Что такое мощность тока приведите примеры: определение, формулы, единицы измерения, обозначение

Содержание

Мощность электрического тока. Виды и работа. Особенности

Мощность электрического тока — это количество работы, которая выполняется за определенный период. Так как работа представляет параметр изменения энергии, то мощность можно назвать характеристикой скорости передачи либо преобразования электроэнергии. С мощностью электротока человеку приходится сталкиваться и в быту и на производстве, где применяются электрические приборы. Каждый из них потребляет электроток, поэтому при их использовании всегда необходимо учитывать возможности этих приборов, в том числе заложенные в них технические характеристики.

Мощность электрического прибора имеет важнейшее значение, ведь данный показатель используется не только для расчета электрической проводки, автоматов и предохранителей, но и для решения других задач. Чем мощность электрического прибора будет больше, тем за более короткое время он сможет осуществить необходимую работу. Если сравнить между собой электрическую плитку, тепловую электропушку или электрокамин, то у них у всех разные показатели мощности. То есть они будут обогревать площадь помещения за совершенно разное время.

Мощность электрического тока также может быть вычислена по формуле:

P=A/t, которая характеризует интенсивность передачи электроэнергии, то есть работа, совершаемая током по перемещению зарядов за определенный период времени.

Здесь A – это работа, t — время, за которое работа была выполнена.

Мощность может быть двух видов: реактивной и активной.

При активной мощности осуществляется преобразование мощности электротока в энергию движения, тепла, света и иные виды. Данный перевод тока в указанные виды невозможно выполнить обратно. Активная мощность измеряется в ваттах. Один ватт равняется один Вольт умноженный на один ампер. Для бытового и производственного применения задействуются показатели на порядок больших значений: это мегаватты в киловатты.

Реактивная мощность электрического тока представляет электронагрузку, создаваемую в приборах посредством емкостной и (или) индуктивной нагрузкой.

В случае переменного тока, указанный параметр характеризуется формулой:

Q=UIsinφ

Здесь синус φ выражается сдвигом фаз, который образуется между снижением напряжения и действующим электротоком. Значение угла может находиться в пределах от 0 до 90 градусов или от 0 до -90 градусов.

Параметр Q характеризует реактивную мощность, ее можно измерить в вольт-амперах. При помощи указанной формулы можно быстро определить мощность электротока.

Реактивные и активные показатели мощности можно продемонстрировать на обычном примере: Прибор может одновременно иметь нагревающие элементы: электрический двигатель и ТЭН. На изготовление ТЭНов применяется материал, который обладает большим сопротивлением, вследствие чего при прохождении по нему тока, электроэнергия становится тепловой. В данном случае довольно-таки точно характеризуется активная мощность электротока. Если брать за основу электродвигатель то внутри него располагается обмотка из меди, которая обладает индуктивностью, что, как правило, также вызывает эффект самоиндукции.

Эффект самоиндукции обеспечивает некоторое возвращение электроэнергии непосредственно в электросеть. Данную энергию можно охарактеризовать определенным смещением в показателях по электротоку и напряжению, что приводит к нежелательным последствиям на сеть в качестве определенных перегрузок. Подобными показателями выделяются и конденсаторы вследствие собственной емкости в момент, когда весь собранный заряд направляется обратно.

В данном случае происходит смещение тока и напряжения, но в обратном перемещении. Энергия индуктивности и емкости, которые смещаются по фазе относительно параметров электрической сети и называется реактивной электромощностью. Именно обратный эффект к сдвигу фазы позволяет осуществить компенсирование мощности реактивного параметра. В результате повышается качество и эффективность электрического снабжения.

Полная мощность электрического тока характеризуется величиной, которая соответствует произведению тока и напряжения и связана с активной и реактивной мощностью следующим уравнением:

S=˅P2+Q2

Где S – полная мощность, вычисляемая корнем из произведений квадратов активной и реактивной мощностей.

Для простоты восприятия активная мощность есть там, где присутствует активная нагрузка, к примеру, спиральные нагреватели, сопротивление проводов и тому подобное. Реактивная мощность наблюдается там, где имеется реактивная нагрузка, то есть элементы индуктивности и емкости, к примеру, конденсаторы.

