Site Loader

Содержание

Читать «Физика для «чайников» (СИ)» — Задумавшийся Андрей «andront» — Страница 31

Вкратце и поумнее: переменный ток — это электрический ток, сила которого изменяется во времени. Наиболее часто используется ток, меняющийся по гармоническому закону: I = I0*sin(wt), U = U0*sin(wt+ф). Действующее значение силы тока и напряжения — это такое значение силы тока (напряжения) постоянного тока, при котором он совершает такую же работу, как и переменный ток за один полный период. При гармонических колебаниях Iд = I0/корень квадратный из 2, Uд = U0/корень квадратный из 2. Мощность, даваемая переменным током, при гармонических колебаниях описывается формулой: P = (I0*U0*cosф)/2 = Iд*Uд*cosф, где ф — сдвиг по фазе между током и напряжением; на практике стремятся повысить косинус фи максимально близко к единице. Трансформатор — устройство, состоящее из двух катушек индуктивности, соединённых магнитопроводом. Трансформатор позволяет существенно увеличить или снизить напряжение, сохранив при этом мощность и частоту переменного тока.

Коэффициент трансформации (k) — отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной. При k > 1 трансформатор называется повышающим, при k < 1 — понижающим.

Это всё хорошо, но зачем говорить о переменном токе, когда его получают только на электростанциях? Сидели бы себе там тихонько да передавали б нам, а нас и постоянным неплохо «кормят». Не всё так просто! На переменном токе построено очень много устройств радиотехники — начиная от обычного бытового радиоприёмника, продолжая радаром, заканчивая спутниковым телевидением (впрочем, и обычным телевидением тоже) и беспроводным интернетом.

Самый простой способ, при котором «искусственно» можно получить переменный ток (я специально беру это в кавычки, потому что переменный ток в естественных условиях я до сих пор не могу представить — если только это не удар током от электрического угря или ската), называется колебательным контуром, но выглядит просто: это катушка и конденсатор, соединённые последовательно. Если на конденсатор подать заряд, то он начнёт разряжаться на катушку, через ту потечёт ток, в конце концов конденсатор разрядится окончательно и заглохнет, но ток в катушке от этого не прекратится! В результате он начнёт перезаряжать конденсатор «с другой стороны», зарядом другого знака, катушка постепенно станет размагничиваться, а конденсатор — снова заряжаться.

Это и будет одно полное колебание, дальше всё повторяется. Период этих колебаний можно посчитать, зная всего лишь две величины: индуктивность катушки и ёмкость конденсатора. Как именно он считается, вывел товарищ по фамилии Томсон (не тот, который автомат придумал — тот Томпсон, а этот без «п»), и период считается так: T = 2пи*корень квадратный из (L*c). Я не знаю, почему 2пи, но связь между радианами (якобы «углами») и числами, которая заставляет использовать число пи снова и снова, преследует повсюду! Тут более важно другое: можно подобрать сколько угодно разных емкостей и индуктивностей, но если их произведение будет одно и то же — такой колебательный контур будет иметь один и тот же период, или одну и ту же частоту. Кстати, раз речь зашла о частоте — удобнее выкинуть эти 2пи, тогда придётся воспользоваться циклической частотой: w = 1/корень квадратный из (L*c).

Если поставить три основных используемых элемента в цепь — проводник с сопротивлением, конденсатор, катушку — то можно увидеть следующую их реакцию на переменный ток. Обычное сопротивление как выделяло тепло, так и выделяет, ничего полезного от него по-прежнему не добьёшься, разве что в терминах переменного тока оно теперь обзывается активным сопротивлением, считается оно точно так же. Конденсатор и катушка же обладают «реактивным» сопротивлением, которое вроде как тоже току сопротивляется, но тепло при этом выделяет не так живо, плюс они запасают энергию. Посчитать их можно так: Xc = 1/(w*c), XL = w*L. Xс — реактивное сопротивление конденсатора, w — циклическая частота, c — ёмкость конденсатора. XL – здесь это вовсе не размер одежды, а реактивное сопротивление катушки. L — её индуктивность, w — по-прежнему циклическая частота. Как видно, с изменением частоты это сопротивление тоже меняется. И снова кивок в сторону постоянного тока, когда w = 0: в этом случае Xc будет близко к бесконечности (да-да, делить на ноль нельзя, но мы прямо на ноль не делим, а смотрим, куда значение будет стремиться, если знаменатель постепенно приближать к нулю) — то есть конденсатор постоянный ток не пропускает.

А у катушки XL будет стремиться к нулю — то есть она будет вести себя как обычный металлический провод с маленьким сопротивлением.

Если проводить дальнейшую аналогию с механикой, то в идеале электрические колебания — свободные. Но мир неидеален, и часть энергии катушки или конденсатора уходит всё в то же вездесущее тепло — то есть колебания со временем затухают. Соответственно, в идеале их придётся время от времени поддерживать — это будут вынужденные колебания. Дак вот, и у таких вынужденных колебаний тоже есть резонанс. Определяется он так же, как и в механике — увеличение амплитуды вынужденных колебаний в контуре при совпадении собственной частоты этих колебаний с частотой колебаний внешних, которые воздействуют. А теперь всё это же переведу на русский язык: есть радиоприёмник. У него внутри запрятан колебательный контур; двигая подстраивающий ползунок на радиоприёмнике, мы как бы сдвигаем или раздвигаем обкладки конденсатора, меняя его ёмкость (и тем самым меняем частоту колебательного контура, «подстраивая» её).

Когда частота принимаемых радиосигналов (не видимых нам) становится близка к частоте подстраиваемого нами контура, мы начинаем слышать тихие звуки с помехами. Если покрутить ручку ещё, то звук станет очень чётким и будет гораздо громче. Это и будет означать, что мы вошли в резонанс — частота контура стала равна частоте радиосигнала, и итоговые колебания, в конце концов превращающиеся в звук, стали гораздо больше по амплитуде (звук стал громче). Именно на принципе резонанса построены приёмники радиосвязи. Частота, при которой такое происходит, называется резонансной, она равна 1/корень квадратный из (L*c), и что любопытно — оба реактивных сопротивления при резонансе оказываются равны! То есть Xc становится равно XL — собственно, из этого и получается, что резонансную частоту можно посчитать при помощи корня.

Ну хорошо, мы все такие радостные, приняли сигнал — а сам сигнал-то откуда взялся, явно не из космоса прилетел? (Хотя бывает, что именно радиоприёмником удаётся поймать какой-нибудь сигнал странного происхождения, о чём потом пишут в газетах. ) А это скажем спасибо электромагнитным волнам, собственно, благодаря которым и получается передавать сигналы по воздуху без проводов. Потому что, в отличие от волн звуковых, они в воздухе почти не затухают и могут лететь долго-долго. Вот волны уже как колебания тока и напряжения не представишь, тут обычно рисуют умную картинку с изменяющимися по синусу векторами E и B, причём B колбасит «по полу» (горизонтально), а E — «по стене» (вертикально), то бишь они обе колеблются перпендикулярно друг другу. Расстояние между максимумами любой из этих синусоид (они и так обе одинаковые) будет длиной волны (лямбда). Как возникает волна, сообразить просто: нужно заставить или одно, или другое поле меняться по синусу. В итоге изменяющееся одно поле потащит за собой другое, другое схватит за руку первое, и так они и будут идти рука об руку до бесконечности. (Нет, электромагнитная волна тоже умеет затухать и ослабевать, но местами делает это гораздо слабее, чем волна механическая.) Скорость распространения этой волны в воздухе примерно равна скорости света — 300 тысяч километров в секунду, или 3*10^8 м/с.

Эта скорость даже обозначается своей буквой — c. Да, опять с маленькая, не перепутать бы её с ёмкостью или теплоёмкостью. (Но редко бывает так, чтобы в одной задаче фигурировали хотя бы две из таких «c», а чтоб все три сразу — такого, наверное, вообще нет.)

Электрическое напряжение — презентация онлайн

1. Электрическое напряжение

2. Напряжение

Электрическое напряжение
обозначается буквой U
I1 = I2
A1 ≠ A2
U1
A1

3. Определение напряжения

q = It
A
U=
q
Дж
U=
= В
Кл

4. Аналогия с водой

5. При перемещении заряда, равного 5 Кл, током была совершена работа 300 Дж. Каково напряжение на данном участке цепи?

При перемещении заряда, равного 5 Кл,
Кл током была
совершена работа 300
300 Дж.
Дж Каково напряжение на данном
участке цепи?
Дано:
q = 5 Кл
A = 300 Дж
U−?
A
U=
q
300
U=
= 60 В
5
Ответ: 60 В

6.

В цепи, находящейся под напряжением 220 В, электрический ток совершил работу 8 кДж за 3 минуты. Какова сила тока в этой цепи? В цепи, находящейся под напряжением 220
220 В,
В
электрический ток совершил работу 88 кДж за 3
3 минуты.
мин
Какова сила тока в этой цепи?
Дано:
U = 220 В
A = 8 кДж
t = 3 мин
I−?
СИ
8000 Дж
180 с
A
U=
q
A
I=
Ut
q = It
8000
I=
=
220 × 180
A
U=
It
= 0,2 A = 200 мА
Ответ: 200 мА

7. Известно, что цепь построена так, что электрический ток совершает одинаковую работу в каждый момент времени. Как изменится

напряжение, если ток увеличить вдвое?
Дано:
A1
A
A1 A2
An
U1 =
=
=
=⋯=
A = const
I1 t1 I1 t
t1
t2
tn
I2 = 2I1
U2
−?
U1
A2
A
A
U2 =
=
=
I2 t 2 I2 t 2I1 t
U2
AtI1
1
=
=
U1 2I1 At 2
Ответ: напряжение уменьшится вдвое

8.

В 1ю и 2ю минуты ток совершил одинаковую работу, которая в сумме втрое превысила работу в последующую минуту. В последние две минуты
напряжение увеличилось на 20%. Как менялся ток на протяжении всех трёх
минут?
A = UIt
Дано:
А0−1 = А1−2
А0−2 = 3А2−3
A0−1 + A1−2
U1−2
U2−3 = 1,2U0−1
U0−1
A0−1
I1−2 −?
I2−3 −?
0
U2−3
A2−3
A1−2
1
2
3
t, мин
A0−1 = U0−1 I0−1 t (1)
U0−1 I0−1 t = U1−2 I1−2 t
A1−2 = U1−2 I1−2 t (2)
U0−1 I0−1 = 1,2U0−1 I1−2
A2−3 = U2−3 I2−3 t (3)
I0−1 = 1,2I1−2
U2−3 = U1−2 = 1,2U0−1 (4)
A2−3 + A1−2 = 3A0−1 (5)
А0−1 = А1−2 (6)
A0−1 = U0−1 I0−1 t (1)
A1−2 = U1−2 I1−2 t (2)
+
+
A2−3 = U2−3 I2−3 t (3)
U2−3 = U1−2 = 1,2U0−1 (4)
A2−3 + A1−2 = 3A0−1 (5)
А0−1 = А1−2 (6)
A2−3 + A1−2 = U1−2 I1−2 t + U2−3 I2−3 t
3U0−1 I0−1 t = U0−1 I0−1 t + 1,2U0−1 I2−3 t
3I0−1 = I0−1 + 1,2I2−3
2I0−1 = 1,2I2−3
I0−1 = 1,2I1−2
1,2I2−3 = 2 × 1,2I1−2
I2−3 = 2I1−2

12.

Основные выводы Электрическое напряжение характеризует работу
электрического поля при перемещении заряда.
Без напряжения ни в одной цепи не будет тока.

Электричество для чайников. Школа для электрика

Предлагаем небольшой материал по теме: «Электричество для начинающих». Он даст первоначальное представление о терминах и явлениях, связанных с движением электронов в металлах.

Особенности термина

Электричество представляет собой энергию маленьких заряженных частиц, движущихся в проводниках в определенном направлении.

При постоянном токе не наблюдается изменения его величины, а также направления движения за определенный промежуток времени. Если в качестве источника тока выбирается гальванический элемент (батарейка), в таком случае заряд движется упорядоченно: от отрицательного полюса к положительному концу. Процесс продолжается до тех пор, пока он полностью не исчезнет.

Переменный ток периодически изменяет величину, а также направление движения.

Схема передачи переменного тока

Попробуем понять, что такое фаза в электричестве. Это слово слышали все, но далеко не всем понятен его истинный смысл. Не будем углубляться в детали и подробности, выберем только тот материал, который необходим домашнему мастеру. Трехфазная сеть является способом передачи электрического тока, при котором по трем разным проводам протекает ток, а по одному идет его возврат. Например, в электрической цепи есть два провода.

По первому проводу к потребителю, например, к чайнику, идет ток. Второй провод используется для его возвращения. При размыкании такой цепи, прохождения электрического заряда внутри проводника не будет. Данная схема описывает однофазную цепь. Что такое фаза в электричестве? Фазой считают провод, по которому протекает электрический ток. Нулевым называют провод, по которому осуществляется возврат. В трехфазной цепи присутствует сразу три фазных провода.

Электрический щиток в квартире необходим для распределения электрического тока по всем помещениям. Трехфазные сети считают экономически целесообразными, поскольку для них не нужны два нулевых провода. При подходе к потребителю, идет разделение тока на три фазы, причем в каждой есть по нолю. Заземлитель, который используется в однофазной сети, не несет рабочей нагрузки. Он является предохранителем.

