30 индивидуальных вариантов ( карточек ) на тему Работа и мощность электрического тока. (Физика, 8 класс)

Вариант №1

Задача №1

Каково напряжение на зажимах чайника, если его мощность равна 2300 Вт, а заряд, проходимый через него за 16 с, равен 160 Кл?

Задача №2

Определите величину заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 15 В, а работа электрического тока на этом участке равна 210 Дж.

Задача №3

Вычислите напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 100 Дж, а прошедший по нему заряд равен 20 Кл.

Задача №4

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе фонаря, мощность которого 1800 Вт, в течение 28 мин.

Задача №5

Найдите время (в секундах) работы миксера, включенного в электрическую цепь с напряжением 239 В. Если сила тока в цепи равна 9 А, а совершенная работа электрическим током 602280 Дж.

Вариант №2

Задача №1

Определите напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 104 Дж, а прошедший по нему заряд равен 8 Кл.

Задача №2

Рассчитайте напряжение на зажимах паяльника, если его мощность равна 600 Вт, а заряд, проходимый через него за 40 с, равен 120 Кл.

Задача №3

Вычислите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе обогревателя, мощность которого 500 Вт, в течение 19 мин.

Задача №4

Найдите время (в секундах) работы пылесоса, включенного в электрическую цепь с напряжением 229 В. Если сила тока в цепи равна 9 А, а совершенная работа электрическим током 82440 Дж.

Задача №5

Какой будет величина заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 5 В, а работа электрического тока на этом участке равна 200 Дж?

Вариант №3

Задача №1

Определите напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 112 Дж, а прошедший по нему заряд равен 8 Кл.

Задача №2

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе миксера, мощность которого 1800 Вт, в течение 9 мин.

Задача №3

Чему равно напряжение на зажимах утюга, если его мощность равна 2100 Вт, а заряд, проходимый через него за 14 с, равен 140 Кл?

Задача №4

Вычислите величину заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 5 В, а работа электрического тока на этом участке равна 210 Дж.

Задача №5

Найдите время (в секундах) работы бойлера, включенного в электрическую цепь с напряжением 224 В. Если сила тока в цепи равна 10 А, а совершенная работа электрическим током 336000 Дж.

Вариант №4

Задача №1

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе паяльника, мощность которого 2000 Вт, в течение 18 мин.

Задача №2

Определите напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 110 Дж, а прошедший по нему заряд равен 10 Кл.

Задача №3

Найдите время (в секундах) работы пылесоса, включенного в электрическую цепь с напряжением 234 В. Если сила тока в цепи равна 3 А, а совершенная работа электрическим током 168480 Дж.

Задача №4

Какова величина заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 8 В, а работа электрического тока на этом участке равна 216 Дж?

Задача №5

Вычислите напряжение на зажимах фонаря, если его мощность равна 940 Вт, а заряд, проходимый через него за 30 с, равен 120 Кл.

Вариант №5

Задача №1

Вычислите величину заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 6 В, а работа электрического тока на этом участке равна 210 Дж.

Задача №2

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе термостата, мощность которого 1800 Вт, в течение 31 мин.

Задача №3

Найдите время (в секундах) работы насоса, включенного в электрическую цепь с напряжением 216 В. Если сила тока в цепи равна 4 А, а совершенная работа электрическим током 34560 Дж.

Задача №4

Чему равно напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 105 Дж, а прошедший по нему заряд равен 21 Кл?

Задача №5

Найдите напряжение на зажимах насоса, если его мощность равна 1880 Вт, а заряд, проходимый через него за 10 с, равен 80 Кл.

Вариант №6

Задача №1

Определите напряжение на зажимах паяльника, если его мощность равна 1760 Вт, а заряд, проходимый через него за 20 с, равен 160 Кл.

Задача №2

Найдите время (в секундах) работы фена, включенного в электрическую цепь с напряжением 221 В. Если сила тока в цепи равна 5 А, а совершенная работа электрическим током 342550 Дж.

Задача №3

Определите напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 112 Дж, а прошедший по нему заряд равен 8 Кл.

Задача №4

Найдите величину заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 17 В, а работа электрического тока на этом участке равна 204 Дж.

Задача №5

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе термостата, мощность которого 1700 Вт, в течение 16 мин.

Вариант №7

Задача №1

Какова величина заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 17 В, а работа электрического тока на этом участке равна 204 Дж?

Задача №2

Вычислите напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 117 Дж, а прошедший по нему заряд равен 9 Кл.

Задача №3

Найдите напряжение на зажимах насоса, если его мощность равна 1600 Вт, а заряд, проходимый через него за 10 с, равен 80 Кл.

Задача №4

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе насоса, мощность которого 900 Вт, в течение 28 мин.

Задача №5

Найдите время (в секундах) работы фонаря, включенного в электрическую цепь с напряжением 224 В. Если сила тока в цепи равна 6 А, а совершенная работа электрическим током 255360 Дж.

Вариант №8

Задача №1

Определите величину заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 7 В, а работа электрического тока на этом участке равна 217 Дж.

Задача №2

Каким будет напряжение на зажимах фена, если его мощность равна 600 Вт, а заряд, проходимый через него за 57 с, равен 180 Кл?

Задача №3

Найдите время (в секундах) работы миксера, включенного в электрическую цепь с напряжением 208 В. Если сила тока в цепи равна 9 А, а совершенная работа электрическим током 355680 Дж.

Задача №4

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе холодильника, мощность которого 2200 Вт, в течение 26 мин.

Задача №5

Чему равно напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 119 Дж, а прошедший по нему заряд равен 17 Кл?

Вариант №9

Задача №1

Найдите время (в секундах) работы чайника, включенного в электрическую цепь с напряжением 207 В. Если сила тока в цепи равна 6 А, а совершенная работа электрическим током 298080 Дж.

Задача №2

Определите напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 105 Дж, а прошедший по нему заряд равен 7 Кл.

Задача №3

Какова величина заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 19 В, а работа электрического тока на этом участке равна 209 Дж?

Задача №4

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе миксера, мощность которого 1300 Вт, в течение 25 мин.

Задача №5

Чему равно напряжение на зажимах утюга, если его мощность равна 600 Вт, а заряд, проходимый через него за 13 с, равен 40 Кл?

Вариант №10

Задача №1

Чему равна величина заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 15 В, а работа электрического тока на этом участке равна 210 Дж?

Задача №2

Вычислите напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 108 Дж, а прошедший по нему заряд равен 12 Кл.

Задача №3

Вычислите напряжение на зажимах фонаря, если его мощность равна 840 Вт, а заряд, проходимый через него за 50 с, равен 200 Кл.

Задача №4

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе чайника, мощность которого 2000 Вт, в течение 11 мин.

Задача №5

Найдите время (в секундах) работы утюга, включенного в электрическую цепь с напряжением 209 В. Если сила тока в цепи равна 4 А, а совершенная работа электрическим током 242440 Дж.

Вариант №11

Задача №1

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе обогревателя, мощность которого 1500 Вт, в течение 22 мин.

Задача №2

Найдите время (в секундах) работы миксера, включенного в электрическую цепь с напряжением 207 В. Если сила тока в цепи равна 4 А, а совершенная работа электрическим током 198720 Дж.

Задача №3

Каким будет напряжение на зажимах фена, если его мощность равна 840 Вт, а заряд, проходимый через него за 25 с, равен 100 Кл?

Задача №4

Какова величина заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 16 В, а работа электрического тока на этом участке равна 208 Дж?

Задача №5

Вычислите напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 110 Дж, а прошедший по нему заряд равен 10 Кл.

Вариант №12

Задача №1

Найдите время (в секундах) работы чайника, включенного в электрическую цепь с напряжением 203 В. Если сила тока в цепи равна 5 А, а совершенная работа электрическим током 223300 Дж.

Задача №2

Каким будет напряжение на зажимах фена, если его мощность равна 1800 Вт, а заряд, проходимый через него за 19 с, равен 180 Кл?

Задача №3

Чему равна величина заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 9 В, а работа электрического тока на этом участке равна 216 Дж?

Задача №4

Каким будет напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 102 Дж, а прошедший по нему заряд равен 6 Кл?

Задача №5

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе вентилятора, мощность которого 500 Вт, в течение 28 мин.

Вариант №13

Задача №1

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе фена, мощность которого 1400 Вт, в течение 6 мин.

Задача №2

Найдите время (в секундах) работы утюга, включенного в электрическую цепь с напряжением 236 В. Если сила тока в цепи равна 10 А, а совершенная работа электрическим током 401200 Дж.

Задача №3

Каким будет напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 104 Дж, а прошедший по нему заряд равен 8 Кл?

Задача №4

Определите напряжение на зажимах паяльника, если его мощность равна 1620 Вт, а заряд, проходимый через него за 25 с, равен 180 Кл.

Задача №5

Чему равна величина заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 12 В, а работа электрического тока на этом участке равна 204 Дж?

Вариант №14

Задача №1

Найдите время (в секундах) работы вентилятора, включенного в электрическую цепь с напряжением 221 В. Если сила тока в цепи равна 6 А, а совершенная работа электрическим током 251940 Дж.

Задача №2

Найдите напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 119 Дж, а прошедший по нему заряд равен 7 Кл.

Задача №3

Найдите напряжение на зажимах насоса, если его мощность равна 1050 Вт, а заряд, проходимый через него за 24 с, равен 120 Кл.

Задача №4

Какой будет величина заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 11 В, а работа электрического тока на этом участке равна 209 Дж?

Задача №5

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе паяльника, мощность которого 1000 Вт, в течение 2 мин.

Вариант №15

Задача №1

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе кондиционера, мощность которого 800 Вт, в течение 11 мин.

Задача №2

Какова величина заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 19 В, а работа электрического тока на этом участке равна 209 Дж?

Задача №3

Найдите время (в секундах) работы бойлера, включенного в электрическую цепь с напряжением 215 В. Если сила тока в цепи равна 6 А, а совершенная работа электрическим током 103200 Дж.

Задача №4

Определите напряжение на зажимах паяльника, если его мощность равна 500 Вт, а заряд, проходимый через него за 36 с, равен 80 Кл.

Задача №5

Чему равно напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 100 Дж, а прошедший по нему заряд равен 20 Кл?

Вариант №16

Задача №1

Вычислите напряжение на зажимах фонаря, если его мощность равна 1300 Вт, а заряд, проходимый через него за 9 с, равен 60 Кл.

Задача №2

Найдите величину заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 8 В, а работа электрического тока на этом участке равна 200 Дж.

Задача №3

Найдите время (в секундах) работы пылесоса, включенного в электрическую цепь с напряжением 204 В. Если сила тока в цепи равна 4 А, а совершенная работа электрическим током 228480 Дж.

Задача №4

Вычислите напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 110 Дж, а прошедший по нему заряд равен 10 Кл.

Задача №5

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе фонаря, мощность которого 800 Вт, в течение 23 мин.

Вариант №17

Задача №1

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе насоса, мощность которого 1100 Вт, в течение 25 мин.

Задача №2

Найдите величину заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 11 В, а работа электрического тока на этом участке равна 209 Дж.

Задача №3

Вычислите напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 114 Дж, а прошедший по нему заряд равен 6 Кл.

Задача №4

Найдите время (в секундах) работы фена, включенного в электрическую цепь с напряжением 203 В. Если сила тока в цепи равна 4 А, а совершенная работа электрическим током 146160 Дж.

Задача №5

Каково напряжение на зажимах чайника, если его мощность равна 1000 Вт, а заряд, проходимый через него за 18 с, равен 80 Кл?

Вариант №18

Задача №1

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе бойлера, мощность которого 500 Вт, в течение 26 мин.

Задача №2

Каково напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 112 Дж, а прошедший по нему заряд равен 8 Кл?

Задача №3

Каким будет напряжение на зажимах фена, если его мощность равна 2100 Вт, а заряд, проходимый через него за 20 с, равен 200 Кл?

Задача №4

Найдите время (в секундах) работы утюга, включенного в электрическую цепь с напряжением 236 В. Если сила тока в цепи равна 7 А, а совершенная работа электрическим током 297360 Дж.

Задача №5

Найдите величину заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 19 В, а работа электрического тока на этом участке равна 209 Дж.

Вариант №19

Задача №1

Найдите время (в секундах) работы насоса, включенного в электрическую цепь с напряжением 208 В. Если сила тока в цепи равна 9 А, а совершенная работа электрическим током 262080 Дж.

Задача №2

Найдите напряжение на зажимах насоса, если его мощность равна 1500 Вт, а заряд, проходимый через него за 12 с, равен 80 Кл.

Задача №3

Какой будет величина заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 13 В, а работа электрического тока на этом участке равна 208 Дж?

Задача №4

Определите напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 105 Дж, а прошедший по нему заряд равен 7 Кл.

Задача №5

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе паяльника, мощность которого 2100 Вт, в течение 8 мин.

Вариант №20

Задача №1

Каким будет напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 112 Дж, а прошедший по нему заряд равен 8 Кл?

Задача №2

Каким будет напряжение на зажимах фена, если его мощность равна 600 Вт, а заряд, проходимый через него за 57 с, равен 180 Кл?

Задача №3

Определите величину заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 12 В, а работа электрического тока на этом участке равна 216 Дж.

Задача №4

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе термостата, мощность которого 1400 Вт, в течение 4 мин.

Задача №5

Найдите время (в секундах) работы кондиционера, включенного в электрическую цепь с напряжением 238 В. Если сила тока в цепи равна 9 А, а совершенная работа электрическим током 342720 Дж.

Вариант №21

Задача №1

Какой будет величина заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 9 В, а работа электрического тока на этом участке равна 216 Дж?

Задача №2

Чему равно напряжение на зажимах утюга, если его мощность равна 840 Вт, а заряд, проходимый через него за 20 с, равен 80 Кл?

Задача №3

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе бойлера, мощность которого 1700 Вт, в течение 15 мин.

Задача №4

Каково напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 105 Дж, а прошедший по нему заряд равен 7 Кл?

Задача №5

Найдите время (в секундах) работы вентилятора, включенного в электрическую цепь с напряжением 200 В. Если сила тока в цепи равна 7 А, а совершенная работа электрическим током 140000 Дж.

Вариант №22

Задача №1

Чему равна величина заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 15 В, а работа электрического тока на этом участке равна 210 Дж?

Задача №2

Найдите время (в секундах) работы обогревателя, включенного в электрическую цепь с напряжением 233 В. Если сила тока в цепи равна 6 А, а совершенная работа электрическим током 279600 Дж.

Задача №3

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе паяльника, мощность которого 500 Вт, в течение 29 мин.

Задача №4

Вычислите напряжение на зажимах фонаря, если его мощность равна 1900 Вт, а заряд, проходимый через него за 10 с, равен 100 Кл.

Задача №5

Вычислите напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 105 Дж, а прошедший по нему заряд равен 7 Кл.

Вариант №23

Задача №1

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе миксера, мощность которого 2400 Вт, в течение 23 мин.

Задача №2

Найдите напряжение на зажимах насоса, если его мощность равна 800 Вт, а заряд, проходимый через него за 40 с, равен 160 Кл.

Задача №3

Найдите время (в секундах) работы утюга, включенного в электрическую цепь с напряжением 221 В. Если сила тока в цепи равна 9 А, а совершенная работа электрическим током 59670 Дж.

Задача №4

Вычислите напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 105 Дж, а прошедший по нему заряд равен 7 Кл.

