Основные методы измерения мощности высокочастотного сигнала



В данной статье рассмотрены основные методы измерения мощности высокочастотных сигналов. Статья не несет в себе глубокой технической новизны, а рассматривает уже известные науке методы измерения и контроля мощности, и группирует их по основным параметрам.

Ключевые слова: измерение, мощность, сигнал, метод, высокочастотный сигнал.

Одно из важнейших мест в любой инженерной практике занимают измерения. Широкое и повсеместное использование радиоэлектронных устройств на основе цифровой обработки и передачи сигналов несет в себе необходимость в диагностировании их технического состояния. В первую очередь это определение качества передачи сигналов по каналу связи.

Задача измерения мощности может возникать во всех диапазонах частот, применяемых в радиотехнике. На низких и высоких частотах для описания процессов в радиотехнических цепях используют ток и напряжение.

В тех редких случаях, когда необходимо определять мощность, ее удобно измерять косвенным образом — по результатам прямых измерений тока, напряжения и сдвига фаз между ними. Если сопротивление нагрузки чисто активно, то достаточно измерить ток или напряжение. В этом случае измерительный прибор можно проградуировать в единицах мощности.

Для прямых измерений мощности применяют ваттметры, основанные на перемножении мгновенных значений тока и напряжения. На низких частотах для перемножения можно использовать ферродинамические приборы, на высоких частотах получили распространение различные электронные устройства.

В то же время, на основе измерения напряжения и тока неприемлемы в СВЧ диапазоне. Это обусловлено различием напряжения и тока в нагрузке от напряжения и тока в тракте передачи сигнала. Помимо этого, в данном диапазоне частот сами измерители оказывают искажающее влияние на цепь, в которой проводится измерение. В связи с этим, используются методы на основе преобразования электромагнитной энергии в другие виды, которые менее подвержены искажениям в процессе измерений, например тепловую.

1. Термоэлектрический метод

В датчиках на основе теплового излучения, входящий сигнал повышает температуру оконечной нагрузки. Данное изменение температуры можно измерить напрямую, либо косвенно, после чего определенным образом можно измерить входную мощность сигнала.

В болометрах (тепловых датчиках на основе термисторов) в качестве оконечной высокочастотной нагрузки используется термоэлемент, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры. Это позволяет измерять температуру термоэлемента путем измерения его внутреннего сопротивления.

Рис. 1. Схема термисторного датчика

Принципиальная схема термисторного датчика представляет собой мост Уитстона в углу которого размещается термистор. Для управления всем мостом, а также с целью усиления входного сигнала используют схему автоматической балансировки.

Управляемый ток смещения подается на мост и нагревает термистор до тех пор, пока сопротивление термистора не станет равно сопротивлению других резисторов моста. Как только сопротивление резисторов и термистора уравнивается наступает уравновешенное состояние моста.

Мощность, рассеиваемая на термоэлементе, представляет собой не только мощность высокочастотного сигнала, но мощность от подачи управляемого тока смещения. Необходимая мощность высокочастотного сигнала может быть рассчитана путем вычисления эталонной мощности термоэлемента, при отсутствии воздействия высокочастотного сигнала, из общей мощности, рассеиваемой на термисторе. Учитывая, что при уравновешенном состоянии моста, мощность управляемого тока смещения вычисляется как одна четвертая общей мощности моста, которая в свое очередь вычисляется как произведение напряжения на мосте и тока, протекающего через мост.

Оставшиеся резисторы моста имеют малые температурные коэффициенты сопротивления, ввиду чего их можно не учитывать при расчете мощности, рассеиваемой на термисторе.

Рис. 2. Функциональная схема болометра

Зачастую, в измерителях мощности на основе термисторов используются сразу два идентичных моста с термисторами.

Первый мост, как было рассмотрено ранее, используется для измерения мощности высокочастотного сигнала, а второй для контроля температуры окружающей среды.

Еще одним типом измерителей мощности на основе теплового излучения являются приборы с использованием термопары в качестве согласованной нагрузки.