К примеру, при возникновении короткого замыкания появляется угроза удара током, пожара. Для предотвращения такой ситуации, величина тока не должна превышать безопасный уровень, избыток уходит в землю.

Пособие «Школа для электрика» поможет начинающих мастерам справляться с некоторыми поломками бытовых приборов. Например, если возникли проблемы при функционировании электрического двигателя стиральной машины, ток будет попадать на внешний металлический корпус.

При отсутствии заземления заряд будет распределяться по машине. При прикосновении к ней руками, в роли заземлителя выступит человек, получив удар электрическим током. При наличии провода заземления такой ситуации не возникнет.

Особенности электротехники

Пособие «Электричество для чайников» пользуется популярностью у тех, кто далек от физики, но планирует использовать эту науку в практических целях.

Датой появления электротехники считают начало девятнадцатого века. Именно в это время был создан первый источник тока. Открытия, сделанные в области магнетизма и электричества, сумели обогатить науку новыми понятиями и фактами, обладающими важным практическим значением.

Пособие «Школа для электрика» предполагает знакомство с основными терминами, касающимися электричества.

Советы начинающим

Во многих сборниках по физике есть сложные электрические схемы, а также разнообразные непонятные термины. Для того чтобы новички могли разобраться во всех тонкостях данного раздела физики, было разработано специальное пособие «Электричество для чайников». Экскурсию в мир электрона необходимо начинать с рассмотрения теоретических законов и понятий. Наглядные примеры, исторические факты, используемые в книге «Электричество для чайников», помогут начинающим электрикам усваивать знания. Для проверки успеваемости можно использовать задания, тесты, упражнения, связанные с электричеством.

Если вы понимаете, что у вас недостаточно теоретических знаний для того, чтобы самостоятельно справиться с подключением электрической проводки, обратитесь к справочникам для «чайников».

Безопасность и практика

Для начала нужно внимательно изучить раздел, касающийся техники безопасности. В таком случае во время работ, связанных с электричеством, не будет возникать чрезвычайных ситуаций, опасных для здоровья.

Для того чтобы на практике реализовать теоретические знания, полученные после самостоятельного изучения основ электротехники, можно начать со старой бытовой техники. До начала ремонта обязательно ознакомьтесь с инструкцией, прилагаемой к прибору. Не забывайте, что с электричеством шутить не нужно.

Электрический ток связан с передвижением электронов в проводниках. Если вещество не способно проводить ток, его называют диэлектриком (изолятором).

Для движения свободных электронов от одного полюса к другому между ними должна существовать определенная разность потенциалов.

Интенсивность тока, проходящего через проводник, связана с количеством электронов, проходящих через поперечное сечение проводника.

На скорость прохождения тока влияет материал, длина, площадь сечения проводника. При увеличении длины провода, увеличивается его сопротивление.

Заключение

Электричество является важным и сложным разделом физики. Пособие «Электричество для чайников» рассматривает основные величины, характеризующие эффективность работы электрических двигателей. Единицами измерения напряжения являются вольты, ток определяется в амперах.

У любого источника электрической энергии существует определенная мощность. Она подразумевает количество электричества, вырабатываемое прибором за определенный промежуток времени. Потребители энергии (холодильники, стиральные машины, чайники, утюги) также имеют мощность, расходуя электричество во время работы. При желании можно провести математические расчеты, определить примерную плату за каждый бытовой прибор.

Сколько чайников можно подключить к одной бытовой электрической розетке?

Перегрузка электропроводки может служить причиной пожара. Типичная картина, которая выведет из себя любого инспектора пожарного надзора — шлейф удлинителей, к которому подключены мощные бытовые электроприборы, например, электрические чайники, утюги и др.

Давайте вместе разберемся, какую нагрузку можно подключить к одной электрической розетке?

Сначала о розетках

Любой производитель бытовых электрических розеток в обязательном порядке должен указывать номинальный ток, на который рассчитана выпускаемая им электрическая розетка.

Электрические розетки OneKeyElectro, как и большинство других бытовых розеток от приличных европейских, отечественных и восточных производителей электрооборудования, рассчитаны на долговременное пропускание электрического тока 16А (номинальный ток 16А).

Номинальный ток в обязательном порядке указывается производителем на механизме розетке, упаковке и в инструкции.

Считается, что номинальный ток 16А соответствует мощности примерно 3,5 кВт.

Теперь о подключаемых нагрузках

Электрический чайник — классический пример резистивной нагрузки. При включении электрического чайника в сеть разогревается встроенный ТЭН, который отдает тепло воде и доводит ее до кипения.

Мощность большинства электрических чайников находится в пределах от 1000 Вт (1л) до 2200Вт (1,7л). Пусть мы говорим о самой ходовой модели чайников мощностью 2200Вт.

Вывод №1. После нехитрого расчета напрашивается вывод. К одной розетке можно подключить максимум 1 чайник.

Если мы подключим к розетке удлинитель, то у нас физически будет возможность подключить к розетке несколько чайников. Именно по этой причине удлинители так не нравятся инспекторам пожарной охраны. Ведь при одновременном включении нескольких чайников розетка выйдет из строя. Она не рассчитана на подключение такой мощной нагрузки.

Посмотрим на ситуацию с другой стороны.

Чайник — один из самых мощных бытовых потребителей электрической энергии. Правда, необходимо учитывать, что он потребляет электрическую энергию только в режиме нагрева.

Вывод №2. Если включать чайники неодновременно, то с помощью одной розетки можно запитать любое количество электрических чайников.

Правильный ответ: к розетке можно подключить сколько угодно электрических чайников, но одновременно можно включить только один.

Кстати, аналогичными рассуждениями пользуются профессионалы, создавая проект электроснабжения отдельной квартиры или целого дома.

Если на квартиру выделена мощность 10 кВт, а заказчик хочет установить множество современных электроприборов, то принципиально это возможно, но необходимо будет соблюдать порядок их включения и выключения.

Для предотвращения возникновения аварийных ситуаций, розетки защищают автоматическими выключателями с номинальным током 16А.

Прописные истины для новичков. — Начинающим — Теория

Как рассчитать шунт для амперметра?
Почему, я намотал вторичную обмотку на 12 вольт, а блок питания у меня выдаёт 16 вольт?.
Как измерить, какую мощность выдаёт усилитель низкой частоты?
Такие вопросы порой часто возникают от новичков радиолюбителей. Кратко напомним им, чем нужно руководствоваться в своей практической деятельности.

Закон Ома.


Основным законом, которым руководствуются радиолюбители — является Закон Ома..
Георг Симон ОМ
Georg Simon Ohm,  1787–1854
Немецкий физик. Родился в Эрлангене 16 марта в 1787 году (по другим источникам он родился в 1789-м). Окончил местный университет. Преподавал математику и естественные науки. В академических кругах его признали достаточно поздно. В 1849 году стал профессором Мюнхенского университета, хотя уже в 1827 году он опубликовал закон, который теперь носит его имя. Помимо электричества занимался акустикой и изучением человеческого слуха.
Георг Ом экспериментально установил, что сила тока I, текущего по однородному металлическому проводнику (т. е. проводнику, на который не действуют сторонние силы), пропорционально напряжению U на концах проводника.
I = U/R, где R — электрическое сопротивление проводника.
Уравнение это выражает закон Ома для участка цепи (не содержащего источника тока). Формулировка этого закона следующая:
Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорционально его сопротивлению.
Единица электрического сопротивления системы СИ называется Ом в честь этого выдающегося ученого. Сопротивление проводника в 1 Ом будет в том случае, если при протекающем по нему токе в 1 Ампер, падение напряжения на нём будет 1 Вольт.
Так же при прохождении тока по проводнику, на нём выделяется мощность(он нагревается), и чем больше протекающий по нему ток, тем больше выделяемая на нём мощность.
Как Вы должны знать  U — это работа, выполняемая при перемещении одного кулона, а ток I — количество кулонов, проходящих за 1 сек. Поэтому произведение тока на напряжение показывает полную работу, выполненную за 1 сек, то есть электрическую мощность или мощность электрического тока в Ваттах.
Вывод: поскольку электрическая мощность «P» в одинаковой степени зависит от тока «I» и от напряжения «U», то, следовательно, одну и ту же электрическую мощность можно получить либо при большом токе и малом напряжении, или же, наоборот, при большом напряжении и малом токе.
Из всего этого вытекают следующие формулы для расчётов тока, напряжения, сопротивления, мощности.
Величины, проставляемые в этих формулах; напряжение в вольтах, сопротивление в омах, ток в амперах, мощность в ваттах.

Последняя формула определяет мощность тока и выведена на основании практических опытов, проделанных в 1841 году Д. П. Джоулем и независимо от него в 1842 году, опытами Э. Х. Ленца. Называется Законом Джоуля — Ленца. Звучит так;

Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивлению участка.

Для определения всех этих величин, есть очень интересная диаграмма (таблица), где отражены все эти формулы.
В центре искомые величины, а в секторах с соответствующими цветами — варианты решений в зависимости от известных величин.

Имеется ещё более упрощённая диаграмма для определения величин, исходя из закона Ома. Называется в простонародье — треугольник Ома.
Выглядит она следующим образом:

В этом треугольнике Ома, нужно закрыть искомую величину, и два других символа дадут формулу для ее вычисления.
Закон Ома также применяется ко всей цепи, но в несколько изменённой форме:

,
  • — ЭДС цепи,
  • I — сила тока в цепи,
  • R — сопротивление всех элементов цепи,
  • r — внутреннее сопротивление источника питания.

Закон Ома для полной цепи звучит так — Сила тока в цепи пропорциональна действующей в цепи ЭДС и обратно пропорциональна сумме сопротивлений цепи и внутреннего сопротивления источника.

Электрические измерения.

Нарисуем простейшую электрическую цепь, состоящую из батареи «В» и нагрузки «R», и рассмотрим, как необходимо измерять протекающий по цепи ток, и напряжение на нагрузке.

Что бы измерить протекающий в цепи ток, необходимо в разрыв источника питания и нагрузки включить измерительный прибор (амперметр).
Для того, что бы на измеряемую цепь было как можно меньше влияний и для повышения точности измерения, амперметры изготавливают с очень малым внутренним сопротивлением, то есть если включить амперметр в разрыв проверяемой цепи, то он практически не добавит к измеряемой цепи дополнительного сопротивления, и протекающий по цепи ток практически не изменится, или уменьшится на очень незначительную величину не оказывающую значительного влияния на конечный результат измерения.

Поэтому категорически нельзя измерять «ток приходящий на нагрузку» путём подключения амперметра параллельно нагрузке, или непосредственно у источника питания (без нагрузки) и таким образом попытаться замерить выходной ток выдаваемый источником питания или осветительной сетью.
Это равносильно тому, что подключить параллельно нагрузке или источнику питания обычный провод. Попросту сказать — закоротить цепь.

Если источник питания обладает хорошей мощностью — будет очень сильный Б А Х !!! Последствия могут быть самыми разными, от выхода из строя измерительного прибора (амперметра), что обычно и случается, и до выбитых пробок (АЗС) в квартире и обесточивания помещения и возможного поражения током.

Для измерения напряжения на нагрузке необходимо, что бы подключаемый к ней вольтметр не шунтировал нагрузку и не оказывал заметного влияния на результат измерения. Для этого вольтметры изготавливают с очень высоким входным сопротивлением и их наоборот подключают параллельно измеряемой цепи. Благодаря высокому входному сопротивлению вольтметра — сопротивление измеряемой цепи практически не изменяется, или изменяется очень не значительно, не оказывая заметного влияния на результат измерения.

На рисунке выше показан порядок включения амперметра и вольтметра для измерения напряжения на нагрузке и протекающего через неё тока. Так же указана полярность подключения измерительных приборов в измеряемую цепь.

Постоянный и переменный ток.

Кратко напомню — постоянный ток (DC), это такой ток, который в течении определённого промежутка времени не изменяет своей величины и направления.
Переменный ток (AC) — это ток, который в течении определённого промежутка времени периодически изменяется как по величине, так и по направлению.

На рисунке выше, на графиках изображены диаграммы постоянного (а), и переменного (б) тока.
Промежуток времени, на протяжении которого совершается полный цикл изменения тока, называется периодом. Период обозначается буквой Т и измеряется в секундах.
Промежуток времени, на протяжении которого совершается половина полного цикла изменения тока, называется полупериодом. Следовательно, период изменения тока (ЭДС или напряжения) состоит из двух полупериодов. Совершенно очевидно, что все периоды одного и того же переменного тока равны между собой.
В течение одного периода своего изменения,ток дважды достигает максимального значения.
Максимальное значение переменного тока (ЭДС или напряжения) называется его амплитудой или амплитудным значением тока.

Действующее (эффективное) и амплитудное значение переменного синусоидального тока (напряжения).

Переменный синусоидальный ток в течение периода имеет различные мгновенные значения. Возникает вопрос, как же его измерять? Для его измерения и введено понятие — «Действующее (или эффективное) значение» переменного тока.