Задача №5

Чему равна величина заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 15 В, а работа электрического тока на этом участке равна 210 Дж?

Вариант №24

Задача №1

Каково напряжение на зажимах чайника, если его мощность равна 780 Вт, а заряд, проходимый через него за 45 с, равен 180 Кл?

Задача №2

Найдите время (в секундах) работы холодильника, включенного в электрическую цепь с напряжением 232 В. Если сила тока в цепи равна 5 А, а совершенная работа электрическим током 232000 Дж.

Задача №3

Вычислите величину заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 14 В, а работа электрического тока на этом участке равна 210 Дж.

Задача №4

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе насоса, мощность которого 500 Вт, в течение 3 мин.

Задача №5

Определите напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 112 Дж, а прошедший по нему заряд равен 8 Кл.

Вариант №25

Задача №1

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе паяльника, мощность которого 1600 Вт, в течение 25 мин.

Задача №2

Каково напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 108 Дж, а прошедший по нему заряд равен 6 Кл?

Задача №3

Найдите величину заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 11 В, а работа электрического тока на этом участке равна 209 Дж.

Задача №4

Чему равно напряжение на зажимах утюга, если его мощность равна 750 Вт, а заряд, проходимый через него за 48 с, равен 180 Кл?

Задача №5

Найдите время (в секундах) работы холодильника, включенного в электрическую цепь с напряжением 230 В. Если сила тока в цепи равна 8 А, а совершенная работа электрическим током 349600 Дж.

Вариант №26

Задача №1

Каково напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 108 Дж, а прошедший по нему заряд равен 9 Кл?

Задача №2

Вычислите величину заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 18 В, а работа электрического тока на этом участке равна 216 Дж.

Задача №3

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе утюга, мощность которого 1700 Вт, в течение 22 мин.

Задача №4

Каким будет напряжение на зажимах фена, если его мощность равна 700 Вт, а заряд, проходимый через него за 40 с, равен 140 Кл?

Задача №5

Найдите время (в секундах) работы вентилятора, включенного в электрическую цепь с напряжением 228 В. Если сила тока в цепи равна 6 А, а совершенная работа электрическим током 273600 Дж.

Вариант №27

Задача №1

Найдите время (в секундах) работы бойлера, включенного в электрическую цепь с напряжением 200 В. Если сила тока в цепи равна 10 А, а совершенная работа электрическим током 240000 Дж.

Задача №2

Какой будет величина заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 13 В, а работа электрического тока на этом участке равна 208 Дж?

Задача №3

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе паяльника, мощность которого 1600 Вт, в течение 14 мин.

Задача №4

Найдите напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 104 Дж, а прошедший по нему заряд равен 13 Кл.

Задача №5

Определите напряжение на зажимах паяльника, если его мощность равна 1600 Вт, а заряд, проходимый через него за 10 с, равен 80 Кл.

Вариант №28

Задача №1

Каково напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 115 Дж, а прошедший по нему заряд равен 23 Кл?

Задача №2

Вычислите величину заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 5 В, а работа электрического тока на этом участке равна 200 Дж.

Задача №3

Чему равно напряжение на зажимах утюга, если его мощность равна 2200 Вт, а заряд, проходимый через него за 19 с, равен 220 Кл?

Задача №4

Найдите время (в секундах) работы паяльника, включенного в электрическую цепь с напряжением 226 В. Если сила тока в цепи равна 10 А, а совершенная работа электрическим током 203400 Дж.

Задача №5

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе пылесоса, мощность которого 1500 Вт, в течение 25 мин.

Вариант №29

Задача №1

Найдите время (в секундах) работы миксера, включенного в электрическую цепь с напряжением 233 В. Если сила тока в цепи равна 9 А, а совершенная работа электрическим током 587160 Дж.

Задача №2

Определите напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 105 Дж, а прошедший по нему заряд равен 7 Кл.

Задача №3

Определите напряжение на зажимах паяльника, если его мощность равна 520 Вт, а заряд, проходимый через него за 15 с, равен 40 Кл.

Задача №4

Какова величина заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 15 В, а работа электрического тока на этом участке равна 210 Дж?

Задача №5

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе пылесоса, мощность которого 2200 Вт, в течение 21 мин.

Вариант №30

Задача №1

Определите работу (в килоджоулях) электрического тока, при работе фонаря, мощность которого 1800 Вт, в течение 27 мин.

Задача №2

Какова величина заряда, пройденного по участку цепи, если напряжение на концах участка равно 9 В, а работа электрического тока на этом участке равна 216 Дж?

Задача №3

Каким будет напряжение на зажимах фена, если его мощность равна 1100 Вт, а заряд, проходимый через него за 45 с, равен 220 Кл?

Задача №4

Вычислите напряжение на концах участка цепи, если работа электрического тока на этом участке равна 112 Дж, а прошедший по нему заряд равен 8 Кл.

Задача №5

Найдите время (в секундах) работы вентилятора, включенного в электрическую цепь с напряжением 203 В. Если сила тока в цепи равна 10 А, а совершенная работа электрическим током 182700 Дж.

Ответы:

Вариант №1: №1 U=230; №2 q=14; №3 U=5; №4 A=3024000; №5 t=280;

Вариант №2: №1 U=13; №2 U=200; №3 A=570000; №4 t=40; №5 q=40;

Вариант №3: №1 U=14; №2 A=972000; №3 U=210; №4 q=42; №5 t=150;

Вариант №4: №1 A=2160000; №2 U=11; №3 t=240; №4 q=27; №5 U=235;

Вариант №5: №1 q=35; №2 A=3348000; №3 t=40; №4 U=5; №5 U=235;

Вариант №6: №1 U=220; №2 t=310; №3 U=14; №4 q=12; №5 A=1632000;

Вариант №7: №1 q=12; №2 U=13; №3 U=200; №4 A=1512000; №5 t=190;

Вариант №8: №1 q=31; №2 U=190; №3 t=190; №4 A=3432000; №5 U=7;

Вариант №9: №1 t=240; №2 U=15; №3 q=11; №4 A=1950000; №5 U=195;

Вариант №10: №1 q=14; №2 U=9; №3 U=210; №4 A=1320000; №5 t=290;

Вариант №11: №1 A=1980000; №2 t=240; №3 U=210; №4 q=13; №5 U=11;

Вариант №12: №1 t=220; №2 U=190; №3 q=24; №4 U=17; №5 A=840000;

Вариант №13: №1 A=504000; №2 t=170; №3 U=13; №4 U=225; №5 q=17;

Вариант №14: №1 t=190; №2 U=17; №3 U=210; №4 q=19; №5 A=120000;

Вариант №15: №1 A=528000; №2 q=11; №3 t=80; №4 U=225; №5 U=5;

Вариант №16: №1 U=195; №2 q=25; №3 t=280; №4 U=11; №5 A=1104000;

Вариант №17: №1 A=1650000; №2 q=19; №3 U=19; №4 t=180; №5 U=225;

Вариант №18: №1 A=780000; №2 U=14; №3 U=210; №4 t=180; №5 q=11;

Вариант №19: №1 t=140; №2 U=225; №3 q=16; №4 U=15; №5 A=1008000;

Вариант №20: №1 U=14; №2 U=190; №3 q=18; №4 A=336000; №5 t=160;

Вариант №21: №1 q=24; №2 U=210; №3 A=1530000; №4 U=15; №5 t=100;

Вариант №22: №1 q=14; №2 t=200; №3 A=870000; №4 U=190; №5 U=15;

Вариант №23: №1 A=3312000; №2 U=200; №3 t=30; №4 U=15; №5 q=14;

Вариант №24: №1 U=195; №2 t=200; №3 q=15; №4 A=90000; №5 U=14;

Вариант №25: №1 A=2400000; №2 U=18; №3 q=19; №4 U=200; №5 t=190;

Вариант №26: №1 U=12; №2 q=12; №3 A=2244000; №4 U=200; №5 t=200;

Вариант №27: №1 t=120; №2 q=16; №3 A=1344000; №4 U=8; №5 U=200;

Вариант №28: №1 U=5; №2 q=40; №3 U=190; №4 t=90; №5 A=2250000;

Вариант №29: №1 t=280; №2 U=15; №3 U=195; №4 q=14; №5 A=2772000;

Вариант №30: №1 A=2916000; №2 q=24; №3 U=225; №4 U=14; №5 t=90;

Контрольная работа «Работа электрического поля. Потенциал. Напряжение»

Разность потенциалов. Напряжение

Вариант 1.

Задание 1. Указать ответ.

1. В однородном электрическом поле перемещается положительный заряд из точки 1 в точку 2 по разным траекториям. В каком случае работа сил электрического поля больше?

2. Напряженность электрического поля между двумя точками в однородном электрическом поле равна 100 В/м, а расстояние между ними 5 см. Чему равна разность потенциалов между этими точками?

3. На рисунке представлена картина эквипотенциальных поверхностей некоторого электрического поля. В каком случае абсолютная величина работы по перемещению электрического заряда из точки 1 в точки 2,3,4 будет больше?

4. Электрическое поле создано неподвижным положительно заряженным шаром (q₁). Как изменятся напряженность и потенциал поля в точке А, если в точке В будет находиться другой положительный заряд q₂(q₂ q₁)?

5.Какова разность потенциалов между точками поля, если при перемещении заряда 12 мкКл из одной точки в другую электростатическое поле совершает работу 0,36 мДж? (Ответ дать в вольтах.)
6. В однородном электрическом поле напряженностью Е = 2*10³ В/м начала движение заряженная частица (q= 10^-5 Кл) массой m = 1 г. Какую скорость приобретет частица при прохождении расстояния г = 10 см? (Ответ дать в м/с.)
7.Однородное электростатическое поле создано равномерно заряженной протяжённой горизонтальной пластиной. Линии напряжённости поля направлены вертикально вверх (см. рисунок). Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения и укажите их номера.

1) Если в точку А поместить пробный точечный отрицательный заряд, то на него со стороны пластины будет действовать сила, направленная вертикально вниз. 2) Пластина имеет отрицательный заряд. 3) Потенциал электростатического поля в точке В ниже, чем в точке С. 4) Напряжённость поля в точке А меньше, чем в точке С. 5) Работа электростатического поля по перемещению пробного точечного отрицательного заряда из точки А и в точку В равна нулю.

8. На неподвижном проводящем уединённом шарике радиусом R находится заряд Q. Точка О — центр шарика, ОА=R/2, ОВ = 4R. Потенциал электростатического поля заряда Q в точке С равен 8 В. Чему равен потенциал электростатического поля заряда Q в точке A и точке B?

Задание 2. Решить задачи:

9. Определите количество электронов, образующих заряд пылинки массой 5ּ10^-12 кг, если она нахо­дится в равновесии в электрическом поле, соз­данном двумя заряженными пластинами. Раз­ность потенциалов между пластинами 3000 В, а расстояние между ними 0,02 м. Заряд элек­трона равен 1,6ּ10^-19 Кл.

10. Электрон влетает в однородное поле созданное параллельными пластинами, перпендикулярно линиям напряженности со скоростью 3·10⁶ м/с. На какое расстояние вдоль оси ОУ сместиться электрон за время его движения в поле, если напряженность поля 30 В/м. Длина пластины 20 см, mе = 9,1 ∙10^-31 кг; qe = 1,6∙10^-19 Кл.

Разность потенциалов. Напряжение

Вариант 2.

Задание 1. Указать ответ.

1.В однородном электрическом поле перемещается положительный заряд по разным траекториям. В каком случае работа сил электрического поля минимальна?

2.Напряженность электрического поля между двумя точками в однородном электрическом поле равна 200 В/м, а разность потенциалов между этими точками 40 В. На каком расстоянии расположены эти точки?

3. На рисунке представлена картина эквипотенциальных поверхностей некоторого электрического поля. В каком случае абсолютная величина работы по перемещению электрического заряда из точки 1 в точки
2,3,4 будет больше?

4. Электрическое поле создано неподвижными зарядами. Как изменятся сила и потенциальная энергия их взаимодействия, если заряд q₂ переместить в точку А, находящуюся посредине между зарядами.

5.Чему равно напряжение между точками поля, если при перемещении заряда (-2 мкКл) из одной точки в другую электростатическое поле совершает работу 1  мДж? (Ответ дать в вольтах.)

6. В однородном электрическом поле напряженность Е = 8*10³ В/м начала движение заряженная частица (q= 10^-5 Кл) массой m = 10 г. Какую скорость приобретет частица при прохождении расстояния r = 1 м?

7. Электрон влетает в однородное поле, созданное между двумя заряженными пластинами со скоростью V₀ = 4 · 10⁷ м/с (на рисунке показан вид сверху) на расстоянии d/2 от пластин. Расстояние между пластинами d = 4 мм, длина пластин L = 6 см, напряжение между ними 10 В. Выберите два верных утверждения.

1) Модуль напряжённости электрического поля между пластинами равен 2,5 кВ/м. 2) На электрон со стороны электрического поля будет действовать сила, всегда направленная вдоль отрицательного направления оси 0y. 3) В процессе движения электрона внутри пластин действующая на него со стороны поля электрическая сила не будет изменяться. 4) Траектория движения электрона в конденсаторе представляет собой прямую линию, направленную под углом к оси 0x. 5) Время, которое потребуется электрону для того, чтобы вылететь из поля, равно 0,15 мкс.

8. На неподвижном проводящем уединённом шарике радиусом R находится заряд Q. Точка О — центр шарика, ОС= 2R, ОВ = 4R. Потенциал электростатического поля заряда Q в точке А равен 16 В. Чему равен потенциал электростатического поля заряда Q в точке С и точке B?

Задание 2. Решить задачи:

9. Между двумя пластинами, расположенными гори­зонтально в вакууме на расстоянии 4,8 мм друг от друга, движется отрицательно заряженная ша­рообразная капелька масла радиусом 3 мг с ускорением 5,8 м/с², направленным вниз. Чему равен заряд капельки, если разность потенциалов между пластинами равна 10 В?

10. Металлический шар радиусом R₁= 2 см, заряженный до потенциала 50 В, окружают концентрической сферической проводящей оболочкой радиусом R₂ = 4 см. Чему станет равен потенциал шара, если зазем­лить внешнюю оболочку?

Работа электрического поля. Разность потенциалов (напряжение) ❤️

Home ⇒ 📌Физика ⇒ Работа электрического поля. Разность потенциалов (напряжение)

1. Работа поля при перемещении заряда

В этой главе мы рассматриваем электрическое поле, созданное покоящимися электрическими зарядами. Такое поле называют электростатическим. (В курсе физики 11-го класса мы рассмотрим также вихревое электрическое поле, которое порождается не электрическими зарядами, а изменяющимся магнитным полем. Для вихревого электрического поля нельзя ввести понятие разности потенциалов, которое рассматривается в этом параграфе.)

На заряд q, находящийся в электростатическом поле, действует сила

/> = q,

Где — напряженность электрического поля в той точке, где находится заряд.

При перемещении заряда эта сила может совершать работу, которую часто называют работой поля. Она может быть положительной, отрицательной, а также равной нулю.

? 1. На рисунке 53.1 изображены линии напряженности однородного электростатического поля. Модуль напряженности поля 100 Н/Кл. Точки А, В, С, D расположены в вершинах квадрата со стороной 10 см.

В этом поле перемещают точечный положительный заряд 10 нКл.

