Чем больше ток тем больше напряжение: «Почему, чем выше напряжение, тем меньше ток? » — Яндекс Кью — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

«Почему, чем выше напряжение, тем меньше ток? » — Яндекс Кью

Чем больше напряжение тем меньше ток

Все источники питания рассчитаны на предельную нагрузку на определенную мощность. По сути любой источник энергии имеет определенное напряжение на выходе, а так же определенную допустимую силу тока. При превышении максимальной силы тока мощности источник питания может сгореть. Подключив еще одно сопротивление параллельно к источнику питания через цепь будет протекать ток в 1,5 раза больше допустимого. При такой нагрузке в источнике питания скорее всего сгорит предохранитель, возможно такой источник питания даже сгорит сам в условиях перегрузки.

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:

Электрический ток, напряжение — поймет даже ребенок!

Научный форум dxdy

Заблуждение → Чем больше напряжение электрического тока, тем он опаснее для человека

Электричество, ток, напряжение, сопротивление и мощность

Закон Ома для «чайников»: понятие, формула, объяснение

От чего зависит сопротивление

Что убивает — напряжение или ток?

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Закон Ома.

Ток, напряжение, мощность, сопротивление.

Электрический ток, напряжение — поймет даже ребенок!

Всем привет, на связи с вами снова Владимир Васильев. Новогодние празднования подходят к концу, а значить надо готовиться к рабочим будням, с чем вас дорогие друзья и поздравляю! Кто тот посетитель моего блога, что каждый день заходит почитать мои посты? А может это какой -нибудь доктор радиотехнических наук зашел посмотреть как спаять схему мультивибратора? Им может быть интересно лишь из праздного любопытства, мне конечно очень приятно и я жду каждого с распростертыми объятьями.

Так что я пришел к выводу, что основной контингент моего блога да и большинства радиолюбительских сайтов это новички и любители рыскающие по интернету в поисках полезной информации.

Так какого лешего, у меня ее так мало? Я вспоминаю себя, когда я искал в интернете какую-нибудь простенькую схемку чтобы с чего-нибудь начать, но постоянно что-то не подходило, что-то казалось заумным. Мне не хватало азов, таких, чтобы можно было по принципу от простого к сложному начать разбираться в интересующей меня теме.

Хоровица, У. Я писал про нее в этой статье , там и книжку можно скачать. Кстати действительно что же такое электрический ток и напряжение? Я думаю, что никто на самом деле и не знает, ведь чтобы это знать это надо хотябы видеть. Кто может видеть ток, бегущий по проводам? Да никто, человечество еще не достигло таких технологий, чтобы воочию наблюдать движения электрических зарядов. Все что мы видим в учебниках и научных трудах это некая абстракция созданная в результате многочисленных наблюдений.

Если интересно, возьмите любой учебник по физике. Так как мы его не видим электрического тока и всех процессов протекающих в проводнике, тогда попробуем создать аналогию. И традиционно электрический ток текущий в проводнике сравнивают с водой бегущей по трубам.

Ну трубы это само собой проводник. Хорошо, электрический ток мы себе представили, но а что такое напряжение? Сейчас помозгуем. Но что происходит с водой бегущей из резервуара расположенного высоко над землей? Вода устремляется бурным потоком из резервуара к поверхности земли, гонимая силами тяготения. И чем выше от земли расположен резервуар тем с большей скоростью вытекает вода из шланга.

Понимаете о чем я говорю? Чем выше резервуар, тем больше сила читай напряжение воздействующая на воду. И тем больше скорость водного потока читай сила тока. Теперь становится понятно и в голове начинает создаваться красочная картинка.

Хорошо, обратимся снова к нашей водопроводной аналогии. Наш резервуар находится на возвышенности что позволяет воде беспрепятственно стекать по трубе вниз. Так как бак с водой на высоте, то и потенциал этой точки будет более высоким или более положительным чем тот что находится на уровне земли.

Видите что получается? У нас появилось две точки имеющие разные потенциалы, точнее разную величину потенциала. Получается, для того чтобы электрический ток мог бежать по проводу, потенциалы не должны быть равны. Ток бежит от точки с большим потенциалом к точки с меньшим потенциалом. Помните такое выражение, что ток бежит от плюса к минусу. Так вот это все тоже самое. Плюс это более положительный потенциал а минус более отрицательный. Кстати а хотите вопрос на засыпку?

Что произойдет с током, если величины потенциалов будет периодически меняться местами? Тогда мы будем наблюдать то как электрический ток меняет свое направление на противоположное каждый раз как потенциалы поменяются. Это получится уже переменный ток. Но его мы пока рассматривать не будем, дабы в голове сформировалось ясное понимание процессов.

Для замера напряжение используется прибор вольтметр, хотя сейчас наиболее популярны мультиметры. Мультиметр это такой комбинированный прибор имеющий в себе много чего.

О нем я писал в статье и рассказывал как им пользоваться. Вольтметр это как раз тот прибор который измеряет разность потенциалов между двумя точками. Не важно главное это должна быть точка имеющая наименьший потенциал во всей схеме. Итак чтобы измерить напряжение постоянного тока между двумя точками, делаем следующее. Черный минусовой щуп вольтметра втыкается в ту точку, где предположительно мы можем наблюдать точку с меньшим потенциалом НОЛЬ.

Красный щуп плюсовой втыкаем в точку, потенциал которой нам интересен. В отличие от напряжения, которое замеряется в двух точках, величина тока замеряется в одной точке. Так как сила тока или говорят просто ток по нашей аналогии есть скорость течения воды, то эту скорость нужно замерять только в одной точке.

Както так. Аналогично если вернемся в реальный мир нашей электрической модели, то получим тоже самое. Чтобы замерить величину электрического тока, нам нужно подключить в разрыв электрической цепи нехитрый прибор — амперметр.

Амперметр также входит в состав мультиметра. Вы также можете почитать в моей статье. Щупы мультиметра нужно переставить в режим измерения тока. Затем перекусываем наш проводник, и подключаем обрывки провода к мультиметру и вуаля — на экране мультиметра будет показана величина тока. Ом нам говорил, что Электрический ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.

Про сопротивление я сегодня не говорил, но я думаю что вы поняли. Сопротивление электрическому току оказывается материалом проводника. В нашей водопроводной системе сопротивление току воды оказывают ржавые трубы, забитые ржавчиной и прочей какой. Таким образом закон Ома работает во всей своей красе что для водопроводной системы, что для электрической. Может быть мне податься в сантехники, уж очень много схожего. Чем выше задран резервуар с водой, тем быстрее по трубам будет теч вода.

Но если трубы загажены то скорость будет меньше. Чем больше сопротивление воде тем медленнее она будет теч. Если засор, то вода вообще может встать. Ну и для электричества. Напряжение может быть очень большим, но ток может не теч из-за обрыва. А обрыв это все равно, что если вместо металлического проводника мы подключили проводник из воздуха, а воздух обладает просто гигантским сопротивлением.

Чтоже дорогие друзья, вот и подходит время закругляться, вроде все что хотел сказать в этой статье я сказал. Если остаются какие-либо вопросы спрашивайте в комментариях. Друзья, обязательно подписывайтесь на обновления! Подписавшись вы будете получать новые материалы себе прямо на почту! И кстати каждый подписавшийся получит полезный подарок! Конструктор представляет собой набор полноценных радиодеталей имеющих спец.

Радиокомпоненты монтируются на специальную плату — основание, что позволяет в конечном итоге получить вполне функциональные радиоконструкции.

Этот опыт я считаю очень важен и для многих он может оказаться бесценным. Вот несколько примеров того, что Вы можете сделать благодаря этому конструктору:. Летающий пропеллер; Лампа,включаемая хлопком в ладоши или струей воздуха; Управляемые звуки звездных войн, пожарной машины или скорой помощи; Музыкальный вентилятор; Электрическое световое ружье; Изучение азбуки Морзе; Детектор лжи; Автоматический уличный фонарь; Мегафон; Радиостанция; Электронный метроном; Радиоприемники, в том числе FM диапазона; Устройство, напоминающее о наступлении темноты или рассвета; Сигнализация о том, что ребенок мокрый; Защитная сигнализация; Музыкальный дверной замок; Лампы при параллельном и последовательном соединении; Резистор как ограничитель тока; Заряд и разряд конденсатора; Тестер электропроводимости; Усилительный эффект транзистора; Схема Дарлингтона.

Share Читайте также: 11 Биполярный транзистор 9 сентября Так и не понял что такое напряжение. Смог бы автор это объяснить. Распространение магнитного поля по проводнику не увидел. Откуда вытекает ток из батарейки или где цепь замкнули при первом и повторном разе не описали, вдруг проводник длинной в миллион км. Судя по этому утверждению улететь с Земли невозможно, так как выше значит сильнее сила притяжения.

Поэтому я вообще не понимаю как из этого примера можно понять про напряжение. Следуя такой логике, чем длиннее провода, тем выше напряжение? Это же, товарищи, перпетум-мобиле! Чтож, Алекс, видимо вы не понимаете того, что я хотел донести в этой статье. Очень жаль… Резервуар с водой и сама вода это метафора, ее не нужно понимать буквально. А так статья то что надо, спасибо! Ваш e-mail не будет опубликован.

Операционный усилитель для чайников. Печатные платы делаем сами своими руками.

Научный форум dxdy

Так давайте же узнаем вспомним , что это за закон, и смело пойдем гулять. Как понять закон Ома? Нужно просто разобраться в том, что есть что в его определении. И начать следует с определения силы тока, напряжения и сопротивления. Пусть в каком-то проводнике течет ток. То есть, происходит направленное движение заряженных частиц — допустим, это электроны.

Естественно, чем больше сопротивление участка цепи, тем меньше будет сила тока. Соответственно, чем больше напряжение, тем и.

Заблуждение → Чем больше напряжение электрического тока, тем он опаснее для человека

Не имея определенных начальных знаний об электричестве, тяжело себе представить, как работают электрические приборы, почему вообще они работают, почему надо включать телевизор в розетку, чтобы он заработал, а фонарику хватает маленькой батарейки, чтобы он светил в темноте. Электричество — это природное явление, подтверждающее существование, взаимодействие и движение электрических зарядов. Электричество впервые было обнаружено еще в VII веке до н. Фалес обратил внимание на то, что если кусочек янтаря потереть о шерсть, он начинает притягивать к себе легкие предметы. Янтарь на древнегреческом — электрон. Вот так и представляю себе, сидит Фалес, трет кусок янтаря о свой гиматий это шерстяная верхняя одежда у древних греков , а затем с озадаченным видом смотрит, как к янтарю притягиваются волосы, обрывки ниток, перья и клочки бумаги. Данное явление называется статическим электричеством.