Принцип действия

Когда заряд движется по проводнику, то электромагнитное поле выполняет над ним работу. Данная величина характеризуется напряжением. Заряды направляются в сторону снижения потенциалов, однако для поддержания указанного процесса необходим некоторый источник энергии. Напряжение по своему показателю соответствует работе поля, которое необходимо для перемещения единичного заряда Кулона на рассматриваемом участке. При перемещении заряда возникают явления, при которых электроэнергия может приходить в другие виды энергии.

Для доставки электроэнергии от электростанции до конечного потребителя необходимо выполнить определенную работу. Для создания требуемого напряжения, то есть возможности выполнения работы электротока по перемещению заряда, применяется трансформатор. Данное устройство производит увеличение показателя напряжения. Полученный ток под высоким напряжением, иногда достигающим 10 тысяч Вольт, движется по высоковольтным проводам. При достижении места назначения, он попадает на трансформатор, который уменьшает напряжение до промышленных или бытовых показателей. Далее ток направляется на производства, в квартиры и дома.

Применение

Одним из основных элементов электроцепи является приемник электроэнергии. Именно электрические приемники служат для преобразования электроэнергии в другие виды энергии:

Механическую: электрические двигатели и магниты.
Тепловую: агрегаты для сварки, электрические плитки, печки для выпечки хлеба, керамические печи и тому подобное;
Световую: лампочки накаливания, светодиодные, неоновые лампы и так далее.
Химическую: гальванические ванны и тому подобное.

Указанные преобразования возможны лишь в том случае, если ток проходит через сопротивление необходимого уровня. То есть при перемещении зарядов по проводнику наблюдается потеря энергии, что как раз и вызвано наличием сопротивления. Если рассматривать это дело на атомарном уровне, то электроны сталкиваются с ионами кристаллической решетки. Это приводит к возбуждению и тепловому движению, вследствие чего происходит потеря энергии.

Особенности

Мощность электрического тока влияет на то, как быстро прибор сможет выполнить работу, то есть за определенное время. К примеру, дорогой обогреватель, имеющий в 2 раза большую мощность, обогреет помещение быстрее, чем два дешевых, с меньшей в 2 раза мощностью. Получается, что выгоднее купить агрегат, имеющий большую мощность, чтобы быстрее обогреть холодное помещение. Но, в то же время, такой агрегат будет тратить существенно больше энергии, чем его более дешевый аналог.

Потребляемая мощность всех приборов в доме учитывается и при подборе проводки для прокладки в доме. Если не учитывать этого и в последующем включить в сеть слишком много приборов, то это вызовет перегрузку сети. Проводка не сможет выдержать мощность электрического тока всех приборов, что приведет к плавлению изоляции, замыканию и самовоспламенению проводки. В результате может начаться пожар, который может привести к непоправимым последствиям.

Поэтому так важно знать мощности электрических приборов, чтобы правильно подобрать сечение и материал проводов или не допускать одновременного включения в сеть приборов, имеющих большую мощность.

В качества примера можно привести следующие показатели:

Сетевой роутер требует 10-20 Вт.
Бытовой сварочный аппарат имеет мощность 1500-5500 Вт.
Стиральная машина потребляет мощность 350-2000 Вт.
Электрическая плитка имеет мощность 1000-2000 Вт.
Холодильник бытовой потребляет мощность 15-700 Вт.
Монитор жидкокристаллический имеет мощность 2-40 Вт.
Монитор с электролучевой трубкой потребляет 15-200 Вт.
Системный блок ПК потребляет 100-1200 Вт.
Электрический пылесос имеет мощность 100-3000 Вт.
Лампа накаливания бытовая – 25-200 Вт.
Электрический утюг – 300-2000 Вт.

Интересные особенности

Мощность электрического тока раньше благодаря Джеймсу Уатту измерялась в лошадиных силах. Однако в конце девятнадцатого века было решено присвоить мощности название Ватт, чтобы увековечить имя известного ученого и изобретателя. На тот период это случилось впервые, когда единице измерения присвоили имя ученого. Именно с этого времени пошла традиция присвоения имен ученых единицам измерения.

Мощность электрического тока молнии составляет порядка один ТераВатт, при этом происходит ее преобразование в световую и тепловую энергию. Температура внутри молнии при этом составляет 25 тысяч градусов. Молния способна ударять в одно и то же место. А согласно статистике молния попадает в мужчин примерно в 5 раз больше, чем в представителей женского пола.

Урок “Работа и мощность электрического тока” – УчМет

Тема урока: «Работа и мощность электрического тока».

