Провод по току. Как правильно подобрать сечение провода по мощности и току: подробное руководство

Как рассчитать необходимое сечение провода для электропроводки. Какие факторы влияют на выбор сечения кабеля. Какие существуют методы определения оптимального сечения провода по мощности и току. Как использовать таблицы для подбора сечения кабеля.

Основные параметры для расчета сечения провода

При подборе сечения провода необходимо учитывать следующие ключевые параметры:

• Сила тока, протекающего по проводу
• Мощность нагрузки
• Материал токопроводящей жилы (медь или алюминий)
• Тип изоляции провода
• Способ прокладки (открытый, в трубе, в земле и т.д.)
• Температура окружающей среды
• Допустимое падение напряжения

Правильный учет этих факторов позволяет подобрать оптимальное сечение, обеспечивающее безопасную и эффективную работу электропроводки.

Методы расчета сечения провода

Существует несколько основных методов определения необходимого сечения кабеля:

1. Расчет по допустимому току нагрузки

Этот метод основан на определении максимально допустимого длительного тока для провода определенного сечения. Формула для расчета:

S = I / j

где S — сечение провода (мм2), I — ток нагрузки (А), j — допустимая плотность тока (А/мм2).

2. Расчет по мощности нагрузки

При этом методе сначала рассчитывается ток по формуле:

I = P / (U * cosφ)

где P — мощность (Вт), U — напряжение (В), cosφ — коэффициент мощности.

Затем по полученному значению тока определяется необходимое сечение.

3. Расчет по допустимой потере напряжения

Этот способ учитывает допустимое падение напряжения в линии. Формула для однофазной сети:

S = (2 * ρ * L * I) / ΔU

где ρ — удельное сопротивление материала жилы, L — длина линии, ΔU — допустимая потеря напряжения.

Как пользоваться таблицами для подбора сечения кабеля

Для упрощения расчетов можно воспользоваться специальными таблицами, в которых указаны рекомендуемые сечения проводов в зависимости от силы тока и условий эксплуатации. Алгоритм использования таблиц:

1. Определите максимальный ток нагрузки
2. Выберите способ прокладки кабеля
3. Определите материал жилы и тип изоляции
4. Найдите в таблице ближайшее большее значение допустимого тока
5. По выбранному значению тока определите соответствующее сечение провода

При использовании таблиц важно учитывать поправочные коэффициенты на температуру окружающей среды и количество проводов в пучке.

Особенности выбора сечения для разных типов проводки

При подборе сечения провода следует учитывать особенности конкретного типа электропроводки:

Внутренняя проводка в жилых помещениях

Для внутренней проводки в квартирах и домах обычно используются провода сечением от 1,5 до 6 мм2. Минимально допустимые сечения по ПУЭ:

• Освещение — 1,5 мм2
• Розеточные группы — 2,5 мм2
• Питание электроплит — 6 мм2

Наружная проводка

Для наружной проводки требуются провода большего сечения из-за более жестких условий эксплуатации. Минимальное сечение обычно составляет 2,5-4 мм2.

Силовые линии

Для мощных потребителей (станки, электродвигатели) используются кабели сечением от 10 мм2 и выше. Точный выбор зависит от мощности оборудования.

Какое минимальное сечение провода можно использовать

Минимально допустимое сечение провода зависит от нескольких факторов:

• Для внутренней проводки в жилых помещениях — не менее 1,5 мм2
• Для наружной проводки — не менее 2,5 мм2
• Для заземляющих и защитных проводников — не менее 1,5 мм2
• Для силовых цепей — не менее 1,5 мм2 для медных и 2,5 мм2 для алюминиевых проводов

При этом реальное минимальное сечение определяется расчетным путем исходя из конкретных условий.

Ошибки при выборе сечения провода

Наиболее распространенные ошибки при подборе сечения кабеля:

• Выбор сечения «на глаз» без расчетов
• Игнорирование условий прокладки кабеля
• Неучет перспективного увеличения нагрузки
• Экономия на сечении в ущерб безопасности
• Использование алюминиевых проводов для внутренней проводки

Правильный расчет сечения провода — важный этап проектирования электропроводки, обеспечивающий ее надежность и безопасность. При возникновении сложностей рекомендуется обращаться к квалифицированным специалистам.