Что же такое действующее (или эффективное) и амплитудное значение переменного тока?
Как Вам попроще объяснить, чтобы было понятно.
Действующее (эффективное) значение переменного тока равно такому постоянному току, который, проходя через то же сопротивление, что и переменный ток, за то же время, выделяет такое же количество энергии.
То есть если к какой либо активной нагрузке (нагревательный элемент, лампа накаливания, резистор и т. д.) подключить переменный ток, который за определённый промежуток времени (например 10 секунд) выделит на активной нагрузке то-же количество энергии, тепла на нагревательном элементе, резисторе, или разогреет спираль лампы накаливания до точно такой же светоотдачи, что и постоянный ток какой-то определённой величины за тот же промежуток времени (тоже 10 секунд) — то тогда действующее (эффективное) значение такого переменного тока будет равняться величине постоянного тока.

Все электроизмерительные приборы (амперметры, вольтметры), отградуированы для измерения действующего значения синусоидального тока или напряжения.

Что такое «Амплитудное значение» переменного тока?
Если объяснять попроще, то это самое максимальное значение (величина) синусоидального тока на самом пике (максимуме) синусоиды.
Амплитудное значение переменного тока можно измерить электронно — лучевым осциллографом, так как все осциллографы откалиброваны на измерение амплитудных значений.

Поскольку действующее значение переменного синусоидального тока пропорционально квадратному корню из площади, то оно получается в 1,41 раза меньше его амплитудного значения.
Проще говоря — если измерить величину переменного тока (напряжения) электроизмерительными приборами, отградуированными для измерения переменного синусоидального тока (напряжения), то есть например замерить величину переменного напряжения на вторичной обмотке трансформатора, — то амплитудное значение напряжения на этой обмотке будет соответственно в 1,41 раз больше замеренного.
Это справедливо только для переменного синусоидального тока (напряжения).

Все конденсаторы в выпрямительных фильтрах соответственно заряжаются до величины амплитудного значения.

Можно посчитать, что при действующем напряжении сети 220 В, амплитудное его значение будет составлять 310 вольт (220 помножить на 1,41).

Отсюда вытекает, что если собрать выпрямитель переменного действующего напряжения 220 вольт, то конденсаторы фильтра необходимо применять на рабочее напряжение не менее чем на 350 вольт, так как они заряжаются до амплитудного (максимального) значения переменного напряжения, а ещё лучше не менее 400 вольт, для обеспечения надёжности работы выпрямителя.

Для действующего значения переменного синусоидального напряжения (тока) — справедливы формулы для расчётов сопротивлений, мощности, действующих токов и напряжений — приведённые выше в Законе Ома для постоянного тока.

Ответим на вопросы в начале статьи;

Как рассчитать шунт для амперметра?
Большинство отечественных измерительных головок для амперметров, рассчитываются на полное отклонение при подведении к ним напряжения в 75 мВ (0,075 вольта). У них на шкале имеется надпись «НШ — 75 мВ», или «Наружный шунт 75 мв», или что-то подобное.
Нам стало известно две величины, а именно — необходимый нам ток полного отклонения и напряжение полного отклонения измерительной головки.
Например, нам нужно рассчитать шунт на 20 ампер. По Закону Ома 0,075 делим на 20 = 0,00375 Ом.
Изготовить такой шунт можно из медной проволоки, посмотрев её удельное сопротивление по таблице ЗДЕСЬ . Только необходимо брать проволоку, диаметром желательно не менее 1,5 мм, так как шунт при большом токе будет греться, и показания прибора будет изменяться (при нагреве проволоки увеличится её внутреннее сопротивление).

Почему из 12 вольт переменного напряжения, стало около 16 вольт постоянного — надеюсь Вам стало понятно. У переменного напряжения 12 вольт (действующее его значение) — амплитудное значение будет в 1,41 раз больше, то есть 16,92 вольта, минус около вольта падение напряжения на диодах. В итоге получается около 16 вольт — до которых и заряжаются электролитические конденсаторы фильтра.

Как правильно измерить мощность УНЧ?
Давайте для начала вспомним теорию.
Выходная мощность усилителей НЧ измеряется на синусоидальном сигнале. У идеального двухтактного выходного каскада, максимальное амплитудное значение синусоидального сигнала на выходе может приблизиться к величине равной половине напряжения источника питания.
У каскада по мостовой схеме, выходное напряжение может приблизиться к величине напряжения источника питания.
Говоря другими словами, у автомобильной магнитолы при напряжении питания 13,5 вольт, для двухтактного выходного каскада максимальное выходное напряжение (синус) будет 6,5 вольт, а его действующее значение 4,6 вольта, для мостовой схемы соответственно 13 В. и 9,2 вольта.
Возьмём минимальную нагрузку для этих усилителей 2 Ома, соответственно максимальная выходная мощность (исходя из Закона Джоуля — Ленца) для первой магнитолы, которую она выдаст теоретически — будет 10,6 ватта, для второй — 42,3 ватта (это для нагрузки 2 Ома). На практике не более 10 и не более 40, или и того меньше. Для 4-х Ом соответственно ещё в два раза меньше. Я не говорю уже об искажениях, здесь мы просто измеряем максимальную выходную мощность.

В бытовых условиях измерять выходной сигнала усилителя (при подаче на вход синусоидального сигнала), лучше обычными «цешками» или бытовыми «цифровиками», так как они сразу измеряют действующее значение синусоидального сигнала. На выход усилителя лучше включать при замерах эквивалент нагрузки, то есть сопротивления с мощностью рассеивания, не менее максимально расчётной мощности усилителя, и с сопротивлением, равному сопротивлению предполагаемой нагрузки (это, что-бы не раздражать себя и соседей звуками во время замеров). Дальше, зная максимальное выходное напряжение и сопротивление нагрузки, рассчитываем мощность по вышеприведённым формулам, то есть напряжение в квадрате делённое на сопротивление нагрузки.
Так, что если Вы в магазине увидите подобный аппарат, и продавец Вас будет уверять, что на канал он выдаёт по 60-80 ватт — это развод, рекламный ход и т.д., если только для питания этого усилителя не применяется повышающий преобразователь.

 

Электрический ток 1 вариант — Документ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

1 ВАРИАНТ

I

  1. Определить силу тока на участке цепи, состоящем из константановой проволоки длиной 20 м, сечением 1,2 мм2, если напряжение на концах это­го участка 40 В. р = 0,48·10-6 Ом • м.

  2. Какую работу производит ток в автомобильной лампочке при напря­жении 12 В и силе тока 3,5 А в течение 2 мин?

  3. Определить по данной схеме R1=5 Ом R2=10 Ом R3=15Ом А

общее сопротивление цепи и 60 В

показание амперметра

II

  1. Какой длины надо взять медный провод сечением 3,6 мм2, чтобы при токе 1,5 А напряжение на нем было равно 0,6 В? р = 0,017·10-6 Ом • м.

  2. ЭДС батарейки «Крона» равна 9 В. какую работу совершают сторонние силы за 1 минуту, если сила тока равна 0,4 А?

  3. Определите по данной схеме R1=8Ом R2=3 Ом R3=7 Ом

общее сопротивление цепи. R4=10 Ом R5=5 Ом

III

  1. Чему равно ЭДС источника R1

тока, питающего цепь, если R1=3 Ом, R2

R2=2 Ом, R3=8 Ом, r =0,2 Ом R3 0.1 A


8. Кипятильник нагревает 1,2л воды от 12 °С до кипения за 10 мин. Определить ток, потребляемый кипятильником, если U = 220 В. КПД = 90 %.

с = 4200 Дж/(кг • °С).

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

2 ВАРИАНТ.

I

  1. Определите силу тока в цепи, включенной под напряжение 220 В, если сопротивление цепи 20 Ом.

  2. Какое количество теплоты выделит за 5 с проводник сопротивлением 25 Ом при напряжении в цепи 50 В?

  3. Начертите схему цепи, состоящую из последовательно со­единенных источников тока, лампы накаливания, двух резисторов и ключа. Как включить в эту цепь вольтметр, чтоб измерить напряже­ние на лампе?

II

  1. Определите длину никелиновой проволоки, если при напряжении на ее концах в 45 В сила тока равна 2,25 А. Площадь поперечного сечения проволоки 1 мм2, р = 0,4·10-6 Ом • м.

  2. На сколько градусов за 5 минут нагревается медный электропаяльник массой 0,5 кг, включенный в сеть с напряжением 120 В при силе тока 2,5 А? с = 380 Дж/(кг • °С). R2

  3. Определить сопротивление R1 2 A

цепи и напряжение на всем A

участке. R1=4 Ом, R2=3 Ом, R3

R3=6 Ом.

III

  1. Сколько времени требуется для нагревания 2 кг воды от 20 °С до 1000 С в электрическом чайнике мощностью 600 Вт, если его КПД 80 %? с = 4200 Дж/(кг • °С).

  2. Определить силу тока, проходящего по каждому из сопротивлений, если вольтметр показывает 3 В, а сопротивления соответственно равны: R1= 2 Ом, R2= 3 Ом, R3 = 4 Ом, R4= 4 Ом, R5= 0,8 Ом.


R1 R2 V R3 R4


R5

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

3 ВАРИАНТ.

I

  1. Рассчитайте силу тока, проходящего по медному проводу длиной 100 м и площадью сечения 0,5 мм2 при напряжении 6,8 В. р == 0,017·10-6 Ом • м.

  2. Определить общее сопротивление цепи и показание вольтметра.

R1=7 Ом R2=9 Ом R3=8 Ом А 0,1 А

?

V

3. Какую работу совершает ток в электродвигателе за 30 с, если при напряжении 220 В сила тока в двигателе равна 0,1 А?

II

  1. Электрический чайник потребляет ток 3 А при напряжении 120 В. Из какого материала сделана обмотка, если сечение проволоки 0,08 мм2, а длина обмотки 8 м.

  2. За какое время в спирали сопротивлением 40 Ом при силе тока 3 А выделяется 10,8 кДж теплоты?

  3. Определите по данной схеме общее сопротивление цепи и силу тока в неразветвлённой части цепи

III

  1. Определить мощность электрического чайника, если в нем за 20 ми­нут нагревается 1,43 кг воды от 20 °С до 100 °С. с = 4200 Дж/(кг • °С).

  2. Два проводника включены в электрическую цепь с одинако­вым напряжением 16 В. Сила тока в одном из них при этом 2 А, сила тока в другом на 3 А больше. Чему равны сопротивления этих про­водников и сила тока в них при напряжении 12 В?

  3. Рассчитайте силу тока в цепи источника тока с ЭДС, равной 9 В, и внутренним сопротивлением 2 Ом при подключении во внешней цепи 5 параллельно соединённых лампочек, сопротивлением12,5 Ом каждая.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

4 ВАРИАНТ.

I

  1. Определить количество теплоты, выделяемое в проводнике за 3 мин, если сила тока в цепи 5 А, напряжение на концах проводника 200 В.

  2. Сопротивление вольтметра равно 2,4 кОм. Какая сила тока проходит через вольтметр, если он показывает напряжение 240 В?

  3. Начертите схему электрической цепи, состоящей из источ­ника тока, ключа, электрической лампы и двух параллельно соеди­ненных резисторов. Как включить амперметр, чтобы измерить силу тока в цепи?

II

  1. Определить напряжение на концах нихромового проводника длиной 150 м и сечением 1,5 мм2, по которому идет ток 2 А. р = 1,1 мкОм • м.

  2. Определите общее сопротивление цепи

  3. Чему равно сопротивление электрической печи, если в течение 1 мин при силе тока 4 А выделяется 28,8 кДж теплоты?

III

  1. ЭДС источника тока 30 В, его внутреннее сопротивление 1 Ом. Определить силу тока, протекающего че­рез каждый резистор.


V

R2=2 Ом R1=1,8 Ом


R3=3 Ом

  1. Какой длины надо взять никелиновый проводник сечением 0,2 мм2, чтобы изготовить спираль для электрической плитки мощностью 600 Вт и рассчитанной на напряжение 120 В? р = 0,4 мкОм • м.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

5 ВАРИАНТ.

I

  1. Сопротивление спирали электрической плитки составляет 155 Ом. Какая сила тока соответствует этому случаю, если она включена в сеть с напряжением 220 В?

  2. Сколько теплоты выделится в проводнике сопротивлением 12 Ом за 20 с, если его включили в сеть с напряжением 120 В?

3. Начертите схему электрической цепи, состоящей из источ­ника тока, ключа, электрического звонка и реостата, соединенных последовательно. Как включить в цепь вольтметр, чтобы измерить напряжение на реостате?

II

4. Определите температуру нити лампочки, если при включении в сеть с напряжением 220 В по нити идет ток 0,68 А. Сопротивление вольфрамовой нити электрической лампочки при 20 °С равно 36 Ом. Температурный коэффи­циент сопротивления вольфрама 4,б•10-3 К-1.

5. Батарея с ЭДС 6 В и внутренним сопротивлением 1,4 Ом питает внешнюю цепь, состоящую из двух парал­лельно соединенных резисторов сопротивлением 2 Ом и 8 Ом. Определите напряжение на зажимах батареи и силу тока через резисторы.

6. Последовательно соединены п резисторов с одина­ковым сопротивлением. Во сколько раз изменится сопро­тивление цепи, если их соединить параллельно?