Цель урока: познакомить учащихся с физическими величинами: работа и мощность тока; помочь усвоить формулы, позволяющие определить эти величины на уровне понимания; познакомить с единицами измерения работы и мощности тока. Научить применять знания о работе и мощности тока к объяснению и анализу явлений окружающего мира, применять знания о работе и мощности тока к объяснению работы бытовых приборов.

Задачи урока:

Общеобразовательные:

– дать знания о величинах, характеризующих работу и мощность тока.

– обосновать связь между работой и мощностью электрического тока и внесистемной единицей работы (кВтч)

– познакомить учащихся с методами измерения работы и мощности тока; с приемами применения полученных знаний при работе с электрическими приборами

– создать научное представление о работе и мощности тока как о физической величине, показать связь с жизнью;

– проконтролировать уровень усвоения основных формул и показать, что они вытекают из теории и подтверждаются экспериментально. – формировать навыки самоконтроля.

Воспитывающие:

– воспитывать познавательную потребность и интерес к предмету, к учебе, воспитывать инициативу, творческое отношение, воспитывать добросовестное отношение к учебе, умение слушать и быть услышанными;

Развивающие:

– работать над формированием умений делать логические заключения на основе анализа уже известных связей

– развивать физическое мышление учащихся, их творческие способности, умение самостоятельно формулировать выводы

– развивать речевые навыки;

Знания, умения, навыки и качества, которые приобретут/закрепят/ ученики в ходе урока: Приобретут знания о работе и мощности электрического тока, усвоят формулы, позволяющие определить эти величины на уровне понимания о практическом их применении в быту, технике. Научатся применять знания о работе и мощности тока к объяснению и анализу явлений окружающего мира и объяснению работы бытовых приборов. Приобретут умения проводить расчёты стоимости электроэнергии потребляемой в домашних условиях и способах её экономии.

Необходимое оборудование и материалы: Компьютер, мультимедиа-проектор, компьютерная презентация к уроку, индивидуальные карточки с тестом.

1. Организационный момент.

– Здравствуйте, ребята. Я рада снова видеть вас и надеюсь на взаимность.

Прежде чем мы приступим к уроку, я хотела бы, чтобы каждый из вас настроился на продуктивную работу. Настроились? Прекрасно! А теперь давайте приступим к работе.

2. Опрос обучающихся по заданному материалу.

– Ребята, вы дома закрепляли умение рассчитывать сопротивление, силу тока и напряжение при параллельном соединении проводников. Чтобы проверить ваши знания, мы проведем тест. На тест отводится 5 минут.

– Поменяйтесь листочками и проверьте друг друга. Правильные ответы на тест вы видите на экране (слайд №1)
Правильных: 9,10 ответов– 5 баллов, 7,8 ответов – 4 балла, 5,6 ответов – 3 балла, менее 5 ответов – 2 балла (тесты сдать учителю). У кого возникли трудности при выборе правильного ответа? По какому вопросу? Давайте попросим помощи одноклассников.

Тест. 8 класс. Виды соединения проводников

1. Какая величина из перечисленных одинакова для всех последовательно соединенных проводников?

А) напряжение; Б) сила тока; В) сопротивление.

2. Какая величина из перечисленных одинакова для всех параллельно соединенных проводников?

А) напряжение; Б) сопротивление; В) сила тока.

3. При каком соединении получается разрыв в цепи, если одна из ламп перегорит?

А) при параллельном; Б) при последовательном; В) при параллельном и последовательном.

4. При последовательном соединении проводников верно, что .

..
А. 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + … В. R_общ больше большего из сопротивлений.
Б. R = R₁ + R₂ + … Г. R_общменьше меньшего из сопротивлений.

5. При параллельном соединении проводников верно, что …
А. Их общее сопротивление меньше меньшего из сопротивлений.
Б. R = R₁ + R₂ + …
В. Их общее сопротивление больше большего из сопротивлений.
Г. 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …

6. Лампочку и резистор подключили к одинаковым источникам тока. В лампочке сила тока больше, чем в резисторе. Значит, …

А. сопротивление лампочки больше, чем сопротивление резистора.
Б. нельзя узнать, сопротивление чего больше: лампочки или резистора.
В. сопротивление резистора больше, чем сопротивление лампочки.
Г. лампочка и резистор имеют равные сопротивления.