Как рассчитать сечение провода по мощности

Для расчета сечения провода по мощности нагрузки необходимо выполнить следующие шаги:

1. Определить полную мощность нагрузки в ваттах (Вт)
2. Рассчитать ток по формуле: I = P / U, где P — мощность, U — напряжение сети
3. Определить допустимую плотность тока для выбранного типа провода
4. Рассчитать минимальное сечение по формуле: S = I / j, где j — плотность тока
5. Выбрать ближайшее большее стандартное сечение провода

Пример расчета для нагрузки мощностью 3 кВт при напряжении 220 В:

1. P = 3000 Вт
2. I = 3000 / 220 = 13,6 А
3. Для медного провода j = 8 А/мм2
4. S = 13,6 / 8 = 1,7 мм2
5. Выбираем стандартное сечение 2,5 мм2

При расчете важно учитывать коэффициент запаса и условия эксплуатации провода.

Выбор сечения провода по току: основные принципы

При выборе сечения провода по току необходимо руководствоваться следующими принципами:

• Определить максимальный ток, который будет протекать по проводу
• Учесть способ прокладки и условия охлаждения провода
• Принять во внимание материал токопроводящей жилы (медь или алюминий)
• Использовать таблицы допустимых токовых нагрузок для различных сечений
• Выбрать сечение с запасом 15-20% от расчетного значения

Важно помнить, что превышение допустимого тока может привести к перегреву провода и возникновению пожароопасной ситуации. Поэтому при выборе сечения лучше ориентироваться на максимально возможную нагрузку в цепи.

Влияние условий эксплуатации на выбор сечения кабеля

Условия эксплуатации оказывают существенное влияние на выбор сечения провода. Основные факторы, которые необходимо учитывать:

• Температура окружающей среды — при повышении температуры снижается допустимый ток
• Способ прокладки — открытая проводка или в трубе, в воздухе или в земле
• Количество проводов в пучке — чем больше проводов, тем хуже условия охлаждения
• Наличие вибраций и механических нагрузок
• Агрессивность окружающей среды

Для учета этих факторов при расчетах используются специальные поправочные коэффициенты. Например, при прокладке кабеля в земле его пропускная способность снижается примерно на 30% по сравнению с прокладкой в воздухе.

Таблицы | Допустимые длительные токовые нагрузки на не изолированные провода

Главная Инструкции Информация Таблицы Безопасность Заземление УЗО Стандарты Книги Услуги Контакты Прайс Загрузить Сайты Форум

Допустимые длительные токовые нагрузки на неизолированные провода зависят от условий их эксплуатации, места их прокладки и т.д. Приведенные данные предназначены для медных (М), алюминиевых (А) проводов, а также наиболее широко распространенных сталеалюминиевых проводов марки АС сечением от 10 до 700 кв.мм © electro.narod.ru Сечение, кв.мм Марка провода Токовая нагрузка, A Вне помещений Внутри помещений Вне помещений Внутри помещений Марка провода M A M A 10 AC-10/1,8 84 53 95 — 60 — 16 AC-16/2,7 111 79 133 105 102 75 25 AC-25/4,2 142 109 183 136 137 106 35 AC-35/6,2 175 135 223 170 173 130 50 AC-50/8 210 165 275 215 219 165 70 AC-70/11 265 210 337 265 268 210 95 AC-95/16 330 260 422 320 341 255 120 AC-120/19 390 313 485 375 395 300 120 AC-120/27 375 — 485 375 395 300 150 AC-150/19 450 365 570 440 465 355 150 AC-150/24 450 365 570 440 465 355 150 AC-150/34 450 — 570 440 465 355 185 AC-185/24 520 430 650 500 540 410 185 AC-185/29 510 425 650 500 540 410 185 AC-185/43 515 — 650 500 540 410 240 AC-240/32 605 505 760 590 685 490 240 AC-240/39 610 505 760 590 685 490 240 AC-240/56 610 — 760 590 685 490 300 AC-300/39 710 600 880 680 740 570 300 AC-300/48 690 585 880 680 740 570 300 AC-300/66 680 — 880 680 740 570 330 AC-330/27 730 — — — — — 400 AC-400/22 830 713 1050 815 895 690 400 AC-400/51 825 705 1050 815 895 690 400 AC-400/64 860 — 1050 815 895 690 500 AC-500/27 960 830 — 980 — 820 600 AC-600/72 1050 920 — 1100 — 955 700 AC-700/86 1180 1140 — — — — Примечание: Длительные токовые нагрузки одинаковы для проводов марок АС, АСКС, АСК и АСКП. Статьи близкие по теме: Наименьшие допустимые сечения кабелей и проводов электрических сетей в жилых зданиях Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами Допустимый длительный ток для проводов с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной, найритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных АС120 допустимый ток, провода марки АС допустимый ток, длительно допустимые токи АС, пропускной ток АС50, выбор сечения голого провода ас, сечение кабеля по току, сечение провода по току, сечение кабеля по мощности, выбор сечения кабеля по мощности, расчет сечения кабеля по мощности, сечение провода по мощности, сечение провода и мощность, таблица сечения проводов, расчет сечения кабеля, сечение кабеля от мощности, сечение кабеля и мощность, выбор сечения кабеля по току, выбор кабеля по мощности, сечение провода мощность, расчет сечения провода по мощности, расчет кабеля по мощности, таблица сечения кабеля, сечение провода таблица, расчёт сечения кабеля по мощности, выбор кабеля по току, таблица соотношения ампер киловатт сечение, медь сколько киловатт, допустимый ток АС проводов сечения

