандро Вольта. Он также обнаружил массу других интересных вещей, в том числе:
- Обнаружение того, что, если вы смешиваете метан с воздухом, вы можете создать электрическую искру, которая положила начало знаменитому ныне двигателю внутреннего сгорания.
- Обнаружение того, что электрический потенциал, хранящийся в конденсаторе, пропорционален его электрическому заряду.
- Вольте также приписывают создание первой электрической батареи, получившей название Voltaic Pile, которая позволила ученым того времени создавать устойчивый поток электронов.
Пример гальванической батареи, впервые созданной Вольтой, позволяющей ученым создавать устойчивый поток электронов. (Источник изображения)
ОднакоVolta не был лишен своих причуд.Пока ему не исполнилось четыре года, он не произнес ни слова, и его родители опасались, что он либо умственно отсталый. Хорошо, что они ошибались!
Ток — плывя по течению
Возвращаясь к нашей аналогии с бегом, представьте, что вы сделали выбор в пользу утренней пробежки. Вы в обуви и шортах и выходите за дверь, чтобы отправиться в путь. На этом этапе у вас есть какое-то движение, когда вы начинаете бег, поток.
Вот ток, движущийся в наших телах, кто знал, что электричество может быть таким личным?
Может быть, через час пробежки вы начнете бежать, готовые бежать на несколько миль.Когда вы бежите, ваши умные часы точно измеряют, как далеко вы прошли и как быстро вы прошли. Этот процесс запуска и измерения процесса — вот что такое Current .
Ток в электричестве
Как и шаги для завершения утренней пробежки, ток — это постоянное движение или поток электричества в цепи . Электрический ток, протекающий по вашей цепи, всегда измеряется в амперах или амперах. Но что держит этот ток в движении?
Это напряжение, о котором мы говорили ранее.Точно так же, как вам нужно сказать себе, чтобы продолжать бегать, когда вы устанете, напряжение является движущей силой тока, которая поддерживает его движение. Есть две школы мысли о том, как ток течет в цепи; Обычный поток или Электронный поток , давайте посмотрим на оба:
Традиционный поток — Традиционный поток был первым в период научных открытий, когда люди не понимали электроны и то, как они текут в цепи. В рамках этой модели предполагалось, что электричество перетекает с положительного на отрицательный.
Обычный поток с электричеством, протекающим от положительной стороны к отрицательной батареи.
Вы все еще увидите, что этот образ мышления используется в схемах и сегодня, и хотя он не совсем точен, его немного легче понять, чем Electron Flow. В конце концов, если мы вернемся к нашей аналогии с бегом, вы начнете с положительного источника энергии и бежите, пока энергия не иссякнет. Это отношение положительное к отрицательному, как и многое в жизни.
Электронный поток — Электронный поток был продолжением обычного потока. Эта модель точно описывает электроны как движущиеся в противоположном направлении, от отрицательного к положительному. Поскольку электроны по своей природе отрицательны, они всегда будут выходить из отрицательного и бесконечно пытаться найти свой путь к положительной стороне источника питания с низким напряжением.
И более текущий поток электронов, при этом электроны текут, как в действительности, от отрицательного к положительному.
Имеет ли значение, каким образом вы показываете ток, протекающий в цепи? Не совсем. Вы, вероятно, увидите, что это представлено в обоих направлениях, если взглянуть на множество схем. Взгляните на диоды или транзисторы на следующей схеме, которую вы исследуете; все они будут указывать в направлении обычного потока.
Человек, стоящий за течением — Андре-Мари Ампер
Андре-Мари Ампер, самоучка, человек, который сделал гораздо больше, чем просто открыл для себя Ампера.(Источник изображения)
Ампер был французским физиком и математиком, а также одним из основоположников науки о классическом электромагнетизме. Вы можете поблагодарить Ampere за несколько замечательных вещей, в том числе:
- Его главное открытие — демонстрация того, что провод, по которому проходит электрический ток, может притягивать или отталкивать другой провод, по которому также течет ток, без использования физических магнитов.
- Он также был первым, кто высказал идею о существовании частицы, которую мы все признаем электроном.
- Он также организовал химические элементы по их свойствам в периодической таблице за полвека до того, как появилась современная периодическая таблица Менделеева.
Интересный факт об образовании Ампера — у него не было никакого формального образования! Вместо этого отец позволял ему делать то, что ему заблагорассудится, узнавая что угодно. Хотя это могло вызвать лень и чрезмерное увлечение видеоиграми у остальных из нас, Ампер обнаружил естественную любовь к знаниям, пожирая столько книг из семейной библиотеки, сколько мог, и даже заучивая страницы из энциклопедии.
