Формула электрического сопротивления для новичков

Не у всех хорошо ладится с физикой, а особенно когда дело доходит до решения задач. Но как говорят все учителя: «Учить и понимать — разные вещи». Так давайте лучше один раз  во всём разберёмся, чем просто заучить непонятный текст, при этом не зная, как его применить. Ну и ответим на главный вопрос  Как рассчитать сопротивление, и как найти мощность тока.

Единицы и размерности

Начнем с того, кто придумал данный закон. Установлен Георгом Омом.

В честь его и назван — закон Ома.

Вы, наверное, слышали такое понятие, как единица (СИ). В каждой физической формуле она присутствует. В законе Ома её очень легко запомнить, т.к. его фамилия и является единицей сопротивления и обозначается «Ом».

Какие существуют виды сопротивлений

Их немного, одно из которых мы уже разобрали:

• омическое;
• активное;
• индуктивное;
• ёмкостное.

Формулы расчёта электрического сопротивления для переменного тока простыми словами.

К сожалению, наш друг-физик решил не идти нам навстречу и вывел несколько формул по нахождению всех трёх величин. Электрическое сопротивление обозначается буквой R.

Но перед тем как пойти дальше, совет: всегда придумывайте какие-нибудь ассоциации, чтобы запомнилось на всю жизнь, например:

1. R (сопротивление). Можете запомнить что R, как рюмка. Нужно сопротивляться, чтобы не выпить ещё одну рюмку.
2. I (сила тока). Латинская «I», как проводок, по которому идёт ток.
3. U (напряжение). Эта буква, как дуга. И напряжение разносится с одного конца на другой по дуге.

Ну и, конечно, формула закона Ома для участка цепи.

1. R=U/I  т.е., чтобы найти сопротивление(рюмку) надо напряжение (дугу) разделить на ток (проводок).
2. U=IR, хотите найти напряжение (дугу), умножьте проводок на рюмку.
3. I=U/R чтобы найти чему равен проводок, нужно напряжение разделить на сопротивление.

Ну а теперь главное, для чего мы все здесь собрались: «Зачем нужен этот закон? Что он даёт?»

Представьте перед собой электрическую цепь, по которой проходит ток, напряжение и сопротивление. И встаёт вопрос, как понять где что и в каких размерах. Для этого вывели формулу.

Также не забывате, если вдруг вас спросят от чего зависит сопротивление — отвечайте: » От напряжения и мощности».

Формула активного сопротивления

Ну что сказать? Придется запастись терпением и потратить время на все эти законы и определения.

Но к счастью, активное сопротивление, так и осталось большой буквой R. Просто немного поменялась формула и ее предназначение.

Подключим к нашей цепи проводник. Проводником может выступать лампа.

Понятно, что по нему тоже будет проходить ток. Это как танец «волна». Все 5 человек берутся за руки и начинают по очереди создавать колебания. Сопротивление уже известно на всех. Так же и здесь.

Мы ищем полное сопротивление. Обозначается большой буквой Z.

Если посмотреть, то можно найти сходство танца «волны» с этой буквой. Так и запомните.

Формула, как рассчитать силу тока:

I=U/Z

О том, как найти общее сопротивление мы поговорим ниже.

Формула индуктивного сопротивления

Боюсь, что когда вы увидите данную формулу, то она вам точно не понравится. Но нет слова «не хочу», есть слово «надо».

Начнем с обозначения:

• XL (индуктивное сопротивление). Прямо как размер в одежде. Но почему именно так? L — это цепь переменного тока;
• f — частота, в Гц;
• сопротивление с частотой взаимосвязаны, так, если возрастает одно — увеличивается и другое;
• единица СИ индуктивного сопротивления: [XL] = Ом;
• запомните, что индуктивное сопротивление отличается от омического тем, что у первого нет потери мощности;
• XL=2π×f×L;
• формула расчета мощности по напряжению: P = U×I;
• мощность электрического тока вычисляется в Ватах.

Формула ёмкостного сопротивления Xc

Ёмкостное сопротивление — это проводник, который подключен к цепи. Он не имеет сопротивление, но есть ёмкость. Обозначается это ёмкостное сопротивление буквами Xc.

Единица измерения сопротивления неизменно остается Ом.

 

• Xc = 1/ωC;
• ω — циклическая частота;
• С — ёмкость.

Формула полного сопротивления

Как говорилось выше — полное сопротиление что-то на подобии танца «волны». Нужно узнать R (сопротивление) всех.

Чтобы определить полное сопротивление цепи:

R = R1 +R2 (проводников может быть несколько).

Теперь, если у вас спросят как определить общее сопротивление цепи, вы знаете что делать.

Что такое вольтамперная характеристика

Какое страшное название. Глаза боятся, а голова запоминает.

Говоря простыми словами, это когда напряжение находится в зависимости от тока, протекающего в электрической цепи.

Также, такую характеристику подразделяют на линейную и нелинейную. В чем разница и что это вообще такое?

1. Линейная, так же, как и нелинейная — это цепь.
2. Линейная цепь — это та, которая содержит элементы напряжения и тока, от которых зависит сопротивление.
3. У нелинейной элементами является зависимость напряжения на зажимах. Она не подчиняется закону Ома.

Формула электрического сопротивления по свойсвам среды: научный подход

• Сущесвует такое понятие как удельное сопротивление. Это способность материала припятствовать прохождению электрического тока.

• Существует таблица металлов, где указаны эти силы сопротивления.

Формула:

• R = p×L/S;
• R — электрическое сопротивление;
• p — удельное сопротивление;
• S — площадь.

Для вычисления сопротивления вы можете воспользоваться специальным калькулятором, который можно найти в интернете.

Учитесь, узнавайте много нового. И понимайте пройденный материал.

РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ОНЛАЙН — ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ, ТОКА, МОЩНОСТИ И СЕЧЕНИЯ ПРОВОДНИКА

Наверное, каждый кто делал или делает ремонт электрики сталкивался с проблемой определения той или иной электрической величины. Для кого-то это становится настоящим камнем преткновения, а для кого-то все предельно ясно и каких-либо сложностей при определении той или иной величины нет. Данная статья посвящена именно первой категории – то есть для тех, кто не очень силен в теории электрических цепей и тех показателей, которые для них характерны.