7. Напряжение на проводнике R₁ 4 В. Какое напряжение на проводнике R₂?

А) 8 В; Б) 2 В; В) 4 В; Г) 16 В.

8. Для чего в электрической цепи применяют реостат?

А. для увеличения напряжения; В. для регулирования силы тока в цепи.

Б. для уменьшения напряжения; Г. только для уменьшения сопротивления в цепи

9. Какая из схем соответствует последовательному соединению проводников?

А. только 1; В. только 3;

Б. только 2; Г. 1 и 2.

1 2 3

10. Проводники сопротивлением 20 Ом и 30 Ом соединены параллельно. Вычислите их общее сопротивление.

А. 50 Ом; Б. 60 Ом; В. 600 Ом; Г. 12 Ом.

3. Изучение учебного материала.

Ребята, вы уже знаете, что прохождение электрического тока по проводнику представляет собой процесс упорядоченного движения зарядов в электрическом поле, существующем в проводнике.

При этом силы электрического поля, действующие на заряды, совершают работу. Будем называть эту работу работой тока.

-Приведите примеры, где ток совершает работу? (вентилятор, миксер, электрический чайник, лампа и т. д. слайд №2)

Создание проблемной ситуации.

-Давайте подумаем: от чего зависит работа тока?

(Учащиеся высказывают свои предположения, если они есть.)

– Итак, цель нашего сегодняшнего урока – познакомиться с физическими величинами: работа и мощность тока; усвоить формулы, позволяющие определить эти величины, узнать от чего зависит работа и мощность тока.

– В рабочих тетрадях запишите, пожалуйста, число, тему урока «Работа и мощность электрического тока» (слайд №3).

Ребята, мы уже с вами говорили о том, что электрический ток – это движении электрических зарядов по проводнику и упоминали, что движение это происходит под действием электрического поля, т.е. работу совершает электрическое поле.

– Давайте вспомним, какая физическая величина характеризует электрическое поле?

– Характеристикой электрического поля является величина, называемая напряжением

– Что показывает электрическое напряжение?

– Напряжение показывает, какова работа электрического поля по переносу электрического заряда q из одной точки в другую

– Правильно. Отсюда мы можем сказать, что работа равна А= Uq

С другой стороны, мы знаем о том, что электрический заряд можно определить через силу тока, протекающего по проводнику, т.е. заряд – это есть произведение силы тока на время, в течение которого этот заряд протекает по проводнику.

q=It

Это мы взяли из соотношения, которое нам показывает вычисление силы тока. Мы говорили, что сила тока – это отношение заряда ко времени, в течение которого протекает заряд по проводнику через поперечное сечение проводника.

А теперь давайте попробуем на основании этих рассуждений вывести формулу для расчета работы,

– Если в формулу для работы А= Uq подставить соотношение q=It, то получим формулу для вычисления работы электрического тока, работы электрического поля по перемещению электрического заряда А=UIt.

– Сделайте вывод

– Вывод: работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на концах этого участка на силу тока и на время, в течение которого совершалась работа. (слайд №4)

– Вспомним, в чем измеряется работа?

-В Джоулях

– Напряжение измеряют в Вольтах, силу тока – в Амперах, а время- в секундах, поэтому можно написать

[А ] = [ Дж ] = [ А*В*c]

– Какие же приборы нам потребуются, чтобы измерить работу электрического тока?

-Чтобы измерить работу тока, надо взять амперметр, вольтметр и часы

– Верно, все это сочетается в счетчике электрической энергии, которые есть в наших домах (слайд № 5)

Но одинаковую работу можно совершить за различное время. Например, нагрев воды электрическим чайником старой и новой модели.

-Какой величиной характеризуется быстрота выполнения работы?

-Мощностью: N=A/t

-В чем измеряют мощность?

– В Ваттах

-Мощность электрического тока обозначается P.

P– мощность электрического тока.

-Выведем формулу мощности электрического тока (слайд №6)

Для измерения мощности нужны: амперметр и вольтметр – это сочетается в ваттметре.

Учитель показывает ваттметр (слайд № 7)

Вывод: мощность электрического тока равна произведению напряжения на силу тока.

Работа с учебником. Стр.120.Таблица 9. «Мощности различных электрических устройств, кВт».

Рассмотрите таблицу и сравните мощности устройств, применяемых в быту, технике, на производстве.

Задание:

1. По таблице назовите мощность некоторых источников и потребителей, н-р минимальную и максимальную мощности .

