Мощность через закон ома: Закон ома | Онлайн калькулятор

Закон ома через мощность

На данной странице калькулятор поможет рассчитать мощность электрического тока онлайн. Мощность электрического тока — это отношение произведенной им работы ко времени в течение которого совершена работа. Формула для нахождения мощности электрического тока через напряжение и силу тока: U – напряжение; I – сила тока. Формула для нахождения мощности электрического тока через напряжение и сопротивление: U – напряжение; R – сопротивление. Формула для нахождения мощности электрического тока через силу тока и сопротивление: I – сила тока; R – сопротивление.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Мощность электрического тока
• Онлайн калькулятор закона Ома: простой расчет участка цепи
• Электрическая мощность
• Формула мощности тока
• Урок №2. Напряжение и сопротивление. Закон Ома. Мощность и работа.
• Урок №2. Напряжение и сопротивление. Закон Ома. Мощность и работа.
• Закон Ома.
• Сила тока и мощность
• Как найти мощность электрического тока
• Формула мощности тока

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: КАК ПОНЯТЬ ЗАКОН ОМА – ОБЪЯСНЯЮ НА ПАЛЬЦАХ

Мощность электрического тока

Итак, давайте предположим, что вы собрали свою первую схему. Вы знаете величину тока, которую компонент схемы может выдержать, не выходя из строя, и напряжение, выдаваемое источником питания.

Следовательно, вам нужно рассчитать сопротивление, которое не позволит току в цепи превысить пороговое значение. В начале х годов Георг Ом опубликовал уравнение, названное впоследствии законом Ома, которое позволяет выполнить такой расчет. Закон Ома гласит: напряжение равняется произведению тока на сопротивление, или в стандартной математической записи :. Помните ли вы из школы основы алгебры? Давайте еще раз вспомним вместе: если в уравнении с тремя величинами известны две, то достаточно легко рассчитать третью неизвестную величину.

Закон Ома основывается именно на таком уравнении; члены уравнения можно переставлять как угодно, но зная любые два, всегда можно вычислить третий. Например, можно сказать, что ток является частным от деления напряжения на сопротивление:. Наконец, можно рассчитать сопротивление при известных токе и напряжении, переставив члены того же уравнения:.

Итак, пока вроде бы все ясно. Теперь давайте попробуем проверить наши знания на практике: пусть есть схема, питающаяся от вольтовой батареи, и электрическая лампа скажем, большой фонарик. Перед установкой лампочки в фонарик вы измерили сопротивление схемы мультиметром и нашли, что оно равно 9 Ом. Вот формула для расчета электрического тока по закону Ома:. Ну, а что, если вы обнаружили, что лампочка светит чересчур уж ярко?

Яркость можно изменить, уменьшив ток, то есть просто добавив в схему резистор. Изначально мы имели сопротивление схемы 9 Ом; добавив 5-омный резистор в схему, мы повысим ее сопротивление до 14 Ом.

В этом случае ток будет равен:. Предположим, что у вас есть схема с небольшой сиреной, которая имеет сопротивление 2 килоома, а также вольтовая батарея. В нашем случае это значит, что нужно разделить напряжение на Ом:. В результате мы получили ток, записанный как доля 1 А.

Подводя итоги, можно сказать: для проведения расчетов необходимо все исходные величины преобразовать к базовым единицам счисления. Георг Ом вот уж поистине, наш пострел везде поспел!

Это уравнение можно использовать для расчета мощности, потребляемой сиреной из предыдущего примера:.

Ладно, а что же делать, если напряжение на сирене нам не известно? Вы можете заняться простейшим преобразованием формулы для мощности, используя школьные знания а вы-то думали, что зря протираете штаны на уроках физики! Вы также можете использовать алгебраические преобразования, чтобы самостоятельно прикинуть, как можно рассчитать сопротивление, напряжение или ток, зная мощность и любой другой из этих же параметров.

Согласно закону Ома сила тока на участке цепи, содержащем только резистор сопротивлением R, подключенный к этому источнику, изменяется со временем также по синусоидальному закону:. Как видно, сила тока в такой цепи также меняется с течением времени по синусоидальному закону.

Значения напряжения U t и силы тока I t , зависящие от времени, называют мгновенными. С учетом зависимости силы тока от времени в цепи перепишем выражение для мгновенной тепловой мощности на резисторе в виде. Поскольку мгновенная мощность меняется со временем, то использовать эту величину в качестве характеристики длительно протекающих процессов на практике крайне неудобно.

Перепишем формулу для мощности по-другому:. Первое слагаемое не зависит от времени. Второе слагаемое? Поэтому среднее значение мощности переменного электрического тока за длительный промежуток времени можно найти по формуле. Это выражение позволяет ввести действующие эффективные значения силы тока и напряжения, которые используются в качестве основных характеристик переменного тока.

Действующим эффективным значением силы переменного тока называется сила такого постоянного тока, который, проходя по цепи, выделяет в единицу времени такое же количество теплоты, что и данный переменный ток. Поскольку для постоянного тока. Таким образом, выражения для расчета мощности, потребляемой в цепях постоянного тока, остаются справедливыми и для переменного тока, если использовать в них действующие значения силы тока и напряжения:. Амплитуды составляющих общего напряжения:.

Действующие значения:. Вектор общего напряжения:. Для того, чтобы найти значение вектора U, построим векторную диаграмму рис. За исходный вектор диаграммы принимаем вектор тока I.

Направление этого вектора совпадает с положительнымнаправлением оси, от которой отсчитываются фазовые углы. Вектор по направлению совпадает с вектором тока I, а вектор направлен перпендикулярно вектору I с положительным углом. Проекция вектора напряжения U на направление вектора тока называется активной составляющей вектора напряжения и обозначается Ua.

Проекция вектора напряжения U на направление, перпендикулярное вектору тока называется реактивной составляющей вектора напряжения и обозначается Up. Стороны треугольника напряжений, выраженные в единицах напряжения, разделим на ток I. Получим подобный треугольник сопротивлений рис. Отношение действующего напряжения к действующему току данной цепи называется полным сопротивлением цепи. Стороны треугольника сопротивлений нельзя считать векторами, так как сопротивления не являются функциями времени.

Из треугольника сопротивлений следует:. Полное сопротивление Z – это векторная сумма всех сопротивлений: активного, емкостного и индуктивного.

Следовательно, сдвиг фаз между напряжением и током определяется только параметрами нагрузки и не зависит от параметров тока и напряжения в цепи. Из выражения следует, что положительные значения j соответствуют отставанию тока по фазе, а отрицательные – опережению. Если ток изменяется по синусоидальному закону тогда напряжение:.

С другой стороны мгновенное значение напряжения:. Отсюда получен закон Ома для амплитудных значений: , и закон Ома для действующих значений:. Энергетический процесс. Мгновенная, активная, реактивная и полная мощности. Треугольник мощностей.

Коэффициент мощности. Мгновенной мощностью называется произведение мгновенных значений напряжения и силы тока на каком-либо участке электрической цепиПо определению, электрическое напряжение — это отношение работы электрического поля, совершенной при переносе пробного электрического заряда из точки A в точку B, к величине пробного заряда. То есть можно сказать, что электрическое напряжение равно работе по переносу единичного заряда из точки А в точку B.

Другими словами, при движении единичного заряда по участку электрической цепи он совершит работу, численно равную электрическому напряжению, действующему на участке цепи.

Умножив работу на количество единичных зарядов, мы, таким образом, получаем работу, которую совершают эти заряды при движении от начала участка цепи до его конца. Мощность, по определению, — это работа в единицу времени. А — работа, совершённая зарядом Q при движении по участку A-B, P — мощность.

Записывая вышеприведённые рассуждения, получаем:. Поскольку ток есть не что иное, как количество зарядов в единицу времени, то есть по определению, в результате получаем:. Полагая время бесконечно малым, можно принять, что величины напряжения и тока за это время тоже изменятся бесконечно мало. В итоге получаем следующее определение мгновенной электрической мощности:.

Активная мощностьИзмеряется в W [Вт] Ватт. Для цепей несинусоидального тока электрическая мощность равна сумме соответствующих средних мощностей отдельных гармоник. Активная мощность характеризует скорость необратимого превращения электрической энергии в другие виды энергии тепловую и электромагнитную. Активная мощность может быть также выражена через силу тока, напряжение и активную составляющую сопротивления цепи r или её проводимость g по формуле В любой электрической цепи как синусоидального, так и несинусоидального тока активная мощность всей цепи равна сумме активных мощностей отдельных частей цепи, для трёхфазных цепей электрическая мощность определяется как сумма мощностей отдельных фаз.