III

  1. Электрическая цепь состоит из трех последователь­но соединенных кусков провода одинаковой длины и сделан­ных из одного материала, но имеющих разные площади по­перечного сечения: S1=1 мм2, S2=2 мм2, S3=3 мм2. Раз­ность потенциалов на концах цепи равна U ==12 В. Определите падение напряжения на каждом проводнике.

8. На электрической плитке мощностью 600 Вт 2 л воды нагревается от 15 °С до 100 °С за 40 мин. Определить КПД установки, с = 4200 Дж/(кг • °С).

9. Лампочка подключена медными проводами к акку­мулятору с ЭДС 2 В и внутренним сопротивлением 0,04 Ом. Длина проводов 4 м и диаметр 0,8 мм. Напряжение на зажимах аккумулятора 1,98 В. Найдите сопротивление лампочки. Удельное сопротивление меди определите по таблице справочника.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

6 ВАРИАНТ.

I

1. На электрической лампе написано 100 Вт, 220 В. Какой ток потребля­ет такая лампа и чему равно сопротивление ее нити?

2.Определить по данной схеме общее сопротивление данного участка цепи и силу тока в неразветвленной части цепи, если R1=2 Ом, R2=3 Ом, U=12 В.

R1 R2 V

  1. Определите напряжение на концах железного проводника длиной 150 см и площадью поперечного сечения 0,025 мм2, в котором сила тока 250 мА. р = 0,1·10-6 Ом • м.

II

4. Сопротивление нити накала электронной лампы 40 Ом, сопротивление включенной части последовательно соединенного реостата 10 Ом. Определите силу тока в цепи накала, если ЭДС аккумулятора 2 В, а его внутреннее со­противление 0,1 Ом.

5. Определить удельное сопротивление провода электрического камина длиной 50 м и сечением 1,2 мм2. Мощность, потребляемая камином, равна 900 Вт, а напряжение в сети 220 В.

6. Определите внутреннее сопротивление и ЭДС источника тока, если при силе тока 30 А мощность во внешней цепи равна 180 Вт, а при силе тока 10 А мощность равна 100 Вт.

III

7. Если два проводника соединить параллельно, то при подключении к источнику тока с ЭДС, равной 10,8 В, в неразветвленной части цепи сила тока равна 2,7 А. Если же проводники соединить последовательно, то сила тока при той же ЭДС оказывается равной 0,6 А. Определите сопро­тивление проводников. Внутренним сопротивлением источ­ника тока пренебречь.

  1. В схеме указаны сопротивления рези­сторов в Омах и направление силы тока через один из рези­сторов. Определите ЭДС батареи, если ее внутреннее сопро­тивление равно 0,5 Ом.

2 Ом 2 Ом


5 Ом 0,5 А

10 Ом 40 Ом

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

7 ВАРИАНТ.

I

  1. Сколько теплоты выделится за 30 с в реостате сопротивлением 100 Ом при силе тока в цепи 2 А?

  2. Каково напряжение на концах участка цепи при сопротив­лении 0,25 кОм, если сила тока в нем 0,24 А?

  3. Начертите схему электрической цепи, состоящей из источ­ника тока, ключа, нагревательного элемента, амперметра и вольт­метра, измеряющего напряжение на источнике тока.

II

  1. За какое время на электроплитке можно 2 л воды, взятой при 200 С, нагреть до кипения, если при напряжении 220 В по ней течет ток 5 А? с = 4200 Дж/(кг • °С).

  2. Источник с ЭДС 2 В и внутренним сопротивлением 0,8 Ом замкнут никелиновой проволокой длиной 2,1 м и сечением 0,21 мм2. Каково напряжение на зажимах элемен­та?

  3. Определите напряжение на первом резисторе, если сопротивления R1=3 Ом, R2=5 Ом, R3=2 Ом, R4=6 Ом, а показание амперметра IA=0,2 А

R2 R3 A


R1

R4

III

  1. Вольтметр, соединенный последовательно с рези­стором сопротивлением R1=10 кОм, при включении в сеть с напряжением U ==220 В показывает U1=70 В, а соединен­ный последовательно с резистором сопротивлением R2 пока­зывает U2=20 В. Найдите сопротивление резистора R2.

  2. Сколько времени будет нагреваться 1 л воды от 20 °С до 100 °С в элект­рическом чайнике мощностью 500 Вт, если его КПД 75 %?

  3. Определите силу тока в проводнике длиной 125 м и площа­дью поперечного сечения 10 мм2, если напряжение на зажимах 80 В, а удельное сопротивление материала, из которого изготовлен про­водник, составляет 0,4 мкОм • м.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

8 ВАРИАНТ.

I

  1. Какое количество теплоты выделит за 10 минут проволочная спираль сопротивлением 15 Ом, если сила тока в цепи 2 А?

  2. Чему равно сопротивление стального провода длиной 250 м и сечением 0,06 мм2? Удельное сопротивление стали равно 0,12 Ом·мм2/м.

  3. Определить по данной схеме общее сопротивление цепи

R1=2 Ом R2=3 Ом


II

  1. Вычислите силу тока в медном проводнике, удельное со­противление которого 0,017 мкОм • м, длина 200 м и поперечное сечение 0,6 мм2, при напряжении на нем 68 В.

  2. Батарея с ЭДС 4 В и внутренним сопротивлением 1 Ом входит в состав неизвестной цепи. К полюсам батареи подключен вольтметр, он показывает напряжение 6 В. Опре­делите количество теплоты, выделяющейся в единицу време­ни на внутреннем сопротивлении батареи.

  3. В собранной электрической цепи напряжение на одном из участков равно 12 В. Какая работа совершается электрическим то­ком, если по цепи протекает 28 Кл электричества?

III

  1. Для размораживания трубопровода со льдом применен электронагреватель, потребляющий ток 240 А при напряжении 220 В. Какая масса льда расплавится в трубе за 1 с, если КПД нагре­вателя 80%? Температура льда 0 °С. Удельная теплота плавления льда равна 3,3 • 105 Дж/кг.

  2. От батареи, состоящей из 6 последовательно включенных элементов, ЭДС каждого из которых 1,5 В, питаются две последовательно соединенные лампочки сопро­тивлением по 12,5 Ом. Сила тока в цепи равна 0,28 А. Опре­делите КПД батареи и ее внутреннее сопротивление.

  3. На сколько равных частей нужно разрезать одно­родный проводник, имеющий сопротивление 36 Ом, чтобы сопротивление его частей, соединенных параллельно, стало равно 1 Ом?

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

9 ВАРИАНТ.

I

  1. Определите мощность тока в электрической лампе, включенной в сеть напряжением 220 В, если известно, что сопротивление нити накала лампы 484 Ом.

  2. Из какого материала изготовлен провод длиной 1 км, сечением 10 мм2 и сопротивлением 40 Ом?

  3. Начертите схему электрической цепи, состоящей из источ­ника тока, ключа, реостата и двух электрических ламп, соединенных параллельно. Как включить в эту цепь амперметр, которым нужно измерить силу тока в одной из ламп?

II

  1. Электроплитка при силе тока в 4,5 А за 0,6 часа выделила 1312,2 кДж тепла. Найдите сопротивление плитки и вычислите ее мощность.

  2. К двум кислотным аккумуляторам с ЭДС, равной 2 В каждый, соединенным параллельно, подключена на­грузка сопротивлением 1,5 Ом. Что покажет вольтметр, подключенный к зажимам аккумуляторов, если их внутрен­ние сопротивления равны 0,01 Ом и 0,015 Ом?

  3. Определите силу тока в цепи аккумулятора, замкнутого на резистор сопротивлением 1000 Ом, если при последовательном включении в эту цепь миллиамперметра с внутренним сопротивлением 100 Ом он показал силу тока 25 мА. Внутренним сопротивлением источника можно пре­небречь.

III

  1. Какое количество теплоты выделится в каждом из трех последовательно соединенных резисторов за 1 мин, если их сопротивления R1=5 Ом, R2=8 Ом, R3= 12 Ом, а напряжение на резисторе R3 36 В?

  2. Определите сопротивление резистора, если ампер­метр показывает силу тока 5А, вольтметр, подключенный к концам резистора, напряжение 100 В Внутреннее со­противление вольтметра 2500 Ом.

  3. Сила тока в электрической лампочке 200 мА,. Диаметр вольфрамовой нити 0,02 мм, а ее температура 2000 °С. Определите напряженность электрического поля в нити.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

10 ВАРИАНТ.

I

1. Определите общее сопротивление цепи и показания вольтметра, сила тока равна 0,2 А.

R1=14 Ом R2=18 Ом R3=16 Ом А


V

2.Определите расход энергии за 20 с в автомобильной электрической лампочке, рассчитанной на напряжение 12 В при силе тока 3,5 А.

  1. Спираль электрической плитки состоит из сплава, удельное сопротивление которого 1,2 Ом • мм2/м. Длина проволоки 5 м, ее сечение 1 мм2. Найти сопротивление спирали.

II

  1. Чему равен КПД электрического двигателя, если при на­пряжении 220 В и силе тока 12 А он совершает за 1 минуту работу 118,8кДж?

  2. Определите напряжение на концах проводника, удельное сопротивление которого 0,4 мкОм·м, если его длина 6 м, попереч­ное сечение 0,08 мм2, а сила тока в нем 0,6 А.

  1. Сопротивление прибора может изменяться от 250 до 1800 Ом. В каких пределах будет изменяться сила тока, если на него подать одинаковое напряжение 220 В?

III

  1. Сила тока в электрической лампочке 200 мА,. Диаметр вольфрамовой нити 0,02 мм, а ее температура 2000 °С. Определите напряженность электрического поля в нити.

  2. Электрическая схема составлен из двух парал­лельно соединенных резисторов сопротивлением R1=40 Ом и R2=10 Ом, подключенных к зажимам аккумулятора, ЭДС которого 10 В. Сила тока в неразветвленной цепи 1 А. Определите внутреннее сопротивление источника тока.

  3. Для составления елочной гирлянды имеется 10 лампочек мощностью 2 Вт каждая, рассчитанных на номинальное напряжение 4 В. Имеется также некоторое количество лампочек, имеющих ту же мощность при номи­нальном напряжении 8В. Какое минимальное количество восьми вольтовых лампочек нужно взять, чтобы, добавив их к 10 четырех вольтовым, составить гирлянду для включения в сеть с напряжением 120 В?

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

11 ВАРИАНТ.

I

  1. Определите общее сопротивление цепи и показания вольтметра, сила тока равна 0,2 А.

R1=14 Ом R2=18 Ом R3=16 Ом А


V

  1. Определите расход энергии за 20 с в автомобильной электрической лампочке, рассчитанной на напряжение 12 В при силе тока 3,5 А.

  2. Спираль электрической плитки состоит из сплава, удельное сопротивление которого 1,2 Ом • мм2/м. Длина проволоки 5 м, ее сечение 1 мм2. Найти сопротивление спирали.

II

4. Из какого материала изготовлен провод длиной 1 км и сечением 10 мм2, если по нему идет ток 3 А, а напряжение на концах провода 120 В?

5. Электроплитку мощностью 360 Вт и электроплитку мощностью 500 Вт включили в сеть, соединив их последовательно. В какой из плиток выде­лится большее количество теплоты?

6. Определите сопротивление резистора, если ампер­метр показывает силу тока 5А, вольтметр, подключенный к концам резистора,— напряжение 100 В. Внутреннее со­противление вольтметра 2500 Ом.

III

  1. Какова должна быть ЭДС батареи, C

включенной в схему, изображенную

на рисунке, чтобы напряжен­ность

электростатического поля в плоском

конденсаторе была 2250 В/м?

Внутреннее сопротивление

батареи 0,5 Ом. Со­противление R=4,5 Ом.

Расстояние между пластинами

конденсатора 0,2 см.

  1. Перегоревшую спираль электроплитки с мощностью 420 Вт укоро­тили на 1/8 ее первоначальной длины. Какой стала ее мощность при вклю­чении в ту же сеть?

  2. Электродвигатель трамвайных вагонов работает при токе 112 А и напряжении 550 В. С какой скоростью движется трамвай, если двигатели создают силу тяги 3,6 кН, а КПД их 70%?

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

12 ВАРИАНТ.

I

  1. Электрическая печь потребляет мощность 6000 Вт при величине тока 50 А. Определить напряжение тока, питающего печь.

  2. Обмотка печи сделана из никелиновой проволоки длиной 72 м. Найти сечение проволоки, р == 0,4 Ом • мм2/м, если её сопротивление равно1,2 Ом.

  3. Определите общее сопротивление цепи, R1=3 Ом, R2=4 Ом, R3=4 Ом.

R1 R2


R3

II

  1. Сколько воды можно нагреть от 180С до кипения за 10 мин в электрическом чайнике, если напряжение в сети 220 В, а сила тока 4 А. КПД чайника 80%. Удельная теплоёмкость воды 4,2 кДж/кг·0С.

  2. Сопротивление нити накала электронной лампы 40 Ом, сопротивление включенной части последовательно соединенного реостата 10 Ом. Определите силу тока в цепи накала, если ЭДС аккумулятора 2 В, а его внутреннее со­противление 0,1 Ом.

  3. Определите силу тока в цепи аккумулятора, замкнутого на резистор сопротивлением 1000 Ом, если при последовательном включении в эту цепь миллиамперметра с внутренним сопротивлением 100 Ом он показал силу тока 25 мА. Внутренним сопротивлением источника можно пре­небречь.

