Как рассчитать сопротивление, зная мощность и напряжение. Какие формулы использовать для однофазных и трехфазных цепей. Как влияет коэффициент мощности на расчеты. Примеры вычислений и онлайн-калькулятор.
Основные формулы для расчета сопротивления
Для расчета сопротивления электрической цепи или потребителя используются следующие основные формулы:
- R = U^2 / P — для цепей постоянного тока и однофазного переменного
- R = 3U^2 / P — для трехфазных цепей при симметричной нагрузке
- R = U^2 / (P * cos φ) — для цепей переменного тока с учетом коэффициента мощности
где:
- R — сопротивление, Ом
- U — напряжение, В
- P — мощность, Вт
- cos φ — коэффициент мощности
Расчет сопротивления для цепей постоянного тока
Для цепей постоянного тока расчет сопротивления производится по формуле:
R = U^2 / P
Например, нужно рассчитать сопротивление нагревательного элемента мощностью 1000 Вт при напряжении 220 В:
R = 220^2 / 1000 = 48400 / 1000 = 48,4 Ом
Таким образом, сопротивление нагревателя составляет 48,4 Ом.
Расчет сопротивления для однофазных цепей переменного тока
Для однофазных цепей переменного тока используется та же формула, что и для постоянного тока:
R = U^2 / P
Однако следует учитывать, что при наличии реактивной составляющей нагрузки (индуктивность или емкость) расчет будет некорректным. В этом случае необходимо использовать формулу с учетом коэффициента мощности:
R = U^2 / (P * cos φ)
Пример расчета сопротивления однофазного электродвигателя мощностью 2 кВт, напряжением 220 В и cos φ = 0,8:
R = 220^2 / (2000 * 0,8) = 48400 / 1600 = 30,25 Ом
Особенности расчета для трехфазных цепей
Для трехфазных цепей при симметричной нагрузке используется формула:
R = 3U^2 / P
где U — линейное напряжение.
При несимметричной нагрузке расчет усложняется и требует дополнительных данных.
Пример расчета сопротивления трехфазного двигателя мощностью 5,5 кВт при линейном напряжении 380 В:
R = 3 * 380^2 / 5500 = 432400 / 5500 = 78,6 Ом
Влияние коэффициента мощности на расчеты
Коэффициент мощности cos φ показывает отношение активной мощности к полной. Он учитывает наличие реактивной составляющей в нагрузке.
При cos φ = 1 вся потребляемая мощность является активной. При уменьшении cos φ увеличивается доля реактивной мощности, что приводит к росту полной потребляемой мощности.
Учет cos φ позволяет более точно рассчитать сопротивление для цепей переменного тока с индуктивной или емкостной нагрузкой.
Онлайн-калькулятор для расчета сопротивления
Для быстрого расчета сопротивления по мощности и напряжению воспользуйтесь онлайн-калькулятором:
«` import React, { useState } from ‘react’; import { Input, Button, Card, CardHeader, CardContent } from ‘@/components/ui/card’; const ResistanceCalculator = () => { const [voltage, setVoltage] = useState(»); const [power, setPower] = useState(»); const [cosPhi, setCosPhi] = useState(‘1’); const [result, setResult] = useState(null); const calculateResistance = () =>Практические рекомендации по расчету сопротивления
При выполнении расчетов сопротивления следует учитывать следующие моменты:
- Для бытовых потребителей (лампы, нагреватели) можно принимать cos φ = 1
- Для электродвигателей cos φ обычно находится в пределах 0,7-0,9
- При расчете сопротивления проводников учитывайте их длину и удельное сопротивление материала
- Для точных расчетов используйте паспортные данные оборудования
- При последовательном соединении сопротивления складываются
- При параллельном соединении обратные величины сопротивлений складываются
Применение расчетов сопротивления на практике
Расчет сопротивления по мощности и напряжению применяется в следующих случаях:
- Подбор проводов и кабелей нужного сечения
- Расчет потерь напряжения в линиях электропередачи
- Выбор аппаратов защиты (автоматов, предохранителей)
- Расчет пусковых токов электродвигателей
- Определение энергоэффективности оборудования
- Диагностика неисправностей электроприборов
Правильный расчет сопротивления позволяет обеспечить надежную и безопасную работу электроустановок.
Часто задаваемые вопросы
Как рассчитать сопротивление лампы накаливания?
Для расчета сопротивления лампы накаливания используйте формулу R = U^2 / P, где U — напряжение сети, P — мощность лампы. Например, для лампы 60 Вт, 220 В:
R = 220^2 / 60 = 48400 / 60 = 806,7 Ом
Как определить сопротивление электродвигателя?
Для электродвигателя используйте формулу с учетом коэффициента мощности: R = U^2 / (P * cos φ). Значение cos φ можно найти в паспорте двигателя.
Почему расчетное сопротивление отличается от измеренного?
Причины расхождения могут быть следующие:
- Неучтенный коэффициент мощности
- Изменение сопротивления при нагреве (для ламп накаливания)
- Нелинейность вольт-амперной характеристики
- Погрешности измерительных приборов
Для точных измерений используйте специализированные приборы и методики.
Как найти сопротивление зная мощность и напряжение; какой буквой обозначаться сопротивление, формула сопротивления
Не у всех хорошо ладится с физикой, а особенно когда дело доходит до решения задач. Но как говорят все учителя: «Учить и понимать — разные вещи». Так давайте лучше один раз во всём разберёмся, чем просто заучить непонятный текст, при этом не зная, как его применить. Ну и ответим на главный вопрос Как рассчитать сопротивление, и как найти мощность тока.
Единицы и размерности
Начнем с того, кто придумал данный закон. Установлен Георгом Омом.
В честь его и назван — закон Ома.
Вы, наверное, слышали такое понятие, как единица (СИ). В каждой физической формуле она присутствует. В законе Ома её очень легко запомнить, т.к. его фамилия и является единицей сопротивления и обозначается «Ом».
Какие существуют виды сопротивлений
Их немного, одно из которых мы уже разобрали:
- омическое;
- активное;
- индуктивное;
- ёмкостное.
Формулы расчёта электрического сопротивления для переменного тока простыми словами.
К сожалению, наш друг-физик решил не идти нам навстречу и вывел несколько формул по нахождению всех трёх величин. Электрическое сопротивление обозначается буквой R.
Но перед тем как пойти дальше, совет: всегда придумывайте какие-нибудь ассоциации, чтобы запомнилось на всю жизнь, например:
- R (сопротивление). Можете запомнить что R, как рюмка. Нужно сопротивляться, чтобы не выпить ещё одну рюмку.
- I (сила тока). Латинская «I», как проводок, по которому идёт ток.
- U (напряжение). Эта буква, как дуга. И напряжение разносится с одного конца на другой по дуге.
Ну и, конечно, формула закона Ома для участка цепи.
- R=U/I т.е., чтобы найти сопротивление(рюмку) надо напряжение (дугу) разделить на ток (проводок).
- U=IR, хотите найти напряжение (дугу), умножьте проводок на рюмку.
- I=U/R чтобы найти чему равен проводок, нужно напряжение разделить на сопротивление.
Ну а теперь главное, для чего мы все здесь собрались: «Зачем нужен этот закон? Что он даёт?»
Представьте перед собой электрическую цепь, по которой проходит ток, напряжение и сопротивление. И встаёт вопрос, как понять где что и в каких размерах. Для этого вывели формулу.
Также не забывате, если вдруг вас спросят от чего зависит сопротивление — отвечайте: » От напряжения и мощности».