Электричество, ток, напряжение, сопротивление и мощность

Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на нем. Это значит, что с увеличением напряжения увеличивается и сила тока. Однако при одинаковом напряжении, но использовании разных проводников сила тока различна. Можно сказать по-другому. Если увеличивать напряжение, то хотя сила тока и будет увеличиваться, но везде по-разному, в зависимости от свойств проводника.

Онлайн калькулятор Решение матриц Конвертор величин Решение кв. Решение задач по математике, физике, химии, геометрии….

Закон Ома для «чайников»: понятие, формула, объяснение

Электроника для начинающих Электроника для начинающих. Основы электроники. Занимательная электроника для детей и не только! Электроника для детей. Мастерская юного электронщика.

От чего зависит сопротивление

С детского сада нас учат: в электрической розетке ток высокого напряжения и, засунув туда палец или что-нибудь железное, мы рискуем навсегда покинуть этот мир. Поэтому у современного человека вырабатывается стойкое убеждение о том, что чем выше напряжение электрического тока, тем более он опасен для человека. С одной стороны, это верно, а с другой — нет, потому что необходимо учитывать не только напряжение, но и силу тока. Электрический ток, текущий в любых проводниках или средах, характеризуется двумя основными характеристиками: напряжением разностью потенциалов и силой тока. Необходимо заметить, что у тока гораздо больше параметров, но именно его сила и напряжение имеют важное практическое значение, так что чаще всего говорят именно о них.

Дак чем больше напряжение тем меньше ток? А как же закон ома? А какже лампочка расчитанная на мощиность 60Вт и напряжение.

Что убивает — напряжение или ток?

Бьют не вольты, бьют амперы. Если человека ударило током, то он может пострадать от большой силы тока и от малого напряжения. И если было большое напряжение и большое сопротивление, то сила тока будет маленькой, а значит и меньше последствий.

Здравствуйте, гость Вход Регистрация.

Водоснабжение и канализация. Раздел: Быт. Ток, протекающий через сопротивление, тем больше, чем меньше сопротивление и чем больше напряжение. Если прибор с сопротивлением 10 Ом подключен к напряжению в 6 В, то в нем течет ток в 0,6 А. Если этот же прибор подключить к напряжению в В, то ток составит 23 А. Каждый прибор может быть подключен только к тому напряжению, на которое он рассчитан. Допустимое рабочее напряжение указывается на специальной табличке на корпусе прибора.

Этот вопрос однажды задал мне преподаватель по электротехнике, когда я начал путать понятия. Чтобы понять, что же всё-таки убивает , напряжение или ток, давайте разберёмся с понятиями. Представьте бак с водой, поднятый на некоторую высоту или водонапорную башню. Чем выше поднят бак, тем сильнее давление в трубах.

Распространённые ошибки при термоэлектрических расчётах

При моделировании различных электротехнических приборов важную роль играет правильный расчёт электромагнитного нагрева материалов, электропроводность и теплопроводность которых нелинейно зависят от температуры. При моделировании таких нелинейностей даже у опытных инженеров могут возникать некоторые трудности и неожиданные результаты расчетов при комплексных сочетаниях нелинейных свойств материалов, граничных условий и геометрии. Давайте на простом примере разберём, почему это происходит.

Закон Ома и резистивный нагрев

Одним из первых физических законов, с которым сталкиваемся и который используем мы как инженеры, является закон Ома: Ток, протекающий через устройство равен приложенному напряжению (разности потенциалов), делённому на электрическое сопротивление или I = V/R_e, где R_e — электрическое сопротивление, которое является функцией от геометрии и электропроводности материала.

Далее мы узнаём о рассеиваемой мощности, которая равна произведению приложенного напряжения и тока, или Q = IV, что можно также записать, как Q = I²R_e или Q = V²/R_e. 2 R_e R_t.

Температуру окружающей среды примем равной 300 K или 27°C, что является примерной комнатной температурой. Теперь давайте рассчитаем температуру нашего устройства, как функцию от напряжения (от 0 до 10 В) и тока (от 0 до 10 А), как показано на рисунке ниже. Неудивительно, что мы видим квадратичную зависимость.

Зависимость температуры устройства от приложенного напряжения (слева) и протекающего тока (справа) при постоянных свойствах материала.

Можно предположить, что возможно использовать кривую для расчёта более широкого диапазона рабочих параметров. Поставим задачу нагреть устройство до критической температуры, при которой материал начнёт плавиться и испаряться. Предположим, что он начнёт испаряться при температуре 700 K (427°C). Основываясь на графиках выше и проведя простые математические вычисления можно рассчитать, что максимальное напряжение будет равно 20 В, а ток — 20 А, однако это совершенно неправильно!

Учет нелинейных свойств материала для сосредоточенной модели

На данном этапе вы можете заметить, что допущена ошибка: Электрическое сопротивление непостоянно и зависит от температуры. e_0)) R_t

Эти уравнения уже немного сложнее (первое — квадратичное уравнение относительно T), но их ещё можно решить вручную. Графики зависимости температуры от приложенного напряжения и тока показаны ниже.

Зависимости температуры устройства от приложенного напряжения (слева) и протекающего тока (справа) для случая зависимости электрического сопротивления от температуры.

Для варианта с напряжением мы видим, что при увеличении температуры, сопротивление также возрастает. Так как в этом случае сопротивление в уравнении для температуры находится в знаменателе, с его увеличением прирост температуры будет уменьшаться: мы видим, что график температуры лежит ниже, чем для случая с постоянным удельным сопротивлением. Если рассматривать вариант с постоянным током, то зависящее от температуры сопротивление будет в числителе.

По мере увеличения тока резистивный нагрев будет, наоборот, больше, чем в первом случае. На данном этапе мы опять-таки можем вычислить максимальное рабочее напряжение и ток, однако, вы, вероятно, уже видите вторую ошибку, которую мы допустили: необходимо также учитывать температурную зависимость теплового сопротивления. t_0 = 300 K), можно построить зависимости температуры устройства, как показано ниже.

Зависимости температуры устройства от приложенного напряжения (слева) и протекающего тока (справа) для случая зависимости электрического и термического сопротивлений от температуры.

Заметим, что для варианта с током температура возрастает асимптотически. Поскольку электрическое и тепловое сопротивление увеличиваются с повышением температуры, температура устройства возрастает очень резко по мере увеличения тока. При повышении температуры до бесконечности, задача становится нерешаемой. На самом деле, это полностью ожидаемо. Так работает предохранитель в вашем автомобиле. Если решать данную задачу в COMSOL Multiphysics, то можно использовать исследование во временной области (введя термальную массу как функцию от от плотности материала и теплоемкости), с помощью которого можно рассчитать время, в течение которого произойдет отказ устройства.

Для варианта с напряжением всё намного проще. Здесь мы также видим вполне предсказуемое поведение системы. С увеличением сопротивления температура растёт быстрее, чем в предыдущем случае. Однако заметьте, что относительно самого первого случая с постоянным сопротивлением, температура всё же ниже. Иногда это может запутать, но просто отметьте для себя, что одна из нелинейностей приводит к уменьшению температуры, а другая — к увеличению. В целом, если составлять более комплексную модель (например, которую можно сделать и рассчитать в COMSOL Multiphysics), то сложно предугадать, какая из нелинейностей будет преобладать.

Какую ещё ошибку можно допустить на этом этапе? В данном случае мы использовали положительный температурный коэффициент теплового сопротивления. Это справедливо для большинства металлов, однако для изоляторов, к примеру для стекла, этот коэффициент будет противоположным. Обычно термическое сопротивление всего устройства в основном зависит как раз от изоляторов, а не от электропроводящих доменов. Кроме того, при расчёте термического сопротивления устройства необходимо учитывать естественное охлаждение. То есть термического сопротивление также будет зависеть от эффектов свободной конвекции (которая возрастает с разницей температур) и излучения (которое пропорционально четвёртой степени разницы температур). Теперь давайте закончим рассмотрение нашей относительно простой задачи и изменим знак температурного коэффициента, α_t = 1/400 K, а затем также сравним два варианта — с питающим напряжением (от 0 до 100 В) и протекающим током (от 0 до 100 А).

Зависимости температуры устройства от приложенного напряжения (розовым) и протекающего тока (голубым) при отрицательном температурном коэффициенте термического сопротивления.

Мы видим, что результаты теперь совершенно другие. Обратите внимание, что в обоих случаях при низких значениях сопротивления кривые возрастают квадратично, а при увеличении сопротивления они уже имеют менее резкий характер, так как термическое сопротивление уменьшается. Тангенс угла наклона всегда положителен, но его величина постепенно уменьшается. В случае с током, кривая начинает асимптотически приближаться к значению T = 700 K, а в варианте с напряжением это значение меньше.

Это достаточно важный результат, и он позволяет обратить внимание на ещё одну распространённую ошибку. Нелинейные модели материалов, которые мы здесь используем для электрического и термического сопротивлений, являются приближёнными. Они становятся неэффективными при значениях температур около 700 К. Если мы знаем, что устройство будет работать как раз в этом режиме, то нужно найти более сложную материальную модель. Несмотря на то, что существующие модели позволяли получить какой-то результат, всегда стоит проверять адекватность расчёта на действующей рабочей температуре. Конечно, если наши условия эксплуатации далеки от таких температур, можно воспользоваться линеаризованной моделью резистивности (одной из встроенных материальных моделей в COMSOL Multiphysics). Тогда наша модель будет корректной.

Подводя некоторые итоги, мы видим, что температура имеет очень сложную зависимость от питающего напряжения и тока. При рассмотрении нелинейных материалов температура может быть выше или ниже, чем при постоянных свойствах, угол наклона температурной кривой может быть как довольно резким, так и плавным, в зависимости от условий работы.

Запутали ли вас результаты в последнем варианте ещё больше? Что, если мы вернёмся к выражению для сопротивления и изменим один из коэффициентов? У некоторых материалов отрицательный знак температурных коэффициентов для электрического и термического сопротивлений. Что, если бы мы использовали более комплексные нелинейности? Вы все также будете пытаться предсказать ожидаемую температуру на основании сосредоточенной модели, или вы бы скорее положились на полноценный детальный расчёт?

Выводы о распространённых ошибках при электротермических расчётах

Как насчёт случая реального устройства? В нём будет несколько материалов, различные зависимости электро- и теплопроводностей как функции температуры, а также и сложная геометрия. Какой решатель при моделировании вы бы выбрали: стационарный или временной, чтобы узнать, сколько времени потребуется для повышения температуры? Скорее всего, в модели также будут нелинейные граничные условия такие, как условие излучения и свободная конвекция, которые неправильно будет аппроксимировать только одним приближённым тепловым сопротивлением. Что же в таком случае можно ожидать? Да практически всё! И как же рассчитывать такие сложные задачи? Конечно же с помощью COMSOL Multiphysics!

Следующий шаг

Узнайте, как COMSOL Multiphysics может помочь вам в мультифизическом моделировании при решении поставленных задач. Не стесняйтесь написать нам и задать все интересующие вопросы!