В таких приборах, высокочастотный сигнал подается на согласованную нагрузку термопары. Повышение температуры обусловлено механическим переходом между двумя разнородными металлами. В данном переходе формируется повышенное напряжение в ответ на градиент температуры через каждый металлический сегмент. Так как данное напряжение весьма мало — порядка нескольких милливольт на десять градусов Цельсия, то с целью увеличить выходное напряжение, наиболее часто в термопарном датчике соединяют сразу несколько термопар. Термопары последовательно располагаются друг за другом и таким образом формируют термоэлектрическую батарею.

Как и в случае с термисторами, термоэлектрическая батарея так же формирует высокочастотную нагрузку, поэтому батарея подключается таким образом, чтобы высокочастотный сигнал проходил только по одному концу каждой термопары. Это условие выполняется за счет емкостных связей, возникающих на высокой частоте, при поддержании связи по постоянному току выходного сигнала.

Из-за задержек теплового потока, входное напряжение на датчике мощности имеет относительно высокую временную постоянную, а так же линейную зависимость от входной мощности. Иными словами, показания на термодатчике пропорциональны среднему значению мощности высокочастотного сигнала. Поэтому термопарные датчики чаще других используются для измерения уровня мощности модулированного сигнала.

2. Диодные датчики высокочастотной мощности

В диодных датчиках для обнаружения напряжения высокочастотного сигнала на резисторе оконечной нагрузки используются полупроводниковые диоды. Диоды преобразуют переменное напряжение тока в постоянное, которое регистрирует измеритель мощности и масштабирует для формирования показания уровня мощности. Однако измерение мощности по напряжению требует более детальных процедур по согласованию, чтобы исключить изменение импеданса оконечной нагрузки, что может привести к ошибкам измерения.

Для этого к выходу диода подключается сглаживающий конденсатор, который преобразует пульсирующее напряжение постоянного тока в напряжение с установившейся амплитудой. Напряжение на выходе диодного детектора при низком уровне сигнала пропорционально его мощности, а при высоком уровне сигнала пропоционально пиковому напряжению высокочастотного сигнала.

Опытным путем было установлено, что если пиковое напряжение несущей высокочастотного сигнала ниже 30мВ, то диоды функционируют как нелинейные резисторы, так как уровня мощности недостаточно для полного открытия диодов в прямом направлении. Выходной сигнал при этом почти пропорционален квадрату подаваемого высокочастотного напряжения. Такая область характеристики диодного датчика называется «областью квадратичного детектирования». При работе в этой области, даже при наличии модуляции, средний уровень мощности высокочастотного сигнала будет пропорционален среднему выходному напряжению постоянного тока.

Таким образом, если пиковая мощность все время находится в области квадратичного детектирования диодов, то диодный датчик можно использовать и для измерения среднего уровня мощности модулированного сигнала.

Рис. 3. Схема диодного датчика мощности

При уровне сигнала выше 0 дБм (пиковое входное напряжение 300 мВ) диоды переходят в состояние полной проводимости в прямом направлении в каждом периоде несущей, а пиковое напряжение высокочастотного сигнала удерживается сглаживающими конденсаторами. В этой области характеристики датчик функционирует как пиковый детектор, или как его еще называют «детектор огибающей модулированного сигнала», а выходное напряжение постоянного тока будет равно удвоенной амплитуде входного высокочастотного сигнала минус удвоенное падение напряжение на диоде в прямом направлении. Эта область характеристики диодного датчика называется «областью обнаружения пиковых значений». При работе в этой области среднее выходное напряжение постоянного тока будет пропорционально пиковому уровню высокочастотного напряжения.

«Область квадратичного детектирования» и «область обнаружения пиковых значений», а также «переходная область» между ними (обычно приблизительно от -20 дБм до 0 дБм), в измерителе уровня мощности должны быть линеаризованы.

Этот процесс линеаризации не представляет никаких трудностей для современных измерителей уровня мощности.