Формула активного сопротивления
Ну что сказать? Придется запастись терпением и потратить время на все эти законы и определения.
Но к счастью, активное сопротивление, так и осталось большой буквой R. Просто немного поменялась формула и ее предназначение.
Подключим к нашей цепи проводник. Проводником может выступать лампа.
Понятно, что по нему тоже будет проходить ток. Это как танец «волна». Все 5 человек берутся за руки и начинают по очереди создавать колебания. Сопротивление уже известно на всех.
Так же и здесь.
Мы ищем полное сопротивление. Обозначается большой буквой Z.
Если посмотреть, то можно найти сходство танца «волны» с этой буквой. Так и запомните.
Формула, как рассчитать силу тока:
I=U/Z
О том, как найти общее сопротивление мы поговорим ниже.
Формула индуктивного сопротивления
Боюсь, что когда вы увидите данную формулу, то она вам точно не понравится. Но нет слова «не хочу», есть слово «надо».
Начнем с обозначения:
- XL (индуктивное сопротивление). Прямо как размер в одежде. Но почему именно так? L — это цепь переменного тока;
- f — частота, в Гц;
- сопротивление с частотой взаимосвязаны, так, если возрастает одно — увеличивается и другое;
- единица СИ индуктивного сопротивления: [XL] = Ом;
- запомните, что индуктивное сопротивление отличается от омического тем, что у первого нет потери мощности;
- XL=2π×f×L;
- формула расчета мощности по напряжению: P = U×I;
- мощность электрического тока вычисляется в Ватах.
Формула ёмкостного сопротивления Xc
Ёмкостное сопротивление — это проводник, который подключен к цепи. Он не имеет сопротивление, но есть ёмкость. Обозначается это ёмкостное сопротивление буквами Xc.
Единица измерения сопротивления неизменно остается Ом.
- Xc = 1/ωC;
- ω — циклическая частота;
- С — ёмкость.
Формула полного сопротивления
Как говорилось выше — полное сопротиление что-то на подобии танца «волны». Нужно узнать R (сопротивление) всех.
Чтобы определить полное сопротивление цепи:
R = R1 +R2 (проводников может быть несколько).
Теперь, если у вас спросят как определить общее сопротивление цепи, вы знаете что делать.
Что такое вольтамперная характеристика
Какое страшное название. Глаза боятся, а голова запоминает.
Говоря простыми словами, это когда напряжение находится в зависимости от тока, протекающего в электрической цепи.
Также, такую характеристику подразделяют на линейную и нелинейную. В чем разница и что это вообще такое?
- Линейная, так же, как и нелинейная — это цепь.
- Линейная цепь — это та, которая содержит элементы напряжения и тока, от которых зависит сопротивление.
- У нелинейной элементами является зависимость напряжения на зажимах. Она не подчиняется закону Ома.
Формула электрического сопротивления по свойсвам среды: научный подход
- Сущесвует такое понятие как удельное сопротивление. Это способность материала припятствовать прохождению электрического тока.
- Существует таблица металлов, где указаны эти силы сопротивления.
Формула:
- R = p×L/S;
- R — электрическое сопротивление;
- p — удельное сопротивление;
- S — площадь.
Для вычисления сопротивления вы можете воспользоваться специальным калькулятором, который можно найти в интернете.
Учитесь, узнавайте много нового. И понимайте пройденный материал.
Как рассчитать мощность, силу тока и напряжение: взаимосвязи величин
Установка автоматических выключателей, выбор сечения провода, подбор нового электроприбора для домашних целей – все это требует знания и умения манипулировать основными характеристиками электрического тока. Напряжение, сила тока, мощность неразрывно связаны между собой, изменение одного оказывает влияние на остальные величины. Эту взаимосвязь, а также определение разных характеристик рассмотрим в этой статье.
- Как узнать ток, зная мощность и напряжение?
- Как узнать напряжение, зная силу тока?
- Как рассчитать мощность, зная силу тока и напряжения?
- Как определить потребляемую мощность цепи, имея тестер, который мерит сопротивление?
- Формула расчета сечения провода и как определяется сечение провода
org/ImageObject»>Как узнать ток, зная мощность и напряжение?
В металлах, из которых сделаны провода, находятся свободные электроны, участвующие в работе. На клеммах источника тока создается сила, заставляющая заряды перемещаться по проводнику. Эта сила называется электродвижущей (э. д. с.). В постоянных цепях электроны выходят из источника с одной клеммы и «втягиваются» другой. При движении электронов совершается какая-то работа, зависящая от напряжения и тока. Связь силы тока с мощностью и напряжением видна в формуле:
P = UI,
где P – мощность, Вт; U – напряжение, В; I – ток, А.
Что такое ток? Для наглядности возьмем несколько рек, вода в которых течет с одинаковой скоростью. Однако русло у всех разное: одни реки широкие, другие узкие, какие-то глубокие или мелкие. Понятно, что объем воды, проходящий через контрольную точку, у всех будет разным. Выходит, что чем глубже или шире река, тем большее воды проходит по ней.
То же самое относится к электронам – чем больше их проходит через точку на проводнике, тем больший ток мы имеем. В отличие от рек, которые в половодье могут разливаться, избыток носителей заряда не может выходить за пределы провода. Как рассчитать пропускную способность кабеля рассмотрим в последнем подзаголовке.
Сравним зависимость силы тока от мощности и напряжения. Для этого воспользуемся приведенной выше формулой.
Внимание! Эта формула предназначена для постоянного тока. Отличие от переменного напряжения будет рассмотрено в следующем подзаголовке.
Сначала все значения следует привести к единой системе. Если мощность выражена в киловаттах или милливаттах, их нужно перевести в ватты. В одном киловатте 1 000 ватт. В одном ватте содержится 1 000 милливатт. То же самое относится и к напряжению. Если переделать формулу в такой вид: I = , то можно рассчитать ток. Например, есть утюг мощностью 1,2 кВт, как узнать ток?
Вольтметром измеряем напряжение в розетке, если прибора нет, можно считать его равным 220 В.
Киловатты утюга переводим в ватты, получаем 1 200 ватт. Эти значения вставляем в формулу:
Как узнать напряжение, зная силу тока?
Снова поговорим о постоянном напряжении. Напряжение – это сила, действующая на заряженные частицы, заставляющая их двигаться. Вернемся к реке. Даже если она будет широкой и глубокой, но вода в ней не будет двигаться, она не сможет совершать какую-то работу. Движение воды происходит из-за перепада уровней поверхности земли. Чем больше разница между уровнями дна на каком-то участке, тем быстрее будет поток, и тем большую работу может совершать вода.
Напряжение в каком-то смысле можно сравнить с таким перепадом: чем выше напряжение при одном и том же токе, тем большей мощностью обладает энергия, проходящая по проводнику. При постоянном напряжении электроны движутся всегда в одном направлении, но существуют более сложные схемы изменения напряжения или тока:
- переменный;
- периодический;
- синусоидальный;
- квазистационарный;
- высокочастотный;
- пульсирующий;
- однонаправленный.
Эти разновидности часто сопутствуют друг другу. Так в домашней сети применяются сразу три разновидности: переменный, периодический, синусоидальный. Переменное напряжение указывает на противоположные знаки напряжения в течение одного периода. Происходит это следующим образом: напряжение от ноля поднимается до максимального положительного значения, затем опускается до ноля и опускается до максимального отрицательного значения. Поскольку такие изменения происходят за равный промежуток времени, их называют периодическими. Плавные переходы носят синусоидальный вид, что соответствует названию такого тока.