Связаться с COMSOL

Зависимость силы тока от напряжения. Сопротивление проводника

1 вариант
2 вариант
1. Сила тока – это заряд, проходящий через поперечное сечение проводника в 1 с.
2. Сила тока обозначается буквой I
3. Формула:
q
I
t
4. Единица силы тока в СИ: 1 А
5. 100 мА = 0,1 А; 3 кА = 3000 А
6. Прибор для измерения силы тока
называется амперметром. Он включается в
цепь последовательно с тем прибором,
силу тока в котором измеряют.
7. Какова цена деления амперметра?
1 0,5
ö.ä.
0,1À
5
1. Напряжение – это работа электрического
поля по перемещению заряда в 1 Кл.
2. Напряжение обозначается буквой U.
3. Формула:
A
U
q
4. Единица напряжения в СИ: 1 В
5. 10 кВ = 10000 В; 50 мВ = 0,05 В
6.Прибор для измерения напряжения
называется вольтметром. Он включается
в цепь параллельно к прибору,
напряжение на котором нужно измерить.
7. Какова цена деления вольтметра?
ö.ä.
2 1
0,2 Â
5

2. Тема урока: Зависимость силы тока от напряжения. Сопротивление проводника.

Задачи урока:
установить опытным путем зависимость силы тока
от напряжения;
познакомиться с новой физической величиной –
сопротивлением проводника;
развивать экспериментальные умения (выдвигать и
обосновывать гипотезу, планировать эксперимент по её
проверке)
Сформулировать цель;
Выдвинуть и обосновать гипотезу;
Составить план проведения эксперимента;
Подобрать необходимое оборудование;
Провести эксперимент;
Проанализировать результаты;
Сделать выводы.

Выяснит ь, зависит ли сила т ока в
цепи от напряжения? Как?
Чем больше напряжение на концах
проводника, тем больше сила тока в нем
I, A
U, B
I, A
1,5
1,25
1,0
0,75
0,5
0,25
0
1
2
3
4
5
U, B
Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на его концах
– величина, равная
отношению напряжения на концах проводника к
силе тока в нем.
U
R
I
Единица измерения:
1Îì
1Â
1À
1 Ом – сопротивление такого проводника, в
котором при напряжении на концах 1 В сила
тока равна 1 А
1 Мом = 1000000 Ом
1 кОм = 1000 Ом
1 мОм = 0,001 Ом
Сопротивление характеризует свойство
проводника препятствовать протеканию
электрического тока
Что мешает
упорядоченному
движению
электронов?
Причина сопротивления:
взаимодейст вие свободных элект ронов с ионами
крист аллической решет ки
От чего может зависеть сопротивление проводников?
Запишите свои гипотезы.

Проводник, имеющий
определенное сопротивление
называется
РЕЗИСТОРОМ
R
Начертите схему цепи, состоящей из
источника тока, резистора, вольтметра,
амперметра, ключа.
Соберите цепь по схеме.
Измерьте силу тока в цепи и напряжение на
концах резистора.
Рассчитайте сопротивление резистора.
I, A
U, B
I, A
R2 > R1
1,5
R1
1
0,5
1,25
R2
2
1,0
1,0
0,75
3
1,5
0,5
0,25
0
1
2
3
4
5
U, B
Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на его концах
? Что нового вы узнали сегодня на уроке?
? Как сила тока в цепи зависит
от напряжения?
? Что называют сопротивлением проводника?
? Почему проводники обладают сопротивлением?
? Зависит ли сопротивление проводника от силы
тока в нем? от напряжения на его концах?
1. При напряжении 6 В сила
тока в цепи 2 А.
Какой будет сила тока при
напряжении 12 В? 3В?
2.

Сколько омов в 0,25 кОм?
Выразите 2500 Ом в килоомах.
I,A
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0 1
2
3
4 5
6
7
8
9
10 U, B
3. Чему равна сила тока в проводнике при напряжении 4 В?
При каком напряжении сила тока равна 1 А?
Чему равно сопротивление проводника?
I,A
№1
№2
0
U,B
4. Какой из
графиков
(№ 1 или № 2)
соответствует
проводнику с
меньшим
сопротивлением?
§ 42, 43.
Упр. 17,
18(2,3)
В комнат е ест ь т ри
выключат еля.
Один из них включает свет в
соседней комнат е, где ст оит
торшер.
Как, имея возможност ь т олько
один раз перейт и от
выключат елей к т оршеру,
определит ь, какой из них
включает т оршер?
1 вариант
1. Сила тока – это_______, проходящий
через поперечное сечение проводника
_____
2. Сила тока обозначается буквой _____
3. Формула:
4. Единица силы тока в СИ: ______
5.

100 мА = ______ А; 3 кА = _________ А
6. Прибор для измерения силы тока
называется ______________. Он
включается в цепь ________________ с
тем прибором, силу тока в котором
измеряют.
7. Какова цена деления амперметра?
2 вариант
1. Напряжение – это ________ электрического поля по перемещению заряда ____
2. Напряжение обозначается буквой ____
3. Формула:
4. Единица напряжения в СИ: ____
5. 10 кВ = ______ В; 50 мВ = _____ В
6.Прибор для измерения напряжения
называется_____________. Он
включается в цепь ________________к
прибору, напряжение на котором нужно
измерить.
7. Какова цена деления вольтметра?
Задание № 1
Задание № 1
1. Сформулируйте цель эксперимента (на
1. Сформулируйте цель эксперимента
какой вопрос вы хотите получить
(на какой вопрос вы хотите получить
ответ?).
ответ?).
2. Выдвинете гипотезу (как вы предпо2. Выдвинете гипотезу (как вы предполагаете зависит сила тока от
лагаете зависит сила тока от
напряжения и почему?).

Для обоснования
напряжения и почему?). Для
гипотезы вспомните:
обоснования гипотезы вспомните:
∆
что такое электрический ток?
∆
что такое электрический ток?
∆
что характеризует
∆ что характеризует напряжение?
напряжение?
∆ что характеризует сила тока?
∆
что характеризует сила тока?
3. Составьте план проведения экспери3. Составьте план проведения эксперимента (какие величины нужно
мента (какие величины нужно измерить?
измерить? что сделать, чтобы
что сделать, чтобы достичь цели
достичь цели исследования?).
исследования?).
4. Какие приборы необходимы для
4. Какие приборы необходимы для проведения
проведения эксперимента?
эксперимента?
Задание № 2
Задание № 2
Начертите схему цепи, состоящей из
Начертите схему цепи, состоящей
источника тока, резистора,
из источника тока, резистора,
вольтметра, амперметра, ключа.
вольтметра, амперметра, ключа.
Соберите цепь по схеме.

Соберите цепь по схеме.
Измерьте силу тока в цепи и
Измерьте силу тока в цепи и
напряжение на концах резистора.
напряжение на концах резистора.
Рассчитайте сопротивление
Рассчитайте сопротивление
резистора.
резистора.
I, A
U, B
I, A
1,5
1,25
1,0
0,75
0,5
0,25
0
1
2
3
4
5
U, B

Закон Ома для участка цепи — Физика — Bilim

Физика
admin
02.02.2018
0
1
4754

Тукпанова Айгуль Губашевна
учитель физики
ЗКО Зеленовский район
Мичуринская средняя общеобразовательная комплекс «школа-детскии сад»

Физика – 8 класс

Тема: Закон Ома для участка цепи.

Цель урока: обобщить знания учащихся об электрическом токе и напряжении и установить на опыте зависимость силы тока от напряжения на однородном участке электрической цепи и от сопротивления этого участка, вывести закон Ома для участка цепи.

Задачи урока:

• Образовательные: закрепить понятия сила тока, напряжение, сопротивление; опытным путем установить зависимость силы тока от напряжения и сопротивления; научить учащихся, используя закон Ома решать расчетные задачи.
• Развивающие: развивать умения наблюдать, сопоставлять, сравнивать и обобщать и делать выводы из опытных фактов; формировать навыки культуры проведения физического эксперимента.
• Воспитательные: развивать познавательный интерес к предмету; приучать учащихся к аккуратности при оформлении решений задач; прививать умения организовывать свою работу в определённом промежутке времени, доброжелательному общению, взаимопомощи, взаимопроверке и самооценке.

Тип урока: урок формирования новых знаний.

Оборудование к уроку: амперметр, вольтметр, источник тока, магазин сопротивлений, ключ, соединительные провода, «Закон Ома для участка цепи» презентация, мультимедийный проектор, компьютер, экран.

План урока

І. Организационный момент.
ІІ. Проверка домашнего задания.
ІІІ. Актуализация знаний.
ІV. Изучение нового материала.
V. Физминутка.
VІ. Закрепление изученного материала.
VІІ. Домашнее задание.
VІІІ. Подведение итогов урока, оценка работ учащихся.
ІХ. Рефлексия.

ХОД УРОКА

І .Организационный момент (самоопределение к деятельности)

Цель: проверить готовность обучающихся, их настрой на работу.

Учитель: Здравствуйте, ребята! Я рада вас видеть на уроке! Goodafternoon,everybody! Let,sbeginourlessonnow. Посмотритедругнадруга. Улыбнитесь, пошлите друг другу положительные эмоции! Whoisabsenttoday? Кто сегодня отсутствует? У вас на столе лежат оценочные листки, куда вы будете вносить оценки за все ваши действия, а в конце выставите итоговую оценку за урок.

ІІ. Подготовка к восприятию нового материала

Цель: подвести учащихся к формулировке цели урока.
На предыдущих уроках мы с вами изучили, что каждая электрическая цепь характеризуется физическими величинами. Давайте вспомним, какими?

Ученик: Сила тока, напряжение.

Учитель: Дайте небольшую характеристику каждой из этих величин, по плану:

• Назвать величину.
• Что характеризует данная величина?;
• Как обозначается?
• В каких единицах измеряется?
• Каким прибором измеряется?
• По какой формуле вычисляется?

Напряжение	Сила тока
Напряжение характеризует электрическое поле в проводнике – «пастух»	Характеризует электрический ток в проводнике – какой заряд, то есть сколько электронов пройдут по проводнику за 1 с
Обозначается буквой U	Обозначается буквой I
Единица напряжения 1 В	Единица напряжения 1 А
Измеряется вольтметром	Измеряется амперметром
Вычисляется по формуле:	Вычисляется по формуле:

Эти физические величины мы изучали по отдельности, но ведь они существуют и характеризуют нечто общее – электрическую цепь. Значит, они должны быть связаны между собой. На прошлом уроке мы установили зависимость между силой тока и напряжением. Какая это зависимость?

Ученик: Чем больше напряжение, тем больше сила тока, и наоборот: чем меньше напряжение, тем меньше сила тока.

Учитель: А как называется такая зависимость?

Ученик: Прямая зависимость!