III

  1. В цепь включено 20 ламп, соединенных параллель­но. Сила тока в лампе 1 А. Сопротивление проводов, соеди­няющих генератор с потребителем,— 0,2 Ом. Чему равна ЭДС генератора с внутренним сопротивлением 0,05 Ом, если напряжение на лампах равно 220 В?

  2. Какой длины надо взять нихромовый проводник сечением 0,1 мм2, чтобы изготовить нагреватель, на котором можно за 5 минут довести до кипения 1,5 л воды, взятой при температуре 200С? напряжение в сети – 220 В. КПД нагревателя 90%. Удельное сопротивление нихрома – 1,1 Ом·мм2/м.

  3. Две лампы мощностью 40 Вт и 60 Вт, рассчитанные на одинаковое напряжение, включили в сеть с тем же напряжением последовательно. Какие мощности они потребляют?

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

13 ВАРИАНТ.

I

1. За какое время электрический утюг выделит 800 Дж теплоты, если ток в спирали 3 А, а напряжение в сети 220 В? 2. Через проводник за 20 минут протекает заряд 2000 Кл элек­тричества. Определите силу тока в проводнике. 3. Начертите схему электрической цепи, состоящей из источ­ника тока, ключа, реостата и резистора, соединенных последова­тельно. Как включить амперметр и вольтметр для измерения силы тока в резисторе и напряжения на нем?

II

  1. Определите силу тока и падение напряжения на проводнике RI электрической цепи (рис. ), если сопро­тивления резисторов R1R3 имеют соответственно сле­дующие значения: R[ = 2 Ом, R2 = 4 Ом, R3 = 6 Ом, ЭДС аккумулятора равна 4 В и внутреннее сопротивление рав­но 0,6 Ом.

  2. Сопротивление платиновой проволоки при темпе­ратуре 20 ° С равно 20 Ом, а при температуре 500° С принимает значение 59 Ом. Найдите значение темпера­турного коэффициента сопротивления платины.

III

6. Найдите общее сопротивление электрической цепи (рис.), если сопротивления резисторов RlR6 имеют соответственно следующие значения: Rl=4 Ом, R2 = 5 Ом, R3=4 Ом, R4=20 Ом, R5=12 Ом, R6 = 4 Ом.

R1

R3

7. Электровоз массой 300 т спускается вниз с горы со скоростью 72 км/ч. Уклон горы равен 0,01. Коэффициент сопротивления движению равен 0,02, напряжение в ли­нии равно 3 кВ, КПД электровоза равен 80%. Определите сопротивление обмотки электродвигателя электровоза.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

14 ВАРИАНТ.

I

  1. Через электрическую лампочку за 5 мин проходит за­ряд в 150 Кл. Какова сила тока в лампочке?

  2. Определите сопротивление стального провода сечени­ем 35 мм2 и длиной 25 м.

  3. Рассчитайте силу тока в лампочке, имеющей со­противление 400 Ом, если напряжение на ее зажимах 120 В.

II

  1. Чему равно общее сопротивление электрической цепи (рис.), если сопротивление Rl=R2=15 Ом, R3 = R4 = 25 Ом?

R1 R3

5. Какова сила тока в проводнике, через поперечное сече­ние которого за 2 с проходит 12 • 1019 электронов? Заряд электрона равен 1,6 • 10-19 Кл.

6. Определите ЭДС и внутреннее сопротивление ис­точника тока, если при внешнем сопротивлении 3,9 Ом сила тока в цепи равна 0,5 А, а при внешнем сопротив­лении 1,9 Ом сила тока равна 1 А.

III

7. Найдите силу тока во всех резисторах (рис.) и в неразветвленной части цепи, а также ЭДС источника то­ка с малым внутренним сопротивлением, если сопротив­ления резисторов RlR6 имеют соответственно следую­щие значения: R1= 7,5 Ом, R2 = 4 Ом, R3=12 Ом, R4 = 6 Ом, R5 = 3 Ом, R6=6 Ом, а показание амперметра равно 10 А.

8. Лифт массой 2 т поднимается равномерно на вы­соту 20 м за время, равное 1 мин. Напряжение на за­жимах электродвигателя равно 220 В, его КПД равен 92%. Определите силу тока в цепи электродвигателя.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

15 ВАРИАНТ.

I

  1. Определите сопротивление медного провода, если при силе протекающего в нем тока 10 А напряжение на его концах равно 4 В.

  2. Рассчитайте удельное сопротивление трамвайного про­вода, если его длина 10 км, сечение 70 мм2, а сопротивле­ние 3,5 Ом.

  3. Какой электрический заряд пройдет за 10 мин через спираль утюга, если сила тока в ней равна 0,3 А?

II

4. Сопротивление вольфрамовой нити электрической лампочки при 10 °С равно 50 Ом. До какой температуры нагрета нить, если ее сопротивление равно 550 Ом? Тем­пературный коэффициент сопротивления вольфрама 5∙103 К 1.

5. Определите силу тока в проводнике R2, если его сопротивление равно 9 Ом, и падение напряжения в про­воднике R1 при его сопротивлении 6 Ом (рис), ес­ли ЭДС источника тока равна 2 В, а его внутреннее со­противление равно 0,4 Ом.

6. ЭДС источника тока равна 1,6 В, его внутреннее сопротивление равно 0,5 Ом. Чему равен КПД источни­ка при силе тока 2,4 А?

III

7.На рисунке изображена схема электрической цепи, в ко­торой ЭДС источника тока рав­на 20 В, его внутреннее сопротив­ление равно 1 Ом, сопротивления резисторов RlR4 имеют соответ­ственно следующие значения: R1=4 Ом, R2=3 Ом, R3=12 Ом, R4 = 6 Ом. Найдите показания ам­перметра и вольтметра. Рассчи­тайте силу тока и падение напря­жения на каждом из проводни­ков.

8. Подъемный кран поднимает груз массой 8,8 т на высоту 10 м в течение 50 с. Определите напряжение в цепи, если сила тока, потребляемого краном, равна 100 А, КПД крана равен 80%.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

16 ВАРИАНТ.

I

  1. При электросварке сила тока достигает 200 А. Какой электрический заряд проходит через поперечное сечение электрода за 5 мин?

  2. Чему равно напряжение на клеммах амперметра, сила тока в котором 6,2 А, если сопротивление амперметра 0,0012 Ом?

  3. Какой длины потребуется никелиновая проволока се­чением 0,1 мм2 для изготовления реостата сопротивлени­ем 180 Ом?

II

  1. По схеме, изображенной на рисунке. определи­те общее сопротивление электрической цепи, если сопро­тивления резисторов R1—R4 имеют соответственно следу­ющие значения: R1 =8 Ом, R2 = 2 Ом, R3 = A Ом, R4=6 Ом.

5.Какую работу совершает двигатель полотера за вре­мя, равное 30 мин, если он потребляет в цепи напряже­нием 220 В ток силой 1,25 А, а его КПД равен 80%?

III

6. По схеме, изображенной на рисунке, определи­те общее сопротивление электрической цепи, если сопро­тивления резисторов Rl—R6 имеют соответственно следующие значения: R1 = 15 Ом, R2= 15 Ом, R3 =15 Ом, R4 = 8 Ом, R5=8 Ом, R6=12 Ом.

7. Обмотка электродвигателя постоянного тока сде­лана из провода, сопротивление которого равно 2 Ом. По обмотке работающего двигателя, включенного в сеть, течет ток. Какую мощность потребляет двигатель, если известно, что напряжение в сети равно 110 В, сила то­ка равна 10 А? Каков КПД двигателя?

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

17 ВАРИАНТ.

I

1. Через электрическую лампочку

II

III

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

18 ВАРИАНТ.

1.

2. Вариант 2

1. 2. Вариант 3

1. 2. Вариант 4

1. 2. Электрический чайник потребляет ток 3 А при напря­жении 220 В. Чему равно сопротивление чайника?

Вариант 5

1. За какое время пройдет через поперечное сечение про­водника заряд, равный 10 Кл, при силе тока 0,2 А?

2. Определите напряжение, которое нужно создать на концах проводника сопротивлением 20 Ом, чтобы в нем возникла сила тока 0,5 А.

56

СР-2. Сопротивление проводника

Вариант 1

1. 2. Вариант 2

1. 2. Температурный коэффициент сопротивления для неко­торого сплава равен 10~3К1. Сопротивление резистора из этого сплава при 273 К равно 100 Ом. На сколько увели­чится сопротивление резистора при нагревании до 283 К?

Вариант 3

1. 2. Сопротивление платиновой проволоки при темпера­туре 20 °С равно 20 Ом, а при температуре 500 °С равно 59 Ом. Найдите значение температурного коэффициента сопротивления платины.

Вариант 4

1. Сопротивление медного провода сечением 2 мм2 равно 1 Ом. Какова длина этого провода?

2. Алюминиевая проволока при 0 °С имеет сопротивле­ние 4,25 Ом. Каково будет сопротивление этой проволоки при 200 °С? Температурный коэффициент сопротивления алюминия 4 • 10 3 К»1.

Вариант 5

1. Определите сопротивление алюминиевого провода длиной 1,8 км и сечением 10 мм2.

Г> 7

2. 3.

4. 5.

6. 7. 8. Определите общее сопротивление цепи (рис. 19), если сопротивления резисторов RlR6 имеют соответ­ственно следующие значения: R} =0,5 Ом, R2=l,5 Ом, R3=R4=R6=\ Ом, Д5 = 2/3 Ом.

Рис. 19

9.

1. 2. 3. 4. Какова сила тока в проводнике R (рис. 22), если ЭДС источника тока равна 3 В, его внутреннее сопро­тивление равно 1 Ом, сопротивления /?, =R1= 1,75 Ом, Ry = 2 Ом, Я4 = 6 Ом?

5. 6. 7.

8. Найдите общее сопротивление электрической цепи, изображенной на рисунке 25, если сопротивление каж­дого резистора равно 1 Ом.

9. Источник тока питает внешнюю цепь (рис. 26). При силе тока 2 А во внешней цепи выделяется мощность 24 Вт, а при силе тока 5 А выделяется мощность 30 Вт. Определите силу тока при коротком замыкании источни­ка тока.

1. На рисунке 27 изображена схема электрической це­пи. Определите сопротивление проводника R2 и падение напряжения на нем, если ЭДС источника тока равна 60 В, его внутреннее сопротивление равно 2 Ом, сила тока в цепи равна 2 А, сопротивление Я, =20 Ом.

2. Шесть лампочек соединены так, как показано на схеме, изображенной на рисунке 28. Определите общее сопротивление электрической цепи, если сопротивления лампочек Л1, Л2, ЛЗ, Л4, Л5, Л6 (см. рис. 28) соответ­ственно равны 10 Ом, 20 Ом, 30 Ом, 15 Ом, 35 Ом и 50 Ом.

3. Чему равно напряжение на концах проводника, име­ющего сопротивление 20 Ом, если за время, равное 10 мин, через него протекает электрический заряд 200 Кл?

4. Что покажут амперметры и вольтметр (рис. 29) при положениях переключателя /, 2, 3, если ЭДС источника тока равна 6 В, его внутреннее сопротивление равно 1,2 Ом, сопротивление резистора R1 равно 8 Ом, резис­тора R2 равно 4,8 Ом?

5. Чему равно общее сопротивление электрической це­пи (рис. 30), если сопротивления резисторов RlR7 рав­ны соответственно следующим значениям: #, = 18 Ом, #,= 12 Ом, R3 = 23 Ом, /?4=7 Ом, #5 = 60 Ом, #6 = 60 Ом, #7=30 Ом?

7. К источнику с ЭДС, равной 18 В, и внутренним сопротивлением 0,2 Ом подключены три одинаковых про­водника, сопротивление каждого из которых равно 4,5 Ом, соединенные по схеме, показанной на рисун­ке 31. Определите силу тока, который протекает через каждое сопротивление. (Сопротивлением соединительных проводов пренебречь.)

8. Рассчитайте общее сопротивление электрической це­пи, изображенной на рисунке 32, если R = 2 Ом.

9. 1. К источнику тока с ЭДС, равной 4,5 В, и внут­ренним сопротивлением 1,5 Ом присоединена цепь, со­стоящая из двух проводников, сопротивление каждого из которых равно 10 Ом, соединенных между собой парал­лельно, и третьего проводника сопротивлением 2,5 Ом, подсоединенного последовательно к двум первым. Чему равна сила тока в неразветвленной части цепи?

2. Найдите общее сопротивление электрической цепи (рис. 33), если сопротивления резисторов RlR6 равны соответственно следующим значениям: Д, = 1 Ом, R^ = 2 Ом, Д3 = 4 Ом, R4=l Ом, Я5 = 2 Ом, Й6=1 Ом.

3. Количество теплоты, выделяемое за 54 мин про­водником с током, равно 20 кДж. Определите силу тока в проводнике, если его сопротивление равно 10 Ом.

Rl R4

4. Рассчитайте силу тока в цепи и в проводнике R3 (рис. 34), если батарея состоит из трех параллельно со­единенных элементов. Внутреннее сопротивление каждо­го элемента равно 0,6 Ом, ЭДС каждого элемента рав­на 1,44 В, Д,=Д,= 1,2 Ом, R3=2 Ом, R4=3 Ом.