как правильно определить, основные параметры, материал, поправки, таблицы, пояснения

Расчет сечения кабеля по току проводят специально для того, чтобы определить, насколько выбранный провод соответствует нормам безопасной и надежной эксплуатации электрической проводки. Безопасность в этом плане определяется его работой под напряжением и силовой нагрузкой, которые не приводят к нагреву и возгоранию электрической сети.

Базовые понятия

Электрический ток – это направленное в одну сторону движение электронов. При этом чем больше мощность потребления тока, тем больше их проходит по кабелю за определенный промежуток времени.

Чем больше сечение кабеля, тем больше тока пройдет через него, потому что сопротивление проводника небольшое. Чем меньше сечение, тем больше сопротивление.

Теперь на основе этих сопоставлений, можно заключить следующее:

1. Если мощность потребляемого тока большая, а сечение кабеля малое, то есть сопротивление провода высокое, то ток проходит по проводнику с трудом, выделяя большое количество тепловой энергии. Кабель нагревается, иногда до высоких температур, отчего его изоляция расплавляется. Происходит соприкосновение металлических жил фазы и нуля, что приводит к короткому замыканию. В дополнении высокая температура становится причиной возгорания, отчего часто происходят пожары.
2. Если сечение кабеля больше, чем того требует мощность потребляемого тока – это не критическая ситуация. Никаких КЗ и пожаров. Но большое сечение – это большая цена. Переплачивать за ситуацию, в которой не было проведено расчета, не стоит. Особенно если это касается кабеля медного.

Отсюда вывод: лучше сделать расчет, тем более, он несложный. Для этого будут достаточны базовые знания математики и физики.

Провод одножильный и многожильный

Перед тем как перейти к расчету, необходимо разобраться в двух понятиях: что собой представляет кабель одно- и многожильный.

На рынке электрический кабель представлен двумя моделями:

• внутри изоляционной оплетки находится одна проволока;
• внутри изоляции много тонких проволочек, переплетенных между собой.

Первый – наилучший вариант, потому что у него монолитная конструкция, обладающая высокими токопроводящими качествами. Второй – провода с повышенной гибкостью. Именно для этих целей такая конструкция была изобретена.

Чем тоньше проволочки и чем их больше, тем выше гибкость кабельного изделия.

Обе эти разновидности относятся к категории одножильных кабелей. Если в общей дополнительной изоляции находится несколько одножильных кабелей в собственных оплетках, то это уже многожильный кабель. Здесь двух-, трехжильные и так далее. В многожилках могут использоваться одножильные с одной монолитной проволокой или с множеством маленьких проволочек.

Считается, что многожильные модели – это кабели, одножильные – это провода. Однопроволочные проводники лучше использовать на участках, где не будет их подвижек. К примеру, если провод замуровать в стену.

Многопроволочные чаще используют, когда кабели должны оставаться подвижными. Самый распространенный пример – провода от бытовой техники.

В независимости от типа проводов расчет проводится одинаково. Просто при определении сечения многожильных моделей учитываются сечения всех одножильных, которые включены в конструкцию.

Диаметр и площадь поперечного сечения провода

Эти два значения – не одно и то же. Диаметр можно измерить, потому что это отрезок, соединяющий две точки на окружности. Он проходит через центр последней. Измеряется чаще в миллиметрах (мм).

Площадь – это размерная характеристика плоской фигуры. Измерить ее невозможно, значение подлежит только расчету. Измеряется в квадратных миллиметрах (мм²).

Вся кабельная продукция определяется по сечению, то есть по площади. Для этого созданы таблицы и классификации. Зная марку электропровода, можно в таблице посмотреть все его характеристики, и сечение в том числе.

Но если есть неизвестный провод, нет его марки, то расчет сечения можно сделать, измерив диаметр штангенциркулем. Считают по формуле площади круга:

S=𝛑d²/4, где 𝛑 – постоянная величина, равная 3,14.