Итак, для начала вернемся немного в прошлое и постараемся вспомнить школьный курс физики, касательно электрики. Как мы помним, основные электрические величины определяются на основании всего одного закона – закона Ома. Именно этот закон является базой проведения абсолютно для любых расчетов и имеет вид:

Отметим, что в данном случае речь идет о расчете самой простейшей электрической цепи, которая выглядит следующим образом:

Подчеркнем, что абсолютно любой расчет ведется именно посредством этой формулы. То есть путем не сложных математических вычислений можно определить ту или иную величину зная при этом два иных электрических параметра. Как бы там ни было, наш ресурс призван упростить жизнь тому кто делает ремонт, а поэтому мы упростим решение задачи определения электрических параметров, вывив основные формулы и предоставив возможность произвести

расчет электрических цепей онлайн.

Как узнать ток зная мощность и напряжение?

В данном случае формула вычисления выглядит следующим образом:

Расчет силы тока онлайн:

(Не целые числа вводим через точку. Например: 0.5)

Как узнать напряжение зная силу тока?

Для того, чтобы узнать напряжение, зная при этом сопротивление потребителя тока можно воспользоваться формулой:

Расчет напряжения онлайн:

Если же сопротивление неизвестно, но зато известна мощность потребителя, то напряжение вычисляется по формуле:

Определение величины онлайн:

Как рассчитать мощность зная силу тока и напряжения?

Здесь необходимо знать величины действующего напряжения и действующей силы тока в электрической цепи. Согласно формуле предоставленной выше, мощность определяется путем умножения силы тока на действующее напряжение.

Расчет цепи онлайн:

Как определить потребляемую мощность цепи имея тестер, который меряет сопротивление?

Этот вопрос был задан в комментарие в одном из материалов нашего сайта. Поспешим дать ответ на этот вопрос. Итак, для начала измеряем тестером сопротивление электроприбора (для этого достаточно подсоединить щупы тестера к вилке шнура питания). Узнав сопротивление мы можем определить и мощность, для чего необходимо напряжение в квадрате разделить на сопротивление.

Онлайн расчет:

Формула расчета сечения провода и как определяется сечение провода

Довольно много вопросов связано с определением сечения провода при построении электропроводки. Если углубиться в электротехническую теорию, то формула расчета сечения имеет такой вид:

Конечно же, на практике, такой формулой пользуются довольно редко, прибегая к более простой схеме вычислений. Эта схема довольно проста: определяют силу тока, которая будет действовать в цепи, после чего согласно специальной таблице определяют сечение. Более детально по этому поводу можно почитать в материале – «Сечение провода для электропроводки»

Приведем пример. Есть бойлер мощностью 2000 Вт, какое сечение провода должно быть, чтобы подключить его к бытовой электропрводке? Для начала определим силу тока, которая будет действовать в цепи:

I=P/U=2000/220В = 9А

Как видим, сила тока получается довольно приличной. Округляем значение до 10 А и обращаемся к таблице:

Таким образом, для нашего бойлера потребуется провод сечением 1,7 мм. Для большей надежности используем провод сечением 2 или 2,5 мм.

Рекомендуем ознакомиться:

 — БЛОК ПИТАНИЯ ДЛЯ СВЕТОДИОДНЫХ ЛЕНТ

 — ЗАЩИТНОЕ ЗАНУЛЕНИЕ

 — СВЕТОДИОДНЫЕ СВЕТИЛЬНИКИ — ЛУЧШЕ НЕ ПРИДУМАЕШЬ!

 — АЛМАЗНАЯ РЕЗКА БЕТОНА И ЖБ КОНСТРУКЦИЙ

 Автор — Антон Писарев

---

Закон Ома для участка цепи. Закон Джоуля — Ленца. Работа и мощность электрического тока. Виды соединения проводников.

Количество теплоты, выделившееся при прохождении электрического тока по проводнику, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени, в течение которого шел ток:

Последовательное соединение. 1. Сила тока во всех последовательно соединенных участках цепи одинакова: I1=I2=I3=…=In=… 2. Напряжение в цепи, состоящей из нескольких последовательно соединенных участков, равно сумме напряжений на каждом участке: U=U1+U2+…+Un+… 3. Сопротивление цепи, состоящей из нескольких последовательно соединенных участков, равно сумме сопротивлений каждого участка: R=R1+R2+…+Rn+… Если все сопротивления в цепи одинаковы, то: R=R1. N При последовательном соединении общее сопротивление увеличивается (больше большего).

Параллельное соединение. 1. Сила тока в неразветвленном участке цепи равна сумме сил токов во всех параллельно соединенных участках. I=I1+I2+…+In+…

2. Напряжение на всех параллельно соединенных участках цепи одинаково:     U1=U2=U3=…=Un=…  3. При параллельном соединении проводников проводимости складываются (складываются величины, обратные сопротивлению): Если все сопротивления в цепи одинаковы, то:  При параллельном соединении общее сопротивление уменьшается (меньше меньшего).

4. Работа электрического тока в цепи, состоящей из последовательно соединенных участков, равна сумме работ на отдельных участках: A=A1+A2+…+An+…   т.к.  A=I2Rt=I2(R1+R2+…+Rn+…)t. 5. Мощность электрического тока в цепи, состоящей из последовательно соединенных участков, равна сумме мощностей на отдельных участках: P=P1+P2+…+Pn+…   6. Т.к. силы тока во всех участках одинаковы, то:       U1:U2:…:Un:…  = R1:R2:…:Rn:… Для двух резисторов:  — чем больше сопротивление, тем больше напряжение.

4. Работа электрического тока в цепи, состоящей из параллельно соединенных участков, равна сумме работ на отдельных участках: A=A1+A2+…+An+…    т.к.     .   5. Мощность электрического тока в цепи, состоящей из параллельно соединенных участков, равна сумме мощностей на отдельных участках: P=P1+P2+…+Pn+…   6. Т.к. напряжения на всех участках одинаковы, то: I1R1= I2R2=…= I3R3=… Для двух резисторов:  — чем больше сопротивление, тем меньше сила тока.