/> Какую работу совершит электрическое поле при перемещении заряда по прямой: а) из A в B? б) из B в C? в) из C в D? г) из D в A? д) из A в C? е) из B в D? ж) Как изменится работа поля при любом перемещении заряда, если модуль заряда увеличить в 3 раза? з) Какую работу совершит электрическое поле при перемещении заряда по замкнутому контуру вдоль всех четырех сторон квадрата?

Имеет ли при этом значение, в какой вершине квадрата заряд находился в начальный момент? Имеет ли значение, в каком направлении перемещался заряд — по часовой стрелке или против?

На примере этого задания вы могли заметить, что работа электростатического поля при перемещении заряда из одной точки в другую зависит только от положения начальной и конечной точек и не зависит от траектории движения заряда.

Работа электростатического поля при перемещении заряда по замкнутому контуру равна нулю.

Оказывается, что этими важнейшими свойствами обладает любое электростатическое поле, то есть поле, созданное любыми покоящимися электрическими зарядами.

Например, при перемещении электрического заряда из точки 1 в точку 2 по траекториям а и б (рис. 53.2) электростатическое поле совершает одинаковую работу.

2. Разность потенциалов (напряжение)

Вспомним, что работа силы тяготения и силы упругости по перемещению тела также зависит только от начального и конечного положения тела и не зависит от траектории его движения. Это позволило ввести понятие потенциальной энергии для системы тел, взаимодействующих посредством сил тяготения и упругости.

Поскольку работа электростатического поля по перемещению заряда тоже зависит только от начального и конечного положения заряда, для заряда в электростатическом поле тоже можно ввести понятие потенциальной энергии.

Обозначим потенциальную энергию заряда Wp. Как вы уже знаете, изменение потенциальной энергии равно работе, совершаемой телом или системой тел, взятой со знаком минус. Поэтому если заряд переместился из точки 1 в точку 2, то

Wp2 — Wp1 = — A12,

Где A12 — работа, совершенная полем по перемещению заряда из точки 1 в точку 2.

Перепишем эту формулу так:

Wp1 — Wp2 = A12. (1)

Отсюда видно, что при перемещении заряда из точки 1 в точку 2: — если поле совершает положительную работу, то потенциальная энергия заряда уменьшается; — если поле совершает отрицательную работу (например, когда сила направлена противоположно перемещению), то потенциальная энергия заряда увеличивается; — если работа поля равна нулю (например, сила перпендикулярна перемещению), то потенциальная энергия заряда не изменяется.

? 2. На рисунке 53.3 изображены линии напряженности электростатического поля и отмечено несколько точек. В начальный момент положительный заряд находится в точке А.

При перемещении заряда в какие из отмеченных точек его потенциальная энергия: а) уменьшается; б) увеличивается; в) остается неизменной? г) Как изменяется потенциальная энергия отрицательного заряда при перемещении его из точки A в точку: B; C; D; E; F; G; H; K?

Работа поля и потенциальная энергия заряда в электростатическом поле пропорциональны величине заряда (так как сила, действующая на заряд, пропорциональна величине заряда). Отсюда следует, что отношение потенциальной энергии заряда в электростатическом поле к величине заряда не зависит от заряда и поэтому характеризует само поле.

Отношение потенциальной энергии заряда в данной точке поля к величине этого заряда называют потенциалом электростатического поля φ в этой точке:

Φ = Wp/q. (2)

Из формул (1) и (2) следует, что

Разность потенциалов между точками 1 и 2 равна отношению работы поля A12 по перемещению заряда из точки 1 в точку 2 к величине заряда:

Φ1 — φ2 = A12/q. (3)

Разность потенциалов между точками 1 и 2 численно равна работе электростатического поля по перемещению единичного положительного заряда из точки 1 в точку 2.

Разность потенциалов называют также напряжением и обозначают U. В дальнейшем мы будем использовать как термин разность потенциалов, так и термин напряжение.

Когда говорят о «потенциале поля в некоторой точке», под этим всегда понимают разность потенциалов между этой точкой и точкой, потенциал поля в которой приняли равным нулю.

Выбор такой точки определяется только соображениями удобства: он не влияет на значение разности потенциалов поля между любыми двумя точками.

Единица разности потенциалов (напряжения). Единицей напряжения является 1 вольт (сокращенно В). Эта единица названа в честь итальянского ученого Алессандро Вольта, который создал первый химический источник постоянного электрического тока.

Если разность потенциалов между двумя точками равна 1 В, то при перемещении положительного заряда в 1 Кл из одной точки в другую электрическое поле совершает работу 1 Дж. Следовательно,

1 В = 1 Дж / 1 Кл.

? 3. Чему равна разность потенциалов между точками 1 и 2, если при перемещении заряда 10 нКл из точки 1 в точку 2 электростатическое поле совершило работу 10-6 Дж?

? 4. Отрицательный заряд q перемещают из точки с более высоким потенциалом в точку с более низким потенциалом. а) Какую работу совершает при этом поле: положительную или отрицательную? б) Чему равна работа поля, если q = -50 нКл, потенциал начальной точки равен 300 В, а конечной точки — равен 100 В?

? 5. Слова напряжение и напряженность очень похожи. Чтобы осознать различия между физическими величинами, которые обозначаются этими словами, ответьте на следующие вопросы и обоснуйте свои ответы. а) Какая из этих величин — векторная, а какая — скалярная? б) О какой из этих величин можно говорить применительно только к одной точке пространства, а о какой — применительно только к двум точкам?

в) Какая из этих величин является силовой характеристикой электрического поля, а какая — энергетической?

? 6. Вернемся к заданию 1 (см. рис. 53.1). Чему равна разность потенциалов между точками: а) А и В; б) В и С; в) С и D; г) D и А; д) А и С; е) В и D?

3. Соотношение между напряжением и напряженностью для однородного поля

Пусть положительный заряд q перемещают в однородном электростатическом поле напряженностью в направлении линий напряженности на расстояние d (рис. 53.4).

На заряд со стороны поля действует сила qe_vec, направление которой совпадает с направлением перемещения. Поэтому при перемещении на расстояние d поле совершает работу A = qEd.

Напряжение связано с работой соотношением U = A/q.

Следовательно,

U = Ed. (4)

Соотношение между напряженностью однородного поля и напряжением можно записать также в виде

E = U/d (5)

Из уравнения (5) следует, что единицу напряженности поля можно определить также как 1 вольт на метр (сокращенно В/м). 1 В/м — это напряженность поля, в котором разность потенциалов между точками, расположенными на одной линии напряженности на расстоянии 1 м друг от друга, равна 1 В.

? 7. Объясните, почему

1 В/м = 1 Н/Кл.

? 8. Вблизи поверхности Земли напряженность поля, созданного зарядом Земли, составляет 130 В/м. а) Чему равно напряжение между точкой, находящейся на уровне головы стоящего человека, и точкой, находящейся на уровне его ног? Рост человека примите равным 170 см.

б) Почему это напряжение безопасно для человека?

4. Эквипотенциальные поверхности

Если работа поля по перемещению заряда из одной точки в другую равна нулю, то равна нулю и разность потенциалов между этими точками. Можно сказать также, что потенциалы этих точек равны.

? 9. На рисунках 53.5 и 53.6 изображены линии напряженности однородного электростатического поля и поля точечного заряда. Объясните, почему потенциалы точек, лежащих на одной н той же пунктирной линии, равны.

Подсказка. Воспользуйтесь тем, что работа силы равна нулю, если сила перпендикулярна перемещению.

Поверхность, все точки которой имеют равный потенциал, называют эквипотенциальной поверхностью. (От латинского слова «эквус» — равный.)

? 10. Объясните, почему поверхность любого проводника в электростатическом поле является эквипотенциальной, если заряды в проводнике находятся в равновесии.

? 11. Объясните, почему все точки проводника (а не только его поверхность!) имеют одинаковый потенциал.

5. Энергия заряженного тела в электростатическом поле

Если на тело действуют только потенциальные силы, то согласно закону сохранения энергии сумма кинетической и потенциальной энергий этого тела остается неизменной. Рассмотрим случай, когда на заряд действует сила со стороны электростатического поля.

? 12. Электрон движется в однородном поле с напряженностью 100 В/м. Как изменились его потенциальная и кинетическая энергия, если он переместился на 0,5 м: а) в направлении линии напряженности поля?

б) противоположно линии напряженности поля?

Дополнительные вопросы и задания

13. Объясните, почему линии напряженности электростатического поля не могут иметь вид, показанный на рисунке 53.7.

14. Как должна двигаться заряженная частица в однородном электростатическом поле, чтобы ее траектория была прямолинейной? Может ли кинетическая энергия частицы оставаться при этом неизменной?

15. Может ли заряженная частица равномерно двигаться по окружности: а) в однородном электростатическом поле? б) в электрическом поле точечного заряда? (Излучение заряженной частицы при движении с ускорением в этой главе не учитывается.)

16. Заряженная частица массой m, заряд которой равен по модулю q, влетает в однородное электростатическое поле со скоростью v0, направленной перпендикулярно линиям напряженности поля. Модуль напряженности поля E. а) Какова форма траектории движения частицы? б) Как изменяется потенциальная энергия частицы: увеличивается, уменьшается или остается постоянной?

в) Как изменяется кинетическая энергия частицы? г) Чему равна работа поля по перемещению частицы к тому моменту, когда ее кинетическая энергия возрастает в 2 раза по сравнению с начальной кинетической энергией? д) Чему будет равна в этот момент скорость частицы?

е) На какое расстояние d сместится к этому моменту частица вдоль линий напряженности поля? ж) Имеет ли значение знак заряда частицы для ответов на предыдущие вопросы?

17. Электрон влетел в однородное электростатическое поле со скоростью 30 км/с, направленной вертикально вверх. Через 2 * 10-8 с после этого скорость электрона изменила направление на противоположное. а) Как направлена напряженность поля?

б) Чему равен модуль напряженности поля?

Работа системы накачки заряда DC-DC преобразователя MAX 1759 в режиме повышения напряжения | Битюков

Введение

Источники вторичного электропитания на базе интегральных DC-DC преобразователей с накачкой заряда находят все более широкое применение в различных мобильных устрой­ствах небольшой мощности, к которым предъ­являются высокие требования по величине КПД, малым габаритам и низкой стоимости. Микросхемы для таких источников питания выпускают ведущие зарубежные производи­тели электронных компонентов. Микросхемы DC-DC преобразователей с накачкой заряда последнего поколения применяются в сото­вых телефонах, устройствах беспроводной связи, ноутбуках и карманных компьютерах различного назначения, а также другой аппа­ратуре, где место для печатной платы ограни­чено, а уменьшение площади кремния очень важно. В связи с происходящим переходом электроники от 5 В к более низкому напряже­нию 3,3 или даже 1,2 В и существенным умень­шением КПД при понижении напряжения DC-DC преобразователей с широтно-импуль­сной модуляцией актуальна проблема созда­ния комбинированных источников вторично­го электропитания, состоящих из DC-DC пре­образователей с накачкой заряда и линейных стабилизаторов с малым падением напряже­ния [1, 2].

Однако научной литературы о принци­пах построения и схемных решениях имею­щихся DC-DC преобразователей с накачкой заряда мало, а имеющиеся публикации не охватывают все типы преобразователей. Особен­но мало сведений по микросхемам, позволя­ющим получить стабилизированное выходное напряжение как в режиме повышения, так и в режиме понижения напряжения батарей, как правило, являющихся первичными источ­никами электропитания. Отметим, что таких микросхем также крайне мало: микросхема MCP1252/3 (Microchip Technology), микро­схема MAX1759 (Maxim Integrated Products) и микросхема LTC3245 компании Linear Technology [3-5].

К сожалению, приводимые в описаниях этих микросхем основные технические харак­теристики и параметры не являются полными и охватывают не все области их применения, а упрощенные блок-схемы не дают информа­ции об алгоритме их работы. К примеру, для микросхемы MCP1252/3 зависимость выход­ного напряжения от входного дана лишь для одного номинального значения выходного на­пряжения, равного 3 В, хотя микросхема позво­ляет регулировать выходное напряжение в ди­апазоне 1,5…5,5 В. Причем эта зависимость дана для лишь для микросхемы MCP1252, имеющей тактовую частоту переключения 650 кГц, а для микросхемы MCP1253 того же семейства, имеющей частоту переключения 1 МГц, данные не приведены вовсе. Анало­гичная ситуация имеет место с другими харак­теристиками, например, с КПД, реакцией на ступенчатое изменение нагрузки, пульсациями выходного напряжения.

В журнальных статьях и другой периоди­ческой литературе сведения о методах иссле­дований и результатах изучения всего комплек­са характеристик DC-DC преобразователей с накачкой заряда отсутствуют.

Все это подтверждает наличие потреб­ности в экспериментальном определении пол­ного объема характеристик микросхем DC-DC преобразователей с накачкой заряда и выяснении алгоритма их работы. В связи с необходи­мостью получения большого количества экс­периментальной информации для проведения исследований требовалось создать аппаратуру, позволяющую получать входные напряжения в нужном диапазоне, изменять сопротивление нагрузки для получения токов до 100 мА в раз­личных режимах и обеспечивать возможность быстрого ступенчатого изменения сопротивле­ния нагрузки. Такие исследования можно было провести только на автоматизированном стен­де с использованием современной измеритель­ной техники. По этим причинам первой важ­нейшей задачей стала разработка метода таких исследований и создание аппаратуры для его реализации. Решение этой задачи и некоторые результаты исследований работы микросхемы MAX1759 в режиме понижения напряжения приведены в статьях [6, 7]. В настоящей ста­тье отражены результаты исследований работы системы накачки заряда MAX1759 в режиме повышения напряжения.

Объект исследований

В соответствии с технической документаци­ей [4] малогабаритная микросхема MAX1759, обладающая уникальной архитектурой накач­ки заряда, позволяет получать стабилизиро­ванное регулируемое выходное напряжение U_out в диапазоне 2,5.5,5 В при токе нагрузки до 100 мА и любых значениях входного на­пряжения U_in в диапазоне 1,6.5,5 В. Микро­схема является DC-DC преобразователем, стабилизирующим выходное напряжение при изменении входного напряжения в диапазо­не как выше, так и ниже выходного. Данное свойство весьма важно, например, при ис­пользовании в качестве источника питания различной малогабаритной аппаратуры бата­рей Li+, в течение срока службы изменяющих свое напряжение от 3,6 до 1,5 В. Для того что­бы получать на выходе DC-DC преобразовате­ля напряжение 3,3 В, требуется понижающий преобразователь, а при снижении напряжения батареи ниже 3,3 В — повышающий преобра­зователь. Уникальные возможности поддер­жания выходного напряжения ниже или выше входного напряжения достигаются примене­нием оригинальной схемы управления, реа­лизующей либо режим регулируемого удвои­теля напряжения (U_in < U_out), либо ключевой режим (U_in > U_out), в зависимости от входного напряжения и тока нагрузки.

К сожалению, алгоритм работы микро­схемы в режимах понижения или повыше­ния входного напряжения в документации не описан. Из функциональной схемы MAX1759, представленной в работе [4] и показанной на рис. 1, следует, что в системе регулирования имеется компаратор, который сравнивает опор­ное напряжение 1,235 В с частью напряжения резистивного делителя, подключенного парал­лельно сопротивлению нагрузки. Отмечено, что когда U_in ниже, чем U_out , накачка заря­да работает как регулируемый повышающий ступеньками удвоитель напряжения, а когда U_in больше, чем U_out — как понижающий на­пряжение управляемый импульсами ключ. Указано, что в последнем случае, если ток на­грузки мал, контроллер соединяет отрицатель­ный полюс передающего заряд конденсатора с «землей», а заряд переносится путем попе­ременного подключения этого конденсатора к входному и выходному напряжению. Однако так происходит не всегда. В случае больших токов нагрузки такой режим не позволяет по­лучать нужные величины U_out , и, несмотря на то, что U_in > U_out , контроллер автоматически переводит схему накачки в режим повышения напряжения.