Эту формулу используют, если проводится расчет сечения кабеля одножильного однопроволочного. С многопроволочным придется повозиться, потому что проволочки надо будет распушить, выбрать одну и измерить ее диаметр.В качестве измерителей используют штангенциркуль или микрометр.

Далее проводится расчет сечения этой проволочки. Результат умножается на количество проволочек. Это и будет сечение многопроволочного электрокабеля.

Основные параметры электрической цепи

Перед тем как рассчитать сечение провода, нужно ознакомиться с характеристиками электрических сетей. Они также берутся в расчетах сечения. Характеристик несколько:

• сила тока;
• мощность;
• сопротивление электрокабеля;
• напряжение питающей сети;
• количество тепловой энергии, выделяемой, когда по кабелю проходит электрический ток.

Формула электросети – это закон Ома: I=U/R, где:

• I – сила тока;
• U – напряжение питающей сети;
• R – сопротивление.

Вторая важная формула – определение мощности: P=I*U.

Получается, что все важные характеристики расчета взаимосвязаны. На фото ниже показано эта взаимосвязь.

Для расчета сечения провода чаще пользуются формулой R = ρ × L / S, где:

• ρ – удельное сопротивление металла, из которого сделана жила;
• L – длина контура;
• S – сечение, площадь провода.

Что касается сопротивления удельного – обычно в кабелях используют два металла: алюминий и медь. Показатель первого – 0,029 Ом м, второго – 0,0175 Ом м. Сопротивления алюминиевых кабелей выше, чем медных.

Значит, для одинаковой мощности необходим алюминиевый провод с большим сечением, чем у медного. Поэтому последние сегодня востребованнее. Но это не единственная причина популярности медных кабелей.

Еще одна характеристика – количество выделяемой тепловой энергии. В основе расчета этого показателя лежит формула Джоуля-Ленца: Q = I²*R*Δt.

Нагрев электрокабеля напрямую зависит от силы тока и сопротивления проводника. А так как сопротивления медных проводов ниже, чем у алюминиевых, то нагреваться они при одинаковой силе тока в электрической цепи будут меньше.

Материалы, из которых изготавливается проводка

Здесь два основных металла: алюминий и медь. Есть и стальные аналоги, но они используются в виде узкоспециализированных проводов. Выше уже обозначалось, что медь по двум критериям превосходит алюминий. Другие преимущества:

1. Оба металла подвержены процессам окисления. Но медь покрывается тонкой оксидной пленкой, которая через себя хорошо проводит ток. Она обладает низким переходным сопротивлением. В этом плане алюминий проигрывает, потому что его оксиды – это диэлектрики. Вот почему алюминиевые концы и контакты часто зачищают.
2. Прочность меди выше, но это более гибкий материал. Сломать медный провод под любыми видами нагрузки сложно. Алюминий сломается, если жилу несколько раз перекрутить.
3. Текучесть у алюминия выше. Поэтому под действием высоких температур он начинает течь, что становится причиной снижения надежности контактов.
4. Провести сварку или пайку медных кабелей проще. Можно сделать даже своими руками. Эти процессы с алюминиевыми проводниками требуют дополнительного использования разных материалов: флюсы и припои. Также потребуется опыт и умение их проведения.
5. Алюминий легче меди.
6. Алюминий дешевле меди.

Две последние позиции были причинами массового использования алюминиевых электрокабелей в многоквартирном строительстве. Сегодня СНиПами эта привилегия отменена в пользу медных кабельных изделий.

Как определить сечение электропровода

Через вышеобозначенные формулы можно сделать выбор сечение кабеля по току, по сопротивлению или другим показателям электрической цепи. Появляется возможность выбрать любой вариант, который легче или удобнее в расчете.

Расчет с помощью допустимой плотности тока

Самое опасное явление, которое может произойти с электрокабелем, это его возгорание, приводящее к пожару или к короткому замыканию. А возгорание происходит при перегреве. Значит, это явление надо исключить.

Расчет теплотехнический сложен. Но есть таблицы и формулы, которыми можно воспользоваться, проводя расчеты. К примеру, важная характеристика, влияющая на нагрев электрокабеля, – плотность электрического тока, обозначаемая буквой G.

Для медного кабеля, уложенного в толще стены, этот показатель равен 4 А/мм². Если проводка была открытой, то 5. У алюминиевого соответственно: 3 и 3,5.