инструменты и методы технического волшебства

Самая главная формула для любого инженера-электрика — это закон Ома, который определяет соотношение между напряжением (измеряется в вольтах), током (измеряется в амперах) и сопротивлением (измеряется в Омах) в цепи. Схема представляет собой замкнутый контур с источником электрической энергии ( например, батареей 9 В) и нагрузкой (чем-то, что расходует энергию, как светодиод). Прежде всего, важно понять физический смысл каждого термина:

• напряжение представляет собой разность электрических потенциалов между двумя точками;

• ток течет от точки с более высокой потенциальной энергией, чтобы снизить потенциальную энергию. Пользуясь аналогией, электрический ток можно предста

— 46 —

вить как поток воды, а напряжение — как высоту перепада. Вода (или ток) всегда течет из точки с большей высотой (более высокое напряжение) к точке с меньшей высотой (или более низкому напряжению). Ток, как вода в реке, всегда будет идти по пути наименьшего сопротивления в цепи;

• по аналогии сопротивление является отверстием для протекания тока. Когда вода (ток) течет через узкую трубу, за одинаковое количество времени проходит меньшее количество, чем через широкую трубу. Узкая труба эквивалентна большему сопротивлению, потому что вода будет течь медленнее. Широкая труба эквивалентна малому сопротивлению, потому что вода (ток) может течь быстрее.

Закон Ома определяется следующим образом:

U = I·R, где U — напряжение в вольтах; I — ток в амперах; R — сопротивление в омах.

В электрической цепи каждый компонент обладает некоторым сопротивлением, что снижает напряжение. Закон Ома очень удобен для подбора значения резистора, подкточаемого последовательно со светодиодом. Светодиоды характеризуются определенной величиной падения напряжения и заданным значением рабочего тока. Чем больше ток через светодиод (не превышая максимально допустимого), тем ярче он светится. Для наиболее распространенных светодиодов максимальный ток равен 20 мА. Типовое значение падения напряжения для светодиода составляет около 2 в.

Рассмотрим схему, изображенную на рис. 2.3, и применим закон Ома для подбора резистора R1.

Рис. 2.3. Схема включения светодиода

Предположим, что LED 1 — стандартный светодиод с прямым током 20 мА и падением напряжения 2 В. Напряжение питания 5 В должно перераспределиться между светодиодом и резистором. Поскольку доля светодиода составляет 2 В, оставшиеся 3 В должны быть приложены к резистору. Зная максимальное значение прямого тока через светодиод (20 мА), можно найти номинал резистора:

R = U/I= 3/0,02 = 150 Ом.

Таким образом, при сопротивлении резистора 150 Ом через него и светодиод протекает ток 20 мА. По мере увеличения сопротивления ток будет уменьшаться.

Резистор 220 Ом обеспечивает достаточную яркость свечения светодиода, к тому же этот номинал очень распространен.

Еще одно важное соотношение — формула для расчета мощности, которая показывает, сколько ватт рассеивается на каждом компоненте. Увеличение мощности рас

— 47 —

сеивания связано с ростом тепловыделения прибора. Для каждого компонента, как правило, задается максимально допустимая мощность. Максимальная мощность резистора в нашем примере равна 0,125 Вт. Формула для расчета мощности выглядит следующим образом:

Р = U·I, где Р — мощность, Вт; U- напряжение, В; I — сила тока, А.

Для резистора из схемы на рис. 2.3 при падении напряжения 3 В и силе тока 20 мА мощность равна

Р = 3·0,02 = 0,06 Вт.

Поскольку 60 мВт< 0,125 Вт = 125 мВт, следовательно, данный резистор не перегреется.

ресурсов

Мощность

Мощность в электрической цепи относится к скорости, с которой электрическая энергия преобразуется в какую-либо другую форму, такую ​​как тепло или магнетизм. Мощность, рассеиваемая в цепи, напрямую связана с приложенным напряжением и величиной тока, протекающего по цепи.

Диаграммы показывают, что увеличение мощности земного шара в цепи с тем же напряжением приводит к более высокому току, следовательно, рассеивается больше мощности, то есть больше тепла и света.Более высокий ток означает, что шар с высокой мощностью имеет меньшее сопротивление, чем шар с низкой мощностью.

Увеличение мощности

Единицей измерения мощности является Вт .

Кол-во	Символ	Блок	Сокращение	Значение
мощность	п.	ватт	Вт	рассеиваемая мощность

Если есть увеличение напряжения, мощность увеличится в четыре раза.Если вы увеличиваете напряжение (или электрическое давление) в цепи, тогда ток (поток электронов) будет увеличиваться прямо пропорционально, например, если вы удвоите напряжение, ток удвоится.

Формула расчета мощности:

P = VI

Следовательно, удвоение тока, умноженного на удвоенное напряжение, увеличит мощность в четыре раза.

Закон Ома для расчета рассеиваемой мощности

Простая схема

Проработанные примеры основаны на представленной принципиальной схеме.

1. Какая мощность будет рассеиваться резистором (R), если в цепи протекает ток (А) 2 А при приложенном напряжении (В) 24 В?
   • P = VI
   • P = 24 x 2
   • P = 48 Вт
2. Какая мощность будет рассеиваться резистором (R), если в цепи протекает ток (А) 2 мкА при приложенном напряжении (В) 10 мВ?
   • P = VI
   • A и V являются частными кратными и должны быть преобразованы в базовые единицы
   • А = 2 мкА = 2 х 0.000 001 = 0 000 002A
   • В = 10 мВ = 10 x 0,001 = 0,01 В
   • P = 0,01 x 0,000 002
   • P = 0,000,000,02W или 20nW

Замена формулы

В соответствии с законом Ома рассеиваемая мощность напрямую зависит от приложенного напряжения и протекающего тока. Это напрямую связано с величиной сопротивления.Если известны любые два значения схемы, мы можем вычислить два других значения с помощью подстановки.

Пример

Простая схема.