R1

5. Определите общее сопротивление электрической це­пи (рис. 35), если сопротивления резисторов RlR7 равны соответственно следующим значениям: /?, = 10 Ом, Л,= 10 Ом, /?,= Ю Ом, Д4 = 30 Ом, Д5=15 Ом, Я6=15 Ом, «7 = 45 Ом.

6. Вольтметр, рассчитанный на измерение напряже­ния до 30 В, имеет внутреннее сопротивление 3 кОм. Какое дополнительное сопротивление нужно присоеди­нить к вольтметру, чтобы им можно было измерять на­пряжение до 300 В?

7. Каковы показания амперметра и вольтметра, вклю­ченных в схему рисунка 36, если ЭДС источника равна 7,5 В, внутреннее сопротивление источника равно 0,5 Ом, сопротивления резисторов Rl R4 равны соответственно следующим значениям: Л, = 1,8 Ом, Л2 = 2 Ом, Д3=3 Ом, Л4=6 Ом? Найдите силу тока и напряжения для каждо­го из резисторов.

8. Чему равно общее сопротивление электрической це­пи на участке АВ, показанной на рисунке 37, если со­противление каждого звена равно 5 Ом?

9. Известно, что ЭДС источника тока равна 16 В, его внутреннее сопротивление равно 3 Ом. Най­дите сопротивление внешней цепи, если известно, что мощность тока в ней равна 16 Вт. Определите КПД ис­точника тока.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

14 ВАРИАНТ.

Урок напряжения и силы тока для детей — видео и стенограмма урока

Напряжение

Джейкоб начинает с напряжения , силы, которая толкает электроны по цепи для производства электричества. В начале цепи электричество имеет определенную силу. Он также имеет определенную силу в конце цепи.

Разница между этими двумя значениями представляет собой напряжение, измеряемое в вольтах. Маленькая игрушка может работать от 1,5-вольтовой батареи, но для экскаватора на стройке требуется 24-вольтовая батарея.

Чтобы показать это, Джейкоб использует одну короткую и одну длинную трубку. Он бросает шарики в каждый из них, при этом гравитация представляет собой силу или напряжение. Как вы думаете, какой из них будет иметь больше вольт в конце? У шариков, спускающихся по более длинной трубе, будет больше, потому что гравитация имела больше времени подействовать на них.

Ток

Затем Джейкоб демонстрирует ток , который является действием электронов, протекающих по цепи. Каждый электрон толкает электрон перед ним, создавая непрерывный ток.Чем выше напряжение, тем быстрее ток.

На этот раз трубки одинаковой длины. В начале одной трубы он использует перо, чтобы толкать шарики. Для другого он использует карандаш. В какой трубке шарики покатятся быстрее? Шарики, которые толкнул карандаш, будут иметь более быстрый ток, потому что в начале они имели большую силу или напряжение.

Джейкоб еще не закончил с током, потому что он хочет показать два типа тока, постоянный и переменный.

Постоянный ток

Постоянный ток (DC) возникает, когда электроны движутся только в одном направлении.В примере с мрамором Джейкоба шарики вставляются с одного конца и выходят с другого конца. Чтобы поток электричества продолжался, ему приходилось постоянно класть шарики в трубу. На самом деле, когда в источнике закончатся электроны, электрического тока больше не будет.

В электромобилях используется постоянный ток. В большинстве вещей, в которых используются батарейки, таких как игрушки, фонарики, мобильные телефоны или любые электронные устройства, используется постоянный ток. Постоянный ток течет с той же скоростью, пока не разрядится батарея.

Переменный ток

Переменный ток (AC) отличается от постоянного тока тем, что электроны перемещаются туда и обратно между двумя точками. Когда электроны меняют направление, напряжение падает. Чтобы показать это, Джейкоб просто затыкает концы трубки и переворачивает ее вверх дном, когда шарики достигают одного конца. Этот тип тока повторно использует электроны.

Переменный ток очень полезен для питания больших объектов на больших расстояниях, таких как бытовые приборы, дома, больницы и офисные здания.Генератор переменного тока — это устройство, вырабатывающее переменный ток, обычно используемое в автомобилях (кроме электрических). Он преобразует механическую энергию (от батареи) в электрическую энергию для питания автомобиля.

Краткий обзор урока

Цепь относится к пути между двумя точками, по которым течет электричество. Напряжение — это сила, которая толкает электроны по цепи для производства электричества. Ток — это действие электронов, протекающих по цепи.

В постоянном токе электроны текут только в одном направлении, а в переменном токе меняют направление. Генератор используется в автомобилях с бензиновыми двигателями для выработки переменного тока.

Что такое напряжение? | Хиоки

Что такое напряжение? Эта страница предлагает простое для понимания объяснение того, чем напряжение отличается от тока, единицы измерения, в которых оно измеряется, и другую информацию.

Обзор

Прежде чем приступить к работе с электронными устройствами, вам необходимо получить хорошее представление о силе тока, сопротивлении, напряжении и связанных с ними темах. Если вы похожи на большинство людей, вы знакомы со словами, но вам не хватает детального понимания лежащих в их основе понятий. На этой странице представлено простое для понимания введение, в котором рассматривается, как определяются напряжение и другие термины, чем отличаются ток и электрический потенциал и как можно измерить напряжение.

Что такое напряжение?

Напряжение описывает «давление», которое толкает электричество.Величина напряжения обозначается единицей измерения, известной как вольт (В), а более высокое напряжение приводит к тому, что к электронному устройству поступает больше электричества. Однако электронные устройства предназначены для работы при определенных напряжениях; чрезмерное напряжение может повредить их схемы.
Напротив, слишком низкое напряжение также может вызвать проблемы, препятствуя работе цепей и делая устройства, построенные вокруг них, бесполезными. Понимание напряжения и того, как устранять связанные с этим проблемы, необходимо для надлежащего обращения с электронными устройствами и выявления основных проблем при их возникновении.

Разница между напряжением и током

Как было сказано выше, простым описанием напряжения будет «способность вызывать ток». Если вы похожи на большинство людей, вам трудно представить себе, что такое напряжение, поскольку вы не можете видеть его непосредственно глазами. Чтобы понять напряжение, вы должны сначала понять электричество.
Электричество течет как ток. Вы можете представить это как поток воды, как в реке. Вода в реках течет от гор вверх по течению к океану вниз по течению.Другими словами, вода течет из мест с большой высотой воды в места с низкой высотой воды. Электричество действует аналогичным образом: концепция высоты воды аналогична электрическому потенциалу, и электричество течет из мест с высоким электрическим потенциалом в места с низким электрическим потенциалом.

Электричество похоже на поток воды.

Разность потенциалов между двумя точками может быть выражена как напряжение. Напряжение — это, так сказать, «давление», которое заставляет электричество течь.В физике напряжение можно рассчитать с помощью закона Ома, который говорит нам, что напряжение равно сопротивлению, умноженному на ток.

Сопротивление указывает на трудности, с которыми течет электричество. Представьте себе водопровод. По мере того, как труба становится меньше, сопротивление увеличивается, и воде становится труднее течь; при этом сила течения увеличивается. Напротив, по мере того, как труба становится больше, вода течет с большей готовностью, но сила потока уменьшается. Аналогичная ситуация и с током.Сопротивление и ток пропорциональны напряжению, а это означает, что по мере увеличения любого из них будет увеличиваться и напряжение.

Метод измерения напряжения

Мультиметры (мультитестеры) применяются для измерения напряжения. В дополнение к напряжению мультиметры могут выполнять проверку непрерывности и измерять такие параметры, как ток, сопротивление, температура и емкость. Мультиметры выпускаются как в аналоговом, так и в цифровом вариантах, но цифровые модели проще всего использовать без ошибочного считывания значений, поскольку они отображают значения напрямую.

Для измерения напряжения с помощью мультиметра необходимо подключить положительный и отрицательный измерительные провода и выбрать диапазон измерения напряжения. Затем вы размещаете провода в контакте с обоими концами цепи, которую хотите измерить. При использовании аналогового тестера вы начинаете с самого большого диапазона измерения напряжения.
Если прибор не отвечает, попробуйте постепенно уменьшать диапазоны измерения, пока не достигнете диапазона, в котором можно измерить напряжение цепи. При использовании цифрового тестера многие модели упрощают процесс измерения, автоматически настраивая диапазон измерения.

Разница между постоянным и переменным током

Возможно, вы знаете, что существует два вида тока: постоянный, или постоянный, и переменный, или переменный. Постоянный ток течет без каких-либо изменений в направлении или величине тока или в величине напряжения. Знакомым примером этого типа тока может быть батарея. Батареи производят напряжение и ток в одном направлении.
Если вы подключите миниатюрную лампочку к батарее, лампочка будет генерировать одинаковое количество света, пока в батарее остается заряд, а это характеристика постоянного тока.Постоянный ток течет в виде плоской или пульсирующей волны.

  • Пример формы сигналов постоянного тока

Переменный ток, напротив, характеризуется напряжением и током, направление и величина которых периодически изменяются относительно нулевого положения. Типичным примером может служить ток, подаваемый от бытовых электрических розеток. Напряжение и ток изменяются с заданным ритмом в виде синусоидальной, треугольной или пульсовой волны.

  • Пример сигналов переменного тока

Цепь постоянного тока должна быть правильно подключена к положительной и отрицательной клеммам аккумулятора.Некоторые схемы не будут работать должным образом, если батарея подключена наоборот.
Но с бытовой электрической розеткой электричество будет течь, даже если вы перепутаете левый и правый штыри вилки. Поскольку электричество в переменном токе течет в обоих направлениях, величина электричества меняется от момента к моменту. Эти значения называются мгновенными значениями и могут быть описаны такими значениями, как максимальное значение, минимальное значение, среднее значение, размах и среднеквадратичное значение.

Используйте мультиметр, если вам нужно измерить напряжение.

Напряжение — показатель способности перемещать электричество. Это понятие тесно связано с другими понятиями, такими как разность потенциалов, ток и сопротивление, поэтому важно получить общее представление о предмете. Для измерения напряжения вам понадобится мультиметр. Мультиметры просты в использовании, поэтому обязательно используйте их, когда вам нужно измерить напряжение.

Как использовать

Сопутствующие товары

Узнать больше

Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Подключение кабеля высокого напряжения

Напряжение — это то, что заставляет двигаться электрические заряды.Это «толчок», который заставляет заряды двигаться в проводе или другом электрическом проводнике. Его можно представить как силу, толкающую заряды, но это не сила. Напряжение может вызывать движение зарядов, а поскольку движущиеся заряды представляют собой ток, напряжение может вызывать ток.

Разность электрических потенциалов — это истинный научный термин, но обычно его называют напряжением. Неофициально напряжение или разность электрических потенциалов иногда называют «разницей потенциалов». Напряжение также называют, в определенных обстоятельствах, электродвижущей силой (ЭДС).

Напряжение — это разность электрических потенциалов, разность электрических потенциалов между двумя точками. Единицей измерения разности электрических потенциалов, или напряжения, является вольт. Вольт назван в честь Алессандро Вольта. Один вольт равен одному джоулю на кулон. Символ единицы вольт пишется с заглавной буквы V, как в (9V). Согласно правилам Международной системы единиц, обозначение единицы с названием, производным от имени собственного человека, является прописным.

Обратите внимание, что вольт и вольт это разные вещи. Вольт — это единица измерения чего-либо. Мы измеряем и электрический потенциал, и напряжение, а единицей измерения обоих является вольт. Символ единицы вольт записывается буквой V (9 вольт или 9 вольт). Когда в формуле используется напряжение, его можно набрать курсивом, например, V=9V{\displaystyle V=9\,{\text{V}}}, или написать курсивом. Если есть только один буквенный символ, можно использовать строчную букву v, например.г., напряжение = ток × сопротивление {\ displaystyle {\ text {voltage}} = {\ text {current}} \ times {\ text {сопротивление}}} или v = ir {\ displaystyle {\ text {v}} = {\ текст {г}}}. Инженеры-электрики используют символ e {\ displaystyle e} для обозначения напряжения, например, e = ir {\ displaystyle e = ir}, чтобы сделать разницу между напряжением и вольтами очень четкой.

Технически напряжение представляет собой разность электрических потенциалов между двумя точками и всегда измеряется между двумя точками. например между положительным и отрицательным полюсами батареи, между проводом и землей или между проводом или точкой цепи и точкой в ​​другой части цепи.В повседневном использовании с домашним электричеством в США напряжение чаще всего составляет 120 В. Это напряжение измеряется от электрического провода до земли.

Обратите внимание, что для передачи мощности (энергии) должно быть как напряжение , так и ток. Например, на проводе может быть высокое напряжение, но пока он не подключен, ничего не произойдет. Птицы могут садиться на высоковольтные линии, такие как 12 кВ и 16 кВ, не умирая, потому что ток не протекает через птицу.

Существует два типа напряжения: напряжение постоянного тока и напряжение переменного тока.Напряжение постоянного тока (напряжение постоянного тока) всегда имеет одну и ту же полярность (положительную или отрицательную), например, в батарее. Напряжение переменного тока (напряжение переменного тока) чередуется между положительным и отрицательным. Например, напряжение в настенной розетке меняет полярность 60 раз в секунду (в Америке) или 50 раз в секунду (Великобритания и Европа). Постоянный ток обычно используется для электроники, а переменный ток — для двигателей.