Несмотря на высокую чувствительность и простую линеаризацию, которые достигаются за счет применения цифровых методов обработки, при модуляции возможна перегрузка диодных датчиков, если пиковая амплитуда сигнала превышает верхнее предельное значение области квадратичного детектирования. При наличии высокоуровневой модуляции амплитуда высокочастотного сигнала переходит в область обнаружения пиковых значений диодного детектора. В этой ситуации выходное напряжение детектора будет быстро подниматься до максимальных пиковых значений и затем медленно опускаться при падении уровня сигнала. Поскольку входной сигнал может иметь любую амплитуду во время падения напряжения конденсатора, больше невозможно будет определить эффективный средний уровень мощности модулированного сигнала после того, как пиковый уровень ВЧ-мощности перейдет в область обнаружения пиковых значений диода.

Решить данную проблему можно путем загрузки детектора таким образом, чтобы быстрее уменьшался уровень выходного напряжения. Сделать это можно за счет уменьшения сопротивления нагрузки, подключенной после диодов

Если выходной сигнал датчика точно отслеживает огибающую модулированного сигнала без значительной задержки по времени или без эффекта фильтрации, то, как правило, можно выполнить надлежащую линеаризацию выходного сигнала в режиме реального времени. При необходимости, можно выполнить любую необходимую фильтрацию этого линеаризированного сигнала. Это предоставляет возможность достаточно быстродействующему диодному датчику точно измерять как среднюю, так и мгновенную мощность модулированных сигналов с любым уровнем мощности в динамическом диапазоне датчика. Такой тип датчика называют «датчиком пикового уровня мощности».

3. Измерение амплитуды с использованием приемника

Еще одним способом косвенного измерения уровня высокочастотной мощности является метод «приемника»

Методика измерений аналогична той, что используется в обычных радиосистемах с амплитудной модуляцией. Входной сигнал в смесителе преобразуется с понижением до промежуточной частоты. На выходе смесителя представлены результаты суммы и разности частоты гетеродина с входящим высокочастотным сигналом. Далее промежуточная частота подается на каскад усилителей и фильтров и после подстроения промежуточная частота оцифровывается, либо предварительно демодулируется.

Некоторые измерительные приборы, например анализаторы спектра, могут регулировать, параметры настройки цепи приема, такие как разрешении (ширину) полосы частот или частоту настройки. Это обеспечивает дополнительную «гибкость», когда необходимо оценить спектральный состав сигнала.

Основная причина этого заключается в том, что измерения с использованием приемника не являются измерениями уровня мощности в полном смысле этого слова, а скорее являются измерениями абсолютной амплитуды составляющей напряжения сигнала в конкретном диапазоне частот. Этот способ узкополосных измерений, или способ настраиваемых измерений, очень отличается от широкополосных измерений уровня мощности с использованием датчика; и выводимый результат часто не совпадает с результатом измерения фактического уровня мощности.

Рис. 4. Схема типового приемника

Измерение амплитуды ВЧ-сигналов с использованием монолитных интегральных схем

С развитием сетей передачи данных, все больше возникает необходимость в различного рода схемах мультиплексирования, которые предостовляют возможность нескольким устройствам в сети одновременно использовать один и тот же канал передачи данных. Многие из этих протоколов требуют от устройств связи точного контроля и управлении своей передаваемой мощностью. Данное требование обусловлено тем, чтобы сигнал какого-либо одиночного устройства не преобладал над другими в составном сигнале приемника базовой станции.

За счет выполнения процедуры выравнивания амплитуд принимаемых сигналов от всех мобильных передатчиков базовая станция может разделять отдельные сигналы.

Из-за необходимости выполнения этого требования возникло семейство интегральных схем, предназначенных для текущего контроля амплитуды высокочастотных сигналов в режиме реального времени. Существует несколько различных типов интегральных схем, которые были представлены за последние годы, в том числе аналоговые множители, детекторы истинного среднеквадратичного значения напряжения, демодулирующие логарифмические усилители, а также специализированные интегральные схемы индикации уровня принимаемого сигнала (RSSI). Все вышеперечисленные интегральные схемы содержат «быстрый» входной каскад высокочастотных сигналов и выводят постоянное напряжение, которое пропорционально амплитуде входного сигнала.