 

Рис. 1. Функциональная диаграмма работы микросхемы MAXY159 [4]

 

Эти общие замечания не подкреплены какими-либо численными характеристиками токов нагрузки и выходных напряжений. Фор­мы сигналов выходного напряжения в рабо­те [4] даны лишь для одного значения вход­ного напряжения при одном значении тока нагрузки. В этой связи цель настоящей рабо­ты — совместные исследования форм переменных составляющих напряжения на летающем конденсаторе U_fly и выходного напряжения U_out в режимах повышения напряжения и рас­шифровка алгоритма работы микросхемы на основе полученных результатов.

Методика измерений

Достаточно подробно методика измерений описана в статье [6]. Дополнительно надо от­метить, что в настоящей работе формы пере­менных составляющих U_out и Uf_ly регистрировались осциллографом GDS-72202 компании GW instek с использованием программного обеспечения FreeWave. Хотя эта программа позволяет выводить на экран монитора компьютера до десяти форм различных сигналов, для удобства анализа в экспериментах обыч­но регистрировались три пары значений ука­занных напряжений. Кроме того, имела место значительная временная нестабильность форм регистрируемых сигналов, выражающаяся в колебаниях форм осциллограмм по оси вре­мени, а также наличие на осциллограммах очень узких пиков, что наглядно отображено на рис. 2, где при регистрации форм выходного напряжения был использован режим послесве­чения со временем накопления 6 с. Результаты были получены при U_in = 3,6 В, U_out = 5,2 и значении тока нагрузки 40 мА. Нестабиль­ность работы микросхемы и отдельные пики выходного напряжения показаны и на рисун­ках в документации микросхемы [4].

Для обеспечения высокого качества ре­гистрации сигналов в настоящей статье ис­пользованы имеющиеся в осциллографе GDS-72202 возможности усреднения, цифро­вой фильтрации и однократного запуска. Полу­чающиеся при этом формы сигнала достаточно легко анализировать. Это показано на рис. 3 для того же режима, который представлен на рис. 2.

 

Рис. 2. Переменная составляющая напряжения U_out, зарегистрированная с использованием режима послесвечения

 

 

Рис. 3. Переменная составляющая напряжения U_out, зарегистрированная с использованием усреднения и цифровой фильтрации при однократном запуске осциллографа

 

Для исследования работы микросхемы MAX1759 в режиме повышения напряжения для регистрации форм сигналов было выбра­но два режима, отличавшихся величинами выходных напряжений. При входном напряже­нии U_in = 3,2 В для различных токов нагрузки были зарегистрированы формы сигналов при выходном напряжении, равном 3,6 и 5,2 В. Результаты экспериментов Режим U_in = 3,2 В; U_out = 3,6 В. Формы переменных составляющих сигналов реги­стрировались в стационарных условиях ра­боты DC-DC преобразователя с разными то­ками нагрузки, установленными в диапазоне 5.106 мА. Цифровая фильтрация не исполь­зовалась, усреднение составляло 256 значе­ний.

На каждом из приведенных далее ри­сунков показаны по три пары этих сигналов. Если цена деления заранее не оговорена, то для сигнала _Ufly она везде составляет 1 В, а для U_out — 50 мВ. Цены деления по оси времени на каждом рисунке были одинаковыми, но от рисунка к рисунку уменьшались. Их значения приведены в подписях к рисункам.

На рис. 4 видны узкие провалы в сигна­лах U_fly и соответствующие им быстрые подъ­емы напряжения U_out. Однако из-за большой цены деления по времени на рисунке невозможно увидеть детали процесса разряда ле­тающего конденсатора и заряда выходного конденсатора. Для того чтобы это увидеть, на рис. 5 с ценой деления по времени, равной 1 мкс, эти процессы показаны более детально. Видно, что первый разряд летающего конден­сатора длится примерно 330 нс, затем следует его заряд примерно той же продолжительности по времени, и опять наступает разряд той же продолжительности. Видно, что после перво­го разряда летающий конденсатор не успевает зарядиться до исходного значения. После вто­рого разряда (см. рис. 4) летающий конденса­тор постоянно подключен к входному напря­жению, и напряжение U_fly постепенно выходит на установившееся значение. Следующий раз­ряд летающего конденсатора наступает после уменьшения выходного напряжения на опре­деленную величину. Видно, что размах коле­баний U_out от пика до пика составляет при­мерно 100 мВ, в то время как напряжение Uf_iy при разряде уменьшается примерно на 1,5 В. По мере увеличения тока нагрузки частота, с которой заряжается выходной конденсатор, увеличивается. Отметим, что выходное напря­жение U_out за время двух циклов разряд-заряд летающего конденсатора изменялось немоно­тонно (см. рис. 5).

 

Рис. 4. Переменные составляющие (50 мкс/дел) напряжений U_fly и U_out при U_in = 3,2 и U_out = 3,6 В и различных токах нагрузки: 1, 2 – 5,1 мА; 3, 4 – 12,2 мА; 5, 6 – 18,3 мА

 

 

Рис. 5. Формы переменных составляющих U_fly (500 мВ/дел) и U_out (50 мВ/дел) при U_in = 3,2 и U_out = 3,6 В и токе нагрузки 5,1 мА в увеличенном масштабе по времени (1 мкс/дел)

 

На рис. 6 показано, что при регистрации с разрешением 10 мкс/дел уже заметны два цикла разряд-заряд летающего конденсато­ра C_fly. С увеличением тока нагрузки от 26 до 39 мА периоды изменения U_out и U_fly умень­шаются от 30 до 20 мкс.

 

Рис. 6. Переменные составляющие (10 мкс/дел) напряжений U_fly и U_out при U_in = 3,2 и U_out = 3,6 В и различных токах нагрузки: 1, 2 – 26 мА; 3, 4 – 33 мА; 5, 6 – 39 мА

 

При дальнейшем увеличении тока на­грузки (рис. 7 и 8) характер изменения U_out и U_fly остается тот же. На рис. 9 показано, что при токе нагрузки 106 мА величины всплесков напряжений во время разрядов летающего кон­денсатора меньше, чем при значении 5 мА (см. рис. 5). Период пульсаций U_out по мере увели­чения тока нагрузки от 5 до 106 мА уменьша­ется от 150 до 7,1 мкс, а амплитуда пульсаций — примерно от 100 до 80 мВ.

 

Рис. 7. Переменные составляющие (5 мкс/дел) напряжений U_fly и U_out при U_in = 3,2 и U_out = 3,6 В и различных токах нагрузки: 1, 2 — 47 мА; 3, 4 — 56 мА; 5, 6 — 63 мА

 

 

Рис. 8. Переменные составляющие (2 мкс/дел) напряжений U_fly и U_out при U_in = 3,2 и U_out = 3,6 В и различных токах нагрузки: 1, 2 – 93 мА; 3, 4 – 98 мА; 5, 6 – 106 мА

 

 

Рис. 9. Переменные составляющие U_fly (500 мВ/дел) и U_out (50 мВ/дел) при U_in = 3,2 и U_out = 3,6 В и токе нагрузки 106 мА в увеличенном масштабе по времени (1 мкс/дел)

 

Режим U_in = 3,2 В; U_out = 5,2 В. В этом режиме повышения напряжения, как и в пре­дыдущем, микросхема работает в режиме удвоителя, однако разница между удвоенным входным и выходным напряжением меньше. Некоторые из полученных результатов пока­заны на рис. 10-14. Если цена деления заранее не оговорена, то для сигнала U_fly она везде со­ставляет 500 мВ, а для U_out — 50 мВ.

 

Рис. 10. Переменные составляющие (20 мкс/дел) напряжений U_fly и U_out при U_in = 3,2 и U_out = 5,2 В и различных токах нагрузки: 1, 2 — 5,8 мА; 3, 4 — 10,5 мА; 5, 6 — 18 мА

 

 

Рис. 11. Переменные составляющие U_fly (200 мВ/дел) и U_out (20 мВ/дел) при U_in = 3,2 и U_out = 5,2 В и токе нагрузки 5,8 мА в увеличенном масштабе по времени (2 мкс/дел)

 

 

Рис. 12. Переменные составляющие (5 мкс/дел) напряжений U_fly и U_out при U_in = 3,2 и U_out = 5,2 В и различных токах нагрузки: 1, 2 — 26 мА; 3, 4 — 33 мА; 5, 6 — 40 мА

 

 

Рис. 13. Переменные составляющие (2 мкс/дел) напряжений и U_out при различных токах нагрузки: 1, 2 — 73 мА; 3, 4 — 85 мА; 5, 6 — 88 мА

 

 

Рис. 14. Переменные составляющие (2 мкс/дел) напряжений U_fly и U_out при U_in = 3,2 и U_out = 5,2 В и различных токах нагрузки: 1, 2 – 93 мА; 3, 4 – 98 мА; 5, 6 – 106 мА

 

Из-за большой цены деления по време­ни на рис. 10 плохо видны изменения U_out и U_fly в процессах разряда и заряда летающе­го конденсатора, поэтому на рис. 11 этот про­цесс показан в увеличенном масштабе. Видно, что при наименьшем значении тока нагрузки 5,8 мА происходит два цикла разряда-заря­да C_fly. Аналогичные два цикла сохраняют­ся при увеличении тока нагрузки до 73 мА (см. рис. 12 и 13). При токе нагрузки 85 мА наряду с двойными циклами разряд-заряд по­являются и тройные, а начиная с 88 мА и до максимального тока нагрузки 106 мА каждый разряд-заряд состоит из трех циклов. Пери­од пульсаций U_out по мере увеличения тока нагрузки от 5,8 до 106 мА уменьшается от 84 до 6,2 мкс, а амплитуда пульсаций составляет примерно 70 мВ.

Сравнение рис. 11 и 14 показывает, что при значении тока нагрузки 106 мА величины всплесков напряжений U_out во время разрядов летающего конденсатора меньше, чем при токе нагрузки 5,8 мА.

Анализ результатов

Из полученных результатов, часть которых от­ражена на рис. 4-14, следует, что в режиме по­вышения напряжения микросхема MAX1759, работая в режиме удвоителя напряжения, при любых значениях тока нагрузки имеет два вида пульсаций выходного напряжения. Пульсации первого вида, имеющие различ­ную частоту, зависящую от тока нагрузки, обусловлены схемой стабилизации выходно­го напряжения. В соответствии с имеющейся в работе [4] функциональной диаграммой часть выходного напряжения, снимаемая с де­лителя этого напряжения, сравнивается ком­паратором с опорным напряжением 1,235 В, и результат этого сравнения поступает на осциллятор, имеющий частоту 1,5 МГц. Ос­циллятор связан с модулем управления, осу­ществляющим переключения ключей, управ­ляющих подсоединением летающего конден­сатора емкостью 0,33 мкФ к входному или выходному напряжению, точнее, к имеющим­ся на входе и выходе конденсаторам емкостью 10 мкФ.

Время первого цикла разряд-заряд лета­ющего конденсатора составляло около 660 нс (см. рис. 5, 9 и 11), причем в этом цикле время разряда было равно времени заряда, т. е. при­мерно по 330 нс. Время второго разряда так­же составляло 330 нс, а время второго заряда определить по этим рисункам нельзя, посколь­ку при втором заряде летающий конденсатор оставался надолго подключенным к входному напряжению. Но при больших токах нагрузки (больше 85 мА) и большой разнице входного и выходного напряжения (3,2 и 5,2 В соответ­ственно) двух циклов разряд-заряд летаю­щего конденсатора не хватало для выведения выходного напряжения на нужный верхний уровень и требовалось три таких цикла (см. рис. 13, 14). Для таких режимов второй заряд летающего конденсатора и его третий разряд составляли также по 330 нс.

Таким образом, результаты эксперимен­тов показали, что цикл разряд-заряд по вре­мени составлял 660 нс, что соответствует ука­занной в документации [4] тактовой частоте осциллятора f_osc микросхемы, равной 1,5 МГц. Значит, в течение половины периода импуль­сов осциллятора конденсатор разряжается, а в течение второй половины периода заря­жается.

На основе полученных результатов по формам сигналов U_out и Uf_iy и приведенной на рис. 1 функциональной схемы можно пред­ставить алгоритм работы системы управления MAX1759 в режиме повышения напряжения, показанный на рис. 15. В основе этого алго­ритма лежит работа гистерезисного компа­ратора, который, как известно, имеет два порога срабатывания. Один порог имеет место при превышении опорного напряжения U_ref на заданную величину AU_hys1, другой — при уменьшении напряжения ниже U_ref на задан­ную величину AU_hys2. Согласно полученным результатам, величины этих двух порогов оди­наковы ΔU_{hys 1} = ΔU_{hys 2} = ΔU_hys. Компаратор сравнивает значение напряжения в цепи об­ратной связи U_fb, снимаемое с резистивного делителя напряжения, подключенного парал­лельно нагрузке, с пороговыми значениями. При включении микросхемы компаратор пе­реходит в режим работы удвоителя напряже­ния, летающий конденсатор подключается к входному напряжению U_in параллельно с вход­ным конденсатором C_in и заряжается. Затем он последовательно с входным напряжением U_in подключается к выходному конденсатору C_out, и суммарное напряжение, состоящее из входного напряжения и напряжения на лета­ющем конденсаторе, подается на выход ми­кросхемы. После этого компаратор сравнивает напряжение обратной связи U_fb с величиной нижнего порога срабатывания (U_ref — ∆U_hys).

 

Рис. 15. Алгоритм работы микросхемы MAX1759 в режиме повышения напряжения

 

Если величина U_fb больше нижнего порога срабатывания компаратора, то летающий кон­денсатор вновь подключается к входному на­пряжению.

Когда величина U_fb становится равной нижнему порогу срабатывания (U_ref — ∆U_hys), тактовые импульсы осциллятора начинают про­ходить в систему управления, и в течение половины периода первого тактового импульса, т. е. за время t₁ = 1/(2 f_osc), летающий конден­сатор разряжается. Гистерезисный компаратор теперь начинает контролировать превышение верхнего порога срабатывания (U_ref + ∆U_hys). Если напряжение обратной связи после пер­вого разряда меньше верхнего порога, то ле­тающий конденсатор вновь подключается к входному напряжению и заряжается в течение второй половины первого тактового импуль­са. Затем он вместе с входным напряжением подключается к выходному конденсатору и в течение первой половины второго тактово­го импульса разряжается. Если после этого напряжение обратной связи станет равным или больше напряжения верхнего порога сра­батывания компаратора, то компаратор от­ключает прохождение тактовых импульсов в систему управления и вновь начинает контро­лировать снижение напряжения обратной свя­зи до нижнего порога его срабатывания. Если же и после второго разряда U_fb будет оста­ваться меньше, чем (U_ref + ∆U_hys), компаратор пропустит в систему управления импульсы третьего цикла.

