Как определить ток в цепи. Как определить силу тока в электрической цепи: методы и расчеты

Как измерить силу тока в проводнике. Какие приборы используются для измерения тока. Как рассчитать ток по закону Ома. Как определить ток в сложных цепях. Как найти ток через нелинейные элементы.

Основные способы определения силы тока в электрической цепи

Существует два основных метода определения силы тока в электрической цепи:

• Прямое измерение с помощью амперметра или мультиметра
• Расчет тока по известным параметрам цепи (напряжение, сопротивление)

Рассмотрим каждый из этих способов подробнее.

Измерение силы тока амперметром или мультиметром

Прямое измерение силы тока производится специальным прибором — амперметром. Современные цифровые мультиметры также имеют функцию измерения тока.

Для измерения тока прибор включается в разрыв цепи последовательно с нагрузкой. При этом важно соблюдать полярность подключения и выбрать правильный диапазон измерения.

Порядок измерения тока мультиметром:

1. Установите поворотный переключатель мультиметра в положение измерения тока (A или mA)
2. Выберите максимальный диапазон измерения
3. Разорвите цепь в точке измерения
4. Подключите щупы мультиметра в разрыв цепи, соблюдая полярность
5. Включите питание цепи и считайте показания прибора
6. При необходимости уменьшите диапазон измерения для повышения точности

Измерение тока — это простой и надежный способ определения его величины. Однако он требует физического вмешательства в цепь, что не всегда удобно или возможно.

Расчет силы тока по закону Ома

Если известны напряжение и сопротивление участка цепи, ток можно рассчитать по закону Ома:

I = U / R

где:

• I — сила тока в амперах (А)
• U — напряжение в вольтах (В)
• R — сопротивление в омах (Ом)

Этот метод не требует вмешательства в цепь, но точность расчета зависит от точности известных параметров.

Пример расчета тока по закону Ома:

Дано: напряжение U = 12 В, сопротивление R = 4 Ом

I = U / R = 12 В / 4 Ом = 3 А

Таким образом, через резистор 4 Ом при напряжении 12 В протекает ток 3 ампера.

Определение тока в сложных электрических цепях

В сложных цепях с несколькими источниками питания и разветвлениями для расчета токов используются законы Кирхгофа и метод контурных токов. Рассмотрим основные принципы:

Первый закон Кирхгофа:

Алгебраическая сумма токов в узле равна нулю. Это позволяет составлять уравнения для узлов цепи.

Второй закон Кирхгофа:

Алгебраическая сумма напряжений в замкнутом контуре равна нулю. По этому закону составляются уравнения для контуров.

Метод контурных токов:

Заключается в составлении системы уравнений по законам Кирхгофа и ее решении для нахождения токов во всех ветвях.

Для сложных цепей удобно использовать специализированные программы моделирования, например, SPICE.

Как определить ток через нелинейные элементы

Нелинейные элементы (диоды, транзисторы) имеют нелинейную вольт-амперную характеристику. Для них закон Ома напрямую не применим.

Ток через нелинейный элемент определяется:

• По вольт-амперной характеристике (ВАХ) элемента
• Методом графического построения
• С помощью специальных формул для конкретных элементов
• Путем компьютерного моделирования

Например, для диода ток можно приближенно рассчитать по формуле:

I = Is * (e^(U/nVt) — 1)

где Is — обратный ток насыщения, n — коэффициент неидеальности, Vt — тепловой потенциал.

Влияние частоты на определение тока в цепи переменного тока

В цепях переменного тока при наличии реактивных элементов (конденсаторов, катушек индуктивности) ток зависит от частоты. Для расчета используют комплексные сопротивления:

• Для конденсатора: Xc = 1 / (2πfC)
• Для катушки индуктивности: XL = 2πfL

где f — частота, C — емкость, L — индуктивность.