1. В этом примере, если напряжение батареи составляет 20 В, а сопротивление (R) имеет значение 100 Ом, то какой будет рассеиваемая мощность?
   • Формула для расчета мощности:
   • P = VI
   • Мы не знаем текущий поток (I).
     Мы могли бы использовать закон Ома I = ^В / _R для расчета тока, а затем использовать вычисленное значение в приведенной выше формуле мощности.
     
   • Ответ можно найти с помощью одной формулы:
   • P = VI заменить I на ^V / _R
   • Это даст вам формулу:
   • P = ^{В x В} / _R вольта, умноженного на вольты, разделенные на сопротивление)
   • Вольт, умноженное на вольт, выражается как V ² (вольт в квадрате).Итак, окончательная формула будет:
   • P = V ² / R
   • P = 20 ² /100, что совпадает с (20 x 20/100)
   • P = 400/100
   • P = 4 Вт
2. Если общее сопротивление цепи составляет 80 Ом, а ток равен 2 А, какова рассеиваемая мощность?
   • P = VI мы не знаем напряжения, но по закону Ома V = IR.Следовательно, формула:
   • P = I x R x I, что совпадает с I x I x R, которое совпадает с I ² R, поэтому формула:
   • P = I ² R
   • P = 2 ² /80
   • P = 4/80
   • P = 0,05 Вт или 7071 мВт
3. Если мощность, рассеиваемая в цепи, составляет 500 Вт, а ток равен 2 А, каково полное сопротивление?
   • R = V / I — формула для расчета сопротивления, но напряжение неизвестно.
   • Формула мощности V = P / I может использоваться для определения напряжения, но ее можно подставить в первую формулу следующим образом:
   • R = (P / I) / I (Сопротивление равно ваттам, разделенным на амперы, а затем снова разделенным на амперы.)
   • Однако это уравнение можно упростить как P / (I x I) и, следовательно, можно выразить как:
   • R = P / I ²
   • R = 500/2 ²
   • R = 125 Ом
4. Если мощность, рассеиваемая в цепи, составляет 10 Вт, а общее сопротивление составляет 5 Ом, каково приложенное напряжение?
   • V = IR — формула для расчета напряжения, но текущее значение неизвестно.
   • Формулу мощности V = P / I нельзя использовать для определения напряжения, потому что ток также неизвестен. Однако из-за прямой связи этих значений можно использовать замену формулы.
   • Мы знаем, что напряжение будет равно V = P / I, а ток будет I = V / R, поэтому
   • V = P / (V / R), что совпадает с V = PR / V, и после транспонирования это будет V ² = PR
   • Мы хотим знать напряжение, а не квадрат напряжения, поэтому квадратный корень ( √ ) из PR даст ответ.
   • Следовательно, формула:
   • В = √PR
   • В = √ (10 х 5)
   • В = √50
   • В = 7,071 В или 7071 мВ

Общие формулы для электроники и электричества

Ниже приведена справочная таблица, в которой приведены все уравнения, вытекающие из закона Ома. В параметры E, I, R и P показаны в центральной области, каждый из которых занимает одно из четырех квадранты пирога.Чтобы найти данный параметр, найдите этот параметр в центре диаграммы и выберите уравнение в его квадранте, которое определяет количество в терминах что вы измерили или знаете.

ПРИМЕЧАНИЕ: Уравнения, относящиеся к мощности и импедансу, описывают Коэффициент мощности (PF), а не чистый постоянный ток. Эта величина составляет реактивное сопротивление нагрузка и сигнал переменного тока.

Закон Ом (постоянный ток):

Ток в амперах = напряжение в вольтах / сопротивление в омах = мощность в ваттах / напряжение в вольт

Ток в амперах = (мощность в ваттах / сопротивление в Ом)

Напряжение в вольтах = ток в амперах Сопротивление в омах

Напряжение в вольтах = мощность в ваттах / ток в амперах

Напряжение в вольтах = (Мощность в ваттах Сопротивление в Ом) Мощность в ваттах = (Ток в амперах) ² Сопротивление в Ом

Мощность в ваттах = Напряжение в вольтах Ток в амперах

Мощность в ваттах = (Напряжение в вольтах) ² / Сопротивление в Ом

Сопротивление в омах = напряжение в вольтах / ток в амперах

Сопротивление в омах = мощность в ваттах / (ток в амперах) ²

Закон

Ом (переменный ток):

В следующих формулах закона Ома переменного тока q — фазовый угол в степени отставания тока от напряжения (в индуктивной цепи) или отводов тока напряжение (в емкостной цепи).В резонансном контуре (например, в обычном домашнем 120 В переменного тока) фазовый угол равен 0, а полное сопротивление = сопротивление.

Ток в амперах = напряжение в вольтах / полное сопротивление в омах

Ток в амперах = (мощность в ваттах / импеданс в Ом cosq)

Ток в амперах = мощность в ваттах / (напряжение в вольтах, cos q)

Напряжение в вольтах = ток в амперах Импеданс в омах

Напряжение в вольтах = мощность в ваттах / (ток в амперах cos q)

Напряжение в вольтах = ([Мощность в ваттах Полное сопротивление в Ом] / cos q)

Импеданс в Ом = Напряжение в вольтах / Ток в амперах

Импеданс в Ом = Мощность в ваттах / (Ток в амперах ² cos q)

Импеданс в Ом = (Напряжение в вольтах ² cos q) / Мощность в ваттах

Мощность в ваттах = ток в амперах ² Импеданс в омах cos q

Мощность в ваттах = ток в амперах Напряжение в вольтах cos q

Мощность в ваттах = ([Напряжение в вольтах] ² cos q ) / Импеданс в омах

УРАВНЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ ЦЕПИ:

Резонансная частота в герцах (где X _L = X _C ) = 1 / (2p [Индуктивность в Генри Емкость в фарадах])

Реактивное сопротивление в Ом. _Д
X _L = 2p (частота в герцах, индуктивность в генри)

Реактивность в омах емкости составляет X _C
X _C = 1 / (2p [частота в герцах Емкость в фарадах])

Импеданс в Ом (серия) = (Сопротивление в Ом ² + (X _L -X _C ) ² )