В режимах, представленных в настоящей работе, максимальное число циклов оказалось равным трем. После превышения напряжени­ем обратной связи U_fb величины (U_ref + AU_hys) компаратор прекращает пропуск тактовых им­пульсов в систему управления, а летающий конденсатор остается подключенным к вход­ному напряжению. В таком состоянии он будет находиться до тех пор, пока напряже­ние обратной связи вновь не станет равным U_fb = (U_ref — ∆U_hys), т. е. нижнему порогу сра­батывания гистерезисного компаратора. После этого происходит возобновление полного цик­ла управления работой микросхемы.

Необходимо отметить, что на временных зависимостях выходного напряжения U_out, на­ряду с пульсациями, обусловленными работой гистерезисного компаратора, всегда присут­ствуют более высокочастотные пульсации. Из-за большой цены деления осциллографа их не всегда можно заметить. Последнее обычно имеет место в документации на микросхемы [3-5]. В этой документации в лучшем слу­чае на участке повышения U_out можно уви­деть лишь небольшой всплеск, состоящий из острых максимума и минимума. В настоящей статье этим пульсациям уделено большее вни­мание (см. рис. 7, 8, 12-14, в увеличенном мас­штабе — рис. 5, 9 и 11). Согласно рис. 5, 9, 11, острые максимумы в U_out соответствуют на­чалу разрядов летающего конденсатора, а их острые минимумы — окончанию его разряда и началу заряда.

Кроме этих двух пиков есть еще пики меньшей амплитуды. Проведенные измерения показали, что амплитуда пиков при U_in = 3,2 и U_out = 3,6 В отличается от амплитуды при U_in = 3,2 и U_out = 5,2 В. Причина происхож­дения этих более высокочастотных пульсаций в настоящее время не ясна. Компоновка печат­ной платы авторов данной статьи в основном соответствовала рекомендациям [4]. В каче­стве выходного конденсатора C_out = 10 мкФ был использован рекомендованный производи­телем микросхемы керамический конденсатор компании TDK, имеющий низкое эквивалент­ное последовательное сопротивление, вели­чина которого меньше 10^-2 Ом при частотах до 2 МГц и меньше 10^-1 Ом при частотах до 100 МГц.

Заключение

Проведенные исследования микросхемы MAX1759 показали, что в основу управления накачкой заряда положена работа гистерезисного компаратора. Величина гистерезиса и частота пульсаций выходного напряжения зависят от величин входного и выходного на­пряжений. Времена разряда и заряда в каждом цикле равны 330 нс, что соответствует так­товой частоте осциллятора, равной 1,5 МГц. Для повышения выходного напряжения от нижнего до верхнего порога гистерезиса в ис­следованных в работе режимах требовалось два или три цикла разряд-заряд летающего конденсатора.

Наряду с пульсациями, обусловленными работой гистерезисного компаратора, в про­цессе передачи заряда от летающего конден­сатора к выходному имеют место более высокочастотные всплески выходного напряжения. Для выяснения их происхождения требуются дополнительные исследования.

Самостоятельная работа Сила тока в катушке, заряд и напряжение на конденсаторе 11 класс

Самостоятельная работа Сила тока в катушке, заряд и напряжение на конденсаторе 11 класс с ответами. Самостоятельная работа представлена в двух вариантах, в каждом варианте по 3 задания.

Вариант 1

1. Заряд на пластинах конденсатора колебательного контура изменяется с течением времени в соответствии с уравнением q = 0,01 соs(40πt). Запишите уравнение зависимости силы тока от времени.

2. Изменения электрического тока в контуре происходят по закону i = 0,01 соs(20πt). Чему равна частота колебаний заряда на конденсаторе контура?

3. Колебания напряжения на конденсаторе в цепи переменного тока описывается уравнением: u = 50 cos(100πt), где все величины выражены в СИ. Емкость конденсатора равна 2 мкФ. Определите заряд конденсатора через Т/4 после начала колебаний.

Вариант 2

1. Заряд на пластинах конденсатора колебательного контура изменяется с течением времени в соответствии с уравнением q = 0,01 соs(40πt). Определите амплитуду колебаний силы тока в контуре.

2. Заряд на пластинах конденсатора колебательного контура изменяется с течением времени в соответствии с уравнением q = 0,01 соs(40πt). Чему равен период колебаний напряжения?

3. Колебания напряжения на конденсаторе в цепи переменного тока описывается уравнением: u = 50 cos(100πt), где все величины выражены в СИ. Емкость конденсатора равна 2 мкФ. Определите заряд конденсатора через Т/6 после начала колебаний.

Ответы на самостоятельную работу Сила тока в катушке, заряд и напряжение на конденсаторе 11 класс
Вариант 1
1. i = -0,04 sin(40πt)
2. 10 Гц
3. 0 Кл
Вариант 2
1. 1,256 А
2. 0,05 с
3. 50 мкКл

Работа электрического поля при перемещении заряда. Принцип действия | Электронщик

Чем на самом деле является напряжение? Это способ описания и измерения напряженности электрического поля. Само по себе напряжение не может существовать без электронного поля вокруг положительных и отрицательных зарядов. Так же, как магнитное поле окружает Северный и Южный полюса.

По современным понятиям, электроны не оказывают взаимного влияния. Электрическое поле – это нечто, что исходит от одного заряда и его присутствие может ощущаться другим.

О понятии напряженности можно сказать то же самое! Просто это помогает нам представить, как электрическое поле может выглядеть. Честно говоря, оно не обладает ни формой, ни размером, ничем подобным. Но поле функционирует с определённой силой на электроны.

Силы и их действие на заряженную частицу

На заряженный электрон, воздействует сила с некоторым ускорением, заставляя его перемещаться все быстрее и быстрее. Этой силой совершается работа по передвижению электрона.

Силовые линии – это воображаемые очертания, которые возникают вокруг зарядов (определяется электрическим полем), и если мы поместим какой-либо заряд в эту область, он испытает силу.

Свойства силовых линий:

• путешествуют с севера на юг;
• не имеют взаимных пересечений.

Почему у двух силовых линий не возникает пересечений? Потому что не бывает этого в реальной жизни. То, о чём говорится, является физической моделью и не более. Физики изобрели её для описания поведения и характеристик электрического поля. Модель очень хороша при этом. Но помня, что это всего лишь модель, мы должны знать о том, для чего такие линии нужны.

Силовые линии демонстрируют:

• направления электрических полей;
• напряженность. Чем ближе линии, тем больше сила поля и наоборот.

Если нарисованные силовые линии нашей модели пересекутся, расстояние меж ними станет бесконечно малыми. Из-за силы поля, как формы энергии, и из-за фундаментальных законов физики это невозможно.

Что такое потенциал?

Потенциалом называется энергия, которая затрачивается на передвижение заряженной частицы из первой точки, имеющей нулевой потенциал во вторую точку.

Разность потенциалов меж пунктами А и Б – это работа, производимая силами для передвижения некоего положительного электрона по произвольной траектории из А в Б.

Чем больший потенциал у электрона, чем больше плотность потока на единицу площади. Такое явление подобно гравитации. Чем больше масса, тем больше потенциал, тем интенсивнее и плотнее гравитационное поле на единицу площади.

Небольшой заряд с низким потенциалом, с прореженной плотностью потока показан на следующем рисунке.

А ниже показан заряд с большим потенциалом и плотностью потока.

Например: во время грозы электроны истощаются в одной точке и собираются в другой, образуя электрическое поле. Когда сила станет достаточной, чтобы сломать диэлектрическую проницаемость, получается удар молнии (состоящий из электронов). При выравнивании разности потенциалов электрическое поле разрушается.

Электростатическое поле

Это разновидность электрического поля, неизменного повремени, образуемого зарядами, которые не двигаются. Работа передвижения электрона определяется соотношениями,

где r1 и r2 – расстояния заряда q до начальной и конечной точки траектории движения. По полученной формуле видно, что работа при перемещении заряда из точки в точку не зависит от траектории, а зависит лишь от начала и конца перемещения.

На всякий электрон действует сила, и поэтому при перемещении электрона в поле выполняется определенная работа.

В электростатическом поле работа зависит лишь от конечных пунктов следования, а не от траектории. Поэтому, когда движение происходит по замкнутому контуру, заряд приходит в исходное положение, и величина работы становится равной нулю. Это происходит потому, что падение потенциала нулевое (поскольку электрон возвращается в ту же самую точку). Так как разность потенциалов нулевая, чистая работа будет также нулевой, ведь потенциал падения равен работе, деленной на значение заряда, выраженное в кулонах.

Об однородном электрическом поле

Однородным называется электрическое поле меж двух противоположно заряженных плоских металлических пластин, где линии напряженности параллельны между собой.

Почему сила действия на заряд в таком поле всегда одинаковая? Благодаря симметрии. Когда система симметрична и есть только одна вариация измерения, всякая зависимость исчезает. Есть много других фундаментальных причин для ответа, но фактор симметрии – самый простой.

Работа по передвижению положительного заряда

Электрическое поле – это поток электронов от «+» до «-», приводящий к высокой напряженности области.

Поток – это количество линий электрического поля, проходящих через него. В каком направлении будут положительные электроны двигаться? Ответ: по направлению электрического поля от положительного (высокого потенциала) к отрицательному (низкому потенциалу). Поэтому положительно заряженная частица будет двигаться именно в этом направлении.

Интенсивность поля во всякой точке определяется как сила, воздействующая на положительный заряд, помещенный в эту точку.

Работа заключается в переносе электронных частиц по проводнику. По закону Ома, можно определить работу разными вариациями формул, чтобы провести расчет.

Из закона сохранения энергии следует, что работа – это изменение энергии на отдельном отрезке цепи. Перемещение положительного заряда против электрического поля требует совершения работы и в результате получается выигрыш в потенциальной энергии.

Заключение

Из школьной программы мы помним, что электрическое поле образуется вокруг заряженных частиц. На любой заряд в электрическом поле воздействует сила, и вследствие этого при движении заряда выполняется некоторая работа. Большим зарядом создается больший потенциал, который производит более интенсивное или сильное электрическое поле. Это означает, что возникает больший поток и плотность на единицу площади.

Важный момент заключается в том, что должна быть выполнена определенной силой работа по перемещению заряда от высокого потенциала к низкому. Тем самым уменьшается разница заряда между полюсами. Перемещение электронов от токи до точки требует энергии.

Загляните на карту сайта Электронщик, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Делитесь информацией в соцсетях, ставьте лайки, если вам понравилось — это поможет развитию канала

Контрольная работа по физике Постоянный ток 8 класс

Контрольная работа по физике Постоянный ток для учащихся 8 класса с ответами. Тест включает в себя 4 варианта, в каждом по 8 заданий.

1 вариант

1. За 20 минут через утюг проходит электрический заряд 960 Кл. Определите силу тока в утюге.

1) 0,6 А
2) 0,8 А
3) 48 А
4) 1920 А

2. На рисунке изображён график зависимости силы тока от напряжения на одной секции телевизора. Каково сопротивление этой секции?

1) 250 кОм
2) 0,25 Ом
3) 10 кОм
4) 100 Ом

3. Если увеличить в 2 раза напряжение между концами проводника, а площадь его сечения уменьшить в 2 раза, то сила тока, протекающего через проводник,

1) увеличится в 2 раза
2) уменьшится в 2 раза
3) не изменится
4) увеличится в 4 раза

4. Сопротивление участка цепи, изображённого на рисунке, равно

1) 3 Ом
2) 5 Ом
3) 8 Ом
4) 21 Ом

5. На штепсельных вилках некоторых бытовых электриче­ских приборов имеется надпись: «6 А, 250 В». Опреде­лите максимально допустимую мощность электроприбо­ров, которые можно включать, используя такие вилки.

1) 1500 Вт
2) 41,6 Вт
3) 1,5 Вт
4) 0,024 Вт

6. Чему равно время прохождения тока по проводнику, если при напряжении на его концах 120 В совершается работа 540 кДж? Сопротивление проводника 24 Ом.

1) 0,64 с
2) 1,56 с
3) 188 с
4) 900 с

7. У становите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются. К каждой позиции первого столбца подберите соответ­ствующую позицию второго.

Физическая величина

А) Сила тока
Б) Напряжение
В) Сопротивление

Формула

1) A/q
2) I² · R
3) ρl/S
4) I · U · t
5) q / t

8. С помощью кипятильника, имеющего КПД 90%, нагре­ли 3 кг воды от 19 °С до кипения за 15 минут. Какой ток при этом потреблял кипятильник в сети напряжением 220 В? Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг · °С).

2 вариант

1. Сила тока, идущего по проводнику, равна 2 А. Какой заряд проходит по проводнику за 10 минут?

1) 0,2 Кл
2) 5 Кл
3) 20 Кл
4) 1200 Кл

2. При увеличении напряжения U на участке электрической цепи сила тока I в цепи изменяется в соответ­ствии с графиком (см. рисунок). Электрическое сопротивление на этом участке цепи равно

1) 2 Ом
2) 0,5 Ом
3) 2 мОм
4) 500 Ом

3. Если увеличить в 2 раза напряжение между концами проводника, а его длину уменьшить в 2 раза, то сила тока, протекающего через проводник,

1) не изменится
2) уменьшится в 4 раза
3) увеличится в 4 раза
4) увеличится в 2 раза

4. Сопротивление участка цепи, изображённого на рисунке, равно

1) 11 Ом
2) 6 Ом
3) 4 Ом
4) 1 Ом

5. На цоколе лампы накаливания написано: «150 Вт, 220 В». Найдите силу тока в спирали при включении в сеть с номинальным напряжением

1) 0,45 А
2) 0,68 А
3) 22 А
4) 220000 А

6. Проволочная спираль, сопротивление которой в нагре­том состоянии равно 55 Ом, включена в сеть с напря­жением 127 В. Какое количество теплоты выделяет эта спираль за 1 минуту?

1) 17,595 кДж
2) 20 кДж
3) 230 кДж
4) 658,5 кДж

7. Установите соответствие между физическими величи­нами и единицами измерения этих величин.
К каждой позиции первого столбца подберите соответ­ствующую позицию второго.

Физическая величина

А) Сила тока
Б) Сопротивление
В) Работа электрического тока

Единицы измерения

1) Джоуль
2) Ватт
3) Вольт
4) Ампер
5) Ом

8. Электродвигатель подъёмного крана подключён к ис­точнику тока напряжением 380 В, при этом сила тока в обмотке 20 А. Определите КПД подъёмного крана, если он поднимает груз массой 1 т на высоту 19 м за 50 с.

3 вариант

1. Время разряда молнии равно 3 мс. Сила тока в канале молнии около 30 кА. Какой заряд проходит по каналу молнии?

1) 90 Кл
2) 0,1 мкКл
3) 90 кКл
4) 0,1 мКл

2. На рисунке изображён гра­фик зависимости силы тока в проводнике от напряжения на его концах. Чему равно сопротивление проводника?

1) 0,25 Ом
2) 2 Ом
3) 8 Ом
4) 4 Ом

3. Если уменьшить в 2 раза напряжение между концами проводника, а его длину увеличить в 2 раза, то сила то­ка, протекающего через проводник,

1) не изменится
2) уменьшится в 4 раза
3) увеличится в 4 раза
4) увеличится в 2 раза

4. Сопротивление участка цепи, изображенного на рисунке, равно

1) 9 Ом
2) 8 Ом
3) 4 Ом
4) 3 Ом

5. На корпусе электродрели укреплена табличка с надпи­сью: 220 В, 500 Вт. Найдите силу тока, потребляемо­го электродрелью при включении в сеть.