С полной мощностью S активная связана соотношением. Реактивная мощность связана с полной мощностью S и активной мощностью Рсоотношением:. Физический смысл реактивной мощности — это энергия, перекачиваемая от источника на реактивные элементы приёмника индуктивности, конденсаторы, обмотки двигателей , а затем возвращаемая этими элементами обратно в источник в течение одного периода колебаний, отнесённая к этому периоду.

Данное обстоятельство подчёркивает тот факт, что реактивная мощность не участвует в работе электрического тока. Когда устройство имеет положительную реактивную мощность, то принято говорить, что оно её потребляет, а когда отрицательную — то производит, но это чистая условность, связанная с тем, что большинство электропотребляющих устройств например, асинхронные двигатели , а также чисто активная нагрузка, подключаемая через трансформатор, являются активно-индуктивными.

Синхронные генераторы, установленные на электрических станциях, могут как производить, так и потреблять реактивную мощность в зависимости от величины тока возбуждения, протекающего в обмотке ротора генератора.

За счёт этой особенности синхронных электрических машин осуществляется регулирование заданного уровня напряжения сети. Для устранения перегрузок и повышения коэффициента мощности электрических установок осуществляется компенсация реактивной мощности. Применение современных электрических измерительных преобразователей на микропроцессорной технике позволяет производить более точную оценку величины энергии возвращаемой от индуктивной и емкостной нагрузки в источник переменного напряжения.

Векторная зависимость между полной, активной и реактивной мощностью выражается формулой:. Полная мощность имеет практическое значение, как величина, описывающая нагрузки, фактически налагаемые потребителем на элементы подводящей электросети провода, кабели,распределительные щиты, трансформаторы, линии электропередачи , так как эти нагрузки зависят от потребляемого тока, а не от фактически использованной потребителем энергии.

Именно поэтому номинальная мощность трансформаторов и распределительных щитов измеряется в вольт-амперах, а не в ваттах. Коэффициент мощности показывает, насколько сдвигается по фазе переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения. Для расчётов в случае гармонических переменных U напряжение и I сила тока используются следующие математические формулы:. Здесь — активная мощность, — полная мощность, — реактивная мощность.

Учитывая, что по закону Ома. Тогда , – закон Ома ,. Полное сопротивление цепи Z , активное r и реактивное образуют. Все мгновенные значения изобразим в виде комплексов, опустим знак мнимой части, сократим на и разделим на по аналогии с законом Ома :. В контуре цепи синусоидального тока алгебраическая сумма комплексов ЭДС равна алгебраической сумме комплексов падений напряжений.

В электротехнике, как и в любой другой науке, существуют базовые понятия, без понимания которых не удастся овладеть этой областью знаний.

Онлайн калькулятор закона Ома: простой расчет участка цепи

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка. Закон Джоуля – Ленца. В электрической цепи происходит преобразование энергии упорядоченного движения заряженных частиц в тепловую. Согласно з-ну сохранения энергии работа тока равна количеству выделившегося тепла.

Закон Ома для постоянного и переменного тока. Расчет полного сопротивления (Z – импеданс) и коэффициента мощности Cos(φ) в цепи переменного.

Электрическая мощность

Тензор электромагнитного поля Тензор энергии-импульса 4-потенциал 4-ток. Установлен Георгом Омом в году опубликован в году и назван в его честь. В своей работе [1] Ом записал закон в следующем виде:. Часто [2] выражение. Таким образом, электродвижущая сила в замкнутой цепи, по которой течёт ток в соответствии с 2 и 3 равняется:. То есть сумма падений напряжения на внутреннем сопротивлении источника тока и на внешней цепи равна ЭДС источника. В таком случае оно всегда меньше ЭДС.

Формула мощности тока

Сначала немного теории.. Закон Ома определяет зависимость между током I , напряжением U и сопротивлением R в участке электрической цепи. Наиболее популярна формулировка:. Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи, то есть Закон Ома , является основополагающим в электротехнике и электронике.

Ранне были выведены соотношения, связывающие амплитуды переменных токов и напряжений на резисторе, конденсаторе и катушке индуктивности:. Эти соотношения во виду напоминают закон Ома для участка цепи постоянного тока, но только теперь в них входят не значения постоянных токов и напряжений на участке цепи, а амплитудные значения переменных токов и напряжений.

Урок №2. Напряжение и сопротивление. Закон Ома. Мощность и работа.

Электрический ток, на каком угодно участке цепи совершает некоторую работу А. Допустим, что у нас есть произвольный участок цепи рис. Работа, которая выполняется при перемещении заряда равного 1 Кл между точками A и B рис. В том случае, если через проводник протекает ток силой I за время равное по указанному выше участку пройдет заряд q равный:. В том случае, если участок цепи содержит источник тока, то формулу мощности можно представить в виде:.

Урок №2. Напряжение и сопротивление. Закон Ома. Мощность и работа.

Онлайн калькулятор закона Ома позволяет определять связь между силой тока, электрическим напряжением и сопротивлением проводника в электрических цепях. Для расчета, вам понадобится воспользоваться отдельными графами: – сила тока вычисляется в Ампер, исходя из данных напряжения Вольт и сопротивления Ом ; – напряжение вычисляется в Вольт, исходя из данных силы тока Ампер и электрического сопротивления Ом ; – электрическое сопротивление вычисляется в Ом, исходя из данных силы тока Ампер и напряжения Вольт. Все калькуляторы. Конвертеры Обратная связь Приложения. Учеба и наука — Математика —

Мощность и закон Ома. Георг Ом (вот уж поистине, наш пострел везде поспел!) также нашел выражение для мощности, вычисляемое при известных.

Закон Ома.

Рад приветствовать тебя, дорогой читатель, в этой первой статье моего блога! Ее я посвятил самому основному закону, который должен хорошо понимать современный человек, работающий с электричеством. Мой онлайн калькулятор закона Ома создан для участка цепи. Он значительно облегчает электротехнические расчеты в домашней проводке, подходит для цепей переменного и постоянного тока.

Сила тока и мощность

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: ⚡️#6 Закон Ома. Мощность

В этом случае поток воды, падающий сверху вниз, несет с собой определенное количество энергии. Точно так же и электрический ток, протекая по цепи от высшего потенциала к низшему, совершает работу. Мощность электрического тока это количество работы, совершаемой за одну секунду времени, или скорость совершения работы. Количество электричества, проходящего через поперечное сечение цепи в течение одной секунды, есть не что иное, как сила тока в цепи. Если обозначить мощность электрического тока буквой P, то приведенное выше правило можно записать в виде формулы. Требуется определить, какая мощность электрического тока необходима для накала нити радиолампы, если напряжение накала равно 4 в, а ток накала 75 мА.

Тензор электромагнитного поля Тензор энергии-импульса 4-потенциал 4-ток. Единицей измерения в Международной системе единиц СИ является ватт русское обозначение: Вт , международное: W.

Как найти мощность электрического тока

Существует всего 2 базовых формулы которые помогут вам понять взаимосвязь между силой тока Амер , напряжением Вольт , сопротивлением Ом и мощностью Ватт. Зная хотя бы два из перечисленных параметра вы всегда можете рассчитать два других. Не дайте себя запутать названиям переменных. На следующей схеме вы видите разность сопротивлений между системами изображенными на правой и левой стороне рисунка. Сопротивление давлению воды в кране противодействует задвижка, в зависимости от степени открытия задвижки изменяется сопротивление. Сопротивление в проводнике изображено в виде сужения проводника, чем более узкий проводник тем больше он противодействует прохождению тока. Вы можете заметить что на правой и на левой стороне схемы напряжение и давление воды одинаково.

Формула мощности тока

В электротехнике сопротивление есть свойство проводника оказывать более или менее большое сопротивление току. Оно зависит от природы самого проводника, то есть от числа электронов, легкоотделяемых от его атомов. Сопротивление зависит также от длины проводника: чем больше его длина, тем больше сопротивление. Наконец, оно зависит от сечения проводника: чем больше сечение , тем больше электронов может проходить одновременно и, следовательно, сопротивление будет меньше.

Открытая Физика.

Закон Ома для цепи переменного тока. Мощность

Закон Ома для цепи переменного тока. Мощность

В § 2.3 были выведены соотношения, связывающие амплитуды переменных токов и напряжений на резисторе, конденсаторе и катушке индуктивности: RIR=UR;   1ωCIC=UC;   ωLIL=UL.

Эти соотношения во виду напоминают закон Ома для участка цепи постоянного тока, но только теперь в них входят не значения постоянных токов и напряжений на участке цепи, а амплитудные значения переменных токов и напряжений.

Соотношения (*) выражают закон Ома для участка цепи переменного тока, содержащего один из элементов R, L и C. Физические величины R, 1ωC и ωL называются активным сопротивлением резистора, емкостным сопротивлением конденсатора и индуктивным сопротивлением катушки.