Эти интегрированные решения обычно имеют низкую стоимость и зачастую характеризуются нелинейной амплитудно-частотной характеристикой. Практически всегда эти схемы не калибруются и обычно предназначены для конкретного варианта применения. Кроме того, большая часть этих схем выполняет функцию измерения напряжения, а не функцию обнаружения действительного уровня мощности, хотя надлежащая входная схема может принять сигнал таким образом, чтобы мог быть вычислен эквивалентный уровень мощности. По этим причинам интегральные схемы обнаружения высокочастотных сигналов ограничены по своим возможностям использования для измерений мощности общего назначения.

Литература:

1. Дворяшин Б. В., Кузнецов Л. И. Радиотехнические измерения — Москва, Советское радио,1978. 360 с.
2. John G. Webster, Halit Eren Measurement, Instrumentation, and Sensors Handbook — Boca Raton, CRC Press, 2014. 1921 с.
3. Дансмор Д. П. Настольная книга инженера. Измерения параметров СВЧ-устройств с использованием передовых методик векторного анализа цепей: пер. с англ. — М.: Техносфера, 2018. — 735 с

Основные термины (генерируются автоматически): высокочастотный сигнал, выходное напряжение, модулированный сигнал, входной сигнал, напряжение, область обнаружения, сигнал, ток, уровень мощности, выходной сигнал.

Реле напряжения для защиты всего дома

Главная Реле напряжения для защиты всего дома

Реле напряжения RBUZ для защиты всего дома пользуются наибольшей популярностью ввиду того, что можно установить всего одно реле напряжения RBUZ в щиток освещения и одним прибором обезопасить всю технику Вашего дома или квартиры. При подаче напряжения, которое выходит за пределы установленных Вами параметров, реле напряжения RBUZ отключит питание сразу во всем доме или квартире.

Реле напряжения RBUZ (РБУЗ) выпускаются на 16,25,32,40,50 и 63 Ампера и предназначены для установки в щитке освещения для защиты коттеджа, квартиры, дома, дачи. Выбирается реле напряжения RBUZ номиналом по току, бОльшим номинала вашего вводного автоматического выключателя. Так, например, если вводной автомат на 32А, нужно выбрать реле напряжения RBUZ на 40А (для особо запасливых сообщаем, что в этом случае реле напряжения RBUZ на 50 или 63 Ампера также будут успешно работать). Если автомат на 40А, то RBUZ на 50 (или 63А).
Если у Вас потребление электроэнергии превышает 63 Ампера , то защититься  можно по отдельности 16-Амперными реле напряжения розеточного типа R116Y либо установить в щиток освещения Реле напряжения на DIN-рейку RBUZ (РБУЗ) D16 (16A) и подключить к нему контактор, силовые контакты которого будут коммутировать соответствующую нагрузку. (Контактор можно выбрать здесь)
Схемы подключения реле напряжения RBUZ (РБУЗ) доступны в паспорте на каждую модель реле напряжения RBUZ (РБУЗ). Паспорт вложен в упаковку каждого реле напряжения RBUZ.

Реле напряжения RBUZ D — самые простые модели реле напряжения RBUZ. Монтируются на DIN-рейку, номинал приборов от 16А до 63А. На сегодняшний день особым спросом уже не пользуются.

Реле RBUZ D с буквой Т после номинала по току — следующая за RBUZ D серия реле напряжения RBUZ (РБУЗ) производятся на номиналы от 25 до 63 Ампер. Основной отличительной особенностью этой серии приборов является наличие защиты от внутреннего перегрева прибора  — термозащита. (Модели RBUZ MF и D2 также имеют эту опцию)

Реле RBUZ MF — новая линейка приборов. Многофункциональные реле серии MF обеспечивают комплексную защиту однофазной сети: контролируют недопустимые отклонения напряжения, превышение потребления тока и активной мощности. Выпускаются многофункциональные реле RBUZ MF25, RBUZ MF32, RBUZ MF40, RBUZ MF50 и RBUZ MF63 на соответствующие токи.  Все показания — напряжение, ток, мощность — отображаются на трехстрочном индикаторе многофункциональных реле RBUZ MF. Наличие защиты от внутреннего перегрева прибора  — термозащита.