1) 55 000 А
2) 2,27 А
3) 1,14 А
4) 0,88 А

6. Какую работу совершит электрический ток в течение 2 минут, если сила тока в проводнике 4 А, а его сопро­тивление 50 Ом?

1) 1600 Дж
2) 96 кДж
3) 24 кДж
4) 400 Дж

7. Установите соответствие между физическими величи­нами и формулами, по которым эти величины
определяются. К каждой позиции первого столбца подберите соответ­ствующую позицию второго.

Физическая величина

А) Сила тока
Б) Напряжение
В) Сопротивление

Формула

1) (ρl)/S
2) I² · R
3) A/q
4) q/t
5) I · U · t

8. Кипятильник нагревает 1,2 кг воды от 12 °С до кипения за 10 минут. Определите ток, потребляемый кипятиль­ником, если он рассчитан на напряжение 220 В. КПД кипятильника 90%. Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг · °С).

4 вариант

1. Ток в электронагревательном приборе 5 А. Чему равен заряд, который пройдет через нагреватель за 3 минуты?

1) 15 Кл
2) 36 Кл
3) 900 Кл
4) 3600 Кл

2. На рисунке изображён график зависимости силы тока в проводнике от на­пряжения на его концах. Чему равно сопротивление проводника?

1) 0,125 Ом
2) 2 Ом
3) 16 Ом
4) 8 Ом

3. Если напряжение между концами проводника и его длину уменьшить в 2 раза, то сила тока, протекающего через проводник,

1) уменьшится в 2 раза
2) не изменится
3) увеличится в 2 раза
4) уменьшится в 4 раза

4. Рассчитайте общее сопротив­ление участка цепи, изобра­жённого на рисунке, если со­противление каждого элемента цепи равно 1 Ом.

1) 3 Ом
2) 2 Ом
3) 1,5 Ом
4) 1/3 Ом

5. При силе тока 0,6 А сопротивление лампы равно 5 Ом. Определите мощность электрического тока лампы.

1) 0,06 Вт
2) 1,8 Вт
3) 3 Вт
4) 15 Вт

6. Чему равно напряжение на концах проводника, если при прохождении по нему электрического тока 4 А в течение 7,5 минут выделяется 216 кДж теплоты?

1) 0,12 В
2) 7,2 В
3) 120 В
4) 7200 В

7. Установите соответствие между физическими величи­нами и единицами измерения этих величин.
К каждой позиции первого столбца подберите соответ­ствующую позицию второго.

Физическая величина

А) Сила тока
Б) Напряжение
В) Мощность

Единицы измерения

1) Джоуль
2) Ампер
3) Вольт
4) Ватт
5) Ом

8. Троллейбус движется равномерно по горизонтальному участку пути со скоростью 36 км/ч. Сила сопротивле­ния, действующая на троллейбус, равна 2,2 кН. Найди­те силу тока в обмотке двигателя, если напряжение на клеммах двигателя 550 В, а КПД равен 80% .

Ответы на контрольную работу по физике Постоянный ток
1 вариант
1-2
2-1
3-3
4-3
5-1
6-4
7-513
8. ≈ 5,73 А
2 вариант
1-4
2-4
3-3
4-3
5-2
6-1
7-451
8. 50%
3 вариант
1-1
2-4
3-2
4-4
5-2
6-2
7-431
8. ≈ 3,73 А
4 вариант
1-3
2-4
3-2
4-3
5-2
6-3
7-234
8. 50 А

Напряжение и работа

Далее: Мощность Up: Копаем глубже Предыдущее: Заряд и ток

Ток создается электродвижущей силой (ЭДС). Напомним, что сила, приложенная к указанное расстояние создает работы . Итак, когда у нас есть Электродвижущая сила перемещает заряды по заданной расстояние (т.е. через провод или устройство), тогда работа делается. Эта работа называется напряжением .В в частности, вольт (сокращенно или) — это определяется как работа, выполненная при приложении силы в один ньютон на 1 кулон заряда на расстоянии одного метра. Поскольку один джоуль равен одному ньютон-метру, это означает, что один вольт равен одному джоуль / кулон.

Учитывая элемент схемы, показанный на рисунке 18, мы пометьте одну клемму () знаком плюс и другой терминал () с отрицательным знаком. Мы пометьте устройство числом вольт между этими два терминала.Эта метка может быть либо переменной, либо подписанный номер. На рисунке 18 клемма считается положительным по отношению к клемме вольт .

Рисунок 18: Маркировка напряжения на элементе схемы

Обратите внимание, что метка также может быть числом. Это число подписано (так же, как и на нынешнем). Например, два метки на рисунке 19 представляют такое же напряжение через терминалы устройства. В первом случае мы видим этот терминал имеет положительное значение 5 вольт по отношению к Терминал .Во втором случае мы видим, что терминал положительное напряжение относительно клеммы. Эти два случая описывают одну и ту же разницу напряжений. между двумя терминалами.

Рисунок 19: Две разные маркировки одинакового напряжения

---

Далее: Мощность Up: Копаем глубже Предыдущее: Заряд и ток

Майкл Леммон 2009-02-01

лучших в мире контроллеров заряда от солнечных батарей l Morningstar Corp

TriStar MPPT 600 В

Рейтинг заряда: 60 ​​| усилитель

Батареи: 24 | 36 | 48 | Вольт

Макс Voc: 600 В

Профессиональная серия , MPPT |

TriStar MPPT

Рейтинг заряда: 30 | 45 | 60 | усилитель

Батареи: 12 | 24 | 36 | 48 | Вольт

Макс Voc: 150 В

Профессиональная серия , MPPT |

ProStar MPPT

Рейтинг заряда: 25 | 40 | усилитель

Батареи: 12 | 24 | Вольт

Макс Voc: 120 В

Профессиональная серия , MPPT |

SunSaver MPPT

Рейтинг заряда: 15 | усилитель

Батареи: 12 | 24 | Вольт

Макс Voc: 60 В

Профессиональная серия , MPPT |

EcoBoost MPPT

Рейтинг заряда: 20 | 30 | 40 | усилитель

Батареи: 12 | 24 | Вольт

Макс Voc: 120 В

Essential серии , MPPT |

TriStar

Рейтинг заряда: 45 | 60 | усилитель

Батареи: 12 | 24 | 36 | 48 | Вольт

Макс. Voc: 125 В

Профессиональная серия , ШИМ |

ProStar

Рейтинг заряда: 30 | усилитель

Батареи: 12 | 24 | Вольт

Макс Voc: 60 В

Профессиональная серия , ШИМ |

SunSaver

Рейтинг заряда: 6 | 10 | 20 | усилитель

Батареи: 12 | 24 | Вольт

Макс Voc: 60 В

Профессиональная серия , ШИМ |

Солнечный свет

Рейтинг заряда: 10 | 20 | усилитель

Батареи: 12 | 24 | Вольт

Макс Voc: 60 В

Профессиональная серия , ШИМ |

SunSaver Duo

Рейтинг заряда: 25 | усилитель

Батареи: 12 | Вольт

Макс Voc: 30 В

Профессиональная серия , ШИМ |

SunKeeper

Рейтинг заряда: 6 | 12 | усилитель

Батареи: 12 | Вольт

Макс Voc: 30 В

Профессиональная серия , ШИМ |

SunGuard

Рейтинг заряда: 4.5 | усилитель

Батареи: 12 | Вольт

Макс Voc: 30 В

Профессиональная серия , ШИМ |

EcoPulse

Рейтинг заряда: 10 | 30 | усилитель

Батареи: 12 | 24 | Вольт

Макс Voc: 60 В

Essential серии , ШИМ |

ШС

Рейтинг заряда: 6 | 10 | усилитель

Батареи: 12 | Вольт

Макс Voc: 12 В

Essential серии , ШИМ |

ЗАРЯДКА 101: КАК НАПРЯЖЕНИЕ, НАПРЯЖЕНИЕ И ВОДА ВЛИЯЮТ НА ЗАРЯДНЫЕ УСТРОЙСТВА?

ОСНОВЫ ЗАРЯДКИ УСТРОЙСТВ

Аккумулятор вашего телефона — это, по сути, крошечный отсек химической энергии.Каждый раз, когда вы подключаете телефон к зарядке, вы, по сути, являетесь катализатором химической реакции, протекающей внутри батареи. Для тех из вас, кто прошел химию, зарядка — это перенос электронов от отрицательного конца батареи к положительному (а для тех, кто любил химию , электроны переходят от отрицательного анода к катоду).

Большинство смартфонов и интеллектуальных устройств теперь содержат литий-ионный аккумулятор. Зарядка этих аккумуляторов происходит таким же образом, несмотря на несколько измененные компоненты внутри аккумулятора. Но мы не будем вдаваться в подробности.

КАК ВМЕСТЕ РАБОТАЮТ АМПЕР, НАПРЯЖЕНИЕ И МОЩНОСТЬ ПРИ ЗАРЯДКЕ

Ампер — это сила электрического тока, которая часто используется для измерения заряда. Фактически, сила тока — это разница между молниеносной полной зарядкой и непрерывной струйкой в ​​течение всего дня. Сила тока является определяющим фактором того, как быстро ваше устройство будет заряжаться.

Напряжение — это, с другой стороны, единица измерения силы тока. Интересно, что на самом деле это функция давления — и в данном случае ссылка на химическую реакцию, которая создает заряд.Проще говоря, напряжение равно давлению, которое толкает электроны через их проводящую петлю (или от анода к катоду).

С другой стороны,

Ваттность — это скорость, с которой энергия либо создается, либо расходуется. Ватты представляют собой энергию в единицу времени. В качестве примера, с которым мы все столкнулись, при покупке лампочек лампа мощностью 100 Вт означает, что ее хватит на 100 Вт часов.

Эти три понятия связаны в формуле, определяющей плату:

Ватт = Ампер x Вольт

Так, например, зарядное устройство для телефона мощностью 5 Вт = 5 В x 1000 мА.

Согласно этой статье из Wired :

«Например, рассмотрим эти сценарии зарядки Retina iPad mini. Вы можете использовать разъем Lightning, подключенный к компьютеру (через USB), зарядное устройство для iPhone, подключенное к сетевой розетке, или зарядное устройство для iPad, подключенное к сетевой розетке. Зарядное устройство USB для ПК обеспечивает мощность 2,5 Вт (5 В при 500 мА). Зарядное устройство для iPhone обеспечивает 5 Вт (5 В при 1000 мА).Зарядное устройство Retina для iPad mini обеспечивает 10 Вт (5,1 В при 2100 мА).

«Хотя все это будет заряжать ваш iPad, использование USB, подключенного к ПК, будет заряжать Retina mini в четыре раза медленнее, чем если бы вы использовали зарядное устройство для iPad, с которым он был в комплекте. И наоборот, если вы используете зарядное устройство для планшета для своего смартфона, он будет заряжаться быстрее, чем обычно (Примечание: некоторые устройства, такие как iPhone, потребляют только ток до 1 А независимо от зарядного устройства ).Если вы играете в разные сочетания зарядных устройств такого типа, не волнуйтесь — вы не взорвете свой телефон или что-нибудь в этом роде. И миф о том, что более быстрая зарядка вашего устройства сократит срок службы аккумулятора вашего устройства , является ложным. Для некоторых старых устройств зарядное устройство с более высокими характеристиками просто не будет работать, в то время как новые устройства будут заряжаться быстрее.

«В конечном итоге именно сила тока определяет, насколько быстро зарядное устройство будет подавать питание на ваше устройство.Если вам нужна более быстрая зарядка, поищите настенное или автомобильное зарядное устройство, которое обеспечивает ток 2100 мА при 5 В (или при любом другом напряжении, на которое рассчитано устройство, которое вы пытаетесь зарядить) ».

ПОЧЕМУ ВАЖНО ПОНИМАТЬ РЕКОМЕНДУЕМУЮ ВОДУ, АМПЕР И НАПРЯЖЕНИЕ ПРИ ЗАРЯДКЕ?

Извечный вопрос: насколько быстро зарядное устройство слишком быстро? Как вы заметили, чем крупнее кирпич, тем быстрее заряжается.

Более крупные блоки подходят для более крупных химических реакций и повышения давления, что позволяет заряжать аккумуляторы телефона еще быстрее.Естественно, iPad требует большей реакции для зарядки. Соответственно, зарядное устройство для iPad будет заряжать ваш iPhone быстрее, в то время как зарядное устройство для iPhone можно приравнять к постоянной подзарядке для вашего iPad.

Лучший способ узнать, что вы защищаете свои устройства и правильно заряжаете, — это проверить их бирки или руководства. Если у вас нет ни того, ни другого, быстрый поиск в Google поможет вам встать на верный путь.

Но, повторяя мысль из статьи Wired, это миф, что вы сократите время автономной работы телефона или взорвете свой телефон, заряжая более высокую мощность, чем предлагает стандартное зарядное устройство.Новые зарядные устройства с большей мощностью просто ускоряют процесс зарядки.

Как работают гибридные электромобили?

Подключаемые гибридные электромобили (PHEV) используют батареи для питания электродвигателя, а другое топливо, такое как бензин, для питания двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Аккумуляторы PHEV можно заряжать от розетки или зарядного оборудования, от ICE или посредством рекуперативного торможения. Транспортное средство обычно работает от электроэнергии до тех пор, пока аккумулятор почти не разрядится, а затем он автоматически переключается на использование ДВС.Узнайте больше о подключаемых гибридных электромобилях.

Изображение в высоком разрешении

Ключевые компоненты подключаемого гибридного электромобиля

Аккумулятор (вспомогательный): В транспортном средстве с электрическим приводом низковольтная вспомогательная аккумуляторная батарея обеспечивает электричеством для запуска автомобиля до включения тягового аккумулятора; он также приводит в действие автомобильные аксессуары.

Порт зарядки: Порт зарядки позволяет автомобилю подключаться к внешнему источнику питания для зарядки тягового аккумулятора.

Преобразователь постоянного тока в постоянный: Это устройство преобразует мощность постоянного тока высокого напряжения от тягового аккумуляторного блока в мощность постоянного тока низкого напряжения, необходимую для работы аксессуаров транспортного средства и подзарядки вспомогательной аккумуляторной батареи.

Электрогенератор: Вырабатывает электричество от вращающихся колес при торможении, передавая эту энергию обратно в блок тяговых аккумуляторов. В некоторых автомобилях используются мотор-генераторы, которые выполняют как приводную, так и регенеративную функции.

Тяговый электродвигатель: Используя мощность от тягового аккумулятора, этот электродвигатель приводит в движение колеса автомобиля. В некоторых автомобилях используются мотор-генераторы, которые выполняют как приводную, так и регенеративную функции.

Выхлопная система: Выхлопная система направляет выхлопные газы из двигателя через выхлопную трубу. Трехкомпонентный катализатор предназначен для уменьшения выбросов выхлопной системы при выходе из двигателя.

Заливная горловина: Форсунка топливораздаточной колонки присоединяется к резервуару на транспортном средстве для заправки топливного бака.

Топливный бак (бензин): В этом баке хранится бензин на борту транспортного средства до тех пор, пока он не понадобится двигателю.

Двигатель внутреннего сгорания (с искровым зажиганием): В этой конфигурации топливо впрыскивается либо во впускной коллектор, либо в камеру сгорания, где оно смешивается с воздухом, а топливно-воздушная смесь воспламеняется искрой от свечи зажигания. .