Единицы работы электрического тока, применяемые на практике Слайд № 8

Практически на всех электроприборах, используемых в быту и технике, в техническом паспорте указывается мощность тока, на которую они рассчитаны. Зная мощность, легко можно определить работу тока за заданный промежуток времени: A =P∙t.Тогда

1Дж = 1Вт ∙ с.

Однако эту единицу работы неудобно использовать на практике, так как в потребителях электроэнергии ток производит работу в течение длительного времени, например в бытовых приборах – в течение нескольких часов, в электропоездах – даже в течение нескольких суток. Поэтому на практике, вычисляя работу тока, удобнее время выражать в часах, а работу не в джоулях, а в других единицах: ватт ∙ час (Вт ∙ ч) и кратных им единицах.

1 Вт · ч = 3 600Дж

1 г Вт · ч = 100 Вт · ч = 360 000 Дж

1 к Вт · ч = 1 000 Вт · ч = 3 600 000 Дж

А знаете ли вы, что… значение экономии электроэнергии велико для народного хозяйства страны? Например, 1 кВт ∙ ч энергии позволяет выплавить около 20 кг чугуна.

4. Закрепление учебного материала.

А теперь мы с вами проверим, как вы усвоили тему нашего урока. Разбор решения основных задач по теме.

Учащиеся делают записи в тетради.

Тест (слайд № 11-19)

Какой буквой обозначается работа электрического тока?

Какой буквой обозначается мощность электрического тока?

По какой формуле определяется работа электрического тока?

По какой формуле определяется мощность электрического тока?

Назовите единицу измерения мощности электрического тока.

Назовите единицы измерения работы электрического тока.

Выразите величину работы электрического тока, равную 2 кВт•ч, в системе СИ.

Упражнение 24 (1,3)

5.Подведение итогов урока.

– Какую тему мы сегодня изучили?

– Сегодня на уроке мы изучили, как вычислить работу и мощность электрического тока.

Как рассчитать работу электрического тока, зная напряжение на концах участка цепи, силу тока и время?
Как рассчитать мощность электрического тока? Каким прибором измеряют мощность тока?
В каких единицах измеряется мощность тока?
Какой прибор позволяет рассчитать работу электрического тока в доме, квартире? Назовите единицы измерения работы и их взаимосвязь.
Сообщение оценок учащимся за работу на уроке.

Качественная оценка деятельности обучающихся на уроке учителем.

Рефлексия.

А сейчас оцените свою деятельность на уроке, воспользовавшись листком рефлексии и нарисуйте свое настроение:

Листок рефлексии

1.На уроке я работал(а)
2.Своей работой на уроке я
3.Урок для меня показался
4.За урок я
5.Мое настроение
6.Материал урока мне был

7.Домашнее задание мне кажется

активно / пассивно
доволен (на) / не доволен(на)
коротким / длинным
не устал (а) / устал(а)
стало лучше / стало хуже
понятен / не понятен
полезен / бесполезен
интересен / скучен
легким / трудным
интересно / не интересно

Нарисуй настроение: (слайд №21)

Своей работой на уроке доволен, чувствовал себя комфортно, настроение после урока хорошее

Своей работой на уроке недоволен, чувствовал себя не совсем комфортно, настроение после урока плохое

Состояние на уроке безразличное, урок никак не изменил моего эмоционального состояния и настроения.

Домашнее задание. § 50,51,52.Упр. 24 (2), 25 (2), 26 (1), задание 7, стр. 123. (слайд № 20)

Ребята! Урока время истекло

И вам я очень благодарна

За то, что встретили тепло

И поработали ударно

Использованная литература:

Перышкин А.В. Физика. 8кл.:учеб. для общеобразоват. учереждений/ А.В.Перышкин.-11-е изд., стереотип.-М.: Дрофа, 2007.

http://www.school–collection.edu.ru

http://www.afportal.ru

Напряжение, ток, мощность и энергия — электроника…

Опубликовано 1 июля 2020 г.

Если вы впервые начинаете изучать основные схемы или базовую электронику, лучше всего потратить несколько минут, чтобы понять основы электричества и некоторые фундаментальные термины. Мы создали несколько учебных пособий, в которых рассказывается об основных физических принципах их работы, но на самом деле это не обязательно для начала работы со схемами. Конечно, если у вас есть время, мы рекомендуем вам просмотреть и эти руководства, чтобы дать вам лучшее интуитивное понимание.