Но эта характеристика соответствует данным значениям лишь в том случае, если температура воздуха +20 ℃. Когда она выше, то табличная плотность электрического тока умножается на понижающий коэффициент 0,9 на каждые 10 ℃. К примеру, если температура воздуха +40 ℃, значит, плотность тока медного кабеля составляет: 4х0,9х0,9=3,24 А/мм².

Чтобы соотнести это с сечением, надо знать, под какую нагрузку прокладывается электрический контур. К примеру, он должен выдерживать максимально 2 кВт или 2000 Вт. Значит, по кабелю будет протекать ток силою: I=P/U=2000/220= 9,1 А.

Сила и плотность тока известны, можно провести расчет сечения кабеля по току: S= I/G= 9,1 / 3,24 = 2,8 мм².

Электрокабеля с таким сечением нет. Поэтому выбирается ближний с большим значением. Это 3 мм².

Поиск необходимого сечения с помощью таблиц

Многие люди расчеты делать не любят. Поэтому предлагаются таблицы, в которые внесены значения, рассчитанные специалистами по вышеобозначенным формулам. К примеру, ниже на фото таблица токов и сечений кабелей.

Есть другие таблицы с приоритетом сечения проводов, по которым определяется сила тока и мощности нагрузки.

Предлагаются также таблицы, в которых указываются условия прокладки электрокабеля. К примеру, под землей или открытым способом по воздуху. Учитываются теплопроводные качества среды, в которой прокладывается кабель.

Но чаще пользуются простыми таблицами, из которых можно почерпнуть полную информацию, не вникая в дебри электрики и теплотехники. При этом сечение провода по току будет определенно максимально точно и без расчетов.

Возможная поправка сечения жилы на сопротивление линии

У меди и алюминия высокая токопроводимость – не зря эти два металла используются в кабельной продукции. У них же небольшое сопротивление соответственно. Поэтому при прокладке на небольшие расстояния последний параметр не учитывают.

Но если контур длинный, то потери напряжения будут чувствительными. Поэтому в Правилах эксплуатации электроустановок (ПУЭ) обозначено – если напряжение упало больше, чем на 5% от номинала, то необходимо взять электрокабель большего сечения от расчетного.

Если возникли вопросы по теме, как определить сечение провода по току и мощности, можно задавать их в комментариях. Сохраните полезную статью в закладках, чтобы формулы всегда были под рукой.

Правило правой руки для проводника с током

Все ресурсы AP Physics 2

6 Диагностические тесты 149 практических тестов Вопрос дня Карточки Learn by Concept

AP Physics 2 Help » Электричество и магнетизм » Магнетизм и электромагнетизм » Правило правой руки для провода с током

Рассмотрим данный провод:

В каком направлении должны двигаться электроны по проводу, если электрическое поле, создаваемое внутри контура, направлено за пределы экрана?

Возможные ответы:

по часовой стрелке

Ни один из этих

на экране

На экране

против часовой часы

Правильный ответ:

. Объяснение:

Нам нужно использовать правило правой руки, чтобы решить эту задачу. Однако правило правой руки применяется к потоку тока, который находится в направлении, противоположном фактическому потоку электронов (в данном случае ток определяется как направление потока протонов). Таким образом, вы можете либо использовать правило правой руки и изменить то, что определили, либо просто использовать левую руку.

Давайте просто левой рукой. Направьте большой палец вверх и согните пальцы. Ваши пальцы должны указывать на вас. Это направление электрического поля, когда электроны движутся в направлении вашего большого пальца. Если вы положите большой палец левой руки вдоль проволочной петли с левой стороны петли, наши пальцы окажутся внутри петли и направлены наружу экрана. Это тот сценарий, который мы ищем. Следовательно, электроны должны течь по часовой стрелке вокруг петли.

Обратите внимание, что электроны должны течь по проводу, что исключает варианты ответов «на экран» и «из экрана».

Сообщить об ошибке

У вас есть два токонесущих провода, проложенных параллельно друг другу, как показано ниже.

Точка R находится посередине между каждым из проводов. Если по проводам течет одинаковый ток I, каково направление магнитного поля в точке R?

Возможные ответы:

Справа

Вне экрана

В точке нет магнитного поля.

В экран

Влево

Правильный ответ:

В точке нет магнитного поля.

Пояснение:

Используя правило правой руки, мы можем сказать, что направление магнитного поля из-за нижнего провода выходит за пределы экрана. Точно так же мы можем сказать, что магнитное поле из-за верхнего провода направлено на экран. Поскольку точка R находится посередине между двумя проводами, они имеют одинаковую прочность. Следовательно, они оба компенсируют друг друга, не оставляя магнитного поля.