Полное сопротивление цепи (импеданс) рассчитывается как:

Z = √(R^2 + (XL — XC)^2)

Зная импеданс, можно определить действующее значение тока:

I = U / Z

Особенности измерения малых и больших токов

При измерении очень малых (микроамперы) и очень больших (сотни ампер) токов возникают определенные сложности:

Измерение малых токов:

• Требуются высокочувствительные приборы
• Необходимо учитывать токи утечки
• Важно минимизировать помехи

Измерение больших токов:

• Используются токовые шунты
• Применяются бесконтактные датчики тока (на эффекте Холла)
• Важно учитывать нагрев проводников

В обоих случаях для повышения точности измерений применяют специальные методики и оборудование.

Определение тока в импульсных и цифровых схемах

В импульсных и цифровых схемах ток быстро меняется во времени. Для его определения используют:

• Осциллографы с токовыми пробниками
• Анализаторы спектра
• Методы компьютерного моделирования

Важно учитывать:

• Длительность и форму импульсов
• Частоту повторения
• Паразитные емкости и индуктивности

Часто оперируют понятиями среднего и действующего значения тока за период.

Как определить силу электрического тока, как узнать, вычислить какой ток в схеме, цепи. « ЭлектроХобби

Известно, что электрический ток заряженных частиц лежит в основе работы всей электротехники. Знание его величины дает понимание о режиме работы той или иной цепи, схемы. Если для специалиста электрика, электронщика не составит особого труда определить силу тока, то для новичка это может оказаться проблемой. В этой теме давайте с вами рассмотрим, какими именно способами можно узнать, вычислить, найти электрический ток используя как непосредственные измерения так и формулы.

Основными электрическими величинами являются напряжение, ток, сопротивление, мощность. Пожалуй главной формулой электрика является формула закона Ома. Она имеет вид I=U/R (ток равен напряжение деленное на сопротивление). Данную формулу приходится использовать повсеместно. Из нее можно вывести две другие: R=U/I и U=I*R. Зная любые две величины всегда можно вычислить третью. Напомню, что при использовании формул нужно пользоваться основными единицами измерения. Для тока это амперы, для напряжения это вольты и для сопротивления это омы.

К примеру, вам нужно быстро определить силу тока, которую потребляем электрочайник. Напряжение нам известно, это 220 вольт. Берем в руки мультиметр, электронный тестер, меряем сопротивление в омах. Далее мы просто напряжение перемножаем на это сопротивление. В итоге мы получаем искомую силу тока в амперах. Хочу уточнить, что данная форума работает только для цепей с активной нагрузкой (обычные нагреватели, лампы накаливания, светодиоды и т.д.). Для реактивной нагрузки формула имеет иной вид, где уже используется такие величины как индуктивность, емкость, частота.

Силу тока можно определить и по другой формуле, которая в себе содержит напряжение и мощность. Она имеет вид: I=P/U (сила тока равна электрическая мощность деленная на напряжение). То есть, 1 ампер равен 1 ватт деленный на 1 вольт. Две других формулы, выходящие из этой, имеют такой вид: P=U*I и U=P/I. Если вам известны любые две величины из тока, напряжения и мощности, всегда можно вычислить третью.

Помимо формул силу тока можно определить и практическим путем, через обычное измерение тестером, мультиметром. Для новичков сообщаю, что силу тока нужно измерять в разрыв электрической цепи. То есть, к примеру, у нас схема, прибор, с него выходит кабель с двумя проводами питания. Берем измеритель, выставляем на нем нужный диапазон измерения. Далее, один щуп измерителя мы прикладываем к одному из проводов питания устройства, а другой щуп измерителя к одному из контактов самого электропитания. Ну, и оставшийся провод, идущий от устройства мы также подсоединяем ко второму контакту питания. После включения самого устройства на измерителе появится величина тока, которую он потребляет при своей работе.