При протекании переменного тока по участку цепи электромагнитное поле совершает работу, и в цепи выделяется джоулево тепло. Мгновенная мощность в цепи переменного тока равна произведению мгновенных значений тока и напряжения: p = J ċ u. Практический интерес представляет среднее за период переменного тока значение мощности P=Pср=I0 U0cosωtcos(ωt+φ)¯.

Здесь I₀ и U₀ – амплитудные значения тока и напряжения на данном участке цепи, φ – фазовый сдвиг между током и напряжением. Черта означает знак усреднения. Если участок цепи содержит только резистор с сопротивлением R, то фазовый сдвиг φ = 0: PR=IRURcos2ωt¯=IRUR2=IR2R2.

Для того, чтобы это выражение по виду совпадало с формулой для мощности постоянного тока, вводятся понятия действующих или эффективных значений силы тока и напряжения: Iд=I02;   Uд=U02.

Средняя мощность переменного тока на участке цепи, содержащем резистор, равна PR=IдUд.

Если участок цепи содержит только конденсатор емкости C, то фазовый сдвиг между током и напряжением φ=π2. Поэтому PC=ICUCcosωtcos(ωt+π2)¯=ICUCcosωt( -sin ωt)¯=0.

Аналогично можно показать, что P_L = 0.

Таким образом, мощность в цепи переменного тока выделяется только на активном сопротивлении. Средняя мощность переменного тока на конденсаторе и катушке индуктивности равна нулю.

Рассмотрим теперь электрическую цепь, состоящую из последовательно соединенных резистора, конденсатора и катушки. Цепь подключена к источнику переменного тока частоты ω. На всех последовательно соединенных участках цепи протекает один и тот же ток. Между напряжением внешнего источника e (t) и током J (t) возникает фазовый сдвиг на некоторый угол φ. Поэтому можно записать J (t) = I₀ cos ωt;   e (t) = ℰ₀ cos (ωt + φ).

Такая запись мгновенных значений тока и напряжения соответствует построениям на векторной диаграмме (рис. 2.3.2). Средняя мощность, развиваемая источником переменного тока, равна P=I0ℰ0cosωtcos(ωt+φ)¯=I0ℰ02cosφ=Iдℰдcosφ.

Как видно из векторной диаграммы, U_R = ℰ₀ · cos φ, поэтому P=I0UR2. Следовательно, вся мощность, развиваемая источником, выделяется в виде джоулева тепла на резисторе, что подтверждает сделанный ранее вывод.

В § 2.3 было выведено соотношение между амплитудами тока I₀ и напряжения ℰ₀ для последовательной RLC-цепи: I0=ℰ0R2+(ωL-1ωC)2.

Величину Z=R2+(ωL-1ωC)2 называют полным сопротивлением цепи переменного тока. Формулу, выражающую связь между амплитудными значениями тока и напряжения в цепи, можно записать в виде ZI₀ = ℰ₀.

Это соотношение называют законом Ома для цепи переменного тока. Формулы (*), приведенные в начале этого параграфа, выражают частные случаи закона Ома (**).

Понятие полного сопротивления играет важную роль при расчетах цепей переменного тока. Для определения полного сопротивления цепи во многих случаях удобно использовать наглядный метод векторных диаграмм. Рассмотрим в качестве примера параллельный RLC-контур, подключенный к внешнему источнику переменного тока (рис.  2.4.1).

Параллельный RLC-контур

При построении векторной диаграммы следует учесть, что при параллельном соединении напряжение на всех элементах R, C и L одно и то же и равно напряжению внешнего источника. Токи, текущие в разных ветвях цепи, отличаются не только по значениям амплитуд, но и по фазовым сдвигам относительно приложенного напряжения. Поэтому полное сопротивление цепи нельзя вычислить по законам параллельного соединения цепей постоянного тока. Векторная диаграмма для параллельного RLC-контура изображена на рис. 2.4.2.

Векторная диаграмма для параллельного RLC-контура

Из диаграммы следует: I0=ℰ0(1R)2+(ωL-1ωC)2.

Поэтому полное сопротивление параллельного RLC-контура выражается соотношением Z=1(1R)2+(ωL-1ωC)2.

При параллельном резонансе (ω² = 1 / LC) полное сопротивление цепи принимает максимальное значение, равное активному сопротивлению резистора: Z = Z_max = R.

Фазовый сдвиг φ между током и напряжением при параллельном резонансе равен нулю.





 

Гаммалон japanshop.info

Физика Работа и мощность постоянного тока

Материалы к уроку

Конспект урока

При упорядоченном движении заряженных частиц в проводнике электрическое поле совершает работу; ее принято называть работой тока. 
Для того чтобы узнать, от чего зависит работа электрического тока, проведем следующий эксперимент. Нарисована схема электрической цепи. По ней соберем электрическую цепь. Когда цепь собрана, снимаем показания всех имеющихся электроприборов. Изменяя сопротивление реостата, акцентируем внимание на разном свечении лампочки. Чем ярче светит лампочка, тем больше в ней выделяется энергии, и, следовательно, тем большую работу совершает электрический ток.
По опыту можно качественно установить, что работа электрического тока пропорциональна силе тока, напряжению и времени прохождения тока. 
Пусть за время дельта т через поперечное сечение проводника проходит заряд дельта кю. Тогда электрическое поле совершит работу. Так как сила тока есть заряд, который прошел через поперечное сечение проводника за единицу времени, то эта работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого совершалась работа.
В случае, если на участке цепи не совершается механическая работа и ток не производит химических действий, происходит только нагревание проводника. Происходит это следующим образом. Электрическое поле ускоряет электроны. После столкновения с ионами кристаллической решетки они передают ионам свою энергию. В результате энергия беспорядочного движения ионов около положения равновесия возрастает. Это означает увеличение внутренней энергии. Температура проводника при этом повышается, и он начинает передавать тепло окружающим телам. Спустя небольшое время после замыкания цепи процесс устанавливается, и температура перестает изменяться со временем. К проводнику за счет работы электрического поля непрерывно поступает энергия. Но его внутренняя энергия остается неизменной, так как проводник передает окружающим телам количество теплоты, равное работе тока.
Если в формуле нахождения работы электрического тока выразить либо напряжение через силу тока, либо силу тока через напряжение, то по закону Ома для участка цепи, то получим три эквивалентные формулы. Формулой А равно произведению И в квадрате Эр дельта Тэ удобно пользоваться для последовательного соединения проводников, так как сила тока в этом случае одинакова во всех проводниках. При параллельном соединении удобна формула  А равно произведению дельта тэ на частное у в квадрате на эр, так как напряжение на всех проводниках одинаково.
Оказалось, что электрический ток нагревает проводники, но не все: через растворы кислот, солей и щелочей, где нет кристаллической решетки, электроны проходят беспрепятственно и не передают раствору своей энергии (он не нагревается).
 Нагревание же металлического проводника зависит: во-первых, от его сопротивления (чем оно меньше, тем больше выделяется в проводнике тепла), во-вторых, от силы тока в нем (чем она больше, тем сильнее нагревается проводник). Так, если сила тока возрастет в 2 раза, то и количества теплоты выделиться в проводнике в 2 раза больше.
 К такому выводу пришли одновременно и независимо друг от друга английский ученый Ом, английский ученый Джоуль и русский ученый Ленц.
Любой электрический прибор рассчитан на потребление определенной энергии в единицу времени. Поэтому наряду с работой тока очень важное значение имеет понятие мощность тока. Мощность тока равна отношению работы тока за время дельта т к этому интервалу времени. На большинстве приборов указана потребляемая ими мощность.
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. Тогда 
1Дж = 1Вт ∙ с (ватт-секунда)
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.
Рассмотрим пример. Почему на одной из лампочек выделится большее количество теплоты? Раннее было сказано, что нагревание металлического проводника зависит от его сопротивления (чем оно меньше, тем больше выделяется в проводнике тепла).
При параллельном соединении, чем больше сопротивление прибора, тем меньший ток по нему протекает. Поэтому этот прибор выделяет меньше тепла. При последовательном соединении сила тока на каждом участке одинакова, количество выделяемого тепла прямо пропорционально зависит от сопротивления прибора. Поэтому, чем больше сопротивление прибора, тем больше он нагревается. 
Имеются 25- ваттная и 100- ваттная лампочки, рассчитанные на одно и то же напряжение, соединенные последовательно и включенные в сеть. На какой из них выделится большее количество теплоты за одно и тоже время? 
Решим задачу. Так как ток по обеим лампам течет одинаковый и время работы ламп одно и то же, то величина выделяемого тепла прямо пропорционально зависит от сопротивления ламп. Следовательно, чем больше сопротивление, тем ярче будет гореть лампа. Ответ: на 100-ваттной лампе выделится больше тепла.
Интересные факты. В прошлом веке в качестве счетчиков электроэнергии использовали ванночки с раствором медного купороса. Проходящий ток вызывал оседание меди на электродах. По увеличению их массы и судили о количестве протекшего электричества.
Счетчики измеряют работу не в джоулях, а в более крупных единицах работы – киловатт-часах. 1 кВт·ч электроэнергии достаточно для выпечки 36 кг хлеба; добычи 30 кг нефти или 40 кг каменного угля.
Сегодня мы платим «за свет», как говорят в народе. То есть мы платим за электроэнергию – работу, совершенную электричеством в нашем доме. Чтобы измерить электроэнергию, устанавливают счетчики. Мощность, потребляемой электроэнергии измеряют с помощью прибора ваттметр.
Устройство и принцип работы электрического счетчика. В зазоре между магнитопроводом 8 обмотки напряжения 7 и магнитопроводом 10 токовой обмотки 13 размещен подвижной алюминиевый диск 17, насаженный на ось 1, установленную в пружинящем подпятнике 15 и верхней опоре 5. Через червяк 2, укрепленный на оси, и соответствующие зубчатые колеса вращение диска 17 передается к счетному механизму.
Для прикрепления счетного механизма к счетчику имеется отверстие 4. Токовая обмотка 13, включаемая последовательно в исследуемую цепь, состоит из малого числа витков, намотанных толстым проводом (соответственно номинальному току счетчика).
Обмотка напряжения 7, включаемая в цепь параллельно, состоит из большего числа (8000 – 12000) витков, намотанных тонким проводом – диаметром 0,08 – 0,12 мм.
Когда к этой обмотке приложено переменное напряжение, а по токовой обмотке протекает ток нагрузки, в магнитопроводах 8 и 10 появляются переменные магнитные потоки, замыкающиеся через алюминиевый диск. Переменные магнитные потоки, пронизывая диск, наводят в нем вихревые токи.
Эти токи, взаимодействуя с соответствующими потоками, образуют вращающий момент, действующий на подвижный алюминиевый диск.
При помощи постоянного магнита 3, в поле которого вращается диск счетчика, создается тормозной (противодействующий) момент.
Установившаяся скорость вращения диска наступает при равенстве вращающего и тормозного моментов.
Число оборотов диска за определенное время будет пропорционально израсходованной энергии или установившаяся равномерная скорость вращения диска будет пропорциональна мощности при условии, что вращающий момент, действующий на диск, пропорционален мощности цепи, в которую включен счетчик.
Есть дискретизирующие ваттметры и счетчики электроэнергии, которые основаны на принципе цифрового вольтметра, но имеют два входных канала, дискретизирующих параллельно сигналы тока и напряжения. Каждое дискретное значение, представляющее мгновенные значения сигнала напряжения в момент дискретизации, умножается на соответствующее дискретное значение сигнала тока, полученное в тот же момент времени. Среднее по времени таких произведений есть мощность в ваттах.
 