Учитель: Графиком этой зависимости будет прямая! Мы установили зависимость между силой тока и напряжением, но у нас еще есть третья величина – сопротивление. И мы не знаем, как связаны эти величины. Как вы думаете, какова цель нашего сегодняшнего урока?

Ученики: Выяснить зависимость между тремя величинами: силой тока, напряжением и сопротивлением.

Учитель: Цель урока мы с вами поставили. И эту зависимость мы будем искать опытным путем.

ІІІ. Актуализация опорных знаний (фронтальная работа с классом)

Цель: подвести учащихся к формулировке темы урока.

Учитель: Чтобы узнать тему нашего сегодняшнего урока, необходимо разгадать кроссворд и отгадать выделенное слово по вертикали. (Каждый выполняет эту работу самостоятельно, а потом мы проверяем).

Вопросы к кроссворду:

• Бывает положительным, бывает отрицательным. (Заряд)
• Как включают вольтметр в цепь? (Параллельно)
• Единица измерения электрического заряда (количества электричества) в Международной системе единиц (СИ). (Кулон)
• Упорядоченное движение заряженных частиц. (Ток)
• Физическая величина, характеризующая электрическое поле, которое создаёт ток. (Напряжение)
• Единица напряжения. (Вольт)
• Прибор для измерения напряжения. (Вольтметр)
• Прибор для измерения силы тока. (Амперметр)

Учитель: Какое выражение мы получили?

Ученики: Закон Ома.

Учитель: Тема нашего сегодняшнего урока – Закон Ома. Откройте тетради и запишите тему урока: «Закон Ома для участка цепи».

ІV. Изучение нового материала (работа в группах)

Цель: Выяснить экспериментальным путем зависимость силы тока на участке цепи от сопротивления проводника.
Чтобы рассмотреть зависимость между силой тока, напряжением и сопротивлением, нужно обратиться к опыту. Немецкий ученый – философ И. Кант сказал так: “Все наше знание начинается с опыта”.
Разделимся на 2 группы. Первая группа выяснит, как зависит сила тока от напряжения на участке цепи при постоянном сопротивлении этого участка, вторая – как сила тока зависит от сопротивления проводника, при постоянном напряжении на его концах. А затем мы совместно сделаем общий вывод о том, как зависит сила тока одновременно от напряжения и сопротивления, т.е. решим основную задачу урока.
На столах у вас есть все необходимое оборудование, а также схемы, инструкции по выполнению эксперимента и таблицы, которые необходимо заполнить,
Техника безопасности при работе с электроприборами:

• На рабочем месте провода располагайте аккуратно, плотно соединяйте клеммы с приборами.
• После сборки всей электрической цепи, не включайте до тех пор, пока всё не проверит учитель.
• Все изменения в электрической цепи можно проводить только при выключенном источнике электропитания.
• По окончании работ отключите источник электропитания и разберите электрическую цепь.

1 группа

Инструкция по выполнению исследования

1. Собрать схему, представленную на рисунке

2. Изменяя напряжение в цепи (сначала подключить в цепь 1 батерею с напряжением 3 В, затем 4 Всоответсвенно), заполнить таблицу.
3. Построить график зависимости силы тока от напряжения.

U, B	I, A	R, Ом
		1
		1

2 группа

Инструкция по выполнению исследования

1. Собрать схему, представленную на рисунке

2. Изменяя сопротивление в цепи (сначала подключить в цепь сопротивление 6 Ом, затем 10 Ом соответсвенно), заполнить таблицу.
3. Построить график зависимости силы тока от сопротивления.

U, B	I, A	R, Ом
const		6 Ом
const		10 Ом

Внимательно следите за правильностью подключения измерительных приборов!

Учитель: Послушаем выводы 1 группы.

Учащиеся: С увеличением напряжения сила тока в проводнике возрастает при постоянном сопротивлении, т. е. при R = const, I ~ U.

Учитель: Послушаем выводы 2 группы.

Учащиеся: С увеличением сопротивления проводника сила тока уменьшается, т.е. при U = const, I ~ 1/R.

Учитель: Тогда сможем записать:

Мы получили математическую запись закона Ома, который читается так: “Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению”. Данный закон немецкий физик Георг Ом открыл в 1827 году.

Учащийся: Историческая справка (доклад ученика)

Учитель: Для запоминания формулы закона Ома и последующего его применения для решения задач лучше пользоваться треугольником.
Графическая зависимость силы тока от напряжения называется ВАХ (вольт – амперная характеристика) проводника.

Этот закон является основным в электротехнике, радиотехнике, в работе всех электрических устройств. Не знаешь закона Ома – сиди дома! Применяя основной закон электрической цепи (закон Ома), можно объяснить многие природные явления, которые на первый взгляд кажутся загадочными и парадоксальными. Например, всем известно, что любой контакт человека с электрическими проводами, находящимися под напряжением, является смертельно опасным. Всего лишь одно прикосновение к оборвавшемуся проводу высоковольтной линии способно убить электрическим током человека или животное. Но в то же время, мы постоянно видим, как птицы спокойно усаживаются на высоковольтные провода электропередач, и ничто не угрожает жизни этих живых существ. Тогда как же найти объяснение такому парадоксу?

А объясняется подобное явление довольно просто, если представить, что находящаяся на электрическом проводе птица – это один из участков электрической цепи, сопротивление которого значительно превышает сопротивление другого участка той же цепи (то есть небольшого промежутка между лапками птицы). Следовательно, сила электрического тока, воздействующая на первый участок цепи, то есть на тело птицы, будет совершенно безопасной для неё.

Однако полная безопасность гарантирована ей только при соприкосновении с участком высоковольтного провода. Но стоит только птице, усевшейся на линию электропередач, задеть крылом или клювом провод или какой-либо предмет, находящийся вблизи от провода (например, телеграфный столб), то птица неминуемо погибнет. Ведь столб непосредственно связан с землёй, и поток электрических зарядов, переходя на тело птицы, способен мгновенно убить её, стремительно двигаясь по направлению к земле. К сожалению, по этой причине в городах гибнет немало птиц.

Для защиты пернатых от губительного воздействия электричества зарубежными учеными были разработаны специальные устройства – насесты для птиц, изолированные от электрического тока. Такие приспособления размещали на высоковольтных линиях электропередач. Птицы, усаживаясь на изолированный насест, могут без всякого риска для жизни прикасаться клювом, крыльями или хвостом к проводам, столбам или кронштейнам.

V. Физминутка Repead after me. Повторяйте за мной.

Цель: Сохранение здоровья школьников, поддержание тонуса.

Two little feet go tap taptap

Two little hands go clap clapclap

Two little feet go jump jumpjump

Two little hands go thump thumpthump.

VІ. Закрепление изученного материала

Цель: проверка уровня усвоения материала и умения применять на практике.

Учитель:

а) Вернемся к закону, который мы получили, и посмотрим, как его можно применять для расчета одной величины, зная две другие.

Познакомимся с классификацией задач по теме «Закон Ома»:

б) Решение задач.

I. Логические задачи на понимание взаимосвязи между током, напряжением и сопротивлением цепи

1. Напряжение в цепи увеличили в 4 раза. Как изменится сила тока в такой цепи?

(Ответ: так как сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению в ней, то при увеличении напряжения в 4 раза и сила тока увеличится в 4 раза (при неизменном сопротивлении цепи)).

2. Сопротивление цепи увеличили в 2 раза. Как изменится сила тока, если напряжение в цепи останется неизменным?

(Ответ: так как сила тока в цепи обратно пропорциональна сопротивлению цепи, то при увеличении сопротивления в 2 раза сила тока уменьшится в 2 раза (при неизменном напряжении)).

II. Расчетные задачи на применение закона Ома

1. Напряжение на зажимах электрического утюга 220 В, сопротивление нагревательного элемента (спирали внутри корпуса) равно 50 Ом. Чему равна сила тока в нагревательном элементе?

2. Сила тока в спирали электрической лампы 0,7 А, сопротивление лампы 310 Ом. Определить напряжение, под которым находится лампа.

3. Сила тока в спирали электрической плитки равна 5 А. Напряжение, под которым находится плитка, равно 200 В. Определить сопротивление спирали.

III. Задача-график

Пользуясь графиком зависимости силы тока от напряжения между его концами, определить сопротивление этого проводника.

VІІ. Домашнее задание: § 38, упр.18 (1.2).работа со словарем.

Инструктаж по выполнению домашнего задания.

VІІІ. Подведение итогов урока

Цель: Соотнесение поставленных целей достигнутым результатам.

Сегодня на уроке вы познакомились с одним из важных законов при изучении электрических явлений “Закон Ома для участка цепи”. Научились устанавливать зависимость физических величин путем проведения эксперимента, решения задач.
1. Между какими величинами устанавливает зависимость закон Ома?
2. В какой формуле выражена эта взаимозависимость?
3. Что понравилось на уроке?
4. Какие задания вам показались наиболее интересными? Трудными? Важными?

– А сейчас поставьте итоговое количество баллов в свой оценочный лист. Согласно, него, я выставлю оценку за этот урок.

ІХ. Рефлексия (показать картинку со смайликом).

•   На уроке было комфортно и все понятно.
•   На уроке немного затруднялся, не все понятно.
•   На уроке было трудно, ничего не понял.

Закон Ома для участка цепи Закон Ома план урока

Как большее напряжение (большая разность потенциалов) означает больший ток?

Спросил 2 года, 1 месяц назад

Изменено 1 год, 7 месяцев назад

Просмотрено 2к раз

$\begingroup$

Я знаю, что напряжение — это разница в электрической потенциальной энергии между двумя точками, и что более высокое напряжение означает больше энергии для одного столба заряда (например, 9-вольтовая батарея означает 9 В).джоулей на колонку). Но как увеличение напряжения означает увеличение тока?

Почему увеличение разности потенциалов означает увеличение тока?

электрический ток
потенциал
электрическое сопротивление
напряжение
аккумуляторы

$\endgroup$

$\begingroup$

Большее напряжение означает, что электроны пытаются сильнее оттолкнуться друг от друга. Чем сильнее они пытаются оттолкнуть друг друга, тем с большей силой они двигаются, а это значит, что они способны с большей готовностью преодолевать препятствия (такие как сопротивление), а это означает, что большее их количество будет преодолевать указанные препятствия в любой данный момент времени. время.

Как давление в баллоне с воздухом. Чем больше воздуха вы нагнетаете в баллон, тем выше становится давление, равное силе, с которой газ пытается распространиться, чтобы уйти от самого себя. Затем, если вы откроете резервуар, чтобы выпустить воздух, воздушный поток будет выше, когда давление выше, чем когда оно ниже. Та же идея.

$\endgroup$

$\begingroup$

Напряжение является своего рода «суммарной» мерой электрического поля. Один из способов определить его (точнее, разность электростатических потенциалов, поскольку термин «напряжение» имеет и другие значения) — это 9b\vec{E}\cdot d\vec{\ell}$$

Где $V_{ab}$ — напряжение между точками $a$ и $b$, а $d\vec\ell$ — элемент пути между этими точками.