Но прежде всего нам нужно понять, что такое напряжение и ток. На всех курсах по схемам, которые вы проходите, большая часть ваших усилий будет сосредоточена на определении напряжения, тока или того и другого в цепях. Иногда вас также попросят найти силу, и мы коснемся энергии, просто чтобы прояснить ее роль. Давайте разберем их на высоком уровне:

Краткое изложение терминов

Напряжение – электрический потенциал между одним местом и другим. Сколько электричества хочет переместиться из одной точки в другую. Измеряется в вольтах.
Ток – ток течет из одной точки в другую, буквально исходя из того, сколько электронов движется в секунду. Измеряется в амперах
Мощность – работа, совершаемая в секунду. В схемах это обычно означает количество тепла, отдаваемое цепью. Измеряется в ваттах или джоулях в секунду.
Энергия – общий объем выполненной работы. Для этого нет временной составляющей, которая является разницей между мощностью и энергией. Измеряется в джоулях. Они разъясняются позже в этом руководстве.

Напряжение и сила тока

На протяжении десятилетий наиболее распространенными примерами, иллюстрирующими, как работает электричество и разница между напряжением и силой тока, является использование воды в качестве примера. Это потому, что, хотя он и не идеален, он удивительно похож и довольно эффективен.

Представьте, что напряжение похоже на воду в озере на вершине холма. Он хочет течь вниз по склону, и если у него есть такая возможность, он это сделает. Это желание воды течь вниз подобно напряжению, оно не представляет движения и само по себе статично. Если вода начинает течь, то этот поток воды и есть течение. А размер канала, который ведет от вершины холма к подножию холма, является сопротивлением. Все эти три элемента напрямую связаны, и понимание того, что взаимосвязь является фундаментальной частью анализа схемы, а также темой нашего следующего руководства.

Чтобы расширить эту аналогию, вы заметите, что с напряжением не имеет значения, насколько высок этот холм — если нет отверстия для стока воды, она просто останется там. Если холм представляет собой гору высотой три мили, там есть большой потенциал, но все равно нет потока, если нет тропы или трубы. При этом озеро высотой три мили с трубой будет проталкивать через эту трубу намного больше воды, чем озеро высотой 3 фута с трубой того же размера. Вот как напряжение (потенциал) влияет на ток (поток). Сохраняя сопротивление (размер трубы) одинаковым, вы можете увеличить ток, увеличив напряжение.

Точно так же, если вы увеличите размер трубы (уменьшите сопротивление), не изменяя высоту потенциала, вы все равно получите больше потока. И наоборот, если вы уменьшите размер трубы (увеличите сопротивление), вы получите меньший поток. Вот как сопротивление (размер трубы) влияет на ток (расход). Как правило, в цепи вы можете контролировать напряжение и сопротивление, а также высоту потенциала и размер трубы, чтобы получить желаемый поток. Сопротивление легко изменить с помощью чего-то вроде мощных реостатов (также иногда называемых переменным резистором) от нашего друга CircuitBread Ohmite.

Пример мощного резистора

Существует множество типов мощных резисторов, но этот рассеивает мощность до 1000 Вт.

Купить онлайн

ОТ Ohmite

И последнее, что касается напряжения

Обратите внимание, что разница между одним потенциалом и другим является относительной. Например, вершина холма явно выше основания холма. А что, если мы вырыли яму у подножия холма и сделали дно еще ниже? Или что, если бы рядом с холмом была гора? Холм ниже горы, поэтому существует потенциал между горой и холмом, так же как у подножия холма потенциал выше, чем у ямы, вырытой на дне. То же самое и с напряжением — когда мы говорим о напряжении, мы говорим об электрическом потенциале между двумя точками по отношению друг к другу. Обычно мы предполагаем, что самая нижняя точка — это «0» или то, что мы называем «землей» в качестве эталона. Но иногда вы получаете отрицательные напряжения, что просто означает, что электрический потенциал в этой точке ниже того, что мы установили как наш потенциал «земли». Иногда это может показаться странным, но как только вы приобретете некоторый опыт работы с цепями и электричеством, отрицательные напряжения приобретут большой смысл. Это становится еще более логичным, когда вы понимаете, что, поскольку все относительно, вы можете перевернуть свою перспективу и инвертировать знак напряжения. Это может быть 10 вольт сверху вниз, но это также -10 вольт снизу вверх, поэтому v _аб = -v _ба . Это пригодится при случае.