Сообщить об ошибке

На рисунке выше есть два провода, по которым текут разные токи в одном направлении.

Каково направление магнитного поля в точке?

Возможные ответы:

вверх

На экране

Справа

на экране

вниз

Правильный ответ:

На экране

Объяснение:

Давайте воспользуемся правилом правой руки, чтобы определить магнитное поле, вызываемое каждым током.

Для тока определяем, что магнитное поле входит в экран.

Для тока определяем, что магнитное поле выходит за пределы экрана.

Два направления компенсируются? Что ж, величина больше, чем величина , а это означает, что она преодолеет, поэтому чистое направление находится за пределами экрана.

Сообщить об ошибке

На данной диаграмме каково направление магнитного поля в точке?

Возможные ответы:

на экране

Справа

На экране

к нижней части экрана

На левом экране

Правильный ответ:

.

Объяснение:

Вспомните, что направление тока принято от положительного конца источника напряжения к отрицательному концу (противоположное направлению потока электронов). Таким образом, в этой цепи ток течет против часовой стрелки от источника напряжения. Используя правило правой руки для обычного тока в проводе, большой палец правой руки указывает вдоль провода, указывающего влево. В какой-то момент пальцы скручиваются и указывают вверх, за пределы экрана. В этом можно убедиться, поместив большой палец в направлении тока в любом месте цепи. Например, если мы возьмем направление тока через резистор, наш большой палец будет направлен вниз. Скручивая пальцы вокруг провода, они снова укажут за пределы экрана, подтверждая наш первоначальный ответ.

Сообщить об ошибке

Каково направление магнитного поля в точке на данной диаграмме?

Возможные ответы:

В нижней части экрана

на экране

На экране

Слева

Вверх экран

Пояснение:

В этой цепи ток течет против часовой стрелки. Используя правило правой руки для обычного тока в проводе, большой палец правой руки указывает вдоль провода, указывающего налево в верхней части цепи. В какой-то момент пальцы скручиваются и указывают вниз, в экран.

Сообщить об ошибке

Каково направление магнитного поля в точке?

Возможные ответы:

Справа

Слева

вверх к верхней части экрана

на экране

На экране

Правильный ответ:

на экране

:

на экране

:

на экране

Пояснение:

Ток течет по этой цепи против часовой стрелки. Используя правило правой руки для обычного тока в проводе, большой палец правой руки указывает вдоль провода, указывая вправо в проводе в нижней части цепи. В какой-то момент пальцы скручиваются и указывают вниз, в экран.

Сообщить об ошибке

Магнитное поле Земли направлено с географического юга на географический север, указывая на то, что географический южный полюс на самом деле является магнитным южным полюсом. Если бы этот магнитный южный полюс был создан током вокруг экватора, движущимся по проводу, в каком направлении шел бы обычный ток?

Возможные ответы:

С севера на юг

С запада на восток

Ни один из этих

С юга на север

С востока на запад

Правильный ответ:

С востока на запад

Пояснение:

Визуализируя земной шар и указывая ударом «юг» на «северный» магнитный полюс, вы увидите, что пальцы сгибаются и указывают с востока на запад.

Сообщить об ошибке

Уведомление об авторских правах

Все ресурсы AP Physics 2

6 Диагностические тесты 149 практических тестов Вопрос дня Карточки Учитесь по концепции

Могу ли я использовать сильный ток для проверки на обрыв цепи?

Мы представили эмпирические и теоретические данные, касающиеся испытаний на наличие оборванных жил в жгутах проводов с использованием стандартных испытаний непрерывности на основе сопротивления. Вывод был, к сожалению, не очень обнадеживающим. Теперь исследуем вопрос: «Почему бы не увеличить ток? Ведь если прядей не хватает, то больший ток «сожжет» оставшиеся пряди?»

Проверь это! — Эмпирические результаты

Установка

Мы использовали:

• Длина 19 жил, провод 24 AWG.
• Блок питания ПК, предназначенный для подачи тока силой 10 ампер.
• Цифровой микроскоп Dino-Lite.

Тесты:

1. Мы обрезали 12 прядей (уменьшение длины проволоки на 63%), а оставшиеся 7 прядей отогнули на длину 0,75 дюйма. Затем мы применили 10 ампер тока. Через 8 минут выдержки провод хоть и был горячим, но не перегорел.
2. Мы обрезали 15 прядей и оставили все остальные условия такими же, как и в нашем первом тесте. Мы действительно испытали выгорание за 7 минут.
3. Мы обрезали 16 прядей и снова, при прочих равных условиях, выгорели за 57 секунд.