Переменное напряжение может быть:
- однофазным;
- двухфазным;
- трехфазным.
В первом случае есть фазный и нулевой провод. При подключении нагрузки электроны движутся то в одном направлении, то в другом. Чтобы определить соотношение напряжения и мощности в переменном токе используют среднеквадратическое значение.
Оно определяется по нагреванию нагрузки одного и того же номинала. Сначала пропускают постоянный ток одного напряжения в течение определенного времени и замеряют температуру нагрева испытуемого тела. Затем опытным путем подбирают такое переменное напряжение, при котором за то же время происходит такое же нагревание.
Для однофазного переменного тока оно будет меньше в от амплитудного значения. То есть в сети вольтметр показывает 220 В среднеквадратическое значение, а амплитудное будет составлять 311 В.
Пояснение! На переменное напряжение сильное влияние оказывает емкость и индуктивность, снижая полезную мощность, но в этой статье мы подробно это не будем разбирать.
Двухфазный ток может быть либо сдвинутым, как, например, взятые две фазы у трехфазной сети, либо противоположным. В последнем случае фазы работают таким образом, что максимальное положительное значение одной фазы, соответствует максимальному отрицательному значению другой.
Для создания вращающегося магнитного поля применяют трехфазную сеть. Обычно к ней подключают электродвигатели. Если обмотки соединены по схеме треугольника, то суммарная мощность каждой фазы будет равна линейной. При подключении по схеме звезда суммарная мощность будет в больше линейной. Схема подключения электродвигателя указана на его шильдике (табличке).
Определение напряжения при известном токе и мощности, осуществляется по той же формуле. Если определяется трехфазное напряжение, то следует учитывать схему подключения нагрузки и добавлять или нет коэффициент .
Как рассчитать мощность, зная силу тока и напряжения?
Разобравшись с током и напряжением, уже будет легче посчитать мощность, используя все ту же формулу. Однако для переменного тока различают несколько мощностей:
- мгновенная;
- активная;
- реактивная;
- полная.
Мгновенная мощность рассчитывается в момент измерения и может сильно отличаться от полной мощности. Активной называют полезную мощность, которая определяется по формуле:
Косинус фи в синусоидальном токе является коэффициентом мощности, выражается в процентах от 0 до 100 или цифрах от 0 до 1. Показывает сдвиг фаз между током и напряжением. Для трехфазной сети общая активная мощность складывается из отдельных фазных мощностей.
Реактивная мощность учитывает расход энергии на реактивную нагрузку (индуктивность, конденсатор, обмотка электродвигателя), которая снова возвращается к источнику. Для этого используется формула:
Полная мощность состоит из активной и реактивной, причем реактивная может иметь отрицательный или положительный знак.
Как определить потребляемую мощность цепи, имея тестер, который мерит сопротивление?
Кроме перечисленных формул, есть еще и другие, например, такие:
С их помощью можно узнать мощность, не имея данных о напряжении или токе.
Стоит отметить, что сопротивление измеряется в Омах.
Осторожно! При измерении сопротивления цепи в ней не должно быть электричества.
Если сопротивление известно, тогда можно узнать, как рассчитать нагрузку по току. Для этого
где R – сопротивление нагрузки, P – мощность нагрузки, I – ток нагрузки. Однако нагрузки, содержащие емкость или индуктивность, таким способом нельзя рассчитать. Также не получится узнать мощность лампы накаливания, измерив сопротивление ее нити, потому что вольфрам при нагревании увеличивает свое сопротивление.
Формула расчета сечения провода и как определяется сечение провода
Раньше уже говорилось, что чрезмерный ток недопустим для проводов. Это связано с их перегревом. Поэтому каждый проводник способен пропускать через себя ограниченный ток. Почему провода греются? Любой материал в нормальных условиях имеет собственное сопротивление.
Проходящий через него ток производит работу по нагреву металла. Этот нагрев допускается до определенной температуры, после чего начинается его плавление.
Рекомендуем прочитать: Принцип работы регулятора напряжения
Существуют специальные таблицы, помогающие подобрать сечение провода в зависимости от рабочего тока. Сечение – это площадь проволоки в разрезе. Как правило, такой разрез имеет вид круга. Чтобы найти сечение, необходимо найти площадь этого круга. Можно воспользоваться формулой:
где S – площадь круга или сечение в мм2; П – постоянное число равное 3,14159265; r – радиус круга. Для определения радиуса диаметр делят на два, затем подставляют в формулу.
Интересно! Многожильный и одножильный провод с одинаковым диаметром способны пропускать разную силу тока.
Мощность, напряжение, сила тока – это основные величины, зависящие друг от друга. Используя одну из приведенных формул, можно найти необходимую величину.
Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 5 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.
Как узнать ток зная мощность и напряжение
Особенности расчета мощности по току и напряжению
Чтобы электропроводка и все электрическое оборудование, которое имеется в доме, работало исправно и правильно, необходимо правильно сделать вычисление мощности по току и электронапряжению, поскольку при неправильно подобранных показателях может возникнуть короткое замыкание или возгорание. Как сделать расчёт потребляемой мощности по току и напряжению, как вычисляется сила тока, формула через мощность и напряжение и другое, далее.
Как узнать силу тока, зная мощность и напряжения
Чтобы ответить на вопрос, как определить ток, необходимо поделить электронапряжение на общее число ватт.
При этом сделать все необходимые вычисления можно самостоятельно, а можно прибегнуть к специальному онлайн-калькулятору.
Узнать потребление электроэнергии по токовой силе резистора можно умножением первой на сопротивление, выражаемое в Омах. В итоге, получится значение, представленное в вольтах, перемноженных на ом. Получится ампер.
Обратите внимание! Если нет сопротивления, нужно поделить ваттный показатель на токовую энергию, то есть следует поделить ватты на амперы и получится значение электроэнергии в вольтах. Понять мощностное показание через величину электричества с электронапряжением, можно умножив соответствующие показания с устройства.
Формулы для расчета тока в трехфазной сети
Подсчитать токовую энергию в трехфазной сети сложно, поскольку вместе одной фазы есть три. К тому же, сложность заключается в использовании нескольких схем соединения. Трудность состоит в симметрии или ее отсутствии во время распределения нагрузки по фазам.
Для определения силы тока в трехфазной сети, нужно общее число ватт поделить на показатель 1,73, перемноженный на напряжение и косинус мощностного коэффициента, который отражает активную и реактивную составляющую сопротивления нагрузки. Что касается однофазной сети, то из выражения для подсчета убирается показатель 1,73. Остается формула I = P/(U*cos φ).
Как рассчитать ампераж
Ампераж является значением электротока, которое выражена в амперах. Рассчитать ампераж можно так: I=P/U.
Расчет потребляемой мощности
Электромощность является величиной, которая отвечает за факт скорости изменения или передачи электрической энергии. Есть полная и активная мощностная нагрузка, а также активная и реактивная. Полная вычисляется так: S = √ (P2 + Q2), где P является активной частью, а Q реактивной. Для нахождения потребляемого мощностного показателя необходимо знать число электротока, которое потребляется нагрузкой, а также питательное напряжение, которое выдается при помощи источника.
Что касается бытового определения потребляемой электрической энергии, необходимо вычислить общее количество ватт питания электрических приборов и паспортные данные номинальной силы электротока котла. Как правило, все электрические приборы работают с переменным током и напряжением в 220 вольт. Для вычисления тока проще всего воспользоваться амперметром. Зная первый и второй параметры, реально узнать величину потребляемой энергии.