Сопротивление — это материальный мир
Наша последняя концепция — Сопротивление. Представьте себя снова на беговой дорожке, по какой поверхности вы бежите? Если вам повезет, то вы, возможно, путешествуете по мягкой траве или грунтовой дороге. Или, может быть, вы предпочитаете твердость улицы или тротуара. Но что, если он начнет литься наружу? Тогда вы можете застрять в густой грязи
Независимо от того, по какой дороге вы бежите, ваши ноги сталкиваются с некоторым сопротивлением, когда вы продолжаете двигаться вперед.Естественно, не все пути сопротивления созданы равными. Бег по грязи значительно снижает вашу способность к бегу по сравнению с бегом по грунтовой дороге или улице. В этом вся суть сопротивления, тяга и тяга материального мира.
Сопротивление электричеству
Какой бы материал ни проходил через электричество, он столкнется с трением, препятствующим его движению. Проще говоря, сопротивление замедляет ток . Хотя в электрической цепи есть определенные компоненты, такие как резистор, единственная задача которого — сопротивление электричеству, любой физический материал будет оказывать некоторое сопротивление.
Сопротивление измеряется в Ом Ом, и оно напрямую зависит от силы тока и напряжения. Вот простой пример: чем больше у вас сопротивление, тем меньше тока может протекать по цепи. Это похоже на бег: чем гуще грязь, тем медленнее ты будешь бежать. Обратное также работает, если вы увеличиваете напряжение, чтобы ваш ток двигался быстрее, чем ваше сопротивление будет иметь меньшее влияние на вашу схему.
Мастер сопротивления — Георг Симон Ом
Георг Ом — Человек, который объединил напряжение, , ток и сопротивление в знаменитом теперь законе Ома.(Источник изображения)
Г-н Ом был немецким физиком и математиком, и именно в то время, когда он был школьным учителем, он начал свои исследования с использованием новой электрической батареи, изобретенной Вольтой. С помощью собственного оборудования Ом смог обнаружить прямую зависимость между напряжением, приложенным к проводнику (например, медному проводу), и возникающим в результате электрическим током. Это стало известно как известный ныне закон Ома, на который мы все сегодня полагаемся.
Интересно отметить, что Ом представил свои открытия в своей первой книге «Гальваническая цепь, исследуемая математически», но колледж, в котором он работал в то время, не заботился об этом.Так что же сделал Ом? Он уволился и устроился на новую работу в Политехническую школу Нюрнберга. К счастью, именно здесь его работа привлекла заслуженное внимание.
Объединяем все вместе с законом Ома
Хорошо, пришло время объединить все наши концепции. Вот с чем нам предстоит работать:
- Напряжение (В) — это накопленное электричество, имеющее потенциал для движения. Когда этот потенциал активируется, напряжение действует как своего рода давление, проталкивая ток по цепи.
- Ток (I) — Поток электричества в цепи. Его можно измерить непосредственно в амперах, и есть две школы мысли о том, как протекает ток — обычный поток и электронный поток.
- Сопротивление (R) — Сопротивление, с которым электричество сталкивается, просто протекая через какой-то физический материал. Измеряется в Ом.
Собирая все это вместе, мы приходим к закону Ома:
В этом уравнении V = напряжение, I = ток и R = сопротивление.Гибкость закона Ома впечатляет, и его можно использовать для нахождения любого из этих трех значений, когда известны только два из них. Давайте рассмотрим пример, чтобы увидеть, как это работает.
Использование треугольника Ома
Посмотрите на треугольник Ома ниже. Он дает простое и наглядное представление о том, как можно манипулировать законом Ома, чтобы получить нужные ответы. Чтобы использовать его, все, что вам нужно сделать, это скрыть букву значения, которое вам нужно выяснить, а оставшиеся буквы покажут вам, как этого добиться.
Треугольник Ома, ваш удобный инструмент, чтобы точно определить, какой вариант закона Ома необходимо использовать.
Взгляните на схему ниже. У нас есть батарея 9V, подключенная к светодиоду и резистору. Единственная проблема в том, что нам нужно выяснить, какова номинальная стоимость резистора.
Наша тренировочная схема, чтобы познакомиться с законом Ома. Мы можем использовать известные значения ампер и вольт, чтобы получить значение резистора.
Для этого давайте посмотрим на треугольник Ома.Закрыв R, мы видим, что у нас есть V над I или V, деленное на I. Итак, разделив эти два числа, мы получим номинал нашего резистора. Давайте подставим эти числа в это уравнение: R = V / I.