4. Мы обрезали 17 прядей и снова, при прочих равных условиях, мы испытали выгорание менее чем за одну секунду.
5. Наконец, мы подготовили новый образец провода 24 AWG, состоящего из 19 жил. В этом испытании мы обрезали все жилы, кроме одной, однако на этот раз площадь отслоившейся оголенной проволоки была ограничена всего 0,1 дюйма. После 30-минутного воздействия током 10 ампер стало очевидно, что прядь не сгорит в ближайшее время.

Чему мы научились? При наличии только 7 из 19 жил и подаче тока 10 ампер провод нагрелся, но не сгорел. С 4 из 19 прядей он сгорел за 7 минут. 3 пряди сгорели за 57 секунд, а 2 пряди сгорели практически мгновенно. Таким образом, мы можем ясно видеть, что, имея всего несколько прядей, можно сжечь оставшиеся пряди током 10 ампер. ОДНАКО это было с оставшимися проводами, зачищенными на три четверти дюйма. Когда мы обрезали все жилы, кроме одной, но зачистили оставшиеся провода только на одну десятую дюйма, они не сгорели. Замечательный!

Почему не перегорела одна нить? Ответ: теплопроводность. Когда обрезанные провода были зачищены на 0,75 дюйма, оставшиеся провода стали горячими. Чем меньше было проводов, тем сильнее они грелись, вплоть до перегорания. Но когда отрезанные провода были зачищены всего на 0,1 дюйма, оставшийся провод не нагрелся настолько, чтобы сгореть, даже после 30 минут воздействия 10 ампер постоянного тока. Теплопроводность остальных проводов настолько эффективно рассеивала тепло, что ни одна жила не перегорела.

Сравнение: В нашем эксперименте с сопротивлением ранее, когда мы разделяли отрезанные нити, мы смогли измерить некоторую разницу в сопротивлении, но когда отрезанные нити не были отрезаны, эффекты параллельного сопротивления сделали разницу несущественной. Аналогичное явление имеет место и здесь. Когда отрезанные нити удаляются, оставшиеся нити становятся намного горячее, но когда отрезанные нити не удаляются, они действуют как «теплоотводы», отводя достаточно тепла от необрезанных нитей, чтобы предотвратить их перегорание.

Опять же, очевидно, что попытка «сжечь» оставшиеся нити с помощью высокого тока нецелесообразна, поскольку вы не можете контролировать, насколько близко разорванные нити находятся к неразорванным нитям в реальном приложении.

Теоретическая

Заимствуя подход из популярного телешоу Разрушители мифов , мы решили доказать или развенчать два распространенных мифа, касающихся использования больших токов для тестирования соединений.

Миф №1. Поиск плохих контактов в кабельной сборке. Когда дело доходит до тестирования соединений, если какой-то ток хорош, то лучше больший ток!

Краткий обзор закона Ома:

Сопротивление, любое сопротивление возникает, когда одна сила противостоит или препятствует развитию другой силы. В электрической цепи сопротивление — это сила, противодействующая потоку электронов.

Общепринятой единицей измерения электрического сопротивления является ОМ, который обозначается греческим символом Омега или просто буквой R. Общей единицей измерения потока электронов является АМПЕР, или сокращенно ампер, и часто обозначается как буква И.

Сопротивление и ток — два из трех основных свойств электрической цепи. Другое свойство – напряжение. Общей единицей измерения напряжения является ВОЛЬТ, который может быть представлен буквой E (электродвижущая сила). Напряжение и ток связаны друг с другом через сопротивление.

Закон Ома определяет эту зависимость как E = IR. То есть:
Напряжение равно произведению тока на сопротивление
Или
Сопротивление равно напряжению, деленному на ток
Или
Ток равен напряжению, деленному на сопротивление.

Это выглядит так:

1 90 важно, что здесь встречаются три факта:

1. Закон Ома определяет взаимосвязь тока с напряжением с сопротивлением.
2. Выражением способности проводника проводить ток является сопротивление.
3. Результатом тока через сопротивление является напряжение.

В кабеле или жгуте (или в любом проводном электрическом соединении, если уж на то пошло) мы обеспечиваем соединенные пути для протекания электрического тока. Конкретное сопротивление в каждом пути или цепи является одним из определений качества цепи.

При проверке качества соединения с цепью мы начинаем с известного значения тока и направляем его через соединение на более низкий потенциал (землю). Затем мы измеряем напряжение на соединениях и применяем закон Ома, который гласит, что сопротивление равно напряжению, деленному на ток. В тесте:

Ток известен: мы его выбрали.
Напряжение известно: мы его измерили.
Сопротивление известно: мы его рассчитали.