Напряжение — это изменение электрического потенциала между двумя точками
или изменение электрической потенциальной энергии на кулон между двумя точками.

V = Δ (EPE / q) = (EPE / q) 2 − (EPE / q) 1 {\ displaystyle V = \ Delta (EPE / q) = (EPE / q) _ {2} — (EPE / q) q)_{1}}

Где В = Напряжение, EPE = Потенциальная электрическая энергия, q = заряд, ∆ = разница в.

Напряжение всегда измеряется между двумя точками, и одну из них часто называют «землей» или точкой нулевого напряжения (0 В). В большинстве электрических установок переменного тока имеется заземление. Соединение с реальной землей осуществляется через водопроводную трубу, заглубленный или вбитый в землю заземляющий стержень или удобный металлический проводник (не газовую трубу), закопанный под землю.Это подключение осуществляется в месте ввода электросети в здание, на каждом столбе, где есть трансформатор на улице (часто на электрическом столбе), и в других местах системы. В качестве точки отсчета для измерения напряжения используется вся планета Земля. В здании это заземление подводится к каждому электроприбору по двум проводам. Одним из них является «заземляющий проводник» (зеленый или неизолированный провод), который используется в качестве защитного заземления для соединения металлических частей оборудования с землей.Другой используется в качестве одного из электрических проводников в цепях системы и называется «нейтральным проводником». Этот провод, находящийся под потенциалом земли, замыкает все цепи, проводя ток от любого электрооборудования обратно к точке ввода системы в здания, а затем к трансформатору, обычно находящемуся на улице. Во многих местах за пределами зданий становится ненужным иметь провод для замыкания цепей и передачи тока от зданий к генераторам.Обратный путь, который уносит весь ток назад, — это сама земля.
В цепях постоянного тока отрицательный конец генератора или батареи часто называют «землей» или точкой нулевого напряжения (0 В), даже если соединение с землей может быть, а может и не быть. На одной и той же печатной плате (PCB) может быть несколько заземлений, например, с чувствительными аналоговыми цепями, эта часть схемы может использовать «аналоговое заземление», а цифровая часть — «цифровое заземление».
В электрооборудовании точка 0 вольт может быть металлическим корпусом, называемым заземлением шасси, или соединением с реальным заземлением, называемым заземлением, каждый из которых имеет свой собственный символ, используемый на чертежах электрических схем (схемных чертежах).

Некоторыми инструментами для измерения напряжения являются вольтметр и осциллограф.

Вольтметр измеряет напряжение между двумя точками и может работать в режиме постоянного или переменного тока. Вольтметр может измерять, например, постоянное напряжение батареи (обычно 1,5 В или 9 В) или переменное напряжение от сетевой розетки на стене (обычно 120 В).

Для более сложных сигналов можно использовать осциллограф для измерения постоянного и/или переменного напряжения, например, для измерения напряжения на динамике.

Напряжение или разность потенциалов от точки а до точки b — это количество энергии в джоулях (в результате действия электрического поля), необходимое для перемещения 1 кулона положительного заряда из точки а в точку b. При отрицательном напряжении между точками а и b требуется 1 кулон энергии для перемещения отрицательного заряда из точки а в точку b. Если вокруг заряженного объекта имеется однородное электрическое поле, отрицательно заряженные объекты будут притягиваться к более высоким напряжениям, а положительно заряженные объекты будут притягиваться к более низким напряжениям.Разность потенциалов/напряжение между двумя точками не зависит от пути, по которому нужно добраться из точки а в точку б. Таким образом, напряжение от a до b + напряжение от b до c всегда будет равно напряжению от a до c.

Основы электрического тока — инженерное мышление

Электрический ток. В этой статье мы собираемся обсудить электрический ток, мы рассмотрим, что такое ток, различные типы, как проверить номиналы ваших электрических устройств, а также как мы используем функции безопасности, чтобы уберечь вас от поражения электрическим током. .

Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео на YouTube по электрическому току

Ток — это поток электронов в цепи. Чтобы использовать электричество, нам нужно, чтобы электроны текли в одном направлении по цепи. Мы обычно используем медные кабели для формирования цепи, потому что атомы, из которых состоит медь, имеют слабо связанный электрон в их самой внешней или валентной оболочке, которая может свободно перемещаться внутри металла. Этот свободный электрон очень легко перемещать, поэтому медь так популярна.Его так легко перемещать, что он, естественно, сам по себе будет перемещаться к другим атомам меди, но это происходит случайным образом во всех и всех направлениях, что для нас бесполезно.

Чтобы использовать это, нам нужно, чтобы много электронов текли в одном направлении по цепи, затем мы можем разместить такие предметы, как лампы, на пути этих электронов, чтобы они проходили через нее и генерировали свет и тепло. и т.д.

Для этого нам нужно заставить электроны двигаться, и мы можем сделать это, подав напряжение.Напряжение — это толкающая сила, это как давление в водопроводной трубе: чем больше у нас давление, тем больше воды может течь, чем больше у нас напряжение, тем больше электронов может течь. Мы подробно рассмотрели основы напряжения в нашем предыдущем уроке по электрике.

Итак, нам нужно много электронов, чтобы течь по цепи и через наши лампы, чтобы заставить их светить ярко, однако кабели и лампа могут обрабатывать только определенное количество электронов, проходящих через них, как труба рассчитана на прохождение через нее определенного количества воды или определенное давление.Если оно превысит это, то труба лопнет. Так же, если слишком через кабель или лампу проходит много электронов, после чего они взрываются или перегорают.

Мы называем поток электронов током и измеряем его в амперах, хотя обычно вы слышите, как люди говорят просто ампер, это обозначается с большой буквы, например, на предохранителе выше цифра 3 и заглавная буква А. что означает, что он рассчитан на 3 ампера тока. Позже мы рассмотрим, как мы используем предохранители.

Если вы посмотрите на вилки ваших электрических устройств, вы должны найти этикетки от производителей, которые сообщают вам, для чего предназначен продукт.

Например, приведенное выше зарядное устройство для ноутбука сообщает нам, что для работы устройства требуется входное напряжение от 100 до 240 Вольт и 1,5 А переменного или переменного тока. Затем зарядное устройство преобразует это, чтобы обеспечить выходное напряжение 19,5 В и 3,33 А постоянного или постоянного тока. Переменный и постоянный ток — это разные виды электричества. Розетки в ваших домах обеспечивают переменный или переменный ток. В этом типе электроны не текут по непрерывной петле, вместо этого они чередуются между движением назад и вперед, как морской прилив.Ваши электрические устройства, такие как ноутбуки и мобильные телефоны, будут использовать электричество постоянного или постоянного тока. В этом типе электроны текут только в одном направлении, подобно течению воды в реке.

Мы транспортируем электричество от электростанций в переменном токе и отправляем его в наши города и дома, мы используем здесь переменный ток, потому что его можно транспортировать очень эффективно и на гораздо большие расстояния, чем если бы мы использовали постоянный ток. Мы также можем очень легко увеличить или уменьшить напряжение с помощью простых трансформаторов.Ранее мы рассказывали, как работают трансформаторы, нажмите здесь, чтобы увидеть это.

Мы в основном используем постоянный ток постоянного тока для печатных плат небольшие электронные устройства, такие как ноутбуки, мобильные телефоны и телевизоры. Это потому что Постоянный ток легче контролировать, и он позволяет схемам быть меньше и компактнее. Многие приборы будут использовать комбинацию переменного и постоянного тока. например, стирка машина будет использовать переменный ток для асинхронного двигателя, который используется для вращения ванны с одежда внутри. Но печатная плата, которая управляет настройками, освещением, таймеры, а также то, как быстро вращается двигатель, будет потреблять мощность постоянного тока.

Мы можем преобразовать переменный ток в постоянный с помощью инвертора, это чрезвычайно распространено в электронике. Ранее мы рассказывали, как работают инверторы, нажмите здесь, чтобы увидеть это.

Люди часто говорят о реке или морском приливе как о сильное течение. Это очень похоже на электричество. Река с большим количеством быстрых Говорят, что проточная вода имеет сильное течение, то же самое и с электричеством. кабель с большим количеством электронов также имеет большой ток. Река способна для обработки определенного количества воды, протекающей через него, но если больше воды поступает чем он может выдержать, река выйдет из берегов.То же самое с электричеством кабель лопнет и сгорит.

Поэтому производители должны иметь возможность тестировать кабели и лампы, чтобы выяснить, какой ток они могут выдержать. Мы также хотим иметь возможность видеть, какой ток протекает через наши цепи, а также вычислять его.

Мы можем измерять силу тока с помощью амперметра и измерять силу тока в амперах. Итак, что такое усилитель?

Один ампер равен одному кулону, а один кулон равен примерно шесть квинтиллионов двести сорок два квадриллиона электронов в секунду.18

Что это значит? Другой способ взглянуть на это так: для питания лампы мощностью 1,5 Вт с батареей 1,5 В примерно шесть квинтиллионов двести сорок два квадриллиона электронов должны проходить от батареи и через лампу каждую секунду, чтобы лампа оставалась включенной.

Если мы уменьшим напряжение, то меньше электронов будет двигаться, и лампа станет тусклее. Если мы увеличим напряжение, то будет течь больше электронов, и в конечном итоге лампа не сможет справиться, поэтому она лопнет или сгорит.

Итак, чтобы измерить ток в цепи, нам нужно подключить амперметр, включенный последовательно, чтобы через него протекал ток. Подумайте об этом как о счетчик воды, вода должна течь через счетчик воды, чтобы мы знали, как течет много воды. Точно так же нам нужно, чтобы электроны проходили через наш амперметр. так что мы знаем, сколько электричества течет в нашей цепи.

Вместо амперметра мы будем использовать мультиметр, так как с этим устройством мы можем сделать намного больше.

Если у вас еще нет мультиметра, я настоятельно рекомендую вам его приобрести. Вы можете найти различные мультиметры, нажав здесь.18.

Поскольку это последовательно, все электроны в цепи движутся по одному и тому же пути. Это означает, что мы можем переместить мультиметр в любое место цепи, и мы получим то же самое показание.

Если мы добавим в цепь еще одну лампу, снова соединенную последовательно, лампа также будет иметь сопротивление 1 Ом, то мы добавим в цепь большее сопротивление, чтобы электроны замедлились. В этом случае мы получаем показание 0,75 А, что означает, что текут четыре квинтиллиона восемьсот восемнадцать квадриллионов электронов.18. Это последовательно, поэтому мы снова можем перемещать мультиметр и получать те же показания.

Если теперь соединить цепь с двумя лампами параллельно, обе сопротивлением 1 Ом, и подключить к аккумулятору 1,5В, то в основном проводе от и к аккумулятору получим 3А, а вот на ответвлении от на каждую лампу мы получаем 1,5 А, потому что путь для электронов разделился, поэтому электроны разделяются с некоторыми, протекающими через лампу «А», и некоторыми, протекающими через лампу «В». В этом примере обе лампы имеют одинаковое сопротивление, поэтому ток делится поровну.Но если лампы разного сопротивления, то ток делится неравномерно.

Например, если лампа «А» имеет сопротивление 1 Ом, а лампа «В» сопротивление 3 Ом, то в основном проводе получаем показание ампера 2 ампера, в ответвлении на лампу А получаем 1,5А и в ветке для лампы Б получаем 0,5А. Как видите, лампа B тусклее, потому что ее сопротивление выше, поэтому через нее может проходить меньше электронов. В обоих случаях все амперы в ответвлениях складываются и равны общему току, протекающему по основному проводу к батарее и от нее.

Теперь я упомянул, что лампа B была тусклее, потому что сопротивление было выше. Если вы помните, я также сказал, что кабели и лампы рассчитаны только на определенный ток, если он превышает это значение, они могут перегореть.

Таким образом, чтобы ограничить величину тока, который может протекать, мы можем добавить резисторы в цепь или часть цепи. Они действуют как «лежачих полицейских» и замедляют электроны. Резисторы похожи на изгиб садовый шланг, изгиб добавляет сопротивление потоку воды, что уменьшает количество воды, вытекающей из шланга.Таким же образом добавляем резисторы цепи, и это замедляет электроны.

Например, светодиод рассчитан на 25 миллиампер и 3,3 В, наша батарея рассчитана на 9 В, поэтому, если мы подключим светодиод к батарее, он просто сгорит, потому что не может выдержать такое большое напряжение и ток.

Итак, чтобы батарея не сгорела, нам нужно поставить резистор в цепь. В этом случае мы будем использовать резистор 270 Ом, чтобы вывести напряжение и ток до безопасного уровня для светодиода.

Если вы хотите узнать, сколько тока проходит через ваши электрические устройства дома, вы можете использовать один из этих дешевых счетчиков энергии. Вы просто подключаете к нему свои приборы, и он измеряет напряжение, силу тока, мощность, коэффициент мощности и т. д., а затем вы даже можете рассчитать, сколько стоит использовать прибор.

Итак, ранее мы видели, что можем использовать резисторы, чтобы уменьшить величину тока, протекающего в цепи, и защитить наши устройства. Еще одна вещь, которую мы можем использовать, это предохранитель.19

Предохранитель действует как слабое место, и его очень дешево заменить, поэтому, если в цепи протекает слишком большой ток, он сгорит и разомкнется, разорвав цепь и защитив дорогие электрические компоненты. Вы можете найти их установленными на печатных платах, а также встроенными в некоторые вилки. Например, вилки в Великобритании имеют встроенный предохранитель для защиты электрического устройства.