Мощность против энергии

Давайте снова сосредоточимся на мощности и энергии. Утверждение, что связь между мощностью и энергией зависит только от временной составляющей, неудовлетворительно и не очень ясно. Давайте сделаем быстрый пример, который может сделать вещи проще. Представьте, что вам нужно поднять коробку на 10 футов. Вы можете подбросить его прямо вверх за 1 секунду или медленно поднять в течение 10 секунд. Количество энергии, необходимое для перемещения ящика с 0 до 10 футов, такое же, но первый вариант, бросок прямо вверх, требует в 10 раз больше энергии, чем медленный подъем. В подавляющем большинстве схемных приложений и проблем мы заботимся только о мощности и игнорируем энергию, но при обсуждении источников энергии, таких как батареи и конденсаторы, это различие становится критическим.

«Энергоемкость аккумуляторов выше, чем у конденсаторов, но у конденсаторов выше энергоемкость, чем у аккумуляторов. Расширяя пример с коробкой и используя некоторые произвольно выбранные числа, это означает, что конденсатор может поднять коробку на 100 футов в воздух за одну секунду, в то время как батарея того же физического размера может поднять коробку в воздух только на 10 футов за одну секунду. одна секунда. Но при равных физических размерах батарея может поднять коробку в общей сложности на 5000 футов, прежде чем закончится энергия, а конденсатор может поднять коробку в общей сложности на 300 футов, прежде чем закончится энергия».

Электрическая мощность математически представляет собой произведение тока на напряжение, то есть является фактором как потока, так и потенциала. Возвращаясь к аналогии с водой, небольшой поток с большой высоты может производить много энергии. Или вы можете иметь очень большой поток с относительно небольшой высоты, создавая большую мощность. Но если у вас слишком мало того или другого, силы не так много. Подобно тому, как падающая капля дождя не создаст полезного количества энергии, огромное напряжение без тока не произведет много энергии. Или вода, вытекающая из чашки на стол, может течь, но за ней нет никакой возможности совершить какую-либо работу. Это комбинация, которая создает силу.

При рассмотрении теоретической стороны схем мощность часто игнорируется, особенно поначалу. Как производитель силовых резисторов, Ohmite специализируется на резисторах всех уровней мощности. Если вы заглянете на их веб-сайт, вы увидите одну часть, посвященную мощным резисторам всех типов, но если вы воспользуетесь их фильтром выбора деталей, вы увидите, что количество энергии, которое может потреблять нагрузка, значительно различается. Некоторые из них идеально подходят для резких скачков напряжения — больших токов при высоких напряжениях — в течение коротких промежутков времени, в то время как резисторы меньшего размера могут выдерживать сравнительно меньшие нагрузки.

Это должно заложить основу для понимания основных терминов, необходимых для начала решения схем. Далее давайте узнаем о взаимосвязи между напряжением, током и сопротивлением с помощью закона Ома.

Автор:

Джош Бишоп

Интересуясь встраиваемыми системами, туризмом, кулинарией и чтением, Джош получил степень бакалавра электротехники в Университете штата Бойсе. Проработав несколько лет офицером CEC (Seabee) в ВМС США, Джош уволился и в конце концов начал работать над CircuitBread с кучей замечательных людей. В настоящее время Джош живет на юге Айдахо с женой и четырьмя детьми.

Создано с нашим другом:

Компания Ohmite является ведущим поставщиком резистивных изделий для сильноточных, высоковольтных и высокоэнергетических приложений. Калькулятор закона Ома

Социальная сеть друзей

YouTube
Линкедин

Получите новейшие инструменты и учебные пособия, только что из тостера.

Что такое электрический ток? | Хиоки

Что такое электрический ток? Разница между напряжением и током, различные типы тока и методы измерения тока

Обзор

Мы ежедневно пользуемся силой электричества, не задумываясь об этом. Возможно, вы обнаружите, что в электричестве есть много того, чего вы не знали. Вы также можете стесняться задавать вопросы о том, что, по вашему мнению, вы уже должны понимать. Не бойся! На этой странице представлены базовые знания об электрическом токе, а также простое для понимания введение в такие темы, как разница между током и напряжением, различные типы тока и методы измерения тока.

После прочтения у вас должно быть общее представление об электрическом токе.