Стоит указать, что измерить мощность через напряжение или сделать расчет мощности по сопротивлению и напряжению возможно не только формулой, но и прибором. Для этого можно воспользоваться мультиметром с токоизмерительными клещами или специализированным измерителем — ваттметром.
Обратите внимание! Оба работают по одному и тому же принципу, указанному в руководстве по их эксплуатации.
Мощность, ток и напряжение — три составляющие расчета проводки в доме. Узнать все необходимые параметры в любой сети просто при помощи формул, представленных выше.
От этих значений будет зависеть исправность работы всей домашней электрики и безопасность ее владельца.
Расчет электрических цепей онлайн и основная формула расчета
Наверное, каждый кто делал или делает ремонт электрики сталкивался с проблемой определения той или иной электрической величины. Для кого-то это становится настоящим камнем преткновения, а для кого-то все предельно ясно и каких-либо сложностей при определении той или иной величины нет. Данная статья посвящена именно первой категории – то есть для тех, кто не очень силен в теории электрических цепей и тех показателей, которые для них характерны.
Итак, для начала вернемся немного в прошлое и постараемся вспомнить школьный курс физики, касательно электрики. Как мы помним, основные электрические величины определяются на основании всего одного закона – закона Ома. Именно этот закон является базой проведения абсолютно для любых расчетов и имеет вид:
Отметим, что в данном случае речь идет о расчете самой простейшей электрической цепи, которая выглядит следующим образом:
Подчеркнем, что абсолютно любой расчет ведется именно посредством этой формулы.
То есть путем не сложных математических вычислений можно определить ту или иную величину зная при этом два иных электрических параметра. Как бы там ни было, наш ресурс призван упростить жизнь тому кто делает ремонт, а поэтому мы упростим решение задачи определения электрических параметров, вывив основные формулы и предоставив возможность произвести расчет электрических цепей онлайн.
Как узнать ток зная мощность и напряжение?
В данном случае формула вычисления выглядит следующим образом:
Расчет силы тока онлайн:
(Не целые числа вводим через точку. Например: 0.5)
Как узнать напряжение зная силу тока?
Для того, чтобы узнать напряжение, зная при этом сопротивление потребителя тока можно воспользоваться формулой:
Расчет напряжения онлайн:
Если же сопротивление неизвестно, но зато известна мощность потребителя, то напряжение вычисляется по формуле:
Определение величины онлайн:
Как рассчитать мощность зная силу тока и напряжения?
Здесь необходимо знать величины действующего напряжения и действующей силы тока в электрической цепи.
Согласно формуле предоставленной выше, мощность определяется путем умножения силы тока на действующее напряжение.
Расчет цепи онлайн:
Как определить потребляемую мощность цепи имея тестер, который меряет сопротивление?
Этот вопрос был задан в комментарие в одном из материалов нашего сайта. Поспешим дать ответ на этот вопрос. Итак, для начала измеряем тестером сопротивление электроприбора (для этого достаточно подсоединить щупы тестера к вилке шнура питания). Узнав сопротивление мы можем определить и мощность, для чего необходимо напряжение в квадрате разделить на сопротивление.
Формула расчета сечения провода и как определяется сечение провода
Довольно много вопросов связано с определением сечения провода при построении электропроводки. Если углубиться в электротехническую теорию, то формула расчета сечения имеет такой вид:
Конечно же, на практике, такой формулой пользуются довольно редко, прибегая к более простой схеме вычислений. Эта схема довольно проста: определяют силу тока, которая будет действовать в цепи, после чего согласно специальной таблице определяют сечение.
Более детально по этому поводу можно почитать в материале – «Сечение провода для электропроводки»
Приведем пример. Есть бойлер мощностью 2000 Вт, какое сечение провода должно быть, чтобы подключить его к бытовой электропрводке? Для начала определим силу тока, которая будет действовать в цепи:
Как видим, сила тока получается довольно приличной. Округляем значение до 10 А и обращаемся к таблице:
Таким образом, для нашего бойлера потребуется провод сечением 1,7 мм. Для большей надежности используем провод сечением 2 или 2,5 мм.
Рекомендуем ознакомиться:
Как найти мощность тока — формулы с примерами расчетов
Определение
Мощность – это скалярная величина. В общем случае она равна отношению выполненной работы ко времени:
P=dA/dt
Простыми словами эта величина определяет, как быстро выполняется работа. Она может обозначаться не только буквой P, но и W или N, измеряется в Ваттах или киловаттах, что сокращенно пишется как Вт и кВт соответственно.
Электрическая мощность равна произведению тока на напряжение или:
P=UI
Как это связано с работой? U – это отношение работы по переносу единичного заряда, а I определяет, какой заряд прошёл через провод за единицу времени. В результате преобразований и получилась такая формула, с помощью которой можно найти мощность, зная силу тока и напряжение.
Формулы для расчётов цепи постоянного тока
Проще всего посчитать мощность для цепи постоянного тока. Если есть сила тока и напряжение, тогда нужно просто по формуле, приведенной выше, выполнить расчет:
P=UI
Но не всегда есть возможность найти мощность по току и напряжению. Если вам они не известны – вы можете определить P, зная сопротивление и напряжение:
P=U 2 /R
Также можно выполнить расчет, зная ток и сопротивление:
P=I 2 *R
Последними двумя формулами удобен расчёт мощности участка цепи, если вы знаете R элемента I или U, которое на нём падает.
Для переменного тока
Однако для электрической цепи переменного тока нужно учитывать полную, активную и реактивную, а также коэффициент мощности (соsФ). Подробнее все эти понятия мы рассматривали в этой статье: https://samelectrik.ru/chto-takoe-aktivnaya-reaktivnaya-i-polnaya-moshhnost.html.
Отметим лишь, что чтобы найти полную мощность в однофазной сети по току и напряжению нужно их перемножить:
S=UI
Результат получится в вольт-амперах, чтобы определить активную мощность (ватты), нужно S умножить на коэффициент cosФ. Его можно найти в технической документации на устройство.
P=UIcosФ
Для определения реактивной мощности (вольт-амперы реактивные) вместо cosФ используют sinФ.
Q=UIsinФ
Или выразить из этого выражения:
И отсюда вычислить искомую величину.
Найти мощность в трёхфазной сети также несложно, для определения S (полной) воспользуйтесь формулой расчета по току и фазному напряжению:
А зная Uлинейное:
1,73 или корень из 3 – эта величина используется для расчётов трёхфазных цепей.
Тогда по аналогии чтобы найти P активную:
Определить реактивную мощность можно:
На этом теоретические сведения заканчиваются и мы перейдём к практике.
Пример расчёта полной мощности для электродвигателя
Мощность у электродвигателей бывает полезная или механическая на валу и электрическая. Они отличаются на величину коэффициента полезного действия (КПД), эта информация обычно указана на шильдике электродвигателя.
Отсюда берём данные для расчета подключения в треугольник на Uлинейное 380 Вольт:
Тогда найти активную электрическую мощность можно по формуле:
P=Pна валу/n=160000/0,94=170213 Вт
Теперь можно найти S:
Именно её нужно найти и учитывать, подбирая кабель или трансформатор для электродвигателя. На этом расчёты окончены.
Расчет для параллельного и последовательного подключения
При расчете схемы электронного устройства часто нужно найти мощность, которая выделяется на отдельном элементе. Тогда нужно определить, какое напряжение падает на нём, если речь идёт о последовательном подключении, или какая сила тока протекает при параллельном включении, рассмотрим конкретные случаи.