Импеданс в Ом (параллельно) = (Сопротивление в Ом, Реактивное сопротивление) / (Сопротивление в Ом ² + Реактивное сопротивление ²

Последовательные резисторы (значения в Ом):

Общее сопротивление = Сопротивление ₁ + Сопротивление ₂ +… Сопротивление _n

Два параллельных резистора (значения в Ом):

Общее сопротивление = Сопротивление ₁ Сопротивление ₂ / Сопротивление ₁ + Сопротивление ₂

Параллельное подключение нескольких резисторов (значения в Ом):

Общее сопротивление = 1 / (1 / Сопротивление ₁ ] + 1 / Сопротивление ₂ + … 1 / Сопротивление _n ])

Параллельные конденсаторы (значения в микрофарадах):

Общая емкость параллельно (значения в любых фарадах) = Емкость ₁ + Емкость ₂ +…. Емкость _n

Последовательные конденсаторы (значения в микрофарадах):

Общая емкость в серии (значения в любых фарадах) = Емкость ₁ Емкость ₂ / Емкость ₁ + Емкость ₂

Несколько последовательных конденсаторов (значения в фарадах) = 1 / ([1 / Емкость ₁ ] + [1 / Емкость ₂ ] + …… [1 / Емкость _n ])

Цепи времени серии LCR:
Время в секундах = индуктивность в генри / сопротивление в омах
Время в секундах = Емкость в фарадах Сопротивление в Ом

НАПРЯЖЕНИЕ И ТОК СИНУСОВОЙ ВОЛНЫ:

Эффективное (среднеквадратичное) значение = 0.707 Пиковое значение

Эффективное (RMS) значение = 1,11 Среднее значение

Среднее значение = 0,637 Пиковое значение

Среднее значение = 0,9 Эффективное (RMS) значение

Пиковое значение = 1,414 Эффективное (RMS) значение

Пиковое значение = 1,57 Среднее значение

DECIBELS:

дБ = 10 Log ₁₀ (мощность в ваттах # 1 / мощность в ваттах # 2)

дБ = 10 log ₁₀ (коэффициент мощности)

дБ = 20 log ₁₀ (Вольт или Ампер # 1 / Вольт или Ампер # 2)

дБ = 20 Log ₁₀ (Напряжение или коэффициент тока)

Коэффициент мощности = 10 ^{(дБ / 10)}

Коэффициент напряжения или тока = 10 ^{(дБ / 20)} Если импедансы не равны: дБ = 20 Лог ₁₀ [(Вольт ₁ [Z ₂ ]) / (Вольт ₂ [Z ₁ ])]

Частота и длина волны

Частота в килогерцах = (300000) / длина волны метров

Частота в мегагерцах = (300) / длина волны в метрах

Частота в мегагерцах = (964) / длина волны в футах

Длина волны в метрах = (300000) / частота в килогерцах

Длина волны в метрах = (300) / частота в мегагерцах

Длина волны в футах = (964) / частота в мегагерцах

Длина волны = скорость звука (фут / сек или м / сек) / частота Скорость звука = 1130 фут / сек

Длина антенны:

Четвертьволновая антенна: (обычный провод, коэффициент скорости = 0.95)
Длина в футах = 234 / частота в мегагерцах

Полуволновая антенна: (обычный провод, коэффициент скорости = 0,95)
Длина в футах = 466 / частота в мегагерцах

Сопротивление первичной обмотки согласующего трансформатора громкоговорителя на 70 В = (Выход усилителя вольт) ² / Мощность динамика

Работа, напряжение и мощность

Люблю работать на ламповых усилителях . Требуется работы, , чтобы заставить их работать, но как только они работают , вся эта тяжелая работа действительно окупается.Это лишь некоторые из определений работы , которые не имеют значения для физика вроде Георга Симона Ома. Ему требуется работа, чтобы переместить объект против силы, противодействующей его движению. Так что подъем Hiwatt DR103 с пола на рабочий стол требует работы, потому что вы перемещаете усилитель вверх против силы тяжести, которая ему противостоит. С другой стороны, носить Twin Reverb вокруг блока — это совсем не работа, потому что усилитель движется горизонтально — гравитация не препятствует движению в этом направлении.(Так что, когда дорожная бригада жалуется, просто вернитесь к этому руководству и объясните им, почему здесь нет никакой работы.)

Перемещение усилителя с испытательного стенда на пол требует работы, в данном случае отрицательной работы, потому что направление движения поддерживается силой тяжести. Если все это уже звучит странно, просто добавьте к этому концепцию: работа не зависит от времени. Чтобы поднять DR103 на верстак, требуется определенная работа. Неважно, дерните ли вы его вверх за доли секунды или потратите 20 минут, чтобы поднять его по тому же пути.Это такой же объем работы.

Когда противодействующая сила измеряется в ньютонах, а расстояние, пройденное против противодействующей силы, измеряется в метрах, тогда работа, измеряемая в джоулях, равна силе, умноженной на расстояние:

W = Fd

Вопрос: 30-килограммовый ламповый усилитель — сколько килограммов на Луне? Ответ: 30 килограмм. Получается, что килограмм — это единица массы. Сила, о которой мы думаем, когда пытаемся поднять этот параллельный двухтактный якорь, равна массе, умноженной на ускорение свободного падения, которое равно 9.8 метров на секунду в квадрате. Когда мы умножаем количество килограммов на 9,8, мы получаем силу земного притяжения, измеряемую в ньютонах.

Проблема

Выходной трансформатор для вашего Traynor YGA-1 установлен в перевернутом виде и весит 6,6 фунтов. Какая сила тяжести тянет его вниз?

Amp Books®

Раствор

6,6 фунтов — это 6,6 / 2,2 = 3 кг. Тогда сила тяжести в ньютонах равна

(3 кг) (9,8 м / с ² ) = 29N

---

---

Проблема

Ваш винтаж 6.6-фунтовый выходной трансформатор лежит на полу, когда вы внезапно решаете, что он идеально подходит для переиздания вашего JTM45. Верх вашей скамейки находится на высоте 1,2 метра от пола. Сколько работы потребуется, чтобы подобрать трансформатор и поставить его на скамейку? Что делать, если трансформатор стоит на полу в соседней комнате, которая находится в 20 метрах?