Бортовое зарядное устройство: Принимает входящую электроэнергию переменного тока, подаваемую через порт зарядки, и преобразует ее в мощность постоянного тока для зарядки тягового аккумулятора.Он также обменивается данными с зарядным оборудованием и отслеживает характеристики аккумулятора, такие как напряжение, ток, температуру и состояние заряда, во время зарядки аккумулятора.

Контроллер силовой электроники: Этот блок управляет потоком электроэнергии, подаваемой тяговой батареей, регулируя скорость электрического тягового двигателя и создаваемый им крутящий момент.

Тепловая система (охлаждение): Эта система поддерживает надлежащий диапазон рабочих температур двигателя, электродвигателя, силовой электроники и других компонентов.

Блок тяговой аккумуляторной батареи: Накапливает электроэнергию для использования тяговым электродвигателем.

Трансмиссия: Трансмиссия передает механическую мощность от двигателя и / или электрического тягового двигателя для привода колес.

Как работают контроллеры заряда — DIY солнечные и возобновляемые источники энергии

Контроллер заряда является неотъемлемой частью почти всех энергосистем, которые заряжают батареи, независимо от того, являются ли они источниками энергии солнечные панели, ветер, гидроэнергетика, топливо или коммунальные сети.Его цель состоит в том, чтобы ваши батареи глубокого цикла были правильно запитаны и безопасны в течение длительного времени.

Основные функции контроллера довольно просты. Контроллеры заряда блокируют обратный ток и предотвращают перезарядку аккумулятора. Некоторые контроллеры также предотвращают чрезмерную разрядку батареи, защищают от электрической перегрузки и / или отображают состояние батареи и поток энергии. Давайте рассмотрим каждую функцию по отдельности.

Блокировка обратного тока

Солнечные батареи работают, прокачивая ток через батарею в одном направлении.Ночью панели могут пропускать небольшой ток в обратном направлении, вызывая небольшую разрядку аккумулятора. (Наш термин «батарея» обозначает либо отдельную батарею, либо группу батарей.) Потенциальная потеря незначительна, но ее легко предотвратить. Некоторые типы ветряных и гидрогенераторов также потребляют обратный ток при остановке (большинство из них не работают, за исключением аварийных состояний).

В большинстве контроллеров зарядный ток проходит через полупроводник (транзистор), который действует как вентиль для управления током.Его называют «полупроводником», потому что он пропускает ток только в одном направлении. Он предотвращает обратный ток без каких-либо дополнительных усилий и затрат.

В некоторых старых контроллерах электромагнитная катушка размыкает и замыкает механический переключатель (называемый реле — вы можете слышать, как оно включается и выключается). Реле отключается ночью, чтобы заблокировать обратный ток. Эти контроллеры иногда называют контроллерами шунтирования вызовов.

Если вы используете солнечную батарею только для непрерывной зарядки аккумулятора (очень маленький массив по сравнению с размером батареи), то вам может не понадобиться контроллер заряда.Это редкое приложение. Примером может служить крошечный модуль обслуживания, который предотвращает разряд аккумулятора в припаркованном автомобиле, но не выдерживает значительных нагрузок. В этом случае вы можете установить простой диод, чтобы заблокировать обратный ток. Диод, используемый для этой цели, называется «блокирующим диодом».

Предотвращение перезарядки

Когда аккумулятор полностью заряжен, он больше не может накапливать поступающую энергию. Если энергия продолжает подаваться с полной скоростью, напряжение батареи становится слишком высоким.Вода разделяется на водород и кислород и быстро пузырится. (Похоже, он кипит, поэтому мы иногда его так называем, хотя на самом деле он не горячий.) Имеется чрезмерная потеря воды и вероятность того, что газы могут воспламениться и вызвать небольшой взрыв. Батарея также быстро разряжается и может перегреться. Избыточное напряжение также может вызвать перегрузку ваших нагрузок (освещение, бытовые приборы и т. Д.) Или привести к отключению инвертора.

Предотвращение перезарядки — это просто вопрос уменьшения потока энергии к батарее, когда батарея достигает определенного напряжения.Когда напряжение падает из-за более низкой интенсивности солнечного света или увеличения потребления электроэнергии, контроллер снова разрешает максимально возможный заряд. Это называется «регулировкой напряжения».

Это самая важная функция всех контроллеров заряда. Контроллер «смотрит» на напряжение и в ответ регулирует заряд аккумулятора. Некоторые контроллеры регулируют поток энергии к батарее, полностью или полностью отключая ток. Это называется «управление включением / выключением». Другие снижают ток постепенно.Это называется «широтно-импульсной модуляцией» (ШИМ). Оба метода хорошо работают при правильной настройке для вашего типа батареи.

Контроллеры заряда

PWM поддерживают постоянное напряжение. Если ШИМ-контроллер имеет двухступенчатое регулирование, он сначала будет поддерживать напряжение на безопасном максимуме, чтобы аккумулятор полностью зарядился. Затем он снизит напряжение, чтобы поддерживать «завершающий» или «непрерывный» заряд. Двухступенчатое регулирование важно для системы, которая может испытывать много дней или недель избытка энергии (или небольшого использования энергии).Он поддерживает полный заряд, но сводит к минимуму потерю воды и стресс.

Напряжения, при которых контроллер изменяет скорость заряда, называются уставками. При определении идеальных уставок существует некоторый компромисс между быстрой зарядкой до захода солнца и небольшой перезарядкой аккумулятора.

Определение уставок зависит от предполагаемых моделей использования, типа батареи и, в некоторой степени, от опыта и философии разработчика системы или оператора.Некоторые контроллеры имеют регулируемые уставки, а другие нет.

Зависимость контрольных уставок от температуры

Идеальные уставки напряжения для контроля заряда зависят от температуры аккумулятора. Некоторые контроллеры имеют функцию, называемую «температурной компенсацией». Когда контроллер обнаруживает низкую температуру батареи, он повышает заданные значения. В противном случае, когда аккумулятор холодный, он слишком быстро снизит заряд. Если ваши батареи подвергаются колебаниям температуры более чем примерно на 30 ° F (17 ° C), компенсация необходима.

Некоторые контроллеры имеют встроенный датчик температуры. Такой контроллер должен быть установлен в месте, где температура близка к температуре батарей. У лучших контроллеров есть удаленный датчик температуры на небольшом кабеле. Зонд должен быть подключен непосредственно к батарее, чтобы сообщать о своей температуре контроллеру.

Альтернативой автоматической температурной компенсации является ручная регулировка заданных значений (если возможно) в соответствии с сезоном. Может быть, достаточно делать это только два раза в год, весной и осенью.

Контрольные уставки в зависимости от типа батареи

Идеальные уставки для контроля заряда зависят от конструкции аккумулятора. В подавляющем большинстве систем возобновляемой энергии используются свинцово-кислотные батареи глубокого цикла либо затопленного, либо герметичного типа. Залитые батареи залиты жидкостью. Это стандартные экономичные батареи глубокого разряда.

В герметичных батареях между пластинами используются пропитанные прокладки. Их также называют «регулируемыми клапанами» или «абсорбирующим стекломатом» или просто «необслуживаемыми».«Их нужно регулировать до немного более низкого напряжения, чем залитые батареи, иначе они высохнут и выйдут из строя. В некоторых контроллерах есть средства выбора типа батареи. Никогда не используйте контроллер, не предназначенный для аккумулятора вашего типа.

Типичные уставки для свинцово-кислотных аккумуляторов 12 В при 25 ° C (77 ° F)

(Типичные, представлены здесь только для примера)

Верхний предел (залитый аккумулятор): 14,4 В
Верхний предел (герметичный аккумулятор): 14,0 В
Возобновление полной зарядки: 13.0 В

Выключатель низкого напряжения: 10,8 В
Повторное подключение: 12,5 В

Температурная компенсация для аккумулятора 12 В:

-03 В на ° C отклонение от стандарта 25 ° C

Выключатель низкого напряжения (LVD)

Батареи глубокого цикла, используемые в системах возобновляемых источников энергии, рассчитаны на разряд примерно на 80 процентов. Если они разряжаются на 100 процентов, они сразу же повреждаются. Представьте себе кастрюлю с водой, кипящую на кухонной плите. В момент высыхания кастрюля перегревается.Если подождать, пока прекратится пропаривание, уже слишком поздно!

Точно так же, если вы подождете, пока свет не станет тусклым, значит, некоторое повреждение батареи уже произошло. Каждый раз, когда это происходит, емкость и срок службы батареи будут немного уменьшаться. Если аккумулятор находится в таком чрезмерно разряженном состоянии в течение нескольких дней или недель, он может быстро выйти из строя.

Единственный способ предотвратить чрезмерный разряд, когда все остальное не работает, — это отключить нагрузки (приборы, освещение и т. Д.).), а затем повторно подключить их только после восстановления напряжения из-за значительной зарядки. Когда приближается переразряд, батарея на 12 В падает ниже 11 вольт (батарея на 24 В падает ниже 22 вольт).

Цепь отключения при низком напряжении отключает нагрузку при достижении этой уставки. Он будет повторно подключать нагрузки только тогда, когда напряжение батареи существенно восстановится из-за накопления некоторого заряда. Типичная точка сброса LVD составляет 13 вольт (26 вольт в системе 24 В).

Все современные инверторы имеют встроенный LVD, даже дешевые карманные.Инвертор выключится, чтобы защитить себя и ваши нагрузки, а также вашу батарею. Обычно инвертор подключается непосредственно к батареям, а не через контроллер заряда, поскольку его потребляемый ток может быть очень высоким и не требуется внешний LVD.

Если у вас есть нагрузки постоянного тока, у вас должен быть LVD. Некоторые контроллеры заряда имеют один встроенный. Вы также можете приобрести отдельное устройство LVD. В некоторых системах LVD есть «переключатель милосердия», позволяющий потреблять минимальное количество энергии, по крайней мере, достаточно долго, чтобы найти свечи и спички! Холодильники постоянного тока имеют встроенный LVD.

Если вы покупаете контроллер заряда со встроенным LVD, убедитесь, что его емкость достаточна для обработки ваших нагрузок постоянного тока. Например, предположим, что вам нужен контроллер заряда для работы с током заряда менее 10 ампер, но у вас есть насос для нагнетания воды постоянного тока, который потребляет 20 ампер (на короткие периоды) плюс 6-амперная световая нагрузка постоянного тока. Подойдет контроллер заряда с LVD на 30 ампер. Не покупайте контроллер заряда на 10 ампер с нагрузочной способностью только 10 или 15 ампер!

Защита от перегрузки

Цепь перегружается, когда ток в ней превышает допустимый.Это может привести к перегреву и даже к возгоранию. Перегрузка может быть вызвана неисправностью (коротким замыканием) в проводке или неисправным прибором (например, замерзшим водяным насосом). Некоторые контроллеры заряда имеют встроенную защиту от перегрузки, обычно с кнопкой сброса.

Может быть полезна встроенная защита от перегрузки, но для большинства систем требуется дополнительная защита в виде предохранителей или автоматических выключателей. Если у вас есть цепь с размером провода, для которого безопасная пропускная способность (допустимая нагрузка) меньше, чем предел перегрузки контроллера, вы должны защитить эту цепь с помощью предохранителя или прерывателя с подходящим более низким номинальным током.В любом случае соблюдайте требования производителя и Национальный электротехнический кодекс в отношении любых требований к внешним предохранителям или автоматическим выключателям.

Дисплеи и измерения

Контроллеры заряда

включают в себя множество возможных дисплеев, от одного красного светового индикатора до цифровых дисплеев напряжения и тока. Эти индикаторы важны и полезны. Представьте себе поездку по стране без приборной панели в машине! Система отображения может отображать поток энергии в систему и из нее, приблизительное состояние заряда вашей батареи и время достижения различных пределов.

Однако, если вам нужен полный и точный мониторинг, потратьте около 200 долларов на отдельное цифровое устройство, которое включает в себя ампер-час. Он действует как электронный бухгалтер, отслеживая количество энергии, доступной в вашей батарее. Если у вас есть отдельный системный монитор, то наличие цифровых дисплеев в самом контроллере заряда не имеет значения. Даже самая дешевая система должна включать в себя вольтметр в качестве минимального индикатора функционирования и состояния системы.

Иметь все с помощью панели питания

Если вы устанавливаете систему для питания современного дома, вам потребуются защитные отключения и межсоединения для работы с большим током.Электрооборудование может быть громоздким, дорогим и трудоемким в установке. Чтобы вещи были экономичными и компактными, приобретите готовый силовой щит. Он может включать в себя контроллер заряда с LVD, инвертор и цифровой мониторинг в качестве опции. Это позволяет электрику легко подключать основные компоненты системы и выполнять требования безопасности Национального электротехнического кодекса или местных властей.

Контроллеры заряда для ветра и воды

Контроллер заряда для ветроэлектрической или гидроэлектрической системы зарядки должен защищать аккумуляторы от перезаряда, как и фотоэлектрический контроллер.Тем не менее, нагрузка на генератор должна постоянно поддерживаться, чтобы предотвратить превышение частоты вращения турбины. Вместо того, чтобы отключать генератор от батареи (как и большинство фотоэлектрических контроллеров), он направляет избыточную энергию на специальную нагрузку, которая поглощает большую часть энергии от генератора. Эта нагрузка обычно представляет собой нагревательный элемент, который «сжигает» избыточную энергию в виде тепла. Если вы можете использовать тепло с пользой, прекрасно!

Это работает?

Как узнать, что контроллер неисправен? Следите за вольтметром, когда батареи полностью заряжаются.Достигает ли напряжение (но не превышает ли оно) соответствующих уставок для вашего типа батареи? Используйте свои уши и глаза — батареи сильно пузыряются? На верхних частях аккумуляторных батарей скопилось много влаги? Это признаки возможного завышения цен. Получаете ли вы ожидаемую от аккумуляторной батареи емкость, которую ожидаете? В противном случае может быть проблема с вашим контроллером, и он может повредить ваши батареи.

Заключение

Контроль заряда аккумуляторов настолько важен, что большинство производителей высококачественных аккумуляторов (с гарантией на пять лет и более) устанавливают требования к регулированию напряжения, отключению при низком напряжении и температурной компенсации.Когда эти ограничения не соблюдаются, обычно батареи выходят из строя менее чем через четверть своего обычного ожидаемого срока службы, независимо от их качества или стоимости.

Хороший контроллер заряда стоит недорого по отношению к общей стоимости энергосистемы. И это не так уж и загадочно. Я надеюсь, что эта статья дала вам общую информацию, необходимую для правильного выбора элементов управления для вашей системы питания.

USB Power Delivery — самый быстрый способ зарядки iPhone и устройств Android

С современным поколением смартфонов и их гораздо более быстрыми процессорами, яркими дисплеями с высоким разрешением и постоянной возможностью подключения требования к производительности аккумуляторов сейчас выше, чем когда-либо.

Возможно, вы заметили, что в дороге у вас быстро заканчивается заряд. Если у вас есть эта проблема, решением могут быть портативные аккумуляторы и более быстрые зарядные устройства, чем те, которые поставляются в комплекте с вашим устройством.

Но не все портативные батареи одинаковы, хотя они могут использовать одинаковые литий-полимерные (LiPo) и литий-ионные (Lion) элементы по емкости и выглядят очень похоже. Кроме того, современное оборудование для смартфонов от Apple и различных производителей Android поддерживает более высокую скорость зарядки, чем то, что поддерживалось ранее.