Здесь Iобщий равен:
На каждом резисторе R1 и R2, так как их сопротивление одинаково, напряжение падает по:
И выделяется по:
Pна резисторе=UI=6*0,6=3,6 Ватта
Тогда при параллельном подключении в такой схеме:
Сначала ищем I в каждой ветви:
И выделяется на каждом по:
Или через общее сопротивление, тогда:
Все расчёты совпали, значит найденные значения верны.
Заключение
Как вы могли убедиться найти мощность цепи или её участка совсем несложно, неважно речь идёт о постоянке или переменке. Важнее правильно определить общее сопротивление, ток и напряжение. Кстати этих знаний уже достаточно для правильного определения параметров схемы и подбора элементов – на сколько ватт подбирать резисторы, сечения кабелей и трансформаторов. Также будьте внимательны при расчёте S полной при вычислении подкоренного выражения. Стоит добавить лишь то, что при оплате счетов за коммунальные услуги мы оплачиваем за киловатт-часы или кВт/ч, они равняются количеству мощности, потребленной за промежуток времени.
Например, если вы подключили 2 киловаттный обогреватель на пол часа, то счётчик намотает 1 кВт/ч, а за час – 2 кВт/ч и так далее по аналогии.
Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме статьи:
Также читают:
{SOURCE}
Оценка статьи:
Загрузка…
Adblock
detector
как рассчитать силу тока? Как рассчитать силу тока резисторов?
Любая электротехническая система – это комплекс электрических устройств, объединенных в общую цепь для решения различных задач (освещения, отопления, передачи информации, контроля физических параметров и т.д.). Для эффективной и безопасной работы при разработке электрической схемы и подбора оборудования, необходимо учитывать такие параметры как напряжение, сила тока, сопротивление, мощность устройств энергопотребления.
Все они взаимосвязаны и имеют определенную зависимость друг от друга, в соответствии с законом Ома. Зная отдельные параметры, можно без труда рассчитать, как силу тока, так и величину остальных значений.
Как рассчитать силу тока для отдельных элементов электрической цепи
При монтаже электрической проводки как в домашних, так и в промышленных условиях необходимо правильно рассчитать силу тока. Это необходимо в перовую очередь для правильного подбора сечения кабеля или провода. В случае если диаметр проводника будет ниже необходимого, то кабель будет чрезмерно нагреваться. Это может привести к оплавлению изоляции, короткому замыканию и как правило, в большинстве случаев является причиной пожаров.
Как рассчитать силу тока по мощности электроприбора
Мощность электрического устройства является величиной физической и характеризует скорость преобразования или передачи энергии. В системе СИ единицей мощности принят ватт. Для однофазной сети данный показатель можно определить по простой формуле:
Р=U x I, где U- напряжение в электрической сети в вольтах, а I – сила тока в амперах.
То есть для того чтобы рассчитать силу тока, зная мощность электрического изделия необходимо преобразовать формулу и получаем ее в таком виде I (сила тока, А) = Р (мощность устройства, Вт) / U (напряжение сети, В).
Практический пример как рассчитать силу тока для выбора провода питания зная мощность прибора и напряжение в сети.
Задача: необходимо подобрать кабель для подключения электрического камина в частном доме.
Исходными данными имеющими значение будут мощность, указанная в документации на электрокамин (условимся что она завалена производителем в 5 кВт) и напряжение сети (как правило, для частного дома эта величина составляет 220 В, при условии, что сеть однофазная).
Подставив эти значения в вышеуказанную формулу (5000/220) мы получаем значение силы тока в 22,7А. Исходя из этого выбираем кабель соответствующего сечения. Необходимо принимать во внимание, что все расчетные параметры кабельной продукции стандартизированы и в любом случае необходимо руководствоваться большей величиной. Так в нашем варианте подойдет медный кабель сечением 2,5 кв. мм. рассчитанный на ток 27 ампер.
Здесь рассмотрен вариант расчета силы тока для локального электроприбора. Если к кабелю будет подключено несколько устройств, то необходимо суммировать всю их мощность.
Как рассчитать силу тока по сопротивлению
Расчет силы тока для отдельного участка, зная сопротивление этого участка и напряжение в сети, не представляет собой особой сложности. Зависимость этих параметров определена законом Ома, формула которого в символьном виде выглядит следующим образом:
I=U/R, где – сила тока в амперах, напряжение сети в вольтах, а сопротивление участка в ом. В каких случаях прибегают к расчету силы тока по сопротивлению? Как правило, это ситуация, когда в помещении уже смонтирована проводка, но нет достоверных данных какой кабель применялся при прокладке и какую нагрузку он может выдержать. Таким образом замерив сопротивление электрического устройства омметром или мультиметром можно рассчитать силу потребляемого тока.
Для чего нужны резисторы в бытовых электрических цепях
Трехфазное электропитание в частном доме используется довольно редко из-за сложностей в организации электропроводки и повышенной опасности при эксплуатации. В обыкновенной электрической сети к которой подключаются все бытовые приборы имеет напряжение 220В. Но для работы отдельных устройств эта величина слишком большая. По закону Джоуля-Ленца, при прохождении электричества по проводнику выделяется тепло. Формула закона выгладит следующим образом:
Q = I²Rt, где Q — количество тепла, Дж; R и I – сопротивление и сила тока, а t – время протекания тока.
Из этого видно, что чем больше сила тока, тем больше тепла будет выделяться при работе устройства, что в итоге может привести к перегреву и выходу изделия из строя. Время тоже имеет значение, но в нашем варианте, для удобства понимания можно принят его равное 1.
Таким образом, чтобы избежать этой неприятности, нам необходимо увеличить сопротивление (см. на формулу закона Ома).
Другими словами, необходимо в цепь включить резистор, который обладает дополнительным сопротивлением. Рассчитать силу тока для резистора можно посмотрев маркировку на его поверхности.
На практике данный принцип применяется при работе всей низковольтной аппаратуры, светодиодных источников света, а также в приборах контроля и автоматики. В последнем варианте это широко известные плавкие предохранители принцип работы, которых основан на применении законов Ома и Джоуля-Ленца. Т.е. при скачке напряжения возрастает сила тока и выделяется большое количество тепла, в результате чего из строя выходит только плавкий предохранитель, а остальные детали остаются работоспособными.
Как рассчитать мощность тока по формулам с примерами расчетов: определения и разъяснения
Такое физическое понятие, как мощность тока, играет важную роль в электрике.
Зная его значение, проводят выбор трансформаторов и генераторов доя больших предприятий.
В домашних условиях мощность также важна. Опираясь на нее, можно максимально правильно подобрать технику и провести электрическую сеть.
Рассмотрим способы расчета при помощи известных силы тока, напряжения и сопротивления.
Определение в физике
Согласно школьному курсу физики, мощность является величиной скалярной. То есть в каждый момент времени она характеризуется определенным числом.
Определение гласит, что она равняется отношению выполненной работы за промежуток времени, к этому же времени. Формула имеет следующий вид: P=dA/dt, гдеdA – это работа, а dt – промежуток времени, потраченный на ее выполнение.
Для бытового использования достаточно знать, что она показывает, насколько быстро будет выполнена работа.
В электрических схемах и в инструкциях к товарам она может обозначаться тремя вариантами: P, W и N.
При переменном токе
Ток, который со временем меняет свое значение и направление, называется переменным. В этом случае понятие делится на полную, активную и реактивную части. Также присутствует коэффициент мощности. Рассмотрим эти понятия детальнее.