Решение

В предыдущей задаче мы определили, что сила тяжести на объекте весом 6,6 фунта составляет 29 ньютонов. Тогда объем работы в джоулях равен

(29N) (1.2 м) = 35 Дж

Боковому движению не препятствует сила тяжести, и трансформатор в соседней комнате проходит такое же расстояние по вертикали. Следовательно, требуется такой же объем работы — 35 джоулей.

Напряжение

Противоположные обвинения привлекают. Вроде обвинения отталкивают. Если мы перемещаем отрицательный электрон к другому электрону, мы совершаем работу, потому что движемся против противоположной силы. Перемещение двух электронов к двум другим электронам требует больше работы, потому что существует большая противодействующая сила.Нам часто нужен удобный способ описать, сколько работы требуется для перемещения заряда из одной точки в другую. Это понятие напряжения.

Если перемещение положительного заряда из точки B в точку A требует положительной работы, то говорят, что точка A имеет положительное напряжение по отношению к B. Напряжение в вольтах равно требуемой работе в джоулях, деленной на количество заряда в кулонах:

V = W / Q

Поскольку W и Q могут быть положительными или отрицательными, понятно, что V также может быть положительным или отрицательным.

---

---

Проблема

Требуется 1,6 кДж (1600 джоулей) энергии, чтобы переместить 1×10 ²⁰ электронов от источника питания пластины (точка A) через нагрузочный резистор пластины к пластине (точка B) вашего предусилителя JTM45. (Обратите внимание, что это противоположно реальному потоку электронов. показано здесь.) Какое напряжение V на резисторе?

— V + BA300VDC

Решение

1×10 ²⁰ электронов представляют

(1×10 ²⁰ ) (- 1.6х10 ^-19 ° С) = -16 ° С

заряда. Таким образом, требуется + 1,6 кДж работы, чтобы разогнать -16C из точки A в точку B. Это означает, что потребуется + 1,6 кДж работы, чтобы передать положительный заряд 16C из точки B в точку A. Таким образом, мы заключаем, что напряжение в точке A положительна по отношению к B на величину, равную

V = 1,6 кДж / 16C = 100 В

Таким образом, между питанием пластины и пластиной на резисторе возникает падение на 100 вольт.

---

---

Власть

Мощность — это мера количества работы или энергии, затрачиваемой с течением времени.При измерении в течение одной секунды количество джоулей звуковой энергии, создаваемой Ampeg SVT с шестью двухтактными силовыми трубками, работающими на полную мощность, будет намного больше, чем у Champ 5E1. По той же концепции для быстрого физического подъема Hiwatt не требуется дополнительной работы, но требуется больше энергии, поскольку работа выполняется в течение более короткого периода времени. Когда работа измеряется в джоулях, а время измеряется в секундах, тогда мощность в ваттах равна общей работе, деленной на общее время:

P = Вт / т

Проблема

Вам потребуется 2 секунды, чтобы стабильно поднять свой 6.6-фунтовый выходной трансформатор от пола до верха скамьи, общее расстояние по вертикали 1,2 метра. Какое среднее количество энергии вы тратите, когда поднимаете его?

Решение

Ранее мы определили, что для подъема трансформатора требуется 35 джоулей работы. Вы расходуете эту энергию за 2 секунды, поэтому средняя мощность в ваттах, передаваемая на трансформатор вашими руками и квадрицепсами, равна

P = 35Дж / 2с = 17Вт

Связь между напряжением, током и мощностью

Мы видели, что напряжение между двумя точками является показателем количества работы, необходимой для перемещения заряда между двумя точками.В противоположность этой концепции, работу можно определить как напряжение между двумя точками, умноженное на величину заряда, который был перемещен между ними:

W = VQ

Мы можем использовать эти концепции, чтобы вывести очень важную формулу для гитарных усилителей. Соотношение между напряжением, током и мощностью

P = W / t = (VQ) / t = V (Q / t) = VI

где переменная «I» используется для обозначения силы тока. Когда I в амперах, а V в вольтах, тогда P в ваттах.

---

---

Проблема

При отсутствии сигнала гитары через дроссель Fender Bassman 5F6-A протекает постоянный ток 11 мА.Дроссель не является идеальным индуктором, потому что его внутренние обмотки имеют сопротивление постоянному току, что вызывает падение на нем 1,2 В. Какую мощность дает дроссель в виде тепла?

Решение

Поскольку напряжение на дросселе и ток через него стабильны (ну, может быть, небольшая пульсация переменного тока), выделяемая мощность в виде тепла, измеряемая в милливаттах, равна

(1,2 В) (11 мА) = 13 мВт

Проблема

Катодный резистор на 47 Ом в усилителе мощности вашего Vox AC30 рассчитан на максимальную мощность 10 Вт.На холостом ходу напряжение на нем обычно составляет 10 вольт. Каким должен быть средний ток через резистор, чтобы произвести 10 ватт тепла?

СЛЕДУЩАЯ СТРАНИЦА

Резисторы

в цепях переменного тока | Мощность, напряжение и ток переменного тока

Введение

При постоянном токе (DC) поток электрического заряда является однонаправленным. В постоянном токе напряжение и ток поддерживают постоянную полярность и направление. Источником постоянного тока является аккумулятор. С другой стороны, при переменном токе (AC) поток электрического заряда периодически меняет направление на противоположное.В переменном токе напряжение меняет полярность с положительной на отрицательную и наоборот с течением времени. Это изменение полярности напряжения происходит из-за изменения направления тока. офисы, промышленность и т.д.

Наиболее распространенной формой питания переменного тока является синусоидальная волна. Математическая функция, описывающая типичное переменное напряжение:

В (t) = VMax sin ωt.

В (t) — напряжение в зависимости от времени. Напряжение меняется со временем.

t — переменное время в секундах.

VMax — пиковое значение, которое синусоида может достигать как в положительном, так и в отрицательном направлениях. Для положительного цикла это VMax, а для отрицательного — -VMax.

ω — угловая частота. ω = 2πf.

f — частота синусоидальной волны.