Что такое электрический ток?

Электрический ток означает поток электричества в электронной цепи и количество электричества, протекающего через цепь. Измеряется в амперах (А). Чем больше значение в амперах, тем больше электричества протекает в цепи.

Электричество легко представить себе, если представить его себе как течение воды в реке. Частицы, называемые электронами, собираются вместе, и количество электронов, протекающих каждую секунду, и есть ток.

Разница между напряжением и током

Напряжение — еще один термин, который используется в отношении электронных схем так же часто, как и ток. Напряжение измеряется в вольтах (В). Как и ток, напряжение также связано с потоком электронов в цепи. Ток относится к потоку электронов, а напряжение относится к величине силы, толкающей поток электронов.

Чем выше напряжение, тем больше ток; более низкое напряжение означает более слабый ток.

Сопротивление также оказывает значительное влияние на ток. Думайте о сопротивлении как о ширине, через которую проходят электроны. Чем больше сопротивление, тем уже ширина, через которую должны протекать электроны, и, следовательно, меньше ток. Напротив, более низкое сопротивление увеличивает ширину, через которую могут протекать электроны, позволяя одновременно протекать большему току.

Если вы хотите, чтобы при заданном значении сопротивления протекал больший ток, вы можете добиться этого, повысив напряжение. Мощность обычно рассчитывается путем умножения тока (А) на напряжение (В), что дает результат, выраженный в ваттах (Вт). Таким образом, ток и напряжение совершенно разные, но оба являются важными элементами в мире электричества.

Постоянный ток и переменный ток

Термины «ток» и «напряжение» охватывают различные типы явлений, и одно основное различие, которое можно сделать, это различие между постоянным и переменным током. Постоянный ток (DC) относится к току и напряжению, направление которых не меняется.

Типичным примером является электроэнергия, вырабатываемая сухими элементами и литий-ионными батареями, используемыми в автомобилях. При постоянном токе напряжение всегда положительное (или всегда отрицательное), а ток всегда течет в одном направлении. В результате устройство может не работать, если его батарея установлена с обратной полярностью.

В противоположность этому, переменный ток (AC) относится к току и напряжению, направление и величина которых регулярно изменяются во времени. Волны переменного тока отличаются разнообразием форм, включая синусоидальные волны, прямоугольные волны, пилообразные волны и треугольные волны.

Электричество переменного тока используется электросетью, например, в бытовых розетках. Однако большинство стандартных электронных устройств преобразуют его в постоянный ток с помощью своих внутренних схем. Почему же тогда в электросети используется переменный ток?

Причина связана с передачей. Сопротивление в линиях электропередач вызывает потери при передаче тока, но эти потери можно уменьшить, увеличив напряжение. Однако создать постоянный ток высокого напряжения сложно, поэтому электричество передается в виде переменного тока, а затем понижается до более низкого напряжения с помощью трансформаторов, прежде чем поступать на электрические устройства через энергосистему. Затем эти устройства в большинстве случаев преобразуют переменный ток в постоянный с помощью своей внутренней схемы, чтобы его можно было использовать.

Методы измерения электрического тока

Для измерения электрического тока вам потребуется такой инструмент, как цифровой мультиметр. Функциональность зависит от продукта, но цифровые мультиметры могут выполнять различные измерения, включая не только ток, но также напряжение и сопротивление.

При измерении электрического тока с помощью цифрового мультиметра перед выполнением измерений необходимо настроить прибор на функцию измерения тока. Прибор будет иметь несколько единиц отображения, например, мкА, мА и А, поэтому вам нужно будет выбрать диапазон измерения, который лучше всего подходит для измеряемого тока.

При измерении тока подключите отрицательную клемму к разъему COM, а положительную клемму к разъему A на приборе так, чтобы мультиметр был последовательно включен в цепь.

Соблюдайте осторожность, чтобы не подавать напряжение, когда выбрана функция тока. Это может привести к повреждению прибора из-за протекания через него сверхтока. На самом деле в приборах используются предохранители для защиты их цепей, но рекомендуется проявлять осторожность, поскольку перегрузка по току может повредить прибор. Некоторые цифровые мультиметры не имеют входной клеммы тока, чтобы избежать этой опасности.

Использование цифрового мультиметра для измерения тока

Ток относится к потоку электричества в электронной цепи, причем большие цифры указывают на большее количество электричества.