- Начнем с самого очевидного, у нашей батареи напряжение 9 вольт.
- Глядя на техническое описание нашего светодиода, мы можем увидеть рекомендуемый максимальный ток 16 мА (миллиампер), который преобразуется в 0,016 ампер.
- Подставляя эти два числа в наше уравнение, мы получаем R = 9V / 0.016A, что равно 473,68. Это означает, что для включения светодиода нам понадобится резистор на 473 Ом!
Сопротивление бесполезно
Понимать, как напряжение, ток и сопротивление работают вместе, было не так уж сложно, не так ли? Мы надеемся, что в следующий раз, когда вы отправитесь на утреннюю пробежку, у вас будет новый взгляд на электричество. Почувствуйте, как ваши ноги летят по тротуару или грязи, и помните, что это сопротивление. А когда вы проверяете, как далеко вы пробежали, то наблюдаете за движущимся потоком! И та сила, которая вытащила вас из постели и заставила бежать? Напряжение.
Готовы сделать свою первую схему сегодня? Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно!
Мощность, ток и разность потенциалов на резисторе — класс AP [2021]
Закон Ома
Если бы вы хотели экспериментально определить взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением, что бы вы могли сделать?
Хороший способ определить это соотношение — измерить ток в цепи, состоящей из источника напряжения, такого как батарея, и резистора.Вы можете изменить величину напряжения, возможно, изменив количество используемых батарей, и посмотреть, как в ответ изменится ток.
При измерении таких величин, как напряжение, сопротивление и ток, очень важно убедиться, что вы используете правильные единицы измерения. Обычно ток измеряется в амперах (А), напряжение измеряется в вольтах (В), а сопротивление измеряется в омах.
После того, как вы измерили ток (в А) и напряжение (в В), график может помочь вам понять данные.Если вы построили напряжение на оси y и ток на оси x , вы получите график, аналогичный показанному ниже:
Этот график дает вам довольно важную информацию о том, что происходит в цепи. Во-первых, вы заметили, что график представляет собой прямую линию? Это означает, что для этого резистора существует прямая зависимость между током и напряжением. Мы называем это соотношение закон Ома , который гласит, что ток через резистор прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению резистора.
Закон Ома:
Ток = напряжение / сопротивление
I = V / R
Это означает, что при повышении напряжения увеличивается и ток. Однако по мере увеличения сопротивления ток падает. Вспомните автомобили, пытающиеся избежать аварии на шоссе. Чем больше полос будет перекрыто аварией, тем медленнее сможет двигаться транспорт. Увеличение сопротивления резистора так же влияет на ток в цепи.
Наклон линии на этом графике также важен.Закон Ома можно переставить и записать как V = I x R . Поскольку ток был нанесен на ось x , а напряжение было нанесено на ось y , наклон этой линии равен сопротивлению резистора, поэтому сопротивление этого конкретного резистора должно быть 10 Ом.
Омические и неомические резисторы
Резисторы, соответствующие закону Ома, известны как омические . Многие резисторы омические, а другие нет, и они называются неомическими .Вы также можете определить, является ли резистор омическим или неомическим, посмотрев на график зависимости тока от напряжения. Если график представляет собой прямую линию, значит, резистор подчиняется закону Ома. Если это НЕ прямая линия, значит, резистор неомический.
Резисторы и мощность
Резисторы всегда преобразуют электрическую энергию в другие формы энергии, такие как световая и тепловая энергия.Скорость преобразования энергии известна как мощность , и мощность обычно измеряется в ваттах (1 Вт = 1 Джоуль энергии / сек). Таким образом, мощность 25 Вт будет означать, что 25 Джоулей электрической энергии преобразуется в другие формы каждую секунду. Эта скорость изменяется при изменении как тока, так и напряжения.
Мощность = Ток x Напряжение
P = I x В
Резюме урока
Скорость, с которой протекают заряды через цепь, называется током .Заряды могут двигаться, потому что им была придана некоторая энергия за счет перемещения через разность потенциалов, также известную как напряжение . Когда резистор находится в электрической цепи, он замедляет поток заряда, уменьшая ток в цепи.
Закон Ома гласит, что ток через резистор прямо пропорционален приложенному напряжению и обратно пропорционален его сопротивлению. Резисторы, которые следуют закону Ома, известны как Ом , и график зависимости напряжения от него.ток через омический резистор будет прямолинейным. Если график не прямой, значит резистор неомический .
Закон Ома: V = I x R
Скорость, с которой электрическая энергия преобразуется в другие формы с помощью резистора, известна как мощность .