Реле напряжения RBUZ D2 — новинка в «линейке» однофазных реле напряжения RBUZ.  Компактные реле напряжения RBUZ D2 выпускаются на 40,50 и 63А. Одной из отличительных особенностей данной модели реле напряжения RBUZ является компактность. Ширина реле напряжения RBUZ D2 всего 2 модуля (у остальных моделей реле напряжения RBUZ- 3 модуля). Это позволяет сэкономить место в щитке освещения. Реле напряжения RBUZ D2 производятся с белым индикатором и RBUZ D2 Red — с красным индикатором напряжения. Отличие реле напряжения RBUZ D2 от реле напряжения RBUZ D2 Red только в индикаторе. Цена реле напряжения RBUZ D2 Red за счет этого немного ниже. Остальной функционал и габариты реле напряжения RBUZ D2 и реле напряжения RBUZ D2 Red полностью идентичны. 
Выпускаются двухмодульные реле напряжения
RBUZ D2: RBUZ D2-40, RBUZ D2-50, RBUZ D2-63 и
RBUZ D2 Red: RBUZ D2-40 Red, RBUZ D2-50 Red, RBUZ D2-63 Red на соответствующие токи.
Наличие защиты от внутреннего перегрева прибора  — термозащита.

Также, отметим, что если у Вас, по каким-то причинам, нет возможности установить реле напряжения RBUZ в щиток освещения, не отчаивайтесь. Вы можете защитить самую ответственную технику реле напряжения RBUZ розеточного типа. Причем, это Вы сможете сделать самостоятельно, без вызова электрика.

Разница между высоким и низким напряжением

Разница между высоким и низким напряжением

Когда дело доходит до электричества, существует два типа: высокое напряжение и низкое напряжение.

Оба имеют уникальные цели и формы электричества, но у них разные применения. Например, высокое напряжение отлично подходит для питания больших устройств, а низкое — для небольших. Это одно из ключевых различий между высоким и низким напряжением.

В этом руководстве мы расскажем о плюсах и минусах каждого типа электричества и поможем вам узнать о нем больше.

Во-первых, что такое высокое напряжение?

Высокое напряжение – это форма электричества с более высокой потенциальной энергией, чем низкое напряжение.

Обычно используется для питания больших устройств, таких как промышленное оборудование или уличные фонари. Недостатком высокого напряжения является то, что оно может быть опасным при неправильном обращении. Вот почему крайне важно принять надлежащие меры безопасности, если вы работаете с высоким напряжением. Высокое напряжение также дороже в производстве, чем низкое.

Во-вторых, что такое низкое напряжение?

Низкое напряжение — это форма электричества с более низкой потенциальной энергией, чем высокое напряжение.

Обычно он питает небольшие устройства, такие как электронные устройства или бытовая техника. Преимущество низкого напряжения в том, что оно менее опасно, чем высокое напряжение. Однако недостатком является то, что он не может питать большие устройства так же эффективно, как высокое напряжение.

Каковы основные различия между высоким и низким напряжением?

Давайте рассмотрим больше различий между высоким и низким напряжением, чтобы вы могли решить, какой тип электричества лучше всего подходит для вашего приложения.

Высокое напряжение — это то, что вам нужно, если вам нужно питать большие устройства. Но если вы питаете только небольшие устройства, требуется низкое напряжение. Вот основные различия между ними:

Диапазоны напряжения

Все мы знаем, что электричество может быть опасным, даже при низком напряжении.

Диапазон низкого напряжения составляет от 0 до 50 вольт, а диапазон высокого напряжения составляет от 1000 до 500 000 вольт. Это большая разница! И важно знать, с каким типом электричества вы имеете дело, потому что оба они могут быть опасны по-разному. Например, низкое напряжение с большей вероятностью вызовет поражение электрическим током, а высокое напряжение может вызвать серьезные ожоги.