Остались вопросы по теме? Наши репетиторы готовы помочь!

• Подготовим к ЕГЭ, ОГЭ и другим экзаменам

• Найдём слабые места по предмету и разберём ошибки

• Повысим успеваемость по школьным предметам

• Поможем подготовиться к поступлению в любой ВУЗ

Выбрать репетитора

Закон Ома

Закон Ома

Америка очень электрическая страна. Каждый день мы используем больше электричество. Он питает наши моторы, наши печи, наши телевизоры, наши посудомоечные машины, наши компьютеры и т. д. Без электричества это страна остановилась бы. На сегодняшнем мастер-классе мы узнать об электричестве и законе, управляющем его движением через простые схемы, закон Ома. Позже мы узнаем о родной брат электричества, магнетизм.

Что такое электричество? Это вопрос, который люди давно просят. Человечество было очаровано электричество, даже когда они не знали, что это такое. Молния является естественной (и смертельной) версией электричества. Статический электричество (тереть мехом, шаркать ногами по ковру и т. д.) еще один пример электричества, который существует уже давно время. Однако так было до тех пор, пока великий американский физик Бен Франклин открыл электрический заряд, который мы начали понимать его свойства и как им пользоваться. (Кстати, должно быть указал, что причина, по которой Бен Франклин был государственным деятелем, потому что он был очень уважаем как ученый в первую очередь. Фактически, Франклин был единственным иностранным членом Французской академии наук. Наука.)

Франклин обнаружил, что в мир, позитив и негатив. В большинстве материалов эти два заряды присутствуют в равном количестве, что делает большинство веществ электрически нейтральным. Однако с помощью определенных действий, таких как потирая резину о мех, можно разделить заряды. Мы сейчас известно, что отрицательные заряды называются электронами, а положительные заряды называются протонами. Только позже это было мы обнаружили, что существует третий тип частиц, называемый нейтрон, не имеющий заряда. Следующие виды деятельности продемонстрировать эту идею заряда.

• Воздушный шар на стене и флуоресцентная трубка
• Лысый и гребень
• Пенополистирол в пластике
• Электроскопы
• Электростатический Сепараторы
• Фотокопировальный аппарат для перца
• Проводники
• Электролиз
• Потенциал
• Термопара
• Закон Ома
• Резистивная мощность
• Параллельные и последовательные цепи

Воздушный шар на стене и люминесцентная лампа

Одним из способов разделения зарядов является трение меха о резину. Прекрасными примерами этих двух являются воздушные шары и волосы (Hair is шерсть!). Сначала надуйте воздушный шар и завяжите конец. Потрите воздушный шар против головы (если у вас фолликулярные нарушения, то потрите это против головы вашего соседа.). Если деревянная поверхность (дверь или обшивка) находится рядом, нажмите на протертую часть баллона против дерева. Отпустите воздушный шар. Что случается?

Еще один способ «увидеть» заряд — потереть баллон. против люминесцентной лампочки. Вымойте снаружи длинный люминесцентную лампу и тщательно высушите ее. В затемненной комнате встаньте трубка в вертикальном положении одним концом на полу. Потрите воздушный шар быстро вверх и вниз по трубе, а затем держите воздушный шар рядом с трубка. Что случается?

Когда вы терли шарик о волосы или стекло, вы смогли разделить заряды с отрицательными зарядами остаются на воздушном шаре. Поднесение воздушного шара к дереву поверхность, вызывает притяжение положительных зарядов в древесине к воздушному шару (в отличие от притяжения), в то время как отрицательные заряды в древесина отталкивалась (вроде отталкивалась). Таким образом, когда воздушный шар был прислонен к стене, положительные заряды в дереве были близко к поверхности и их сила притяжения удерживала воздушный шар на месте. С лампочкой электроны на воздушном шаре вызывают заряды разделить с трубкой. Пар в ближайшей к воздушный шар становится заряженным, как это происходит, когда лампочка ток, протекающий через него во время нормальной работы. Заряженный пар бомбардирует флуоресцентные химические вещества на поверхности лампочку, так как пар притягивается к воздушному шару. Это вызывает химические вещества, чтобы зажечь.

Оценка: Воздушный шар довольно хорошо держался на стене. Однако из-за влажности мы получили очень мало ответов от люминесцентная лампочка. Мы заставили его работать, но только поместив его рядом с генератором Ван де Графа.

Лысый и Гребень

Вы можете показать электрическое притяжение с помощью пластиковой расчески и шарик для пинг-понга. Зарядите расческу, проведя ею по меху, шерсти или волосы. Поднесите расческу к мячу. Что происходит и почему? Вы можете также привлекайте другие вещи заряженной расческой. С ним заряжен вверх, поместите расческу рядом с потоком воды. Поток внезапно наклонился к гребенке. Почему?

Чтобы просмотреть фильм Quicktime этой демонстрации, нажмите здесь.

Оценка: Даже при высокой влажности эти два демонстрации работали хорошо. Гребень возле ручья воды был способен отклонить поток примерно на 3 дюйма.

Пенополистирол в пластике

Вы когда-нибудь доставали предмет из коробки, наполненной Гранулы из пенополистирола, от которых так и не удалось избавиться их? Кажется, они прилипают ко всему. Причина в том, что они так легко набирают заряд. Вы можете сделать отличную демонстрацию помещая небольшие кусочки пенопласта в пластиковый контейнер. После закрытия контейнера (прозрачная пластиковая туба с резиновые колпачки на обоих концах работают хорошо), протрите снаружи кусок ткани или меха. Что случается? Когда ты будешь тереть пластик, электроны (отрицательные заряды) осаждаются на поверхности пластик. Эти заряды отталкивают отрицательно заряженный пенополистирол, вытесняя их из этой области.