Активная часть рассчитывается при помощи формулы P=UIcosФ, где Ф – это измеряемая в градусах разница между начальными фазами двух изменяемых величин. Иными словами, Ф означает сдвиг фаз. Единицами измерения активного напряжения являются Ватты.
Чтобы определить значение полной части, достаточно подставить имеющиеся силу тока и напряжение в формулу S=UI. Измеряется она в Ваттах либо Вольт-Амперах.
Реактивная составная исходит из формулы Q=UIsinФ.
Если проводка имеет три фазы, то вид формулы слегка меняется. Так, для определения полной составной используют те же силу тока и фазное напряжение: S=3UI. Если напряжение на фазах неизвестно, то используют линейное значение: S=1.73UI. Цифра 1.73 – это корень из 3.
Аналогичным способом происходит видоизменение для активной и реактивной мощностей. Так, для первого вида имеем: P=3UIcosФ или P=1.73UIcosФ. Реактивная рассчитывается по формуле: Q=3UIsinФ илиQ=1.73UIsinФ.
Зная теорию, можно определить необходимую мощность и, опираясь на это значение, произвести монтаж сети или покупку нужной техники.
Расчет мощности для электродвигателя
Электродвигатель преобразовывает электрическую энергию в механическую. Часто используется на предприятиях. Для подбора трансформаторов или самой проводки к нему, необходимо знать механическую мощность на валу.
Согласно поданной информации: Р=160 киловатт, КПД=94%, cosФ=0.9, U=380 Вольт. Зная эти значения, можно без труда определить активную мощность: P=P/n, где n=КПД/100=0.94. Тогда получим P=160000/0.94=170213 Вт.
Полная мощность будет равна S=P/cosФ=170213/0.9=189126 Вт. Опираясь на это значение, выбирают необходимые трансформаторы и параметры электрической сети.
При разных типах соединений
В зависимости от сложности схемы и количества элементов в ней, бывают соединения параллельные и последовательные.
При необходимости определить значение мощности на конкретном участке, тип соединения играет большую роль. Так, при последовательном виде нужно будет знать напряжение, а при параллельном – силу тока. Рассмотрим два разных случая.
Перед нами последовательное соединение с заданными параметрами. Согласно законам физики, найдем общую силу тока: I=U/(I1+I2)=12/20=0.
Рассмотрим случай с параллельным соединением.Отличается расчёт тем, что нужно находить силу тока на каждом участке: I1=U/R1=12 А, I2=U/R2=6 А. Аналогично на каждом из участков будет разное значение мощности: P1=12*6=72 Вт, P2=12*12=144 Вт. Общая мощность будет равна: P=UI=12*(6+12)=216 Вт.
Чтобы убедиться в правильности расчетов, можно использовать аналогичные формулы с использованием сопротивления. Для начала нужно найти общее сопротивление цепи: R=(R1*R2)/(R1+R2)=0.
Как видим, мощность можно вычислить несколькими способами. Отличаться они будут заданными исходными параметрами и самим видом электрической цепи. Правильно определить мощность несложно. Достаточно лишь тщательно и без спешки произвести математические расчеты.
формула, расчёт силы тока, напряжения и сопротивления
Безаварийная работа устройства зависит от соответствия технических характеристик прибора нормам питающей сети. Зная напряжение, сопротивление и силу тока в цепи, электрик поймёт, как найти мощность. Формула расчёта важного параметра зависит от свойств сети, в которую подключается потребитель.
- Труд электричества
- Производительность постоянного тока
- Мощность переменной сети
- Активный компонент
- Реверсивные потери
- В полную силу
- Критерий полезности
Труд электричества
Механические устройства и электрические приборы предназначены для выполнения работы.
Объём, производимой током работы, зависит от интенсивности электричества. В середине XIX века Д. П. Джоуль и Э. Х. Ленц решали одинаковую проблему. В проводимых опытах кусок проволоки с высоким сопротивлением разогревался, когда через него пропускался ток. Учёных интересовал вопрос, как вычислить мощность цепи. Для понимания процесса, происходящего в проводнике, следует ввести следующие определения:
- P — мощность.
- A — работа, совершаемая зарядом в электрической цепи.
- U — падение напряжения в проводнике.
- I — сила тока.
- Q — количество электрических зарядов, переносимых в единицу времени.
Мощность — это работа, производимая током в проводнике за какой-то временной период.
На участке цепи разность потенциалов в точках a и b совершает работу по перемещению электрических зарядов, которая определяется уравнением: A = U ∙ Q. Ток представляет собой суммарный заряд, прошедший в проводнике за единицу времени, что математически выражается соотношением: U ∙ I = Q ∕ ∆t. После преобразований получается формула мощности электрического тока: P = A ∕ ∆t = U ∙ Q ∕ ∆t = U ∙ I. Можно утверждать, что в цепи проводится работа, которая зависит от мощности, определяемой током и напряжением на контактах подключённого электрического устройства.
Производительность постоянного тока
В линейной цепи без конденсаторов и катушек индуктивности соблюдается закон Ома. Немецкий учёный обнаружил взаимосвязь тока и напряжения от сопротивления цепи. Открытие выражается уравнением: I = U ∕ R. При известном значении сопротивления нагрузки мощность вычисляется двумя способами: P = I ² ∙ R или P = U ² ∕ R.
Если ток в цепи течёт от плюса к минусу, то энергия сети поглощается потребителем. Такой процесс проистекает при зарядке аккумуляторной батареи. Если движение тока совершается в противоположном направлении, то мощность отдаётся в электрическую цепь. Так происходит в случае питания сети от работающего генератора.
Мощность переменной сети
Расчёт переменных цепей отличается от вычисления параметра производительности в линии постоянного тока. Это связано с тем, что напряжение и ток изменяются во времени и по направлению.
В цепи со сдвигом фаз тока и напряжения, рассматриваются следующие виды мощности:
- Активная.
- Реактивная.
- Полная.
Активный компонент
Активная часть полезной мощности учитывает скорость невозвратного преобразования электричества в тепловую или магнитную энергию. В линии тока с одной фазой активная составляющая вычисляется по формуле: P = U ∙ I ∙ cos ϕ.
В международной системе единиц СИ величина производительности измеряется в ваттах. Угол ϕ определяет смещение напряжения по отношению к току. В трёхфазной цепи активная часть складывается из суммы мощностей каждой отдельной фазы.
Реверсивные потери
Для работы конденсаторов, катушек индуктивности, обмоток электродвигателей затрачивается сила сети. Из-за физических свойств таких устройств энергия, которая определяется реактивной мощностью, возвращается в цепь. Величина отдачи рассчитывается при помощи уравнения: V = U ∙ I ∙ sin ϕ.
Единицей измерения принят ватт. Возможно использование внесистемной меры подсчёта var, название которой составлено из английских слов volt, amper, reaction. Перевод на русский язык соответственно означает «вольт», «ампер», «обратное действие».
Если напряжение опережает ток, то смещение фаз считается больше нуля. В противном случае сдвиг фаз отрицательный.
Во избежание перегрузок и изменения установленного коэффициента мощности в цепи устанавливаются компенсаторы. Такие меры снижают потери электроэнергии, понижают искажения формы тока и позволяют использовать провода меньшего сечения.
В полную силу
Полная электрическая мощность определяет нагрузку, которую потребитель возлагает на сеть. Активная и реверсивная составляющие объединяются с полной мощностью уравнением: S = √ (P ² + V ²).