При измерении силы тока нужно помнить, что имеет значение какой вид тока течет по цепи (переменный или постоянный). Допустим, на большинство электротехники подается переменное напряжение, следовательно и измерять на входе ток нужно переменного типа. Внутри устройств обычно стоят блоки питания, которые снижают сетевое напряжение до меньших величин и делают его постоянным. Значит ту часть электрической цепи, что стоит после выпрямляющего диодного моста (делающая из переменного тока постоянный) уже нужно измерять как постоянный ток. Если вы попытаетесь измерить силу тока не своего типа, то и показания вы получите неверные.

Напряжение измеряют по другому. Измерительные щупы уже прикладываются не в разрыв цепи, как это делается у тока, а параллельно контактам питания. И в этом случае тип напряжения имеет значение (переменное или постоянное). Так что будьте внимательны, когда выставляете тип тока (напряжения) и их предел на тестере.

P.S. Именно сила тока в электротехнике делает всю работу, что мы воспринимаем как свет, тепло, звук, движение и т.д. Для облегчения понимания, что такое ток, а что такое напряжение можно привести аналогию с обычной водой. Так вот давление в воды в водопроводе будет соответствовать примерно электрическому напряжению, а движение самой воды это будет ток.

Как определить силу электрического тока в цепи? каким прибором

Электрическая цепь представляет собой совокупность различных элементов, соединенных определенным образом, через которые осуществляется протекание тока и выполняется соответствующая полезная работа. Для обеспечения необходимого функционирования всех устройств, включенных в электрическую схему, необходимо соблюдение ряда параметров, а именно физических характеристик к которым относятся сила тока, напряжение и сопротивление всех элементов цепи. Все эти величины связаны между собой и имеют определенную зависимость согласно закону Ома.

На практике нередко возникает проблема не только как определить силу тока цепи в электрической цепи, но и остальные параметры если точные входные параметры имеются в недостаточном объеме.

Способы определения параметров электрической цепи

Существует два основных варианта как определить силу электрического тока в проводнике, а также остальные характеристики – это косвенный способ вычислений и прямой метод измерения с помощью соответствующих приборов.

Прямой способ определения силы электрического тока

Данный вариант основан на использовании контрольно-измерительного устройства, которое называется амперметр. Свое наименование данный прибор получил от ампера – единицы силы тока принятой в международной системе СИ. В отличие от вольтметра, который позволяет определить разность потенциалов (напряжение), амперметр применяется довольно редко. В домашних и большинстве производственных условий напряжение в сети известно, а зная потребляемую мощность электрических устройств, не составляет особого труда определить остальные параметры, взаимосвязь которых будет показана ниже.

Амперметр.

Сложнее ситуация, когда электрическая цепь имеет свои особенности, например, электропроводка автомобиля, которая включает в себя огромное количество различных устройств. Нередко возникает вопрос как определить силу тока в электрической лампочке или другом элементе бортовой системы, чтобы это не отразилось на его безопасной эксплуатации.

Особенностью таких схем является неоднородность параметров электрической цепи на отдельных участках. Вот здесь и пригодится амперметр. Измерение силы тока в электрической лампочке автомобиля представляет собой простую операцию – достаточно в месте ее установки последовательно включить амперметр и считать показания на шкале. Еще одним прибором каким измеряют силу электрического тока является многофункциональный тестер (фото ниже).

Мультиметр.

С его помощью можно получить данные о напряжении или сопротивлении на отдельных участках любой цепи.

Косвенный метод определения силы электрического тока в проводнике

Данный способ определения силы тока основан на определении силы тока через измерение остальных параметров электрической цепи. Для этого необходимо воспользоваться законом Ома, который описывает зависимость основных параметров относительно друг друга. Данный закон устанавливает прямую зависимость силы тока (I) от разности потенциалов (U), а также обратную связь от сопротивления (R) проводника на определенном участке цепи, что отображается формулой I=U/R.