Другое устройство, которое мы используем, и вы, вероятно, видели его в ваш дом, это автоматический выключатель.По сути, это переключатель, который автоматически размыкается, чтобы разорвать цепь, если она обнаруживает слишком большой ток или слишком много электронов, протекающих через него, он рассчитан на определенное количество электронов, проходящих через него в секунду. Если он превышает это, то он откроется чтобы разорвать цепь.

Если, например, мы медленно добавляем дополнительную нагрузку в цепь, то биметаллическая пластина внутри обнаружит увеличение тока, когда он начнет превышать расчетный номинал, потому что ток будет выделять тепло, и тепло активирует переключатель, отключающий питание. власть.Нагрузку можно уменьшить, а автоматический выключатель сбросить.

Еще одна чрезвычайно важная функция: если, например, вы прикоснетесь к компоненту под напряжением и получите удар электрическим током, произойдет внезапный скачок тока, и некоторые автоматические выключатели могут обнаружить это и почти мгновенно отключить питание, чтобы предотвратить поражение электрическим током и спасти вашу жизнь. .

Аудиофизика для начинающих | Headfonics Audio Reviews

Это первая статья из серии обучающих материалов по основам аудио от нашего приглашенного писателя Юрия.Сегодняшняя тема — это строительные блоки звука, и это все о физике звука. В основном то, что заставляет все наше звуковое оборудование работать и создавать звук.

Юрий — инженер по автоматизации со специализацией в области телемеханики и связи. Он также прошел путь от инженера до руководителя группы в области радиосвязи за последние 17 лет. В 2007 году он основал проект Audiophile Inventory, который представляет собой программное обеспечение для преобразования аудио с 2009 года, которое вы можете бесплатно попробовать в Интернете по адресу http://samplerateconverter.ком.

Пожалуйста, обратите внимание, что эти статьи в настоящее время доступны на веб-сайте Юрия, и он очень любезно разрешил нам опубликовать их, чтобы вы, ребята, могли их переварить на Headfonics.

Эти статьи познакомят вас с фундаментальными электрическими теориями, лежащими в основе того, как звук в целом работает по отношению к используемому нами оборудованию, такому как усилитель, кабели и наушники. Эти основы предназначены только для понимания электрических схем и связанных с ними свойств. Цифровая обработка сигналов или DSP также основана на физике электричества.

Подробное обсуждение физики электричества слишком сложно для использования в Интернете. В этой статье мы упростили наши точки зрения на электроэнергию и физику звука в целом, чтобы новичкам было легче их понять. Тем не менее, он должен быть достаточно широким, чтобы не только объяснить, как работают электрические схемы, но и дать вам основу для некоторых инженерных идей, лежащих в основе проектирования электронных устройств, таких как усилители, а также звукового программного обеспечения.

Электричество — это поле, способное перемещать электроны.Поле – это разность уровней напряжения. Разница создает «механическую» силу, которая перемещает электроны.

Давайте рассмотрим всем известный пример. Если мяч лежит на земле, на нем нулевое напряжение. Если мы поднимем мяч над землей, то разницу между поднятым и наземным мячом можно рассматривать как «напряжение».

Напряжение — это потенциал электрона, подобный потенциалу мяча, который вы держите в руках над землей.

Если мы отпустим мяч, он упадет на землю из-за напряжения.Мяч ударится о землю с определенной скоростью удара. Если мы поднимем мяч выше, чем раньше, он упадет дальше и наберет большую скорость, и это ударит по земле с большей силой. Таким образом, чем выше положение, тем выше напряжение.

В этом примере с мячом гравитация действует подобно электрическому полю.

Напряжение называется U .

Звуковой сигнал, обычно рассматриваемый как изменение напряжения в течение определенного периода времени.Те, кто использует осциллографы, хорошо знакомы с измерением напряжения во времени и с тем, что можно извлечь из экземпляра, захваченного на экране.

Изменение напряжения звукового сигнала во времени

 

Согласно существующей теории, электрический ток представляет собой движение электронов. Напряжение вызывает перемещение от точки с более высоким потенциалом к ​​точке с более низким потенциалом.

Таким образом, электроны движутся по проводке, как по трубе.Представим сечение (кольцо) внутри трубы, как показано на рисунке.

Сила тока

 

Кольцо бесконечно тонкое. Количество электронов, которые могут пройти, измеряется электрическим зарядом. Сила тока — это заряд, проходящий через кольцо в секунду.

Сила тока называется I .

Этот конкретный тип тока считается постоянным током. где ток движется в одном направлении.

Напряжение в точке можно изменить. Представим 2 точки, A и B. В текущий момент времени точка A имеет более высокий электрический потенциал, чем точка B. Электроны движутся из точки с более высоким потенциалом A в точку с более низким потенциалом B (помните нашу аналогию с мячом? )

В следующий момент времени точка B будет иметь более высокий потенциал, чем точка A. Таким образом, электроны движутся в противоположном направлении от точки с более высоким потенциалом B к точке с более низким потенциалом A.

Теперь это то, что мы называем переменным током.

Переменный ток

 

Еще раз обратим внимание на потенциалы. Есть одна тонкая деталь, на которую мы должны обратить внимание.

Для этого мы будем использовать пример простой конструкции батареи. На аккумуляторе видим 2 контакта «+» и «-». На корпусе батареи мы можем прочитать 1,5 В. Это означает, что напряжение (разность электрических контактных потенциалов) между «+» и «-» равно 1.5 вольт.

Напряжение (разность потенциалов) электрической батареи

Математически потенциал «+» (положительный потенциал) больше, чем «-» (отрицательный). Электроны должны двигаться от более высокого потенциала к более низкому: от «+» к «-». Однако электроны являются отрицательно заряженными частицами. Так что на самом деле они переходят от «-» к «+». Это является причиной того, что отрицательный контакт должен быть отключен, когда электрическое устройство выключено.

Но когда мы изучаем электрические схемы, мы рассматриваем «виртуальные» положительные частицы, которые движутся от «+» к «-».Поэтому нам нужно следовать контексту, когда мы обсуждаем направление электрического тока.

Так как же связаны между собой напряжение и ток? Для этого нам нужно обсудить электрическое сопротивление.

Когда мы рассматривали электрический ток, мы смотрели на электроны, движущиеся по «трубе» (проводу). Во всем, что я описал в этой статье, она не затрагивает глубины того, что можно обсуждать в отношении физики, просто потому, что теория элементарных частиц довольно сложна. Однако далее следует упрощенный процесс, чтобы помочь тем, кто не знаком с темой, быстро разобраться.

Электрический ток

«Труба» (провод), о которой мы говорили ранее, не является пустой конструкцией. Он содержит кристаллическую сетку, также известную как молекулярная матрица проволоки. Электроны в основном «спотыкаются» вокруг этой сетки и сквозь нее.

Сетка действует как точка сопротивления движению электронов. Когда электрон «спотыкается» о сетку или сопротивляется, он создает физическое тепло. Энергия электронов фактически преобразуется в тепло через эту сетку.Чем выше сопротивление, тем больше энергии электрона превращается в тепло.

Сопротивление называется R .

Как соотносятся напряжение и ток?

Понимание электрических схем

Чтобы иметь возможность понять электрическую схему, мы должны сначала рассмотреть поток «виртуальных» положительных частиц (далее «частиц») от «+» до «-» в источнике питания.

Изучим базовую электрическую схему.

Если мы помним, напряжение — это потенциал между 2-мя точками или двумя контактами источника питания (аккумулятора).Потенциал создает силу, которая перемещает частицы. Чем больше потенциал, тем больше сила и, следовательно, больше скорость частицы.

Схема в основном представляет собой замкнутый цикл. Частицы перемещаются от «+» к «-» источника энергии (батарейки). Внутри батареи частицы перемещаются от «-» к «+» через проводник. На такое «неестественное» движение будет легко расходоваться энергия источника энергии. В этом отношении это немного похоже на восхождение на гору. Далее частицы «естественным образом» снова перемещаются из «+» в «-» из источника питания (подобно спуску с горы).

Движение частиц в электрической схеме

Таким образом, частицы движутся по замкнутому контуру, что позволяет источнику энергии сохранять свой потенциал и способность к внутренней транспортировке частиц. Когда частицы движутся вниз с «горы», они получают «сопротивление» (омы) от кристаллической решетки. Таким образом, сопротивление будет ограничивать скорость движения частицы. Меньшее количество частиц пройдет через провод за тот же период времени, т.е. более высокое сопротивление (Ом) приведет к более низкой силе тока.Чтобы увеличить силу тока, мы просто увеличиваем потенциал или уменьшаем уровень сопротивления (Ом).

Как соотносятся напряжение и ток?

Закон Ома

Напряжение, сила тока и сопротивление связаны законом Ома:

В = I * R , где

  • В — напряжение (В, Вольт)
  • I — сила тока (А, Ампер)
  • R — сопротивление (Ом)

Для увеличения силы тока увеличиваем напряжение (потенциал) или уменьшаем уровень сопротивления.Давайте посмотрим на модифицированную формулу:

.

И = В / Р .

Напряжение можно увеличить несколькими способами, например, добавив больше батарей. Сопротивление или уровень сопротивления можно уменьшить, выбрав замену материала провода или увеличив радиус провода (трубы), по которому могут проходить электроны. Чем меньше жила провода, тем выше уровень сопротивления, например, 26AWG имеет большее сопротивление, чем 22AWG, так как это меньший калибр.

Мощность, энергия, напряжение, ток и сопротивление связаны друг с другом.Электрическая мощность – это электрическая энергия, измеряемая в секунду.

Электрическая энергия и тепловая энергия

В электрическом устройстве энергия преобразуется в другие виды энергии: механическую, световую и т. д. Остальная (или большая часть для многих видов электронных устройств) электрическая энергия преобразуется в тепловую энергию через сопротивление.

Электрическая энергия во многих случаях преобразуется в тепловую

 

Когда мы рассматривали напряжение, мы обсуждали, что напряжение является потенциалом, который может вызывать движение заряженных частиц (электронов).

  • Когда заряженные частицы находятся под напряжением, они обладают потенциальной энергией.
  • Когда нет напряжения, частицы не имеют электрической энергии.
  • Когда частицы движутся под напряжением, они обладают кинетической энергией (энергией движения).

Электрическая энергия и магнитная энергия

Электрическая энергия, перемещающаяся по проводу, генерирует магнитную энергию. Но электрическая энергия будет расходоваться, если в магнитное поле поместить замкнутый проволочный контур.Например, вокруг этого провода надевается металлическое кольцо.

Электрическая энергия, преобразованная в магнитную энергию

 

Ток в кольце течет внутри металлического кольца и энергия потребляется от электрического провода через магнитное поле. Потребление электрической энергии (и тока соответственно) в электрическом проводе увеличивается. Больше ток – больше энергии теряется в электрическом проводе на тепло.

Графическое представление электроэнергии

Графическое представление электроэнергии

Электрическая мощность и формула энергии

Для расчета энергии сигнала «уровень напряжения» необходимо преобразовать «уровень мощности».Где мощность = [уровень напряжения] 2 * Сопротивление.

Для цифровой обработки сигналов сопротивление может быть принято за 1.

Таким образом, энергия рассчитывается как квадрат формы мощности сигнала.

Если подытожить то, что мы обсуждали в отношении электрических терминов, мы можем резюмировать следующее:

  • Мощность — электрическая энергия в секунду.
  • Текущая выработка энергии.
  • Напряжение генерирует ток.
  • Предельный ток сопротивления для заданного напряжения и преобразование электрической энергии в тепло.

Давайте посмотрим на электричество с практической аудио точки зрения.

Аналоговый домен

Усилитель получает входное напряжение от ЦАП и генерирует переменный ток в проводах акустического кабеля, которые подключены к динамикам или наушникам. Ток течет по проводам в катушке динамика или драйвера. В катушке появятся переменные магнитные поля. Магнитное поле приводит в движение привод, который, в свою очередь, приводит в движение воздух. Таким образом, мы слышим звук, создаваемый движением воздуха.Электрическая энергия усилителя расходуется на нагрев и механическое движение драйвера.

Цифровой домен

В цифровой области мы рассматриваем «виртуальные» значения напряжения, которые будут генерировать реальное напряжение в ЦАП.

Как насчет DSP и электрической энергии аудиосигнала? Когда мы анализируем динамический диапазон, перегрузку, уровень шума, отношение сигнал-шум, мы имеем в виду энергию в полосе частот сигнала, а не амплитуду. Поэтому нам нужно помнить, что электрическая энергия есть геометрический квадрат мощности.Это позволяет нам легко работать во временной (осциллограмма) и частотной (спектр) областях.

Мы видим, что электрические термины используются не только в аппаратуре, но и в цифровой обработке сигналов. Знание об электрической энергии позволяет лучше понять хорошо известные термины, такие как динамический диапазон, перегрузка, уровень шума и т. д., а также взаимосвязь между этими терминами. Обработка цифрового аудиосигнала представляет собой математическое представление реальных электрических процессов, происходящих, как описано выше.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.