Это означает, что напряжение говорит вам что-то об электрическом поле между этими точками, не определяя полностью электрическое поле во всех точках между ними (поэтому я называю это «суммой»).

Это также означает, что если напряжение между двумя точками выше, это указывает на более сильное электрическое поле в пространстве между ними. И если в какой-то области есть более сильное электрическое поле, то заряженная частица в этой области будет испытывать более сильные силы и иметь тенденцию к большему ускорению и движению с более высокой средней скоростью, производя больший ток. (Но, конечно, это все лишь тенденции, бывают исключения и т. д.)

$\endgroup$

$\begingroup$

Я знаю, что напряжение – это разность потенциальной электрической энергии между 2 точками

Не совсем. Напряжение — это разница электрических потенциалов между двумя точками (энергия на единицу заряда).

, и что более высокое напряжение означает больше энергии для одного столба заряда. (т.е. батарея 9В означает 9 джоулей на колонку).

По существу да. Но лучше сказать, что более высокое напряжение означает, что на единицу заряда выполняется больше работы для перемещения заряда между двумя точками.

Но как увеличение напряжения означает увеличение тока? Почему увеличение разности потенциалов означает больший ток?

Электрический ток через поверхность определяется как скорость переноса заряда по этой поверхности. Чем больше скорость переноса заряда (тока), тем больше кинетическая энергия заряда. Более высокое напряжение означает, что больше работы выполняется на единицу заряда напряжением при перемещении его между двумя точками, тем самым обеспечивая большую кинетическую энергию на единицу заряда для преодоления сопротивления. Это означает более высокий ток.

Надеюсь, это поможет.

$\endgroup$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда 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

Объяснение разницы между напряжением и силой тока

Электричество — мощная сила, но насколько мощная? Насколько силен электрический ток, протекающий через ваши стены? Насколько опасен этот электрический заряд? Это все общие вопросы, на которые можно ответить, если вы знаете, как измерять и количественно определять различные характеристики электрического заряда. Электричество измеряется несколькими способами, и вы, возможно, слышали множество разных названий, относящихся к различным электрическим компонентам. Знаете ли вы, что они означают и как они соотносятся друг с другом? В этом блоге есть ответ — мы рассмотрим два наиболее распространенных электрических измерения: напряжение и сила тока.

Визуализация электрического потока

Чтобы лучше понять электричество, полезно визуализировать его в своем воображении как нечто, что вы можете осязаемо представить, например, реку, текущую по земле. Вода, текущая по реке, на самом деле является отличным способом визуализации электрического потока, поскольку помогает нам лучше представить, как электричество ведет себя в определенных ситуациях.

Что такое напряжение?

Напряжение — это, по сути, способ описания «количества» энергии, протекающей по линии в любой момент времени. Мы можем представить это как количество воды, протекающей через реку. Небольшой ручей или ручей может иметь лишь небольшое количество движущейся воды, может быть, галлон или два каждую минуту. Каждую секунду в большой реке могут проходить тысячи галлонов воды. В этом случае меньший ручей представляет более низкое напряжение, а большая река — пример более высокого напряжения.

Это также хорошая демонстрация того, насколько опасно высокое напряжение даже при малом токе. Существует распространенный миф, который гласит: «Убивает не напряжение, а ток». Правда в том, что вам не нужен большой ток, чтобы сделать высокое напряжение опасным. Даже невероятно медленная река может унести кого-то в одно мгновение.

Что такое сила тока?

Сила тока лучше всего может быть описана как скорость, с которой энергия течет по линии, и измеряется в единицах, известных как «амперы» или для краткости «амперы». Думайте об этом как о скорости, с которой течет река. Наш медленный ручей, который течет всего несколько галлонов воды в минуту, далеко не опасен. Однако, если бы этот небольшой ручей двигался с высокой скоростью, даже его небольшой размер мог бы сделать его опасным ориентиром. То же самое можно сказать и о нашей большой реке. Более низкая скорость может сделать реку доступной для плавания или на лодке, но более быстрое движение невероятно опасно и может стереть практически все на своем пути.

Каждое электрическое соединение может быть описано этими двумя величинами. В обычных условиях вы, вероятно, столкнетесь с напряжением, так как оно, как правило, наиболее важно для функциональности устройства. Например, если на устройстве написано, что оно рассчитано на 120-вольтовое соединение, то любое 120-вольтовое соединение будет работать. Оттуда устройство будет потреблять ток, необходимый для работы, будь то один ампер, половина ампера или даже несколько ампер для мощных устройств. Каждое устройство, которое в настоящее время подключено и включено при подключении к электрической цепи, будет потреблять по крайней мере небольшое количество тока, а больший ток предъявляет более высокие требования к электрической цепи. Цепи, в свою очередь, регулируются автоматическими выключателями, которые срабатывают и отключаются, если потребляемый ток превышает то, на что они рассчитаны.

Сила тока также важна, поскольку она может показать степень нагрузки на электрическую цепь в настоящее время. Подумайте об этом так: вы когда-нибудь пробовали дышать через соломинку для питья? Вы можете дышать с довольно постоянной скоростью, но маленький диаметр соломинки не позволяет воздуху входить или выходить так быстро, как вы обычно ожидаете. В конце концов, если вы слишком сильно надавите на соломинку, сама соломинка может выйти из строя и лопнуть. В этом случае соломинки очень похожи на электрические цепи: если вы попытаетесь передать такое же количество энергии через компоненты, которые не в состоянии справиться с ней, то эти компоненты могут выйти из строя.

Объяснение мощности в ваттах

Это качество можно проиллюстрировать одним последним измерением, о котором вы, вероятно, уже слышали: мощностью в ваттах. Мощность определяется как произведение вольт на количество ампер и является наиболее распространенным способом измерения яркости лампочки, которую вы бы установили в своем доме. Чем выше мощность, тем ярче лампа. Но это гораздо больше, чем просто измерение яркости — на самом деле это способ точно сказать, сколько энергии потребляет лампочка во время работы.

Допустим, у вас дома установлена лампочка мощностью 100 Вт. Когда вы включаете эту лампочку, она начинает потреблять свои 120 Вт мощности (в этом измерении также есть элемент времени, но мы пропустим его сейчас, чтобы упростить задачу). Если мы немного посчитаем, то можем прийти к выводу, что эта 100-ваттная лампочка потребляет от вашей электрической системы чуть более 0,8 ампер тока. В большинстве случаев это совершенно нормально. Большинство электрических цепей предназначены для обеспечения силы тока 15 или 20 ампер при напряжении 120 вольт. Однако, если эта же цепь уже потребляет более 14 ампер из-за того, что в это время к ней подключено все остальное, включение этого индикатора может привести к переключению выключателя, отключив всю вашу систему, чтобы предотвратить разрыв этой «соломинки».

У вас есть неисправный автоматический выключатель, который больше не может поддерживать ваши текущие потребности? Вы обеспокоены тем, что ваш дом не может удовлетворить ваши потребности в электричестве? Позвоните в Lightning Bug Electric по телефону (404) 471-3847 прямо сейчас, чтобы записаться на осмотр!

Как напряжение и фаза влияют на потребляемую мощность и потребляемую мощность

Двигатели не являются вечными орудиями, и ни один двигатель не живет вечно. По данным Acorn Industrial Services Ltd., срок службы большинства электродвигателей составляет от 30 000 до 40 000 часов работы. Но эта оценка зависит от ряда факторов. Правильно ли закреплен двигатель и минимизированы ли любые вибрации? Поддерживаются ли рабочие места в чистоте, чтобы свести к минимуму загрязнение грязью и сажей? А ваш мотор снабжается качественной энергией?

Последний запрос может кому-то показаться немного странным. Сила есть сила, верно? Не совсем. В этом посте мы объясним взаимосвязь между напряжением, силой тока и мощностью, а также то, как они могут повлиять на долговечность вашего насоса.

Что определяет мощность двигателя?

В 18 веке шотландский ученый-практик Джеймс Уатт разработал способ измерения одной единицы мощности. Уатта интересовали паровые двигатели, но его математическая формула сосредоточилась на чем-то совершенно другом: на скромной тягловой лошади. Он рассчитал единую единицу мощности (то есть одну лошадиную силу), заставив тягловую лошадь поднять 550-фунтовый вес на один фут за одну секунду. В виде формулы это выглядит так:

Лошадиная сила = Работа / Время

В случае, когда лошадь перемещает свой вес, работа равна силе, умноженной на расстояние.

Хотя мощность в лошадиных силах является базовой единицей измерения, ее можно применять различными способами в зависимости от варианта использования. Мы можем видеть это, например, при перекачивании жидкостей. В таком сценарии работа будет равна:

лошадиных сил = пройденный вертикальный фут * скорость потока в галлонах в минуту * удельный вес жидкости) / 3960

В этом уравнении галлоны в минуту на фут заменяют время и равны 3960. Если какие-либо переменные изменяются, например скорость потока, количество пройденных футов или вязкость жидкости, требуемая мощность также изменится.

Когда мы исследуем двигатели, приводящие насосы в действие по отдельности, мы видим еще два способа определения мощности в лошадиных силах. Механическая мощность в лошадиных силах меняет формулу на:

Лошадиная сила = (крутящий момент * число оборотов в минуту) / 63 025

Электрическую мощность в лошадиных силах рассчитать гораздо проще. Видите ли, лошадиная сила также может быть измерена в одноименных ваттах Джеймса, где одна лошадиная сила равна 745,69.9872 Вт. (Электрические приложения обычно округляются до 746 Вт.) Легко преобразовать одно в другое, и это соотношение будет играть важную роль в нашем следующем разделе.

Как напряжение влияет на мощность и скорость двигателя

Все мы знаем, что ватт связан с электричеством и что он также является мерой мощности. Однако это далеко не единственный важный показатель при измерении электроэнергии. Вы также должны обратить внимание на:

Вольт
Ампер (мера тока, протекающего через цепь)
Ом (также известное как сопротивление или максимальное количество электричества, которое может пройти через цепь, которое уменьшается по мере добавления элементов в цепь)

Ватты имеют прямую связь с вольтами, что может быть выражено следующей математической формулой :

Ватт = Напряжение * Ампер

Пока крутящий момент двигателя (т. е. сила вращения) не изменяется, скорость двигателя будет иметь отношение один к одному к напряжению. Если напряжение упадет, скорость двигателя уменьшится на ту же величину. Обратное также верно, если напряжение увеличивается.

Влияние низкого напряжения питания

Однако, когда речь идет о подаче питания на двигатель, напряжение — это всего лишь один из элементов. Сила тока (то есть сопротивление) является ключевой частью уравнения. То же самое, хотя вы не увидите его в формуле.