В цепях постоянного тока расчет тока, напряжения и мощности выполняется по закону Ома.Здесь предполагается, что полярности напряжения и тока постоянны.

В случае чисто резистивных цепей переменного тока значениями индуктивности и емкости можно пренебречь. Следовательно, расчет тока, напряжения и мощности будет следовать тем же принципам закона Ома и законов цепи Кирхгофа. Разница заключается в использовании мгновенного значения от пика до пика или среднеквадратичного значения.

Резистор с питанием постоянного и переменного тока

Резистор — это пассивное устройство. Он не потребляет и не производит энергии.Энергия здесь — это электрическая энергия. Но резистор рассеивает электрическую энергию в виде тепла.

Резистор с источником питания постоянного тока указан ниже

В резистивных цепях постоянного тока сопротивление, которое представляет собой отношение напряжения к току, является линейным.

Резистор с источником питания переменного тока указан ниже

В цепях переменного тока отношение напряжения к току в основном зависит от частоты питания f и сдвига фаз φ. Следовательно, термин импеданс используется в цепях переменного тока для обозначения сопротивления, поскольку оно обладает как величиной, так и фазой, в отличие от сопротивления в цепях постоянного тока, где оно имеет только величину.Символ полного сопротивления — Z.

Фазовое соотношение V-I в чисто резистивной цепи переменного тока

Значение сопротивления резистора в цепях переменного и постоянного тока одинаково независимо от частоты напряжения питания переменного тока. Изменение направления тока в сети переменного тока не влияет на поведение резисторов. Таким образом, ток в резисторе будет расти и падать в зависимости от напряжения, когда он растет и падает.

Напряжение и ток в резистивной цепи переменного тока достигают максимума, затем падают до нуля и одновременно достигают минимума.Говорят, что они находятся «в фазе», поскольку они поднимаются и опускаются в одно и то же время.

Рассмотрим следующую цепь переменного тока.

Здесь ток I (t) = IMax sin ωt.

Напряжение V (t) = VMax sin ωt. => V (t) = IMax R sin ωt.

Поскольку схема является чисто резистивной, влияние индуктивности и емкости незначительно, а разность фаз равна 0.

Следовательно, соотношение между напряжением и током в резисторе, который является частью резистивной цепи переменного тока, составляет

Мгновенные значения токов и напряжений «синфазны» по оси x кривой.Они поднимаются и опускаются одновременно и достигают своих максимальных и минимальных значений точно в одно и то же время. Это означает, что их фазовый угол равен θ = 00. Векторная диаграмма, представляющая этот фазовый угол, вместе со сравнением максимальных и минимальных значений напряжения и тока, показана ниже.

Расчет мощности, напряжения и тока переменного тока

Мгновенные значения тока и напряжения в резистивной цепи переменного тока можно использовать для определения сопротивления в его омической форме с помощью закона Ома.

Рассмотрим следующую резистивную схему с питанием переменного тока.

Пусть напряжение питания V (t) = VMax sin ωt, подключенное к резистору R.

Пусть мгновенное напряжение на резисторе будет V _R .

Пусть I _R будет мгновенным током, протекающим через резистор.

Поскольку приведенная выше схема является чисто резистивной по своей природе, можно применить принципы Ома.

Согласно закону Ома, напряжение на резисторе в момент t равно

В _R = В _Макс sin ωt.

Точно так же ток, протекающий через резистор в момент t, может быть определен с использованием закона Ома как

I _R = V _R / R

Но V _R = V _Max sin ωt.

Следовательно, I _R = (V _Max * sin ωt) / R

Но значение V _Max / R не что иное, как максимальный ток в цепи, обозначенный I _Max ..

Следовательно I _R = I _Макс sin ωt.

В чисто резистивной последовательной цепи переменного тока полное напряжение цепи равно сумме напряжений отдельных резисторов, потому что в чисто резистивной цепи все отдельные напряжения синфазны. Цепь переменного тока — это сумма токов отдельных ветвей всех параллельных резистивных ветвей.
Для расчета мощности в цепи переменного тока важную роль играет коэффициент мощности. Коэффициент мощности определяется как косинус фазового угла между током и напряжением.Фазовый угол обозначается символом φ.

Если P — активная мощность в цепи, измеренная в ваттах, а S — полная мощность цепи, измеренная в вольтах-амперах, соотношение между реальной мощностью и полной мощностью определяется выражением

P = S Cos φ.

В случае чисто резистивных цепей переменного тока фазовый угол между током и напряжением составляет 0 ⁰ . Следовательно, φ = 0 ⁰ . Следовательно, коэффициент мощности Cos φ равен Cos 0 ⁰ = 1.

Следовательно, активная мощность равна полной мощности, которая является произведением напряжения и тока.
В чисто резистивных цепях переменного тока мощность в любой момент в цепи может быть определена путем вычисления произведения напряжения и тока в этот момент.

Мощность, потребляемая вышеупомянутой схемой, может быть рассчитана с использованием

P = V _RMS * I _RMS * Cos φ.

Поскольку φ = 0 ⁰ в этом случае мощность равна

P = V _RMS * I _RMS

Мощность в чистом сопротивлении

В случае чисто резистивных цепей переменного тока мощность, потребляемая схемой, является просто произведением напряжения и тока, поскольку между током и напряжением нет фазового угла.

Форма сигнала мощности для чисто резистивной цепи переменного тока показана ниже.

Форма сигнала мощности состоит из серии положительных импульсов. Это потому, что, когда и напряжение, и ток положительны в первом полупериоде, их произведение, которое является мощностью, также положительно. А когда и напряжение, и ток отрицательны во втором полупериоде, их производительная мощность снова становится положительной (-V x -I = + P). Следовательно, значение мощности всегда больше или равно нулю.

Из приведенного выше сигнала видно, что мощность возрастает по мере увеличения как напряжения, так и тока и достигает своего максимума, когда и напряжение, и ток достигают своего максимума. Затем он падает до нуля, когда напряжение и ток падают до нуля. При изменении полярности напряжения и тока значение мощности снова возрастает и достигает максимума, когда напряжение и ток достигают своего отрицательного пика. Когда напряжение и ток падают до нуля, значение мощности падает до нуля.