Оценка: Эта демонстрация работала нормально. Мы использовали 48 дюймов крышки для люминесцентных ламп и небольшие кусочки пенополистирола для наших труб. Достаточно потереть его перчаткой из воловьей кожи. статический заряд, чтобы пенопласт прыгал. кусочки пенопласта должны быть довольно маленькими (около миллиметра в диаметре), чтобы быть видел прыжки. Влагопоглотитель в трубке может улучшить производительность во влажные дни.

Электроскопы

Электроскопы — это устройства, позволяющие измерять заряды на объекте. Вы можете построить его довольно просто, используя банку с крышку, кусок проволоки или металлическую скрепку, тонкую алюминиевую фольгу и глина или воск. Проделайте небольшое отверстие в крышке банки, большое достаточно, чтобы протянуть через него провод. Вставьте провод через отверстие, оставив небольшую петлю проволоки, торчащую из верхней части крышка. Заклейте отверстие глиной/воском. Отрежьте провод так, чтобы он уходит примерно наполовину в банку. Согните конец проволоки и в конце положите две тонкие полоски фольги. Убедитесь, что фольга несколько свободно вращается. Закрутите крышку обратно на банку. Ты теперь есть электроскоп.

Потрите кусок резины о мех и поднесите резину близко к проволочной петле. Что происходит с двумя кусками фольги? Трогать резинку к петле, а затем вытяните ее. Какие части из фольги делаешь сейчас? Когда вы коснулись резинкой петли, вы осаждали отрицательные заряды на проволоку и, таким образом, на кусочки фольги. Поскольку обе части имеют одинаковый заряд, они отталкивают друг друга. Теперь потрите кусок шелка о стекло. Поднесите стекло к проволочной петле. Что случается? Коснитесь стекло к петле. Так как стекло имеет положительный заряд, прикосновение к петле нейтрализует отрицательный заряд на фольга, уменьшающая отталкивание фольги. Попробуйте потереть другие объекты против вещей и посмотреть, если заряды разделены.

Оценка: из-за влажности этот эксперимент не удался. несчастно. Фольга в трубке вообще не шевелилась. Тоньше фольга (мы использовали сверхмощную алюминиевую фольгу) и осушитель может заставить его работать.

Электростатический Сепараторы

Тот факт, что объекты могут заряжаться, может быть очень полезным. Поскольку одни объекты заряжаются быстрее других, мы можем использовать электричество для разделения определенных смесей. Для этого эксперимента мы понадобится немного соли, немного черного молотого перца, пластиковый гребень и мех/ткань. Смешайте соль и перец вместе и распределите на ровной поверхности. Зарядите расческу и медленно проведите ею по смеси на высоте около одного сантиметра. Не просто держите расчешите смесь. Осмотрите гребень. На нем что-нибудь есть? Сделайте несколько проходов и посмотрите, сможете ли вы полностью отделить перец из гребня.

Когда вы проводите расческой по смеси, соль и перца электростатически притягиваются к гребню. Однако, так как перец легче, он будет легче “прыгать” на гребенку (Примечание: поскольку вещества прилипают на расческу, они начинают приобретать суммарный отрицательный заряд и поэтому в конечном итоге отталкиваются. Вот почему вы не должны оставить расческу над смесью.). Хотя немного соли прилипают к гребенке, большинство частиц на гребенке первый проход перец. В конце концов, однако, отношение соли к перца в смеси становится так много из-за перца, что было вытащено, что большинство частиц застряли на гребень соль. К этому времени в смеси достаточно большие, и их можно удалить некоторыми другие средства. Этот способ разделения смеси Электростатика широко используется в устройствах контроля загрязнения окружающей среды. угольные заводы. Частицы золы можно удалить электростатические поля, как перец.

Оценка: Этот эксперимент работал с небольшими кусочками перец, но это не сработало для больших кусков. Используя мелко молотый перец может работать лучше.

Фотокопировальный аппарат Pepper

Фотокопировальные машины используют электростатику для нанесения тонера на лист бумаги там, где он должен быть. Тонерная пыль притягивается области бумаги, которые были заряжены электростатически. Пыль тонера расплавляется на странице горячей проволокой и фиксируется. в положение именно там, где оно было на оригинале. Мы можем показать этого эффекта с чашкой Петри, мелкомолотым черным перцем, бумагой, и кусок шелка. Поместите перец в чашку Петри и накройте крышкой. со стеклянной крышкой. Приклейте лист бумаги к верхней части крышки который покрывает некоторую его часть. Потрите верхнюю часть крышки шелк. Что случается? Чтобы лучше понять, потри стакан стержень с шелком и вставьте его в чашку Петри. Это перец притягивается или отталкивается стержнем?

Оценка: не выполнена.

Проводники

Какой бы полезной ни была электростатика, нас больше интересует подвижные заряды. В энергетической компании какой-то вид топлива потребляется, высвобождая большое количество энергии. Эта энергия должна транспортироваться каким-либо образом с завода в наши дома и офисы. Статический заряд этого не делает; движущийся заряд делает. Движущиеся заряды называются токами и являются методом передача энергии от электростанции к нам. Две вещи необходимы для тока. Один – разность потенциалов. Этот означает, что вам нужно превышение одного вида заряда в одном расположение относительно другого (например, больше электронов на одном полюсе батареи, чем на другом полюсе). Другое, что вам нужно, это проводящая дорожка. Всякая материя обладает определенной способностью проводить электричество; некоторые вещи лучше, чем другие. Учиться проводимости, рассмотрим следующий эксперимент. Мы будем нужна батарейка D-cell, прищепка, лампочка для фонарика, алюминий фольга, малярный скотч, ножницы, линейка и тестовые материалы (резинки, бумага, дерево, монеты, полоски пластика, пластик пленка, стекло и др. ).

Отрежьте два куска фольги по 60 см. х 15 см и сложите их пополам вдоль, пока они не образуют две тонкие полоски 60 сантиметров длинная. Приклейте один конец каждой полоски к концам батареи. Соедините другой конец одной из полосок с основанием лампочка фонарика с помощью прищепки. Протестируйте материалы по касаясь нижней части колбы к материалу, в то время как материал находится в контакте с другой алюминиевой полосой. Какие заставить лампочку светиться?

Оценка: Участникам понравился этот эксперимент. Это позволяет учащиеся тестируют многие материалы в безопасной среде, что позволяет им какое-то творчество.

Электролиз

Как вы видели в предыдущем эксперименте, металлы превосходны. проводники. Вот почему электрические провода сделаны металлов. Однако другие вещества могут проводить электричество. За Например, воздух обычно является плохим проводником электричества. Но если существует достаточно большой потенциал, даже он может стать проводящим (например, молния). Другие материалы также могут проводить электричество. Ан пример соленая вода. Чтобы показать это, нам понадобится D-ячейка батарея, стакан с соленой водой и два провода.

Подсоедините провода к аккумулятору. Убедитесь, что провода оголены на другом конце аккуратно вставляем другие концы проводов на противоположные концы стакана. Что случается? Вы можете заметить образование пузырьков на обоих выводах. Теперь смешайте соль с водой. какая бывает? Пузырьки — это водород и кислород. Как электроны проходят через воду, они диссоциируют молекулы воды обратно в водород и кислород. При добавлении соли растворяется ионы Na+ и Cl- позволяют большему току проходить через воду, в результате образуется больше газа. На самом деле это один из способов что мы производим водород, которого почти нет в нашем атмосфера. Вы должны уметь собирать эти газы с помощью две пробирки, наполненные водой, перевернулись возле проводов. Если вы делаете, будьте осторожны, так как оба газа легко воспламеняются.

Оценка: Этот эксперимент увенчался скромным успехом. Лучше способ показать повышенный ток мог состоять в том, чтобы подключить маленькая лампочка в цепи. Когда ток увеличивается, лампочка стала бы ярче.

Потенциал

Как мы говорили ранее, также требуется разность потенциалов для тока. Один из способов создать такой потенциал — использовать батарея. Батарея представляет собой устройство, состоящее из двух разнородных металлов или соединения в растворе электролита. Как это производит Текущий? Внешние электроны в атомах одного из металлов находятся на более высоком энергетическом уровне, чем внешние электроны в атомы другого металла. Когда эти атомы находятся в растворе (To перевести атомы в раствор, металлы помещают либо в кислотный или щелочной раствор, растворяющий хотя бы одно из металлов), они могут вступать в реакцию, и электроны более высокого энергетического уровня от одного из металлов течет к более низкой энергии другого металл. Разница в энергии между электронами два разных металла могут быть извлечены в виде тока. Следующее эксперименты покажут это.