Таким образом, если возникает такая проблема, как определение силы электрического тока в проводнике при отсутствии амперметра, необходимо воспользоваться вольтметром и омметром. Как правило, данные устройства объединены в едином корпусе, но могут представлять и самостоятельные приборы. Измерив требуемые параметры и подставив их в вышеприведенную формулу получаем искомую величину силы тока.

Необходимо отметить что использование многофункционального тестера значительно облегчает нахождение всех параметров электрической цепи. Единственное на что требуется обратить внимание при определении силы тока в любом элементе электрической схемы с помощью тестера или амперметра – это выбор правильного диапазона измерений. При отсутствии предварительных данных, измерения необходимо начинать при выставлении максимальных величин и постепенно их уменьшать до отображения достоверных данных.

Взаимосвязь основных параметров электрической цепи

Как отмечалось выше электрическая цепь представляет собой совокупность элементов и устройств выполняющие определенную работу при перемещении по ней заряженных частиц. Каждый элемент обладает своем сопротивлением, что влияет на величину силы тока и напряжения на выходе.

Взаимосвязь этих значений как раз-таки подчиняется закону Ома!

Но определение силы электрического тока в проводнике возможно и через потребляемую мощность устройства (Р). Формула расчета мощности выглядит следующим образом:. Для примера рассмотрим проблему как определить силу тока в электрической лампочке, зная ее мощность. Исходные данные – сеть с напряжением 220 вольт, мощность лампы 100 Вт., следовательно, сила тока в электролампе будет равна 0,45А (100Вт/220В). Аналогично можно определить данный параметр для всех элементов электрической цепи.

Добавить отзыв

советов по поиску тока в цепи | Блог Advanced PCB Design

 

 

Одна из моих предыдущих поездок за границу едва не закончилась катастрофой. Как дотошный человек, я всегда держал свой паспорт рядом с собой. Прежде чем вы задумаетесь, нет, я потерял не паспорт, а квитанцию ​​о прибытии, которую я должен был вернуть в иммиграционную службу перед посадкой на рейс.

Мне потребовалось 30 минут лихорадочных поисков, прежде чем я нашел листок в куче квитанций. Я понятия не имею, как это закончилось среди квитанций, и как я закончил тем, что потратил почти все свои деньги, что привело к этой толстой стопке квитанций.

К счастью, мне не пришлось проходить многочасовые допросы в иммиграционном отделе. Точно так же у вас могут возникнуть различные проблемы, если вы забудете рассчитать ток в своей цепи, особенно когда это имеет решающее значение для функциональности конструкции.

Нельзя обсуждать расчет силы тока, не упомянув самые основные законы электроники: закон Ома. Закон Ома обозначает соотношение между напряжением, током и сопротивлением. Вы должны быть знакомы с уравнением V = IR.

Из уравнения можно легко получить значение тока, разделив напряжение на сопротивление или: 

I = V/R.

Это базовая электроника, которую вы должны знать еще до того, как начнете чертить схему.

Расчет выглядит простым, когда у вас есть простая схема с одним элементом напряжения и резистором. В более сложной схеме, где у вас есть набор последовательных и параллельных конфигураций, вам необходимо проанализировать схему между узлами.

Расчет делителя напряжения будет полезен при определении напряжения, которое падает между двумя узлами. Это также помогает понять, что электрический ток разделяется на разные ветви в зависимости от сопротивления отдельной ветви.

Расчет тока для конденсатора и катушки индуктивности

Как бы ни был полезен закон Ома, он применяется только к резистивным нагрузкам в цепи. Если у вас есть конденсатор и катушка индуктивности, вам нужно будет по-другому подойти к анализу схемы. В цепи постоянного тока, где источником напряжения является сигнал постоянного тока, применяются следующие правила:

Однако приведенные выше допущения перестают быть верными, когда сигналы переменного тока подаются на конденсаторы и катушки индуктивности.