Так что, если вы когда-либо работали с электричеством, убедитесь, что вы знаете диапазон напряжения, прежде чем начинать!

Применение

Низкое и высокое напряжение используются в различных отраслях промышленности.

Например, низкое напряжение часто используется в автомобильной, морской и авиационной технике. Его также можно использовать в телекоммуникациях, аудио/видео, системах безопасности и бытовой технике, такой как фены и пылесосы.

Высокое напряжение используется в производстве, передаче и распределении электроэнергии. Кроме того, его можно использовать в электрическом оборудовании, таком как двигатели, генераторы, трансформаторы, и в медицинских приложениях, таких как рентгеновские аппараты и аппараты МРТ.

Меры безопасности

Поскольку высокое напряжение может быть опасным, важно принять надлежащие меры безопасности, если вы работаете с ним.

Низкое и высокое напряжение относится к интенсивности, с которой электричество передается по проводам. Низкое напряжение с меньшей вероятностью может привести к повреждению или травме, а высокое напряжение более опасно. Хотя низкое напряжение, как правило, безопасно, все же следует принять некоторые меры безопасности.

Например, при работе с низковольтными электрическими проводами очень важно следить за тем, чтобы они не были повреждены или оголены. Электрические провода высокого напряжения еще более опасны; поэтому при работе с ними необходимо соблюдать особую осторожность. В дополнение к обеспечению того, чтобы они не были повреждены или открыты, важно носить защитную одежду и избегать контакта с ними.

Стоимость

Производство высокого напряжения обходится дороже, чем производство низкого напряжения.

Но стоимость низковольтных и высоковольтных кабелей может варьироваться в зависимости от длины и толщины кабеля. Кабели низкого напряжения, как правило, дешевле, чем кабели высокого напряжения, но они не могут нести такую ​​большую мощность. Кабели высокого напряжения обычно дороже и обладают гораздо большей энергией. Стоимость монтажа также может варьироваться в зависимости от типа кабеля.

Кабели низкого напряжения обычно легче прокладывать, чем кабели высокого напряжения, и поэтому они стоят дешевле.

Опасности и дуги

При работе с электричеством важно помнить о возможных опасностях.

Например, низковольтные системы обычно считаются безопасными, но при неправильном обращении они все же могут представлять опасность поражения электрическим током. С другой стороны, системы высокого напряжения могут быть гораздо более опасными, и с ними всегда следует обращаться с особой осторожностью. Высокое напряжение может стать причиной возникновения опасностей и дугового разряда при неправильном обращении.

Дугообразование представляет собой опасность, которая может возникнуть при переходе электрического тока с одного проводника на другой. Это может произойти из-за разрывов в электрическом тракте или при слишком высоком для системы напряжении.

Дугообразование может привести к возгоранию и взрыву, поэтому важно знать о потенциальных опасностях.

Кабели и оборудование

Существует два основных типа электрических кабелей и оборудования: низковольтные и высоковольтные.

Низковольтные кабели и оборудование обычно используются для небольших электронных устройств, таких как телефоны и ноутбуки. Они рассчитаны на низкий ток, что означает, что они представляют меньший риск поражения электрическим током.

Кабели и оборудование высокого напряжения, с другой стороны, обычно используются для больших электронных устройств, таких как промышленное оборудование. Они рассчитаны на большой ток, что повышает риск поражения электрическим током. Однако высоковольтные кабели и оборудование также более эффективны при передаче электроэнергии на большие расстояния.

Где используются высокое и низкое напряжение?

Теперь, когда вы знаете разницу между высоким и низким напряжением, давайте посмотрим, где используется каждый вид электричества.

Высокое напряжение

Высокое напряжение обычно используется в промышленных условиях или для питания больших устройств. Его можно найти в:

• Электростанции
• Подстанции
• Фабрики
• Большие двигатели
• Уличные фонари

Низкое напряжение

Низкое напряжение обычно используется в электронных устройствах или приборах. Его можно найти в:

• Компьютеры
• Телевизоры
• Мобильные телефоны
• Таблетки

Но какой из них выбрать?