Эксперимент 1: Для этого эксперимента нам понадобится кусок цитрусовые (лимон, апельсин, грейпфрут и др.), вольтметр, провод провода и несколько полосок из различных металлов. Сначала сверните фрукты между ладонью и столешницей, чтобы сломать внутренние оболочки плода. Вставьте два разных металла в фрукт. Подсоедините провода к вольтметру, а затем к металл. Прочтите показания вольтметра. Повторите для всех комбинаций металлов. полоски. Занесите свои выводы в таблицу. Какие два дают наибольший потенциал? Почему это?

Эксперимент 2: Хотите верьте, хотите нет, но ваша кожа слегка кислая. Таким образом, вместо использования цитрусовых мы могли бы иметь точно такое же ну как тебя использовал. Поместите медную полоску на один провод и алюминий один на другой. Полностью сухими руками держите оба куска металла. Каков потенциал? Теперь смочите руки и повторить. Изменился ли потенциал? Почему или почему нет?

Эксперимент 3: Один из способов увеличить напряжение — подключить несколько последовательно соединенных электролизеров. Для этого соберите три разные кусочки фруктов и три набора из двух разных металлов (например, три куска меди и три куска алюминия). Поместите один набор металлов в каждый плод. Соедините два фрукта вместе, прикрепление проволоки между двумя отдельными металлами на противоположных фруктах. Таким же образом соедините третий фрукт с двумя другими. Подсоедините оставшиеся два куска металла к вольтметру. Как напряжение сравнивается с тем, что в вашей таблице для того же металлы? Для увеличения тока необходимо соединить ячейки в параллельно. Для этого соедините все три фрукта между собой прикрепляя каждую металлическую пластину к ее таким же составным партнерам в каждом фрукты. Подключите вольтметр к любым двум разноименным металлическим парам. Повернуть вольтметр на ток и считать силу тока. Отключите один из фрукты. Как меняется ток? Уберите еще один лимон. Что он читает сейчас?

Оценка: Этот эксперимент удался. Участники были в состоянии определить, какие два металла обеспечивают наибольший потенциал разница. С лимоном были большие трудности из-за его внутренние мембраны. Лучшим экспериментом может быть сжатие лимонного сока в небольшой химический стакан или пробирку, чтобы сделать тест.

Термопара

Еще один способ получения электричества — термопара. Это устройство, состоящее из двух разнородных металлических пар на разные температуры. Это производит электричество за счет Эффект Зеебека. Как в батарейке, когда два разнородных металла при контакте их внешние электроны имеют две разные энергии уровни. Эта разность энергий зависит от температуры при в котором находятся эти два металла. Термопара использует секунду пары точно двух металлов при разной температуре для создания разность потенциалов между ними. Достаточно интересно, термопары используются на космическом корабле «Вояджер» для подачи энергии. В качестве горячего источника они используют тепло от распада радиоактивных элементы (они слишком далеко от солнца, чтобы использовать его.).

Мы можем довольно легко построить термопару. Нам нужно несколько разные пары металлов (см. предыдущий опыт), вольтметр, провода, ледяная баня и горячий источник (пламя, горячая плита, так далее.). Скрутите два набора металлов из предыдущего эксперимента. вместе. Прикрепите два металла одного типа из каждой пары вместе. Прикрепите два других металла того же типа к вольтметру. Поместите одну пару в ледяную баню, а другую поместите в теплая среда. Снимите показания вольтметра и запишите показания в график ниже. Повторить для всех пар. Какая пара дала максимальное напряжение?

Оценка: Этот эксперимент работал только из-за чувствительности используемых вольтметров. Эффекта бы тоже не было хорошо на стандартных вольтметрах, встречающихся в среднем классе и высоком школы.

Закон Ома

Георг Ом в начале 1800-х годов обнаружил, что для многих токопроводящие материалы, ток, проходящий через материал, был пропорциональна напряжению на нем. Этот закон (в отличие от закона Ньютона Законы, Закон Ома не является универсальной истиной; это эмпирический закон это верно для многих проводящих материалов.) можно записать как V = I R где V — напряжение, I — ток, R — сопротивление. Сопротивление объекта зависит от нескольких факторы. Чем длиннее объект, тем большее сопротивление он оказывает. больше площадь поперечного сечения, которую объект представляет поток электронов, тем меньше сопротивление. Наконец, сопротивление объекта определяется составом объект; медь имеет меньшее удельное сопротивление, чем вода. Это все выражается уравнением R = L/A, где – удельное сопротивление объекта, L — его длина, а A — площадь.

Мы можем проверить эту формулу следующим образом. Нам понадобится D-элементная батарея, несколько карандашных грифелей разного диаметра, провода, и амперметр (мультиметр настроен на силу тока). Соединить два провода к полюсам батареи. Подсоедините один конец одного провода к конец карандашного грифеля. Подсоедините другой провод к амперметру. Третьим проводом подключите другой конец амперметра к место на стержне карандаша, которое находится на расстоянии 1 сантиметра от первый. Измерьте силу тока. Переместите провод на расстояние 2 см. отодвиньте и измерьте ток. Повторяйте, пока не окажетесь на расстоянии 5 см. Повторите это со всеми стержнями карандаша. Составьте схему своего полученные результаты. Чему равно удельное сопротивление карандаша? ведет?

Оценка: Этот эксперимент не удался из-за того, что мы использовали грифели угольного карандаша, которые были усилены некоторыми тип полимера. Эта примесь снизила сопротивление проводов. примерно до 0,5-1 Ом. Когда батареи были подключены, так много по проводам шел ток, что они начали дымить. Убедитесь, что грифели карандаша сделаны из чистого углерода (попробуйте более дешевый дорогие).

Резистивная мощность

Проблема с сопротивлением заключается в том, что оно приводит к тому, что провод горячий. А если провод греется, значит, нагрев идет. генерируется. А если вырабатывается тепло, то энергия быть потерянным. Учитывая, что электричеству приходится путешествовать на большие расстояния расстояния, чтобы добраться до вашего дома, и это сопротивление увеличивается с расстояние, много энергии теряется в электрических линиях. В фактически только около 90% электроэнергии, поступающей в линия доходит до вашего дома. Чтобы показать, что сопротивление вызывает нагрева, проведите следующий опыт. Создайте полосу шириной 15 см. алюминия, складывая большой кусок алюминия несколько раз. Прикрепите конец алюминия к обоим концам батарейки типа D. Не делайте этого более 20 секунд, так как алюминий очень жарко, и аккумулятор разрядится.

Оценка: не делал этого со времени предыдущего эксперимента. показал этот эффект.

Параллельные и последовательные цепи

Когда электричество подается только на один прибор, проводка совсем простая. Цепь образует петлю с одним вход в прибор, подключенный к одному потенциалу и другой вход в другой. Однако, когда требуется два или более приборов чтобы их подключить, у вас есть два варианта их подключения. Один из этих вариантов – последовательная схема. В этом типе вывод ток от одного прибора является входом для следующего прибора. Следовательно, ток должен проходить через каждый прибор. Если там обрыв провода (прибор выключен или не работает), то ток в цепи перестает течь и каждый прибор выключается. Примером такого типа цепи является елочные огни в старинном стиле. Другой способ подключения нескольких приборы параллельно. Для этого типа каждый прибор непосредственно к источнику напряжения. У каждого прибора своя Текущий. Таким образом, если какой-либо прибор выключен, он не влияют на другие приборы.

В обеих схемах блок питания просто “видит” что он должен подавать ток на резистор. Эти два разных схемы подключения представляют два разных сопротивления напряжению поставлять. В последовательной цепи полное сопротивление цепи рассчитывается путем суммирования индивидуальных сопротивлений электроприборы (RTобщ = R1 + R2 +. ..). Добавление дополнительных устройств означает что общее сопротивление увеличится. По закону Ома (V=IR), это соответствует уменьшению общего тока, доставляется. В параллельной цепи полное сопротивление является инверсией суммы инверсий отдельных сопротивление (1/RTобщ = 1/R1 + 1/R2 +…). Это означает, что чем больше приборов вы подключаете, тем меньше общее сопротивление становится. Следовательно, источник напряжения должен производить больший ток, по закону Ома. Как мы видели в предыдущем эксперименте, если ток становится очень высоким, температура провода будет увеличиться до такой степени, что он может расплавиться. По этой причине, параллельные цепи часто оборудуются автоматическими выключателями в качестве устройство безопасности.

Чтобы показать эти два типа цепей, мы создадим по одной каждой из них. в классе. Нам понадобится кусок фанеры, шурупы, переключатели, розетки, лампочки, провода, блок питания.

Оценка: Эта демонстрация была признана очень хорошей. участники. Он довольно хорошо показал закон Ома. Он также показал различия между параллельными и последовательными цепями в зажигании мод (использованы 15 ваттные лампочки).