В случае чисто резистивной цепи с источником питания переменного тока RMS рассеиваемая мощность такая же, как и в случае резистора, подключенного к источнику питания постоянного тока.

P = VRMS * IRMS = I2RMS * R = V2RMS / R.

VRMS и IRMS — действующие значения напряжения и тока соответственно.

P — мощность в ваттах.

R — сопротивление в Ом (Ом)

Для сравнения эффектов нагрева, вызванных переменным и постоянным током, постоянный ток следует сравнивать со среднеквадратичным значением переменного тока, но не с максимальным или пиковым током IMAX¬.

Резисторы в цепях переменного тока Примеры

Пример 1

Рассмотрим следующую схему.

Нагревательный элемент резистивного типа подключается к источнику переменного тока напряжением 240 В. Мощность, потребляемая нагревательным элементом, составляет 1,2 КВт. Значение его сопротивления можно рассчитать как

Ток, протекающий через нагревательный элемент, равен

I = P / V

P = 1,2 КВт = 1200 Вт.

В = 240 В.

Следовательно, I = 1200/240 = 5 А.

Значение сопротивления нагревательного элемента можно рассчитать по закону Ома как

R = V / I

R = 240/5 = 48 Ом.

Пример 2

Рассмотрим следующую схему.

Резистор сопротивлением 47 Ом подключен к источнику питания 120 В.

Значения тока, протекающего через резистор, и мощность, потребляемая резистором, могут быть рассчитаны как

Можно рассчитать ток, протекающий через резистор используя закон Ома

I = V / R

I = 120/47 = 2,55 ампер.

Мощность, потребляемая резистором, составляет

P = I2 * R = V2 / R

P = 1202/47 = 306 Вт.

Лекция 6

Лекция 6 Резюме

• Емкость
• Сопротивление
• Закон Ома

• Хромая физика, шутка дня
• Электроэнергия


• переменного тока (гл.24)
• Цепи постоянного тока


• Моделируйте любую схему!


• Напряжение как у апплета высоты
• Схема анимационного видео
• Результаты обучения
  Студент, овладевший темами этой лекции, сможет:
• Объяснение электрической энергии с точки зрения преобразования электрической потенциальной энергии в тепловую
• рассчитать электрическую мощность с использованием любой из трех подходящих комбинаций напряжения, тока и сопротивления
• рассчитать энергию, подаваемую в цепь, в единицах киловатт-часов (кВтч)
• описывают основные особенности последовательного и параллельного соединения элементов схемы
• рассчитать эквивалентное сопротивление последовательной и параллельной комбинации резисторов

Практика:
Попробуйте эти дополнительные примеры

Пример # 6

Пример # 7

Пример # 8

(Сложный) Пример # 9

Подготовить:
Прочитать разделы 21-5 учебника перед следующей лекцией

кВт4
Какой ток будет потреблять лампочка мощностью 50 Вт от батареи 12 В?
А.0,24 А
Б. 4.17 А
С. 12 А
D. 600 A
Ответ

кВт4
Какая мощность требуется телевизору, если он потребляет 150 мА от розетки 120 В?
А. 0,80 Вт
Б. 1,25 Вт
С. 18 W
D. 18 кВт
Ответ

кВт4
Сколько стоит оставить включенным световой сигнал безопасности мощностью 100 Вт в течение 10 часов ночи по цене 0,080 доллара США / кВтч?
A. $ 8,00
Б. 0,80 долл. США
C. $ 0.08
D. 0,008 $
Ответ

SJ6 28,8
Лампа мощностью 75 Вт при 120 В подключается к удлинителю с двумя проводами по 0,800 Ом каждый. Какая сила собственно поставили на лампу?
А. 75,0 Вт
Б. 74,5 Вт
С. 73,8 Вт
D. 72.2 W
Ответ

SJ6 28,6
На рис. P28.6 показан ток через резистор 7,00 Ом, если Δ В _ab = 34,0 В?
А.0,835 А
Б. 1.17 А
С. 1,74 А
D. 7.72 A
Ответ

ГК6 18,8
Аккумулятор на 9,0 В подключается к лампочке с сопротивлением 1,6 Ом. Сколько электронов покидает аккумулятор в секунду?
А. 5,62 э / с
Б. 337 э / с
C. 9,00 × 10 ¹⁹ э / с
D. 3,52 × 10 ¹⁹ э / с
Ответ

Walker5e 21,37
Батарея на 9,00 В подключена к клеммам A и B для указанной группы резисторов.Что разность потенциалов на резисторе 82 Ом?
А. 6.31 В
Б. 4,50 В
С. 8.20 В
D. 2.69 V
Ответ

клм
Разработайте делитель напряжения, который будет обеспечивать одну пятую (0,20) напряжения батареи на R ₂ . Какое соотношение R ₁ / R ₂ ? [ Совет : Установите падение напряжения на R ₂ равное одной пятой напряжения батареи 0.20 × I ( R ₁ + R ₂ ) и переставьте свой выражение, чтобы найти соотношение.]
А. 5/4
Б. 4/5
С. 5
D. 4
Ответ

SJ6 28,16
Два резистора имеют R _eff = 690 Ом последовательно и 150 Ом. в параллели. Каковы их ценности?
А. 180 Ом, 320 Ом
Б. 250 Ом, 250 Ом
В. 136 Ом, 722 Ом
Д.220 Ом, 470 Ом
Ответ

Б. 4,17 А

C. 18 Вт

C. $ 0,08

В. 73,8 Вт

Б. 1,17 А

Д. 3,52 × 10 ¹⁹ э / с

А. 6,31 В

Д. 4

Следовательно, подойдет любое расположение, в котором R ₁ в четыре раза больше, чем R ₂ .Например, если В = 10 В, R ₁ = 40 Ом и R ₂ = 10 Ом, то ток в цепи будет (10 В) / (50 Ом) = 0,20 А, а падение напряжения на R ₂ составит IR = (0,20 А) (10 Ом) = 2,0 В, или одну пятую напряжения батареи.

D. 220 Ом, 470 Ом

.