С индуктивной нагрузкой показатель V ˃ 0, а использование конденсаторов делает V ˂ 0. Отсутствие конденсаторов и катушек индуктивности делает реактивную часть равной нулю, что возвращает формулу к привычному виду: S = √ (P ² + V ²) = √ (P ² + 0) = √ P ² = P = U ∙ I.
Критерий полезности
Коэффициент мощности характеризует потребительскую нагрузку с точки зрения присутствия реактивной части работы. В физическом смысле параметр определяет сдвиг тока от приложенного напряжения и равен cos ϕ. На практике это означает количество тепла, выделяемого на соединительных проводниках. Уровень нагрева способен достигать существенных величин.
В энергетике коэффициент мощности обозначается греческой буквой λ. Диапазон изменения от нуля до единицы или от 0 до 100%. При λ = 1 подаваемая потребителю энергия расходуется на работу, реактивная составляющая отсутствует. Значения λ ≤ 0,5 признаются неудовлетворительными.
Безотказная работа приборов в электрической линии обусловлена правильным расчётом технических параметров. Найти мощность тока в цепи помогает набор формул, выведенных из законов Джоуля — Ленца и Ома.
Сопротивление и удельное сопротивление
Сопротивление и удельное сопротивление
2*R.
2), где sqrt – это квадратный корень из значения в скобках. Это выражение подходит для однофазной сети.
Необходимая для расчетов информация подается в паспорте прибора или на торце. Рассмотрим пример.
6 А. Общую мощность для всей сети находим из формулы: P=UI=0.6*10=6 Вт. В нашем случае сопротивление на обоих резисторах имеет одинаковое значение. В этом случае напряжение будет равно: U=IR=0.6*10=6 В. Тогда мощность на резисторах вычислим по формуле: P=UI=6*0.6=3.6 Вт.
66 Ом. При помощи полученного значения находим силу тока I=12/0.66=18 А. Мощность находим при помощи формулы P=12*18=216 Вт. Цифры сошлись, значит все расчеты проведены правильно.
Согласно второму закону Ньютона, кинетическая энергия, которая воздействует на материальную точку в течение определённого промежутка времени, совершает полезное действие. В электродинамике поле, созданное разностью потенциалов, переносит заряды на участке электрической цепи.
Утверждение описывает формула: P = A ∕ ∆t.
В зависимости от значения sin ϕ реактивная составляющая носит положительный или отрицательный характер. Присутствие в цепи индуктивной нагрузки позволяет говорить о реверсивной части больше нуля, а подключённый прибор потребляет энергию. Использование конденсаторов делает реактивную производительность минусовой, и устройство добавляет энергию в сеть.
Полная мощность измеряется внесистемной единицей «вольт-ампер». Сокращённый вариант — В ∙ А.
Принципиальная схема, грамотно составленная с учётом особенностей применяемых устройств, повышает производительность электросети.
Экспериментально зависимость от этих свойств является прямой для широкого диапазона условий, и сопротивление провода может быть выражено как
Экспериментально зависимость от этих свойств является прямой для широкого диапазона условий, и сопротивление провода может быть выражено как 9омметры 
0808
65
B.9.8 Учащийся может переводить графическое и символическое представления экспериментальных данных, описывающих отношения между мощностью, током и разностью потенциалов на резисторе. (СП 1.5) 
Как именно напряжение, ток и сопротивление связаны с электроэнергией?
типоразмер 12{«1 кА » cdot V=» 1 кВт»} {}
Таким образом, когда напряжение удваивается до 25-ваттной лампы, ее мощность увеличивается почти в четыре раза до примерно 100 Вт, что приводит к ее перегоранию. Если бы сопротивление лампочки оставалось постоянным, ее мощность была бы ровно 100 Вт, но при более высокой температуре ее сопротивление также выше.
Мы преобразуем одно из уравнений мощности, P=I2R,P=I2R, и вводим известные значения, получая
Этот известный факт основан на соотношении между энергией и мощностью. Вы платите за использованную энергию. Поскольку P=E/t,P=E/t, размер 12{P=E/t} {}, мы видим, что
Вы можете доказать себе, что 1 кВт⋅ч = 3,6×106 Дж. 1 кВт⋅ч = 3,6×106 Дж. размер 12{1″кВт» cdot «h = 3» «.» 6´»10″ rSup {размер 8{6} } «J»} {}
(Первоначальные проблемы с цветом, мерцанием, формой и высокими первоначальными вложениями в КЛЛ были решены в последние годы.) Теплопередача от этих КЛЛ меньше, и они служат в 10 раз дольше. Значение инвестиций в такие лампочки рассматривается в следующем примере. Новые белые светодиодные лампы (которые представляют собой группы небольших светодиодных лампочек) еще более эффективны (в два раза эффективнее, чем КЛЛ) и служат в 5 раз дольше, чем КЛЛ. Однако их стоимость по-прежнему высока.
8 Расчет рентабельности компактных люминесцентных ламп (КЛЛ)
«Pt» = \( «60 Вт» \) \(«1000 ч» \) =» 60 000 Вт » cdot » ч.»} {}
Повышенная стоимость рабочей силы, которую бизнес должен включать в себя для более частой замены ламп накаливания, здесь не учитывалась.
Во что обойдется эта оплошность? Как насчет целого года выходных?
Сравним 25-ваттную лампочку с 60-ваттной. (См. рис. 1(a).) Поскольку обе лампы работают при одинаковом напряжении, лампочка мощностью 60 Вт должна потреблять больший ток, чтобы иметь большую номинальную мощность. Таким образом, сопротивление лампочки мощностью 60 Вт должно быть меньше, чем у лампы мощностью 25 Вт. Если мы увеличиваем напряжение, мы также увеличиваем мощность. Например, когда лампочка мощностью 25 Вт, рассчитанная на работу от сети 120 В, подключается к сети 240 В, она короткое время очень ярко светится, а затем перегорает. Как именно напряжение, ток и сопротивление связаны с электроэнергией?
(кредит: dbgg1979, Flickr)
Таким образом, 1 А ⋅ В = 1 Вт. Например, в автомобилях часто есть одна или несколько дополнительных розеток, с помощью которых можно заряжать сотовый телефон или другие электронные устройства. Эти розетки могут быть рассчитаны на 20 А, чтобы цепь могла выдавать максимальную мощность P = IV = (20 А) (12 В) = 240 Вт. В некоторых приложениях электрическая мощность может быть выражена в вольт-амперах или даже киловольт-амперах (1 кА ⋅ В = 1 кВт). Чтобы увидеть отношение мощности к сопротивлению, мы объединим закон Ома с P = IV . Подстановка I = V/R дает P = ( V / R ) V = V 2 / R . Аналогично, замена 90 588 V = IR 90 503 дает 90 588 P = I(IR) = I 2 R . Для удобства здесь перечислены вместе три выражения для электрической мощности: 9{2}R\\P=I2R
В простой схеме с одним источником напряжения и одним резистором мощность, подаваемая источником напряжения, и мощность, рассеиваемая резистором, идентичны. (В более сложных цепях P может быть мощностью, рассеиваемой одним устройством, а не общей мощностью в цепи.) Из трех разных выражений для электрической мощности можно получить разные выводы. Например, P = В 2 / R означает, что чем ниже сопротивление, подключенное к данному источнику напряжения, тем больше отдаваемая мощность. Кроме того, поскольку квадрат напряжения равен P = В 2 / R , эффект от приложения более высокого напряжения, возможно, больше, чем ожидалось. Таким образом, когда напряжение удваивается до 25-ваттной лампы, ее мощность увеличивается почти в четыре раза до примерно 100 Вт, что приводит к ее перегоранию. Если бы сопротивление лампочки оставалось постоянным, ее мощность была бы ровно 100 Вт, но при более высокой температуре ее сопротивление также выше.