Тип электричества, который вы должны использовать, зависит от ваших потребностей.

Высокое напряжение — это то, что вам нужно, если вам нужно питать большие устройства. Но если вы питаете только небольшие устройства, лучшим вариантом может быть низкое напряжение.

Что касается безопасности, низкое напряжение менее опасно, чем высокое. Однако оба типа электричества могут быть опасными, если с ними неправильно обращаться. Вот почему важно иметь надлежащие меры безопасности независимо от того, какой тип вы используете.

Высокое напряжение дороже в производстве, чем низкое. Поэтому, если важным фактором является стоимость, то лучшим выбором может быть низкое напряжение.

Подводя итог, вот основные различия между высоким и низким напряжением:

• Высокое напряжение имеет более высокую потенциальную энергию, чем низкое напряжение.
• Низкое напряжение имеет меньшую потенциальную энергию, чем высокое напряжение.
• Высокое напряжение обычно используется для питания больших устройств, а низкое напряжение обычно используется для питания небольших устройств.
• Высокое напряжение может быть опасным при неправильном обращении, в то время как низкое напряжение менее опасно.
• Наконец, производство высокого напряжения обходится дороже, чем производство низкого напряжения.

Вывод

Теперь, когда вы знаете разницу между высоким и низким напряжением, вы можете решить, что лучше всего подходит для ваших нужд.

Высокое напряжение — это то, что вам нужно, если вам нужно питать большие устройства. Но если вы питаете только небольшие устройства, лучшим вариантом может быть низкое напряжение. Только не забывайте всегда принимать надлежащие меры предосторожности при работе с электричеством.

Разница между напряжением и током: концепция и различия.

0

Сохранить

Скачать публикацию в формате PDF

Важную роль играет напряжение, которое отвечает за разность потенциалов в проводящем материале и за поток электронов. Этот поток электронов в конечном итоге генерирует электрический ток, и мы получаем работающую электрическую цепь. Обе эти концепции взаимосвязаны друг с другом для функционирования схемы, а также достаточно различны, чтобы мы могли понять разницу между напряжением и током.

В этой статье мы кратко изучим разницу между напряжением и током, поймем концепцию, ее сравнение с мощностью и ее широкое использование.

Что такое напряжение?

Напряжение – это разность потенциалов, возникающая между двумя заряженными точками в проводнике. Это потенциальная энергия на единицу заряда, представленная символом V. Его единицей СИ является вольт, названный в честь Алессандро Вольта. Закон Ома дает зависимость между разностью потенциалов и током, протекающим в цепи, как V = IR, который утверждает, что напряжение в цепи прямо пропорционально сопротивлению и электрическому току, протекающему через нее.

Что такое ток?

Электрический ток просто определяется как поток свободных электронов в электрической цепи, которая также отвечает за выработку электроэнергии. Он выражается количеством заряда, протекающего через определенную область в данный момент времени. В цепях, составляющих электрические провода, электроны составляют свободные электроны, составляющие электрический ток. Пусть Q+ будет чистым положительным зарядом, а Q- будет чистым отрицательным зарядом, протекающим через проводник. Следовательно, ток (I) через область, протекающую в прямом направлении в данный момент времени T, определяется выражением Q = I / T. Его единицей SI является Ампер, который определяется как порядок величины токов и назван в честь Андре Мари Ампер.

Разница между напряжением и током

В таблице ниже показана разница между напряжением и током.

Напряжение	Ток
Это разность потенциалов между двумя заряженными точками в проводнике.	Это поток свободных электронов в электрической цепи.
Единицей напряжения в системе СИ является вольт, который измеряется с помощью вольтметра.	Единицей электрического тока в системе СИ является ампер, который измеряется с помощью амперметра.
Полное сопротивление вызывает потерю напряжения.	Различные пассивные элементы в цепи вызывают потерю тока.
Формула для напряжения (В) = IR	Формула для тока (I) = Q/t
Значение напряжения остается одним и тем же при параллельном соединении.	Значение тока одинаково в последовательной цепи.
Напряжение создает электростатическое поле	Ток создает магнитное поле

Типы напряжения

Существует два типа напряжения: напряжение переменного тока и напряжение постоянного тока.