Ток, протекающий через конденсатор от синусоидального напряжения, накапливается в виде заряда и определяется по следующей формуле:

I = C (dv/dt)

Из уравнения видно, что конденсатор проходит непрерывную серию зарядов и разрядов при подаче переменного напряжения.

 

Конденсаторы ведут себя по-разному при анализе постоянного и переменного тока.

 

Что касается катушки индуктивности, расчет несколько сложнее из-за характеристики компонента. Катушки индуктивности создают силу, противодействующую протекающему через них току, и ток рассчитывается по формуле:

I = 1/L ∫vdt

При построении графиков зависимости тока от напряжения для конденсаторов и катушек индуктивности вы заметите, что оба параметра не совпадают по фазе на 90 градусов.

Определение тока для нелинейных цепей

Было бы ошибкой упускать из виду расчет тока для нелинейных компонентов. Резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности являются линейными компонентами, что означает, что результирующий ток пропорционален приложенному напряжению.

Нелинейные компоненты имеют непропорциональную ВАХ, в которой нельзя определить значение тока по одной формуле. Например, диод является нелинейным компонентом, поскольку через него проходит очень небольшой ток, когда напряжение на нем меньше, чем его прямое напряжение (Vf). Когда напряжение превышает Vf, прямой ток резко возрастает и ограничивается только максимальным пределом компонента.

 

Диоды представляют собой нелинейные компоненты, в которых ток не пропорционален приложенному напряжению.

 

Транзисторы, варисторы и стабилитроны являются некоторыми примерами нелинейных компонентов. Когда эти компоненты помещаются в цепь, вам необходимо учитывать, как нелинейная кривая ВАХ повлияет на протекание тока к другим компонентам.

Важно знать силу тока, протекающего в цепи, если вы работаете с печатной платой. Величина тока будет определять толщину и ширину дорожки печатной платы. Это очень важно, когда вы имеете дело с мощными конструкциями.

Работа с набором инструментов компоновки и опций анализа от Cadence поможет решить любую из ваших текущих задач проектирования на одном дыхании. Однако расчет тока вручную может быть утомительным, и даже опытные проектировщики допускают ошибки. Поэтому полезно, если вы используете программное обеспечение для печатных плат, такое как OrCAD PCB Designer, которое оснащено симулятором SPICE. Проверка расчетов сведет к минимуму ошибки.

Если вы хотите узнать больше о том, какое решение у Cadence есть для вас, обратитесь к нам и нашей команде экспертов.

Решения Cadence PCB — это комплексный инструмент для проектирования от начала до конца, позволяющий быстро и эффективно создавать продукты. Cadence позволяет пользователям точно сократить циклы проектирования и передать их в производство с помощью современного отраслевого стандарта IPC-2581.

Подпишитесь на LinkedIn Посетите вебсайт Больше контента от Cadence PCB Solutions

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

как определить ток в этой цепи

спросил 4 года, 1 месяц назад

Изменено 2 года, 7 месяцев назад

Просмотрено 1к раз

\$\начало группы\$

После расчета общего сопротивления и полного тока я применяю деление тока и получаю (6/6+6)*1А = 1/2 А. Но в ключе ответа это представлено как 1/3 А.

Что я делаю не так?

• текущий

\$\конечная группа\$

7

\$\начало группы\$

Простой подход к этой проблеме следующий (подробности расчетов я оставлю вам): Найдите эквивалентное сопротивление резисторов 3 и 6 Ом. Рассмотрим это сопротивление с резистором 4 Ом в качестве делителя напряжения. Это даст вам напряжение на резисторе 6 Ом. Затем закон Ома даст вам ток через резистор 6 Ом. Если вы сделаете эти расчеты правильно, вы обнаружите, что ток в резисторе 6 Ом действительно равен 1/3 ампера.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Вы, кажется, неправильно применяете концепцию текущего деления. В этой схеме ток через резистор 4 Ом делится между резисторами 3 Ом и 6 Ом на обратном пути к источнику.