Начальная мощность быстро уменьшается по мере увеличения температуры лампы и увеличения ее сопротивления.
В некоторых случаях, например, с электродвигателями, ток остается высоким в течение нескольких секунд, что требует использования специальных плавких предохранителей.
Киловатт-часы, как и все другие специализированные единицы энергии, такие как пищевые калории, могут быть преобразованы в джоули. Вы можете доказать себе, что 1 кВт ⋅ ч = 3,6 × 10 6 J.
КЛЛ имеют изогнутую трубку внутри шара или спиралевидную трубку, все они соединены со стандартным ввинчивающимся основанием, которое подходит для стандартных патронов для ламп накаливания. (Первоначальные проблемы с цветом, мерцанием, формой и высокими первоначальными вложениями в КЛЛ были решены в последние годы.) Теплопередача от этих КЛЛ меньше, и они служат в 10 раз дольше. Значение инвестиций в такие лампочки рассматривается в следующем примере. Новые белые светодиодные лампы (которые представляют собой группы небольших светодиодных лампочек) еще более эффективны (в два раза эффективнее, чем КЛЛ) и служат в 5 раз дольше, чем КЛЛ. Однако их стоимость по-прежнему высока.
Даже доза облучения рентгеновского изображения связана с мощностью и временем облучения.
Какова выходная мощность, если выходное напряжение калькулятора составляет 3,00 В? (См. рис. 2.)
Сколько электроэнергии потребуется для приготовления ломтика тоста при использовании тостера мощностью 1200 Вт (время приготовления = 1 минута)? Сколько это стоит при 9,0 центов/кВт·ч?
Прижигатель, используемый для остановки кровотечения в хирургии, выдает 2,00 мА при 15,0 кВ. а) Какова его мощность? б) Чему равно сопротивление пути?
Интегрированные концепции 
Integrated Concepts Какой ток должен генерировать подогреватель бутылочек с питанием от батареи 12,0 В, чтобы нагреть 75,0 г стекла, 250 г детской смеси и 3,00×10 2 алюминия от 20ºC до 90º за 5.00 мин?
Гидрогенераторы на плотине Гувера. (кредит: Джон Салливан)
а) Какова его потребляемая мощность в киловаттах? (b) Сколько времени требуется, чтобы достичь скорости 20,0 м/с, начиная с состояния покоя, если его загруженная масса составляет 5,30 × 10 4 кг, при условии, что 9КПД 5,0% и постоянная мощность? в) Найдите его среднее ускорение. (d) Обсудите, как ускорение, которое вы нашли для легкорельсового поезда, можно сравнить с тем, которое может быть типичным для автомобиля.
Найти его сопротивление, считая его постоянным в процессе. (б) Более низкое сопротивление сократит время нагрева. Обсудите практические пределы ускорения нагрева за счет снижения сопротивления.
в) Каков диаметр медного провода длиной 1,00 км, имеющего такое сопротивление? г) Что неразумного в этих результатах? (e) Какие допущения неразумны или какие предпосылки противоречивы?
438 долл. США/год
Лицензия : CC BY: Attribution . Условия лицензии : Лицензия
Оба типа приборов могут измерять не только сопротивление, но и ток, напряжение и другие параметры, поэтому их можно использовать в самых разных ситуациях.
Переключите прибор в режим Ω и установите кнопку диапазона в соответствии с ожидаемым сопротивлением цепи.
Единственное отличие состоит в том, что значение указывается в цифровом виде, а не аналоговой стрелкой; в остальном основной метод в основном такой же. Однако цифровые мультиметры поддерживают два метода измерения:
Если измеренные значения сопротивления демонстрируют нестабильность, вам необходимо оценить, какие факторы влияют на измерение, и принять меры для их устранения.
Цилиндрический резистор на рисунке 1 легко анализировать, и таким образом мы можем получить представление о сопротивлении более сложных форм. Как и следовало ожидать, электрическое сопротивление цилиндра Ом прямо пропорциональна его длине L , подобно сопротивлению трубы потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше столкновений зарядов с его атомами произойдет. Чем больше диаметр цилиндра, тем больший ток он может пропускать (опять же аналогично потоку жидкости по трубе). На самом деле R обратно пропорционально площади поперечного сечения цилиндра A .
Определим удельное сопротивление ρ вещества так, что сопротивление R объекта прямо пропорционально ρ . Удельное сопротивление ρ является внутренним свойством материала, не зависящим от его формы или размера. Сопротивление R однородного цилиндра длиной L , площадью поперечного сечения A , изготовленного из материала с удельным сопротивлением ρ , равно
Полупроводники занимают промежуточное положение, имея гораздо меньше свободных зарядов, чем проводники, но обладая свойствами, из-за которых количество свободных зарядов сильно зависит от типа и количества примесей в полупроводнике. Эти уникальные свойства полупроводников используются в современной электронике, что будет рассмотрено в последующих главах.
6 × 10 −8 
{-9{-5}\text{m}\end{массив}\\[/latex]. Обсуждение 
При относительно небольших изменениях температуры (около 100ºC или менее) удельное сопротивление ρ изменяется с изменением температуры Δ T , как выражается в следующем уравнении
Это полезно, например, для создания эталона сопротивления, не зависящего от температуры.
Они становятся лучшими проводниками при более высокой температуре, потому что повышенное тепловое возбуждение увеличивает количество свободных зарядов, доступных для переноса тока. Это свойство уменьшения ρ с температурой также связано с типом и количеством примесей, присутствующих в полупроводниках. Сопротивление объекта также зависит от температуры, так как R 0 прямо пропорционально ρ . Для цилиндра мы знаем, что R = ρL / A , и поэтому, если L и A не сильно меняются с температурой, то R будет иметь такую же температурную зависимость, как ρ . (Изучение коэффициентов линейного расширения показывает, что они примерно на два порядка меньше типичных температурных коэффициентов удельного сопротивления, поэтому влияние температуры на L и A на два порядка меньше, чем на ρ . температурная зависимость сопротивления объекта, где R 0 — исходное сопротивление, а R — сопротивление после изменения температуры Δ T .
Многие термометры основаны на влиянии температуры на сопротивление. (См. рис. 3.) Одним из наиболее распространенных является термистор, полупроводниковый кристалл с сильной температурной зависимостью, сопротивление которого измеряется для получения его температуры. Устройство маленькое, поэтому быстро приходит в тепловое равновесие с той частью человека, к которой прикасается.
{-3}/º\text{C }\right)\left(2830º\text{C}\right)\right]\\ & =& {4.8\Omega}\end{массив}\\[/latex].
)
Электронное устройство, предназначенное для работы при любой температуре в диапазоне от –10,0ºC до 55,0ºC, содержит резисторы из чистого углерода. Во сколько раз увеличивается их сопротивление в этом диапазоне?
Какова температура тела пациента, если сопротивление термистора при этой температуре составляет 82,0% от его значения при 37,0°С (нормальная температура тела)? (b) Отрицательное значение для α может не поддерживаться при очень низких температурах. Обсудите, почему и так ли это, здесь. (Подсказка: сопротивление не может стать отрицательным.)
↵
Закон Ома,
простая схема исследования и вычисления V= IR