Например, возьмите ток 0,5 А и пропустите его через соединение. Теперь подключите провода вольтметра к любой стороне соединения. Вольтметр показывает 10 вольт. Каково сопротивление?

E = напряжение, I = ток и R = сопротивление: E = I x RI = E / RR = E / I

E = 10 вольт, I = 0,5 ампер, R = ? R = E/I R = 10 В/0,5 А R = 20 Ом

20 Ом — сопротивление в соединении. Сопротивление существует из-за механических и химических характеристик материалов, участвующих в соединении.

Предположим, мы взяли 20-кратный первоначальный ток и применили его к тому же соединению. Поскольку сопротивление не меняется, мы увидим эффект увеличения тока в измеренном напряжении, которое сейчас составляет 200 вольт, используя закон Ом:

E = 200 вольт, I = 10 ампер, R = ? R = E/I R = 200 вольт/10 ампер R = 20 Ом

Вывод: Измеряемое нами сопротивление не зависит от приложенного тока. Более высокий ток или более низкий ток, сопротивление одинаково. Таким образом, для обнаружения плохих соединений миф о том, что если какой-то ток хороший, то больший ток лучше, является ложным.

Миф №2. Для поиска оборванных жил в проводке: если я подам больший ток, я могу сжечь участок кабеля, содержащий оборванную жилу!

Из нашего объяснения выше вы можете заметить, что должен быть какой-то эффект от подачи большего тока на соединение. Действительно есть: власть.

Мощность представляет собой произведение напряжения на силу тока и выражается в ваттах. В первом примере 0,5 ампера, умноженные на 10 вольт, дают мощность 5 ватт. Во втором примере 10 ампер, умноженные на 200 вольт, дают мощность 2000 ватт.

Мощность — это сила, которая совершает работу, такую ​​как зажигание лампы накаливания, вращение электродвигателя или перемещение вагона поезда отсюда туда. В нашем случае работа не совершается, поэтому энергия расходуется в виде тепла. При подаче питания в тестируемом устройстве увеличивается тепловыделение. Точное количество тепла зависит от того, какая мощность и как долго применяется мощность.

Оборванные жилы провода в кабеле, состоящем из нескольких жил, означает, что объем провода, по которому должен проходить ток, был уменьшен на это количество оборванных жил. Итак, чтобы найти хоть немного правды в мифе № 2, мы можем разорвать жилы в проводе, подать сильный ток и посмотреть, что произойдет.

Количество тепла в проводе зависит от того, сколько тепла уходит в воздух или за счет теплопроводности. Там, где остальные провода были обнажены более чем на 0,75 дюйма, единственное тепло, которое терялось, уходило в воздух. Когда накопление тепла превышало потери тепла в воздух, так что была достигнута точка плавления проволоки, она плавилась. Обрезанные нити находились слишком далеко, чтобы проводить какое-либо тепло, и поэтому, поскольку некуда было деваться, кроме как в воздух, тепло накапливалось, пока не сожгло проволоку.

В случае, когда единственная оставшаяся проволока была оголена всего на 0,1 дюйма, тепло передавалось соседним разрезанным жилам настолько эффективно, что через 30 минут проволока все еще не сгорала. Отрезанные нити располагались так близко к единственной оставшейся нити, что тепло терялось за счет теплопроводности. Окружающие провода действуют как большой радиатор, рассеивая больше тепла, чем одна жила, тем самым предотвращая ее перегорание.

Мы создали калькулятор, основанный на уравнениях Приса и Ондердонка, чтобы дать вам представление о влиянии «плавления на свободном воздухе» на время выгорания для заданных проводов AWG и оставшихся жил. Нажмите ЗДЕСЬ, чтобы получить доступ к калькулятору.

Насколько велик коэффициент теплопроводности для выгорания?

Представьте, что случилось бы с феном, если бы вентилятор заглох. Воздушный поток, создаваемый вентилятором, предназначен для отвода тепла за счет теплопроводности. Без потока воздуха нагревательные элементы сгорели бы.

Такой прибор, как фен, был бы более пожароопасным, если бы конструкторы не включили предохранитель в цепь нагревателя. Предохранитель рассчитан на перегорание при температуре, которая значительно ниже температуры, при которой воспламенился бы пластиковый корпус сушилки. Воздушный поток от вентилятора отводит достаточно тепла, чтобы не допустить перегорания предохранителя.