Проще говоря, ток описывает способ доставки электричества. Батарея будет поставлять устойчивый постоянный ток (DC). Однако электроэнергия от завода подается в виде переменного тока (AC), который вы можете представить себе как синусоиду, которая колеблется выше и ниже некоторого медианного значения напряжения. Как мы увидим, низкокачественный ток может иметь экстремальные колебания, которые могут вызвать проблемы.

Как только вы поймете взаимосвязь между этими факторами, вы сможете увидеть проблемы низкого напряжения питания: оно изменяет силу тока и силу тока, потребляемые двигателем, что может иметь непредвиденные последствия.

Что заставляет двигатель потреблять больше тока?

Двигателям для работы требуется определенная мощность в ваттах, и это результат умножения напряжения на ампер. Таким образом, когда напряжение падает, сопротивление увеличивается, чтобы обеспечить разницу, и двигатель также потребляет больше тока. Теперь ожидается некоторое изменение, учитывая природу переменного тока. Производители двигателей даже выпускают паспортные данные, показывающие максимальный ток, который может потреблять устройство. Но когда напряжение падает слишком низко (или, как мы вскоре увидим, становится слишком высоким), ампер и потребляемый ток могут резко возрасти.

Что произойдет, если сила тока слишком высока?

Когда сила тока становится слишком высокой, что обычно сопровождается избыточным потреблением тока, происходит несколько вещей. К ним могут относиться:

Всплеск температуры, сокращающий экономический срок службы двигателя
Снижение эффективности работы
Снижение пусковой способности
Возможные внеплановые остановы из-за отказа насоса типичные рабочие параметры также могут привести к таким же отрицательным результатам. Почему? Что ж, когда напряжение становится слишком высоким, оно имеет тенденцию разрушать магнитную часть двигателя. Затем двигатель начинает потреблять дополнительный ток в попытке перенамагничиваться. Результаты в основном такие же, как и при слишком низком напряжении.
В дополнение к более чем шестидесятилетнему опыту создания инновационных насосных систем (включая двигатели!), компания March Pumps также обладает ноу-хау, чтобы помочь вам спроектировать, установить и эксплуатировать их. Свяжитесь с нами! Ваша прибыль — наша цель.
Подробные факты — Lambda Geeks
В этой статье дается обзор того, что такое напряжение в последовательной цепи, его определение и расчет. Последовательное соединение выполняется путем размещения двух или более резисторов рядом в линию или прокладки нескольких проводов между ними.
Напряжение — это сила, выталкивающая электроны. Чем больше напряжение, тем выше поток электронов. В цепи с резистором и батареей разность потенциалов на резисторе равна напряжению батареи. Но если мы добавим больше резисторов последовательно, напряжения на них изменятся в соответствии с эквивалентным сопротивлением.
Как бы вы определили напряжение?
Напряжение можно определить как разность потенциальной электрической энергии на единицу заряда между двумя точками. Вольты заставляют электроны начать двигаться, тем самым проталкивая ток по электрической цепи.
Внутри батареи происходит химическая реакция, которая генерирует напряжение. Напряжение измеряется между двумя точками и обычно называется «разностью напряжений». Это мера силы движущей силы, толкающей электричество из одной точки в другую, или того, насколько сильно электрон хочет добраться до места.
Подробнее…… Функция последовательной цепи: полная информация и ответы на часто задаваемые вопросы
Две лампы последовательно; Изображение предоставлено: seekpng
Что такое напряжение в последовательной цепи — часто задаваемые вопросы
Формула напряжения в последовательной цепи :
Полное напряжение в последовательной цепи является произведением тока и эквивалентного сопротивления (полученного путем суммирования сопротивлений резистивных элементов в цепи). Единичные напряжения рассчитываются с использованием тока цепи и индивидуального сопротивления.
Мы также можем сложить отдельные напряжения резисторов, чтобы получить общее напряжение.
[Латекс]V_{net} = I. R_{eq} = V_{1} + V_{2} + V_{3}+……V_{n}[/Latex]
[Latex]V_{n} = I. R_{n}[/Latex]
Где V _net — напряжение сети
V ₁ , V ₂ 2 2 ….Vn — напряжение на отдельных резисторах
R _n — сопротивление n-го резистора
R _eq — эквивалентное сопротивление (сумма всех значений сопротивления)
Подробнее о……..Is Voltage Constant In Series: полная информация и ответы на часто задаваемые вопросы
Остается ли напряжение одинаковым в последовательной цепи?
Напряжение в последовательной цепи отличается от резистора к другому. Всякий раз, когда в цепи продолжает течь ток, сетевое напряжение «падает» через резисторы. Ранее нам был известен процесс получения индивидуального напряжения.
Представим себе электрическую цепь, подключенную к батарее 28 В. Сопротивления, присутствующие в цепи, составляют 4 Ом, 8 Ом и 16 Ом соответственно. Следовательно, R _равно = 4+8+16= 28 Ом.
Итак, текущий [Latex]i = \frac{V_{net}}{R_{eq}} = 1 \; усилитель[/латекс]
Теперь, [Латекс]V_{1} = 4\times 1 = 4\: V,\: V_{2} = 8\times 1 = 8\: V,\: V_{3} = 16\ умножить на 1 = 16\: V[/Latex]. Таким образом, мы можем ясно видеть, что значения падения напряжения различны.
Каково правило для напряжения в последовательной цепи?
Мы знаем, что напряжение в последовательной цепи представляет собой сложение всех отдельных падений напряжения на резисторах. Мы можем оценить падение напряжения, умножив конкретное значение сопротивления на общий ток в цепи.
Общие правила для напряжения в последовательной цепи:
- Один и тот же ток проходит через все резисторы. Следовательно, только если значения сопротивлений равны, падение напряжения на них будет равным.
- Сумма падений напряжения составляет чистое значение напряжения.
- Напряжение питания больше, чем отдельные падения напряжения.
Последовательная цепь RLC с переменным напряжением; «Файл: Rajz RLC soros.svg» от Zátonyi Sándor, (ifj.) Fizped находится под лицензией CC BY 3.0
Подробнее……Примеры последовательных цепей: полная информация и ответы на часто задаваемые вопросы
Почему напряжение используется в последовательных цепях?
Напряжение является одним из основных элементов последовательной цепи. Он действует как движущая сила течения. Если в последовательную цепь не подается напряжение, не будет протекать ток и не будет полезности цепи.
Напряжение в цепи можно сравнить с давлением в резервуаре с водой. Течение аналогично потоку воды. Вода, присутствующая в баке, эквивалентна заряду. Когда мы открываем кран, начинает течь вода. Точно так же, как давление толкает воду, напряжение заставляет электроны течь по цепи, генерируя ток.
Сопротивление току-напряжению аналог воды; Кредиты изображений: Wikimedia
Почему напряжение делится на последовательные цепи?
В последовательной цепи ток проходит через каждый резистор, который противодействует протеканию тока в разной степени (зависит от номинала резистора). Для этого на кулон заряда теряется часть энергии в виде тепла.
Энергия на единицу кулонового заряда называется падением напряжения. По закону сохранения энергии
общая подведенная энергия = общая потребляемая энергия каждый кулон.
Нажмите, чтобы узнать больше о последовательных делителях напряжения: что, почему, работа, применение, подробные факты.
Что такое сопротивление и омы в электричестве?
Для многих «электрическое сопротивление» и «Ом» — чуждые понятия. И уж точно они не знали бы, как измерить единицу электрического сопротивления. Понятно, что они имеют некоторое значение, когда речь идет об электрических системах, но как именно электрическое сопротивление вступает в игру? И как вообще измерить сопротивление?
В этой статье мы нашли время, чтобы развенчать все, что вам нужно знать о сопротивлении и омах в электричестве, в том числе, что это такое, почему это важно и какие факторы влияют на электрическое сопротивление. Продолжайте читать, чтобы узнать больше!
Содержание
- Что такое электрическое сопротивление?
- Почему важно электрическое сопротивление?
- Какая связь между сопротивлением и проводимостью?
- Какие факторы влияют на электрическое сопротивление?
- Как измеряется электрическое сопротивление
- Когда вам нужно большее или меньшее сопротивление электричества?
- Как контролировать сопротивление в электрических системах?
- Конечная цель для энергосистем: наименьшее сопротивление
- Понятие сопротивления при проектировании системы
Что такое электрическое сопротивление?
Электрическое сопротивление является мерой сопротивления объекта потоку электрического тока. Универсальный символ для этой меры сопротивления называется «Ом» и обозначается греческой буквой омега Ω. Все материалы в той или иной степени сопротивляются потоку электрического тока, кроме сверхпроводников, у которых сопротивление равно нулю.
Однако подавляющее большинство материалов относятся к категории проводников или изоляторов. Проводники — это материалы с очень малым сопротивлением (обычно металлы). Они позволяют электронам течь легко. Между тем, изоляторы обладают высокими свойствами сопротивления и сильно замедляют ток электронов. Примеры изоляторов включают пластик, резину и дерево.
→ Освежите в памяти свои электрические термины: амперы, вольты и ватты: разница, объясненная простым языком
Почему важно электрическое сопротивление?
Умение рассчитать электрическое сопротивление важно по нескольким причинам. Одним из наиболее полезных способов использования сопротивления является использование резисторов в электрических цепях. Они ограничивают поток электричества, позволяя использовать их для создания схем, которые управляют вещами, содержат логику или защищают электрические компоненты.
Сопротивление также говорит нам, сколько ампер достигает устройства, предохранителя или цепи. Например, в более длинных и тонких проводах будет происходить определенная потеря энергии к тому времени, когда ток достигнет устройства. Рассчитав единицу электрического сопротивления, мы можем гарантировать, что наши устройства получают нужное количество энергии.
Какая связь между сопротивлением и проводимостью?
Термины «сопротивление» и «проводимость» на самом деле являются двумя сторонами одной медали. Таким образом, чем больше сопротивление объекта, тем меньше его проводимость, и наоборот. Например, кусок резины имеет очень высокое сопротивление и низкую проводимость, а кусок меди имеет очень высокую проводимость и низкое сопротивление.
Куча резисторов.
Какие факторы влияют на электрическое сопротивление?
В соответствии с законом Ома существует несколько важных факторов, влияющих на электрическое сопротивление материала. Во-первых, это длина самого материала. Как мы уже упоминали, более длинные провода будут испытывать большее сопротивление (и, следовательно, более высокое падение напряжения), чем более короткие провода. Не только это, но и толщина (также известная как «площадь поперечного сечения») провода также влияет на сопротивление. Чем толще провод, тем меньше электрическое сопротивление.
→ Рекомендуемая литература: Основы электропроводки: что нужно знать для расчета, подключения и установки электропроводки
И, конечно, сам материал сильно влияет на проводимость. Мы уже говорили о резине и металле, но важно знать, что некоторые металлы обладают большей проводимостью, чем другие. Например, медь имеет более низкое сопротивление, чем сталь. И последнее, но не менее важное: температура также может влиять на сопротивление.
Как измеряется электрическое сопротивление
Электрическое сопротивление измеряется в Омах. Таким образом, чем выше электрическое сопротивление объекта, тем выше Ом. Итак, что произойдет, если провод, который вы используете, имеет высокое сопротивление? Вам нужно будет бороться с его сопротивлением с помощью большего напряжения, чтобы обеспечить необходимую мощность. Вот почему линии электропередач используют такое высокое напряжение. При очень высоком напряжении ток может быть ниже, и падение напряжения не является большой проблемой.
Отличным способом измерения сопротивления является мультиметр. Просто поверните циферблат к знаку Омега (Ω) и поместите штыри на любой конец провода, который вы хотите измерить. Затем ваш мультиметр сообщит вам, какое сопротивление испытывает электрический поток.
→ Узнайте больше о том, как использовать цифровой мультиметр для измерения электрического сопротивления и не только.
Когда вам нужно более высокое или более низкое сопротивление в электричестве?
Существует множество причин, по которым вам может понадобиться более высокое или более низкое электрическое сопротивление. Расчет сопротивления важен для обеспечения того, чтобы определенное устройство или цепь получали нужное количество вольт или ампер.
Например, вам может понадобиться меньшее сопротивление в проводах, ведущих от аккумуляторной батареи к инвертору. Это связано с тем, что низковольтный постоянный ток обычно требует толстых коротких проводов для подачи максимально возможной мощности.
Напротив, вам может понадобиться высокое сопротивление при попытке понизить ток, доступный для небольшого компонента. Например, в некоторых схемах используются переключатели для определения того, что что-то открыто или закрыто. Этим проводам не требуется большой ток, поскольку они предназначены не для передачи энергии, а для восприятия. В этом случае требуется высокое сопротивление, чтобы предотвратить большой поток мощности.
Как контролировать сопротивление в электрических системах?
Лучший способ точно контролировать сопротивление в электрических системах — использовать небольшие устройства, называемые резисторами. Различают прецизионные и переменные резисторы. Прецизионные резисторы могут обеспечить сопротивление с точными омическими значениями. Переменные резисторы имеют более высокие уровни допуска, что приводит к изменению сопротивления.
Прецизионный резистор обычно имеет уровень допуска 0,005 %, что означает, что его сопротивление изменяется только на 0,005 %. Это обеспечивает почти точный способ контроля сопротивления. Они чаще всего используются в схемотехнике.
Тип резистора, который вы выберете, будет зависеть от нескольких факторов. Поскольку резисторы используются как для ограничения тока, так и для деления напряжения, бывают случаи, когда вам абсолютно необходим высокоточный резистор. Например, если точность напряжения оказывает большое влияние на цепь, к которой оно ведет, используйте прецизионный резистор. С другой стороны, если точность напряжения действительно не влияет на предстоящую схему, можно обойтись переменным резистором.
В проводах можно рассчитать сопротивление на фут типа провода. Используя закон Ома и уравнения падения напряжения, можно выяснить, какое сечение провода необходимо для определенной длины.
Конечная цель для энергосистем: наименьшее сопротивление
Хотя иногда нам необходимо контролировать или ограничивать сопротивление, конечной целью является создание наименьшего сопротивления во всей электрической системе. В конце концов, чем больше сопротивление, тем больше мощности вам потребуется. Вот почему так важно использовать провода правильного размера.
Большие провода имеют гораздо более низкое сопротивление на единицу длины. Маленькие провода имеют более высокое сопротивление и сгорают, если через них проходит слишком большой ток.
Если провода слишком маленькие или слишком длинные, в системе будет слишком большое сопротивление и недостаточное напряжение на конце провода. В конечном счете, вы хотите, чтобы ваша электрическая система работала максимально эффективно и безопасно. Вы не можете достичь этого без возможности измерения сопротивления.
При таком количестве разговоров об амперах, вольтах и ваттах легко упустить из виду электрическое сопротивление и единицы электрического сопротивления. Тем не менее, сопротивление чрезвычайно важно при определении того, сколько энергии проходит по вашим проводам и достигает ваших устройств.
Без возможности расчета сопротивления мы не смогли бы определить подходящий размер и длину провода, создать полезные печатные платы и точно измерить, сколько электричества получает устройство! Таким образом, важно найти время, чтобы понять электрическое сопротивление. Как только вы это сделаете, вы сможете чувствовать себя уверенно, работая с собственной электрической системой.
У вас есть вопросы о сопротивлении? Оставьте их в комментариях ниже!
Узнайте больше о наших литиевых батареях Battle Born!
Хотите узнать больше об электрических системах и литиевых батареях?