ток – обобщенное уравнение мощности, закон Ома и потери мощности Ома?

Задавать вопрос

Спросил 2 года, 6 месяцев назад

Изменено 2 года, 6 месяцев назад

Просмотрено 693 раза

\$\начало группы\$

Постараюсь максимально точно изложить свои вопросы.

Я новичок в области электроники, и, поскольку у меня есть опыт в области физической химии и основ исчисления, книга «Практическая электроника для изобретателей», 4-е изд. очень хорошо подходил для моих нужд. Не слишком глубоко в математике, но и не поверхностно. И это книга, для которой я использую.

Что касается Generalized Power Law (сокращенно GPL), это \begin{equation}P = IV \qquad(\text{W/A})\end{equation} Говорят, что

дает общий результат, который не зависит от типа материала. и о характере движения заряда […] Обобщенный степенной закон можно использовать для определения потери мощности любой цепи, учитывая только приложенное к нему напряжение и потребляемый ток, оба из которых могут легко измерить с помощью вольтметра и амперметра. Однако это не говорит вам конкретно, как эта мощность используется

Чего я не понимаю, так это именно , что он имеет в виду под потерей мощности. Речь идет о производстве тепла или другой формы энергии, не предназначенной для этого устройства? Так что, если это правда, эта рассчитанная мощность это не полезная мощность, производимая этим устройством, а разница между входом и выходом? 92R\$ убыток.

3. Значит, GPL и OPL — это одно и то же?. .. Я целыми днями пытаюсь понять эти уравнения и их значения, но не могу. Может глупые вопросы но я никак не могу понять кто есть кто и что есть что.

• ток
• сопротивление
• ом-закон
• теория

\$\конечная группа\$

6

\$\начало группы\$

Чего я не понимаю, так это того, что он имеет в виду под потерей мощности. Речь идет о производстве тепла или другой формы энергии, не предназначенной для этого устройства?

Пара путаниц здесь, обобщенный степенной закон говорит вам ОБЩУЮ потребляемую мощность этой цепи. Кроме того, 2 уравнения, которые вы упомянули, GPL просто получены из закона Ома, это не какое-то уравнение, которое вычисляет общее производство тепла. Оба уравнения могут отображать только общую потребляемую мощность.

Позвольте мне привести вам пример: предположим, у нас есть батарея \$V=10\,\text{V}\$, и мы подключаем ее к резистору, скажем, \$R=100\,\Omega\$. 2}{R}=1\,\text{W}\$

Резистор \$100\,\Omega\$ может быть лампочкой, нагревательным элементом и т.д. Не имеет значения, общая потребляемая мощность этой цепи будет \$1\,\text{Вт}\$ , какой процент от этого составляет полезная работа, мы не знаем.

Если ваш резистор является нагревательным элементом, большая часть энергии будет преобразована в тепло, и это будет считаться полезной работой (которую мы ожидаем от этого).

Если вашим резистором является лампочка, она все равно будет выделять много тепла, а это то, чего мы не хотим от лампочки, поэтому теперь процент полезной работы будет намного ниже.

\$\конечная группа\$

5

\$\начало группы\$

В любой момент, если цепь потребляет ток I от источника напряжения с ЭДС В , то это означает, что источник напряжения доставляет в цепь P = VI джоулей в секунду в этот момент.

Как цепь использует эту энергию, зависит от цепи:
– Если в цепи есть лампа накаливания, энергия используется для производства света + тепло .
– Если в цепи есть двигатель, энергия используется для выполнения механическая работа + теплота .
– Если в цепи есть динамик, энергия используется для вибрации диафрагмы динамика + тепло .

Обратите внимание, что мощность может быть положительной, отрицательной или 0:
Если VI положителен, то источник напряжения фактически подает питание на цепь. Однако, если VI отрицательный, то цепь подает питание на источник напряжения (цепь зарядки аккумулятора).

\$\конечная группа\$

6

\$\начало группы\$

Ваше понимание в основном правильное. Мощность всегда равна V X I, пока значения V и I происходят в один и тот же момент времени. Если вы хотите определить среднюю мощность переменного тока, это немного сложнее. Мощность в устройстве V X I. Трудно определить, какая часть мощности полезна. Как вы сказали, вам нужно измерить выход.

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

• Если коротко ответить на ваши вопросы:
  1) Нет. Неверно.
  2) Несколько правильно.
  3) GPL и OPL говорят о разных вещах, но используют одни и те же единицы измерения мощности.
  • Я думаю, вы взяли не ту книгу, чтобы начать изучать электронику. Авторы используют слишком много ненужного жаргона и ситуаций, делая простое описание и понимание основных принципов сложными для понимания новичками. Это все равно, что упоминать умножение, степени и логарифмы в том же абзаце, который объясняет сложение чисел для первоклассников, не давая им даже возможности усвоить самые простые основы концепции чисел и сложения. Это просто вызывает больше путаницы, чем ясности для тех, кто только начинает в этой области.
    Короче, возьмите книгу с названием вроде “Основы электроники” или “Основы электричества”, что-нибудь в этом роде. Сначала вам нужно четко понимать основные понятия, такие как напряжение, ток и мощность, и только после этого вы можете перейти к потерям мощности и КПД. Шаг за шагом, иначе вы почти ничему не научитесь и еще меньше поймете.
  • ВО-первых, вам нужно начать с постоянного тока (постоянный ток, например, от батареи), и я буду говорить здесь с точки зрения постоянного тока, чтобы все было просто и понятно. Не выходите за пределы округа Колумбия, пока не поймете это.
  • ВТОРОЕ, вы должны понимать, что мощность в цепи/устройстве (будь то двигатель, нагреватель, лампочка и т. д.) рассчитывается путем умножения напряжения, приложенного к этой цепи/устройству, на ток, протекающий через эту цепь/устройство. .
    Это основная формула мощности: P=VxI.
    Эта формула используется для определения того, сколько энергии потребляет/использует схема/устройство от источника питания, и касается только электроэнергии, а не других форм энергии, поэтому просто сосредоточьтесь на чем-то одном. Не нужно изнурять себя всеми другими формами энергии, не ухватившись за ту, которую изучаешь.
    
  • ТРЕТЬЕ, изучите и поймите треугольник PVI (мощность, напряжение, ток) и сосредоточьтесь только на этих трех единицах при изучении.
    Проделайте то же самое с треугольником ВИР (напряжение, ток, сопротивление). В обоих случаях нужно полностью понять взаимосвязь между тремя модулями, прежде чем пытаться расширить их многочисленные возможные применения. Ваша голова будет болеть меньше, и вы начнете получать картину.
    
  • ЧЕТВЕРТОЕ, вы пытаетесь изучить и понять ПРАКТИЧЕСКУЮ электронику, но не понимаете даже основных понятий. Нет ничего постыдного в том, чтобы быть в чем-то новичком и сразу не понять даже малой части этого. Мы все были там. Ключ «детскими шажками». Тот факт, что мы взрослые, не означает автоматически, что мы можем быстрее учиться и понимать то, о чем раньше ничего не знали.
    В то время как предыдущие знания и опыт нашей жизни могут помочь нам научиться и понять некоторые вещи быстрее и легче, иногда наши предвзятые представления и уверенность в себе могут быть помехой.

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Я думаю, что автор просто замутил воду. Мгновенная мощность, подаваемая на нагрузку, представляет собой просто произведение мгновенного напряжения на мгновенный ток.

P(t) = I(t) * V(t)

где P — мощность, I — ток, а V — напряжение. V измеряется на нагрузке, а I измеряется на нагрузке (последовательно с ней).

Если мощность представляет собой повторяющийся цикл (например, если напряжение представляет собой синусоидальную волну), то среднюю мощность можно рассчитать за один полный цикл, используя теорему о среднем значении из математики. Если мощность очень неравномерна во времени, то вы можете просто выбрать длительный период времени и вычислить среднее значение за этот более длительный период времени.

Нагрузка всегда будет преобразовывать часть энергии в тепло. Но если вы рассматриваете двигатель, может быть, 80 или 90% мощности будет преобразовано в кинетическую энергию. Для светодиода, возможно, 20% мощности будет преобразовано в свет. Если вы рассматриваете зарядное устройство для аккумуляторов, возможно, 95% энергии будет преобразовано в накопленную в аккумуляторе энергию.

Таким образом, мощность, подаваемая на нагрузку, не совпадает с потерей мощности.