Напряжение переменного тока

• Это разность потенциалов между двумя клеммами, через которые протекает переменный ток.
• Принимает форму синусоиды.
• За один цикл напряжение переменного тока начинается с 0 В, достигает требуемого пика и возвращается к 0 В.
• Обычно выражается в двух формах \(V_{пик}\) и \(V_{среднеквадратичное значение}\).
• \(V_{пик}\) — максимальная амплитуда синусоиды и среднее среднее значение квадрата функции, определяемое формулой

\(V_{rms}=V_{пик}\times 0,7071\)

Напряжение постоянного тока

• Это разность потенциалов между двумя клеммами, когда в цепь подается постоянный ток.
• Не генерирует циклы или синусоиду.
• Имеет возможность поддерживать постоянное значение напряжения.
• Формула постоянного напряжения в электрической цепи определяется по закону Ома как V=IR, где V=напряжение, R=сопротивление и I=постоянный ток, протекающий по цепи.

Типы тока

В этой статье мы обсудим два типа тока: переменный ток и постоянный ток.

Частота переменного тока от 50 до 60 Гц.

Переменный ток преобразуется в постоянный с помощью выпрямителя.

Чтобы найти ток, протекающий через резистор, \(v_m\sin \omega t=iR\),

Где, \(i=\frac{v_m}{R}\sin \omega t\) и если R — константа,

Амплитуда тока \(i_m=\frac{v_m}{R}\)

• Напряжение и ток совпадают по фазе друг с другом при прохождении через чисто резисторную цепь.

Постоянный ток

• Постоянный ток означает, что электрический ток течет только в одном направлении и постоянен по всей цепи. 9-\), который пропорционален времени «t».
• Для постоянного тока плотность тока представляет собой ток, протекающий через единицу площади.
• Постоянный ток преобразуется в переменный с помощью инвертора.

Разница между током, напряжением и мощностью.

Некоторые ключевые различия между током, напряжением и мощностью перечислены ниже.

Ток	Напряжение	Мощность
Количество заряда, протекающего через определенную область в заданное время.	Это разность потенциалов между двумя точками в электрическом поле.	Определяется как количество работы, совершаемой генерируемым током в электрической цепи.
Существует два типа тока: переменный ток и постоянный ток.	Существует два типа напряжения: переменное напряжение и постоянное напряжение.	В электрической цепи нет разных видов энергии.
Единицей СИ является Ампер.	Единицей измерения в системе СИ является вольт.	Единица измерения в системе СИ — ватт.

Надеюсь, эта статья была информативной и полезной для вашей учебы и подготовки к экзаменам. Оставайтесь с нами в приложении Testbook, чтобы узнать больше об обновлениях и темах, связанных с физикой и другими подобными предметами. Кроме того, обратитесь к серии тестов, доступных для проверки ваших знаний о связанных экзаменах.

Часто задаваемые вопросы о разнице между напряжением и током

В. 1 В чем разница между источником напряжения и тока?

Ответ 1 Напряжение — это разность потенциалов между двумя точками в электрической цепи, тогда как ток — это поток свободных электронов в электрической цепи, которые генерируют электричество.

Q.2 Как связаны ток и напряжение?

Ответ 2 Напряжение и ток связаны законом Ома, V = IR. где V = напряжение и I = генерируемый ток.

В.3 В чем разница между переменным и постоянным током?

Ответ 3 Переменный ток движется вперед и назад и имеет повторяющиеся циклы, в то время как постоянный ток имеет однонаправленное течение с постоянством.

В.4 В ​​чем разница между мощностью и напряжением?

Ответ 4 Мощность — это количество работы, совершаемой генерируемым электрическим током в активной цепи, тогда как напряжение — это разность потенциалов между двумя точками электрической цепи.