Мы знаем, что строительство или модернизация электрической системы может быть сложной задачей, поэтому мы здесь, чтобы помочь. Наш отдел продаж и обслуживания клиентов из Рено, штат Невада, готов ответить на ваши вопросы по телефону (855) 292-2831!
Кроме того, присоединяйтесь к нам на Facebook, Instagram и YouTube, чтобы узнать больше о том, как системы с литиевыми батареями могут обеспечить ваш образ жизни, увидеть, как другие построили свои системы, и обрести уверенность, чтобы выйти и остаться там.
Присоединяйтесь к нашему списку контактов
Подпишитесь сейчас на новости и обновления на ваш почтовый ящик.
Поделись
3.4 Электроэнергия и энергия
Цели обученияМощность в электрических цепяхСтоимость электроэнергии
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете делать следующее:
Рассчитать мощность, рассеиваемую резистором, и мощность, отдаваемую источником питания
Расчет стоимости электроэнергии при различных обстоятельствах
Информация, представленная в этом разделе, поддерживает следующие цели обучения и научные практики AP®:
5.B.9.8 Учащийся может переводить графическое и символическое представления экспериментальных данных, описывающих отношения между мощностью, током и разностью потенциалов на резисторе. (СП 1.5)
Мощность в электрических цепях
Энергия у многих ассоциируется с электричеством. Зная, что мощность — это скорость использования или преобразования энергии, как можно выразить электрическую мощность? На ум могут прийти линии электропередач. Мы также думаем о лампочках с точки зрения их номинальной мощности в ваттах. Сравним 25-ваттную лампочку с 60-ваттной. (См. рис. 3.17(a)) Поскольку обе лампы работают при одинаковом напряжении, лампочка мощностью 60 Вт должна потреблять больший ток, чтобы иметь большую номинальную мощность. Таким образом, сопротивление лампочки мощностью 60 Вт должно быть ниже, чем у лампы мощностью 25 Вт. Если мы увеличиваем напряжение, мы также увеличиваем мощность. Например, когда лампочка мощностью 25 Вт, рассчитанная на работу от сети 120 В, подключается к сети 240 В, она короткое время очень ярко светится, а затем перегорает. Как именно напряжение, ток и сопротивление связаны с электроэнергией?
Рисунок 3.17 (a) Какая из этих ламп накаливания, 25-ваттная (вверху слева) или 60-ваттная (вверху справа), имеет большее сопротивление? Что потребляет больше тока? Что потребляет больше всего энергии? Можно ли по цвету сказать, что нить накаливания 25 Вт холоднее? Является ли более яркая лампочка другого цвета, и если да, то почему? (Dickbauch, Wikimedia Commons; Greg Westfall, Flickr) (b) Эта компактная люминесцентная лампа (CFL) излучает ту же интенсивность света, что и лампа накаливания мощностью 60 Вт, но с мощностью от 1/4 до 1/10 входной мощности. (dbgg1979, Фликр)
Электрическая энергия зависит как от задействованного напряжения, так и от перемещенного заряда. Проще всего это выражается как PE=qV, PE=qV, size 12{«PE»= ital «qV»} {}, где qq size 12{q} {} – перемещаемый заряд, а VV size 12{V} {} это напряжение (или, точнее, разность потенциалов, через которую проходит заряд). Мощность — это скорость, с которой перемещается энергия, поэтому электрическая мощность равна
.
3,26 P=PEt=qVt.P=PEt=qVt. size 12{P = {{ ital «PE»} over {t} } = {{ ital «qV»} over {t} } «.»} {}
Учитывая, что ток равен I=q/tI=q/t размер 12{I = q/t} {} (обратите внимание, что здесь Δt=tΔt=t размер 12{Δt=t} {}), выражение для мощности становится
3,27 П=IV.П=IV. размер 12 {P = итал. «IV.»} {}
Электрическая мощность (P)P) — это просто произведение тока на напряжение. Мощность имеет привычные единицы измерения ватт. Поскольку единицей СИ для потенциальной энергии (PE) является джоуль, мощность измеряется в джоулях в секунду или ваттах. Таким образом, 1 А⋅В=1 Вт. 1 А⋅В=1 Вт. Например, в автомобилях часто есть одна или несколько дополнительных розеток, с помощью которых можно заряжать мобильный телефон или другие электронные устройства. Эти розетки могут быть рассчитаны на 20 А, чтобы цепь могла обеспечить максимальную мощность P=IV=(20 А)(12 В)=240 Вт. P=IV=(20 А)(12 В)=240 Вт. приложений электрическая мощность может быть выражена в вольт-амперах или даже киловольт-амперах (1 кА ⋅ В = 1 кВт) (1 кА ⋅ В = 1 кВт). типоразмер 12{«1 кА » cdot V=» 1 кВт»} {}
Чтобы увидеть отношение мощности к сопротивлению, мы комбинируем закон Ома с P=IV.P=IV. размер 12{P = итал. «IV»} {} Замена I=V/RI=V/R размера 12{I = итал. «V/R»} {} дает P=(V/R)V=V2/RP= (В/Р)В=В2/Р. размер 12{P = $ V/R $ V=V rSup { размер 8{2} } R} {} Аналогично, замена V=IRV=IR размера 12{V= ital «IR»} {} дает P= I(IR)=I2R.P=I(IR)=I2R. size 12{P =I $ ital «IR» $ = I rSup { size 8{2} } R} {} Для удобства здесь перечислены вместе три выражения для электрической мощности.
3,28 P=IVP=IV размер 12{P = итал. «IV»} {}
3.29 P=V2RP=V2R размер 12{P = {{V rSup {размер 8{2} } } свыше {R} } } {}
3.30 P=I2RP=I2R
Обратите внимание, что первое уравнение справедливо всегда, а два других можно использовать только для резисторов. В простой схеме с одним источником напряжения и одним резистором мощность, подаваемая источником напряжения, и мощность, рассеиваемая резистором, идентичны. В более сложных схемах размером PP 12{P}{} может быть мощность, рассеиваемая одним устройством, а не общая мощность в цепи.
Выполнение соединений: использование графиков для расчета сопротивления
Поскольку p∝I2p∝I2 и p∝V2p∝V2, график зависимости мощности от тока или напряжения является квадратичным. Пример показан на рисунке ниже.
Рисунок 3.18 На рисунке показаны зависимости мощности от тока (а) и зависимости мощности от напряжения (б) для простых резисторных цепей.
Используя уравнения (20.29) и (20.30), мы можем рассчитать сопротивление в каждом случае. На графике (а) мощность равна 50 Вт при силе тока 5 А; следовательно, сопротивление можно рассчитать как R=P/I2=50/52=2 Ом. R=P/I2=50/52=2 Ом. Точно так же значение сопротивления можно рассчитать на графике (b) как R=V2/P=102/50=2 Ом R=V2/P=102/50=2 Ом
Из трех разных выражений для электроэнергии можно получить разные выводы. Например, P=V2/RP=V2/R размер 12{P = V rSup {размер 8{2} } /R} {} подразумевает, что чем ниже сопротивление, подключенное к данному источнику напряжения, тем больше отдаваемая мощность. Кроме того, поскольку напряжение квадратично в P=V2/R, P=V2/R, эффект приложения более высокого напряжения, возможно, больше, чем ожидалось. Таким образом, когда напряжение удваивается до 25-ваттной лампы, ее мощность увеличивается почти в четыре раза до примерно 100 Вт, что приводит к ее перегоранию. Если бы сопротивление лампочки оставалось постоянным, ее мощность была бы ровно 100 Вт, но при более высокой температуре ее сопротивление также выше.
Пример 3.7 Расчет рассеиваемой мощности и тока: горячая и холодная мощность
(a) Рассмотрим примеры, приведенные в Законе Ома: Сопротивление и простые цепи и Сопротивление и удельное сопротивление. Затем найдите мощность, рассеиваемую автомобильной фарой в этих примерах как в горячем, так и в холодном состоянии. б) Какой ток он потребляет в холодном состоянии?
Стратегия для (a)
Для горячей фары мы знаем напряжение и ток, поэтому мы можем использовать P=IVP=IV size 12{P = ital «IV»} {}, чтобы найти мощность. Для холодной фары нам известны напряжение и сопротивление, поэтому мы можем использовать P=V2/RP=V2/R размер 12{P = V rSup {размер 8{2} } /R} {}, чтобы найти мощность.
Решение для (а)
Введя известные значения тока и напряжения для горячей фары, получим
3,31 P=IV=(2,50 А)(12,0 В)= 30,0 W.P=IV=(2,50 А )(12,0 В)= 30,0 Вт. Размер 12{P = итал «IV» = $ 2 «.» «50 А» $ $ «12» «.» «0 В» $ =» 30″ » .» «0 Вт.»} {}
Сопротивление холоду составляло 0,350 Ом, 0,350 Ом, поэтому мощность, которую он потребляет при первом включении, составляет
3,32 P=V2R=(12,0 В)20,350 Ом= 411 Вт.P=V2R= (12,0 В) 20,350 Ом = 411 Вт. размер 12 {P = { {V rSup { размер 8 {2} } } свыше {R} } = { { $ «12» «.» «0 В» $ rSup {размер 8{2} } } более {0 «.» «350» %OMEGA } } =» 411 Вт.»} {}
Обсуждение для (a)
30 Вт, рассеиваемые горячей фарой, являются типичными. Но 411 Вт в холодном состоянии на удивление выше. Начальная мощность быстро уменьшается по мере увеличения температуры лампы и увеличения ее сопротивления.
Стратегия и решение для (b)
Ток при холодной лампе можно определить несколькими способами. Мы преобразуем одно из уравнений мощности, P=I2R,P=I2R, и вводим известные значения, получая
3,33 I=PR=411 Вт0,350 Ом= 34,3 A.I=PR=411 Вт0,350 Ом= 34,3 А. 12{I = sqrt { { {P} над {R} } } = sqrt { { {«411 Вт»} над {0 «.» «350 » %OMEGA } } } =» 34″ «.» «3 А.»} {}
Обсуждение для (b)
Ток в холодном состоянии заметно выше установившегося значения 2,50 А, но ток быстро снизится до этого значения по мере повышения температуры лампы. Большинство предохранителей и автоматических выключателей (используемых для ограничения тока в цепи) рассчитаны на то, чтобы кратковременно выдерживать очень высокие токи при включении устройства. В некоторых случаях, например, с электродвигателями, ток остается высоким в течение нескольких секунд, что требует специальной медленной продувки 9.Предохранители 0062.
Стоимость электроэнергии
Чем больше электроприборов вы используете и чем дольше они остаются включенными, тем выше ваш счет за электроэнергию. Этот известный факт основан на соотношении между энергией и мощностью. Вы платите за использованную энергию. Так как P=E/t,P=E/t, размер 12{P=E/t} {} мы видим, что
3.34 E=PtE=Pt размер 12{E = итал. «Pt»} {}
– энергия, использованная устройством с использованием мощности ПП типоразмера 12{P} {} за интервал времени t.t. размер 12{t} {} Например, чем больше горит лампочек, тем больший размер PP 12{P} {} используется; чем дольше они включены, тем больше размер tt 12{t} {}. Единицей энергии в счетах за электроэнергию является киловатт-час (кВт⋅чкВт⋅ч размер 12{«кВт» cdot h} {}), что соответствует соотношению E=Pt.E=Pt. size 12{E = ital «Pt»} {} Стоимость эксплуатации электроприборов легко оценить, если иметь некоторое представление об их энергопотреблении в ваттах или киловаттах, времени их работы в часах и стоимости одного киловатт-час для вашего электроснабжения. Киловатт-часы, как и все другие специализированные единицы энергии, такие как пищевые калории, могут быть преобразованы в джоули. Вы можете доказать себе, что 1 кВт⋅ч = 3,6×106 Дж. 1 кВт⋅ч = 3,6×106 Дж. размер 12{1″кВт» cdot «h = 3» «.» 6´»10″ rSup {размер 8{6} } «J»} {}
Потребляемая электрическая энергия (E)(E) размера 12{E} {}) может быть уменьшена либо за счет сокращения времени использования, либо за счет уменьшения энергопотребления этого прибора или приспособления. Это не только снизит стоимость, но и уменьшит воздействие на окружающую среду. Улучшение освещения — один из самых быстрых способов сократить потребление электроэнергии в доме или на предприятии. Около 20 процентов энергии, потребляемой домом, идет на освещение, в то время как в коммерческих учреждениях этот показатель приближается к 40 процентам. Люминесцентные лампы примерно в четыре раза более эффективны, чем лампы накаливания — это верно как для длинных трубок, так и для компактных люминесцентных ламп (КЛЛ). (См. рис. 3.17(b)) Таким образом, 60-ваттную лампу накаливания можно заменить 15-ваттной КЛЛ той же яркости и цвета. КЛЛ имеют изогнутую трубку внутри шара или спиралевидную трубку, все они соединены со стандартным ввинчивающимся основанием, которое подходит для стандартных патронов для ламп накаливания. (Первоначальные проблемы с цветом, мерцанием, формой и высокими первоначальными вложениями в КЛЛ были решены в последние годы.) Теплопередача от этих КЛЛ меньше, и они служат в 10 раз дольше. Значение инвестиций в такие лампочки рассматривается в следующем примере. Новые белые светодиодные лампы (которые представляют собой группы небольших светодиодных лампочек) еще более эффективны (в два раза эффективнее, чем КЛЛ) и служат в 5 раз дольше, чем КЛЛ. Однако их стоимость по-прежнему высока.
Установление соединений: энергия, мощность и время
Отношение E=PtE=Pt size 12{E = ital «Pt»} {} может оказаться полезным во многих различных контекстах. Энергия, которую ваше тело использует во время упражнений, связана, например, с уровнем мощности и продолжительностью вашей активности. Величина нагрева источником питания связана с уровнем мощности и временем его применения. Даже доза облучения рентгеновского изображения связана с мощностью и временем облучения.
Пример 3.8 Расчет рентабельности компактных люминесцентных ламп (КЛЛ)
Если стоимость электроэнергии в вашем районе составляет 12 центов за кВтч, какова общая стоимость (капитальные плюс эксплуатация) использования лампы накаливания мощностью 60 Вт в течение 1000 часов (срок службы этой лампы), если стоимость лампы составляет 25 центов. ? (b) Если мы заменим эту лампочку компактной люминесцентной лампой, которая дает такой же световой поток, но в 1/4 меньше мощности, и которая стоит 1,50 доллара, но служит в 10 раз дольше (10 000 часов), какова будет общая стоимость?
Стратегия
Чтобы найти эксплуатационные расходы, мы сначала найдем используемую энергию в киловатт-часах, а затем умножим на стоимость киловатт-часа.
Решение для (a)
Энергия, используемая в киловатт-часах, находится путем ввода мощности и времени в выражение для энергии.
3,35 E=Pt=(60 Вт)(1000 ч)= 60 000 Вт ⋅ hE=Pt=(60 Вт)(1 000 ч)= 60 000 Вт ⋅ ч размер 12{E = итал. «Pt» = $ «60 Вт» $ $«1000 ч» $ =» 60 000 Вт » cdot » ч.»} {}
В киловатт-часах это
3,36 E= 60,0 кВт ⋅ ч.E= 60,0 кВт ⋅ ч. размер 12{Е = 60″ «.» «0 кВт » cdot » h.»} {}
Теперь стоимость электроэнергии
3,37 стоимость = (60,0 кВт⋅ч) (0,12 долл. США/кВт⋅ч) = 7,20 долл. США. стоимость = (60,0 кВт⋅ч) (0,12 долл. США/кВт⋅ч) = 7,20 долл. США.
Общая стоимость составит 7,20 долларов США за 1000 часов (около полугода при 5 часах в день).
Решение для (b)
Поскольку КЛЛ потребляет только 15 Вт, а не 60 Вт, стоимость электроэнергии составит 7,20 долл. США/4 = 1,80 долл. США. КЛЛ прослужит в 10 раз дольше, чем лампа накаливания, так что инвестиционные затраты составят 1/10 стоимости лампы за этот период использования, или 0,1 (1,50 доллара США) = 0,15 доллара США. Таким образом, общая стоимость составит $1,9.5 на 1000 часов.
Обсуждение
Таким образом, использование компактных люминесцентных ламп намного дешевле, хотя первоначальные инвестиции выше. Повышенная стоимость рабочей силы, которую бизнес должен включать в себя для более частой замены ламп накаливания, здесь не учитывалась.
Установление соединений: эксперимент на дому — Инвентаризация потребления электроэнергии
1) Составьте список номинальных мощностей различных электроприборов в вашем доме или комнате. Объясните, почему что-то вроде тостера имеет более высокий рейтинг, чем электронные часы. Оцените энергию, потребляемую этими приборами в среднем в день (путем оценки времени их использования). Некоторые приборы могут указывать только рабочий ток. Если напряжение в доме 120 В, используйте P=IV.P=IV. size 12{P = ital «IV»} {} 2) Проверьте общую мощность, используемую в туалетах на этаже или в здании вашей школы. (Возможно, вам придется предположить, что мощность используемых флуоресцентных ламп составляет 32 Вт.