Другое место, о котором я должен сказать, это синусоидальная мощность и коэффициент мощности. Если вы будете следовать моему тексту выше и вычислять среднюю мощность из мгновенной мощности, то вам не нужно беспокоиться о коэффициенте мощности. Но если вы используете среднеквадратичное значение тока и среднеквадратичное напряжение в синусоидальной системе переменного тока, вам необходимо знать или оценить коэффициент мощности, чтобы рассчитать мощность. В этом случае у вас есть:

Pav = Irms * Vrms * cos(theta)

Где Pav — средняя мощность, Irms — действующее значение тока, Vrms — действующее значение напряжения, а theta — угловое расстояние между осциллограммами напряжения и тока. Другими словами, тета — это фазовый угол между током и напряжением. Этот термин cos(theta) также известен как «коэффициент мощности». Как и прежде, напряжение измеряется на нагрузке, а ток измеряется последовательно с нагрузкой. Простой вольтметр (ну, цифровой мультиметр) может измерять напряжение и ток, но он не может определить фазовый угол между напряжением и током, поэтому не может помочь вам определить реальную мощность (также известную как реальная мощность). Если у вас есть опыт, может быть разумно оценить коэффициент мощности в зависимости от нагрузки. Например, небольшой однофазный двигатель будет иметь коэффициент мощности примерно 0,8. Электронагреватель любого типа будет 1,0.

Правила среднеквадратичного значения тока и напряжения полностью совместимы с мгновенными правилами. Это просто полезный ярлык, когда вы знаете, что напряжение и ток синусоидальны. Но вам нужно включить коэффициент мощности.

\$\конечная группа\$

1

Твой ответ

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Обязательно, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Закон о резисторных цепях и сопротивлении

Ключевые термины

• Резистор
• Идеальный проводник
• Сопротивление
• Закон Ома
• Падение напряжения
• Рассеиваемая мощность

Цели

• Определение сопротивления и роли резисторов в электрических цепях
• Используйте закон Ома, чтобы связать напряжение, ток и сопротивление
• Определить, сколько тепла выделяется в резисторе по отношению к его напряжению и току

Размещение проводника (например, провода) на клеммах батареи (тип источника питания) быстро истощает накопленную энергию. Но что, если мы поместим в цепь какой-нибудь предмет или устройство, которое «сопротивляется» протеканию тока? То есть мы хотим использовать электрическую потенциальную энергию для выполнения какой-то полезной работы. Такое устройство называется резистор потому что он сопротивляется или препятствует прохождению тока через цепь.

Обратите внимание: не пытайтесь воспроизвести схемы, иллюстрации или инструкции в этой статье в реальных условиях. Это может привести к поражению электрическим током, травме или смерти. Эти примеры приведены только для теоретического обсуждения, а не для фактического/физического использования.

Идеальные проводники

Однако прежде чем мы обсудим резисторы, мы должны сначала сделать оговорку относительно проводников (проводов), которые мы используем в наших моделях цепей. В частности, будем считать, что их идеальные проводники: они никоим образом не сопротивляются и не препятствуют потоку заряда. Следовательно, мы можем логически заключить, что напряжение в любой точке непрерывного проводника относительно земли одинаково, независимо от его формы или длины. По соглашению и для простоты мы обычно будем говорить, что заземление равно 0 В (так же, как мы могли бы сказать, что физическая земля вокруг нас измеряется как 0 метров). Таким образом, в случае показанной ниже батареи на 1,5 В везде на верхнем проводе напряжение 1,5 В относительно земли, а на нижнем проводе везде 0 В.

Цепи резисторов

Простая цепь резисторов просто включает подключение резистора к клеммам источника питания. Символ цепи для резистора показан ниже.

Ниже приведена простая схема резистора.

Теперь давайте попытаемся понять, что происходит в цепи резистора по сравнению с гравитацией. Вспомните, что заряд, перемещаемый электрической силой, очень похож на движение массы гравитационной силой.

А что, если ввести слой воды или какой-либо другой жидкости, через которую должна провалиться масса? Эта жидкость замедлит мяч по сравнению с его (относительно) беспрепятственным падением в воздухе (или, что еще лучше, его совершенно беспрепятственным падением в вакууме). Когда мяч падает через этот слой жидкости, часть его гравитационной потенциальной энергии преобразуется в тепловую энергию. (Это же явление вызывает горение и свечение метеоров, которые с большой скоростью врезаются в атмосферу Земли.)

Поскольку часть гравитационной потенциальной энергии преобразуется в тепло посредством трения («трение» — например, когда вы потираете руки друг о друга, они становятся теплее), мяч не достигает земли с той же энергией, что и движение, которое оно имело бы в отсутствие жидкого слоя.

Резисторная схема почти полностью аналогична этой ситуации. Вместо вакуума и жидкости у нас есть проводник и резистор. В (идеальном) проводнике заряд течет свободно, и его движение беспрепятственно. Однако в резисторе поток заряда затруднен, что приводит к выделению тепла, когда заряженные частицы (электроны) «врезаются» в атомы, заставляя их замедляться. В результате часть потенциальной электрической энергии преобразуется в тепло.

Закон Ома

Хотите узнать больше? Почему бы не пройти онлайн-курс по электронике?

Степень, в которой резистор препятствует потоку заряда, называется параметром сопротивление, , который часто выражается как R. Вспомните, что мы говорили, что более высокое напряжение обычно создает более высокий ток в цепи. И наоборот, более высокое сопротивление обычно снижает величину тока в цепи больше, чем более низкое сопротивление. Таким образом, мы можем определить сопротивление цепи как отношение напряжения к току в этом резисторе. Записав это математически, где ток выражается как I и напряжение как В,

Немного переформулировав это уравнение, мы получим знакомую форму закона Ома.

Единицами сопротивления являются омы (записывается как ?). Один ом равен одному джоулю-секунде на квадратный кулон (не спрашивайте, что это значит!).

Теперь вернемся к нашей цепи резисторов. Мы отметили, что напряжение постоянно на каждом проводе (который мы моделируем как идеальные проводники — в действительности провода имеют некоторое сопротивление, но для наших целей оно незначительно). Таким образом, напряжение на нашем резисторе в данном случае такое же, как и напряжение на блоке питания.

Поскольку заряд теряет потенциальную энергию при протекании через резистор, напряжение на этом резисторе называется падением напряжения .

Практическая задача : Какой ток протекает через резистор R в цепи ниже?

Решение : Нам нужно использовать закон Ома для расчета тока ( I ), используя информацию, представленную на принципиальной схеме.

Во-первых, мы знаем, что напряжение источника питания ( В ) равно 10 вольт, а сопротивление резистора ( R ) равно 5 Ом. Ниже приведена форма закона Ома, которую мы должны использовать.

Подстановка чисел и вычисление результатов дает ответ.

Сила тока в цепи составляет 2 ампера.

Рассеиваемая мощность

Напомним из приведенного выше обсуждения, что когда заряд протекает через резистор, он теряет потенциальную энергию в виде тепла. Таким образом, когда вы подключаете лампочку накаливания к источнику питания (либо приспособлению, такому как лампа, либо батарейки в фонарике), нить накаливания в лампочке (не что иное, как проволочный резистор) нагревается до тех пор, пока не начнет светиться, создавая свет. Как оказалось, количество потенциальной энергии, преобразованной в тепло, также называемое рассеиваемая мощность — это просто произведение напряжения ( В ) и тока ( I ) “в” резисторе. Назовем это рассеивание мощности P .

Если мы проанализируем единицы измерения, то обнаружим, что рассеиваемая мощность выражается в джоулях в секунду, которые мы также называем ваттами. Так, например, 100-ваттная лампочка преобразует 100 джоулей потенциальной энергии в секунду в тепло, заставляя нить накаливания в лампочке светиться и освещать ее окрестности. В качестве альтернативы, выполнив некоторые алгебраические манипуляции с этим выражением в сочетании с законом Ома, мощность также эквивалентна произведению сопротивления на квадрат тока.

Для наших целей оба этих уравнения являются законными средствами расчета мощности, рассеиваемой резистором на розетке есть напряжение 120В. Если вы подключите к этой розетке лампочку мощностью 30 Вт, какой ток будет течь по цепи?

Решение : Эта задача требует, чтобы мы сначала построили схему цепи, а затем использовали наши знания об электронике, чтобы найти ток, протекающий в лампочке (или цепи). Давайте смоделируем электрическую розетку, используя наш символ источника питания. Поскольку лампочка — это не что иное, как резистор, мы будем использовать наш символ резистора.

Обратите внимание, что резистор расположен в схеме немного иначе, чем в наших предыдущих примерах. Это не имеет никакого физического значения, потому что напряжения на проводах (которые мы называем идеальными проводниками) везде одинаковы. Таким образом, падение напряжения на резисторе по-прежнему составляет 120В.

Теперь воспользуемся уравнением мощности для расчета тока через 30-ваттную лампочку.