Если вы воспользуетесь зарядным устройством, которое идет в комплекте с оборудованием iPhone текущего поколения, или купите любой портативный аккумулятор на рынке, вы будете разочарованы. В идеале вы хотите, чтобы ваше зарядное устройство, аккумулятор и даже зарядный кабель соответствовали оптимальным скоростям зарядки, которые поддерживает ваше устройство.

В настоящее время на рынке представлены три различных стандарта высокоскоростной зарядки через USB. Хотя все будет работать с вашим устройством с использованием стандартного устаревшего режима зарядки, вам нужно будет выбрать правильную технологию, чтобы оптимизировать скорость, с которой вы можете зарядить свой телефон, планшет или даже свой ноутбук.Начнем с объяснения различий между ними.

Legacy USB-A 2.0 и 3.0 Зарядка

Если на вашем Android-устройстве или аксессуаре все еще есть разъем USB Micro B (ужасная хрупкая трапеция, которую невозможно подключить в темноте), вы можете быстро зарядить его с помощью недорогого Кабель USB-A-USB Micro B.

Если и устройство, и порт зарядного устройства поддерживают стандарт USB 2.0 (в наши дни это наименее распространенный знаменатель для Android-смартфонов начального уровня), вы можете зарядить его на уровне 1.5А / 5В. Некоторая бытовая электроника, например, высокопроизводительные вейп-аккумуляторы, использующие набор микросхем Evolv DNA, может заряжаться до 2А. Зарядный порт USB 3.0 / 3.1 на одной из этих батарей может подавать 3,0 А / 5 В — если устройство это поддерживает.

Если вы заряжаете аксессуар, например недорогую пару беспроводных наушников или другое устройство Bluetooth, и он не поддерживает ни одну из спецификаций быстрой зарядки USB-A, он будет медленно заряжаться при токе 500 мА или 900 мА, что составляет около то же самое вы можете ожидать от прямого подключения к большинству ПК.

Режим	Напряжение	Максимальный ток	Разъем
USB PD	Переменная до 20 В	5A	USB-C
USB Type-C 3A	5 В	3.0A	USB-C
USB Type-C 1.5A	5 В	1.5A	USB-C
QC 4.0 (совместимость с USB-PD)	Переменная до 20 В	4.6A	USB-C
QC 3.0	Переменная до 20 В	4.6A	USB-A / USB-C
QC 2.0	5 В, 9 В, 12 В, 20 В	2A	USB-A
USB FC 1.2	5 В	1.5A	USB-A
USB 3.1	5 В	900 мА	USB-A
USB 2.0	5V	500mA	USB-A

Многие портативные аккумуляторы на рынке имеют как USB-C, так и несколько портов USB-A.Некоторые из них имеют порты USB-A, которые могут обеспечивать одинаковое напряжение, в то время как другие имеют один быстрый (2,4 А) и один медленный (1 А).

Итак, вы должны убедиться, что вы подключили устройство к порту аккумулятора, который может заряжать его с максимальной скоростью, если вы собираетесь зарядить устройство как можно быстрее.

USB Power Delivery

USB Power Delivery (USB PD) — относительно новый стандарт быстрой зарядки, который был представлен Форумом разработчиков USB, создателями стандарта USB.Это открытая спецификация промышленного стандарта, которая обеспечивает высокоскоростную зарядку с переменным напряжением до 20 В с использованием интеллектуального согласования устройств до 5 А при 100 Вт.

Он масштабируется от смартфонов до ноутбуков при условии, что они используют разъем USB-C и контроллер питания USB-C на клиенте и хосте.

Стандарты быстрой зарядки USB

Изображение: Belkin

Аккумуляторы и настенные зарядные устройства, в которых используется USB PD, могут заряжать устройства мощностью до 100 Вт с помощью разъема USB-C — однако большая часть выходной мощности составляет 30 Вт, потому что это верхний предел того, с чем может справиться большинство смартфонов и планшетов.Напротив, ноутбуки требуют адаптеров и аккумуляторов, которые могут выдавать более высокую мощность.

Apple представила зарядку USB PD с устройствами iOS с запуском iPad Pro 12.9 2015 года и с ноутбуками OS X в MacBook Pro в 2016 году. Смартфоны Apple, начиная с iPhone 8, могут быстро заряжаться с USB PD с помощью любой зарядки USB PD аксессуар; Вам не нужно использовать OEM-адаптер Apple USB-C 29 Вт или его адаптеры питания 61 Вт.

В 2019 году Apple выпустила адаптер питания USB-C мощностью 18 Вт, который поставляется с iPhone 11 Pro и 11 Pro Max.Хотя зарядное устройство Apple работает нормально, вы, вероятно, захотите рассмотреть возможность использования стороннего настенного зарядного устройства для обычного iPhone 11 или более ранней модели. Обычный iPhone 11 и iPhone SE поставляются только с зарядным устройством USB-A мощностью 5 Вт, чего, к сожалению, недостаточно для быстрой зарядки вашего устройства. И текущие слухи, похоже, указывают на то, что iPhone 12 может вообще не поставляться с зарядным устройством в коробке.

Для быстрой зарядки iPhone требуется кабель USB-C — Lightning, для которого до февраля 2019 года требовались OEM-кабели Apple MKQ42AM / A (1 м) или MD818ZM / A (2 м) USB-C — Lightning.К сожалению, они немного дорогие — от 19 до 35 долларов в различных онлайн-магазинах, таких как Amazon.

Кабель Apple OEM USB-C — Lightning.

Есть более дешевые сторонние кабели USB-C — Lightning. В настоящее время я неравнодушен к кабелям USB-C-to-Lightning от Anker, которые отличаются высокой прочностью и имеют сертификат MFI для использования с устройствами Apple.

Следует отметить, что если вы собираетесь использовать свой смартфон с Apple CarPlay или Google Android Auto, вашему автомобилю, вероятно, по-прежнему потребуется кабель USB-A — USB-C или USB-A-to-Lightning, если он не поддерживает эти технологии проецирования экрана по беспроводной сети.В большинстве автомобилей невозможно выполнить быструю зарядку с помощью любого из этих типов кабелей, а также невозможно передать быструю зарядку аксессуару USB PD на 12 В при подключении к кабелю для передачи данных.

Qualcomm Quick Charge

SoC Qualcomm Snapdragon используются во многих популярных смартфонах и планшетах. Это стандарт быстрой зарядки, Quick Charge, прошел несколько итераций.

Текущая реализация — Quick Charge 4.0, который обратно совместим со старыми аксессуарами и устройствами Quick Charge. В отличие от USB PD, Quick Charge 2.0 и 3.0 могут быть доставлены через разъем USB-A. Quick Charge 4.0 является эксклюзивной версией USB-C.

Quick Charge 4.0 присутствует только в телефонах, использующих Qualcomm Snapdragon 8xx, и присутствует во многих североамериканских OEM-устройствах уровня 1 на базе Android от Samsung, LG, Motorola, OnePlus, ZTE и Google.

RavPower 26000mAh с быстрой зарядкой 3.0

ZDNet

Устройства Xiaomi, ZTE Nubia и Sony Xperia также используют QC 4.0, но они не продаются на рынке США. В телефонах Huawei используются чипы Kirin 970/980/990, которые используют собственный стандарт Supercharge, но они обратно совместимы со стандартом USB PD 18 Вт. Точно так же телефоны Oppo имеют SuperVOOC, а OnePlus использует Warp Charge и выпускает совместимые аксессуары для зарядных устройств, если вы хотите воспользоваться преимуществами более высокой мощности (30 Вт / 40 Вт / 100 Вт).

Как и USB PD, QC 3.0 и QC 4.0 — это технологии переменного напряжения, которые интеллектуально увеличивают скорость вашего устройства для обеспечения оптимальной скорости зарядки и безопасности.Однако Quick Charge 3.0 и 4.0 отличаются от USB PD тем, что у него есть некоторые дополнительные функции для управления температурой и ступенчатого изменения напряжения с SoC Qualcomm Snapdragon текущего поколения для оптимизации для снижения теплового следа во время зарядки.

Он также использует другой протокол выбора переменного напряжения и согласования, чем USB PD, который Qualcomm рекламирует как лучший / безопасный для своих собственных SoC.

А для устройств, использующих текущие чипсеты Qualcomm, Quick Charge 4.0 примерно на 25% быстрее, чем Quick Charge 3.0. Компания рекламирует пять часов использования устройства на пять минут времени зарядки.

Однако, хотя он присутствует в (некоторых) настенных зарядных устройствах, которые поставляются с самими устройствами, а также в некоторых решениях сторонних производителей, Quick Charge 4 еще не входит ни в какие аккумуляторные продукты. Это не просто конкуренция с USB Power Delivery; он также совместим с с USB Power Delivery.

Технология и микросхемы Qualcomm должны быть лицензированы за значительные дополнительные расходы для OEM-производителей, тогда как USB PD является открытым стандартом.

Если сложить это вместе с рекомендацией Google OEM-производителям использовать USB PD вместо Quick Charge для продуктов на базе Android, то это звучит так, будто USB PD — лучший вариант, не так ли?

Ну вроде. Если у вас есть устройство Quick Charge 3.0, обязательно приобретите аккумулятор Quick Charge 3.0. Но если у вас есть устройство Quick Charge 4.0 или устройство iOS, возьмите пока аккумулятор USB PD.

Какой аккумулятор выбрать?

Теперь, когда вы понимаете основные технологии зарядки, какую батарею вам следует купить? Когда в 2018 году была выпущена первая версия этой статьи, выбор продуктов на рынке был гораздо более ограниченным — сейчас есть десятки поставщиков, производящих продукты USB PD.Тем не менее, ZDNet рекомендует следующие марки и модели:

Anker: Один из крупнейших китайских производителей аксессуаров, сертифицированных Apple

RavPower: Подобно Anker, обычно более конкурентоспособно по цене

ZMI: Аксессуары ODM для Xiaomi и одного из крупнейших производителей смартфонов в Китае

Aukey: Крупный китайский производитель аксессуаров и ценообразование

Mophie: Конструкция премиум-класса и OEM-аксессуары Apple Store

Zendure: Высококачественная, прочная конструкция и высокопроизводительные порты

Goalzero: Аналогично Zendure

OmniCharge: Высокопроизводительный, корпоративный, вертикальный отраслевой целевой, расширенный счетчик ing и управление потоком энергии

Otter Products : Известен своими прочными чехлами OtterBox для устройств iPhone и Android; сейчас на рынке аксессуаров премиум-класса

Какое настенное / настольное зарядное устройство следует купить?

Как и в случае с аккумуляторами, многие поставщики предоставляют аксессуары для настенной зарядки USB PD.В частности, вам следует серьезно подумать о технологии нитрида галлия (GaN) в настенном зарядном устройстве, если вы ищете максимальную экономию места в дорожной сумке и выходную мощность. ZDNet рекомендует следующие бренды и продукты:

Anker

Aukey

RavPower

Zendure

SuperPort 4

Настенное зарядное устройство 45 Вт

электрических цепей

электрических цепей
Далее: Закон Ома Up: Электрический ток Предыдущее: Электрический ток Батарея — это устройство, имеющее положительный и отрицательный Терминал.Какой-то процесс, обычно химическая реакция, происходит внутри аккумулятор, который заставляет положительный заряд перемещаться к положительному выводу, и наоборот . Этот процесс продолжается до тех пор, пока электрическое поле между двумя выводами не станет достаточно сильный, чтобы препятствовать дальнейшей миграции заряда.

Электрическая цепь — проводящий путь, внешний к аккумулятору, что позволяет заряжать поток с одного терминала к другому. Простая схема может состоять из одножильный металлический провод, соединяющий положительную и отрицательную клеммы.Более реалистичная схема имеет несколько точек разветвления, поэтому заряд может много разных путей между двумя терминалами.

Предположим, что (положительный) заряд движется вокруг внешнего цепь, от плюса к отрицательный вывод, электрическое поле, созданное между терминалы. Работа, проделанная этим полем над зарядом за время его путешествие, в чем разница по электрическому потенциалу между положительной и отрицательной клеммами. Обычно мы называем напряжением батареи: e.грамм. , когда мы говорим о 6-вольтовой батарее, на самом деле мы имеем в виду что разность потенциалов между двумя его выводами составляет 6 В. Примечание. Разд. 5, что электрические работы, выполненные на заряде полностью не зависит от маршрута между терминалы. Другими словами, хотя в целом есть много различные пути через внешнюю цепь, по которым заряд может проходить по порядку чтобы добраться от положительного к отрицательному выводу аккумулятор, электрическая энергия которого заряд, приобретаемый в этом путешествии, всегда один и тот же.Поскольку при анализе электрические цепи, нас в первую очередь интересует энергия ( т.е. , в преобразовании химической энергии батареи в тепловая энергия в каком-либо электронагревательном элементе или механическом энергия в некоторых электродвигателях, и т. д. ), Отсюда следует, что свойство батареи, которое нас в первую очередь беспокоит, — это ее напряжение . Следовательно, нам не нужно отображать электрическое поле. генерируется батареей, чтобы вычислить, сколько энергии это поле дает заряд, который идет по какой-то подключенной к нему внешней цепи.Все, что нам нужно знать, это разность потенциалов между двумя клеммами. батареи. Очевидно, это огромное упрощение.

Этот раздел касается только установившихся электрических цепей питается от аккумуляторов постоянного напряжения. Таким образом, скорость, с которой электрические заряд перетекает с положительной клеммы аккумуляторной батареи на внешнюю контур должен соответствовать скорости, с которой заряд перетекает из контура в отрицательный полюс аккумуляторной батареи, иначе заряд будет накапливаться в либо аккумулятор, либо цепь, которые не соответствуют установившемуся режиму ситуация.Скорость, с которой заряд вытекает из положительного вывода называется электрическим током , истекающим из батареи. Так же, скорость, с которой заряд течет в отрицательный вывод, называется током течет в аккумулятор. Конечно, эти два тока должны быть одинаковыми в установившееся состояние. Электрический ток измеряется в амперах (А), которые эквивалент кулонов в секунду:

(124)

Мы можем определить электрический ток, протекающий в любой конкретной точке внешняя схема следующим образом.Если заряд проходит мимо этой точки в бесконечно малом интервале времени, тогда

(125)

По соглашению направление тока принимается равным положительные заряды должны переместиться, чтобы учесть поток заряда. В установившемся режиме ток во всех точках внешней цепи должен остаются неизменными во времени. Мы называем этот тип цепи постоянного тока (DC) цепь, потому что ток всегда течет в одном и том же направлении.Там есть второй тип цепи, называемый цепью переменного тока (AC), в который периодически меняет направление тока.

Рассмотрим простую схему, в которой протекает постоянный ток. вокруг одного проводящего провода, соединяющего положительный и отрицательный клеммы батареи напряжения. Предположим, что ток равен переносится положительными зарядами, протекающими по внешней цепи от положительного к отрицательный терминал. На самом деле ток переносятся отрицательными зарядами ( i.е. , электронами), протекающими в обратном направлении. направление, но для большинства целей мы можем спокойно игнорировать этот довольно неудобный факт. Каждый заряд, протекающий по внешнему контуру, испытывает потенциальное падение. Чтобы снова обтекать цепь, заряд должен быть поднятым до потенциала положительной клеммы батареи. Этот процесс происходит внутри батареи, поскольку заряд мигрирует из отрицательный к положительной клемме. Энергия требуется для перемещения заряда между двумя терминалами, полученный из энергия, выделяемая в результате химических реакций, происходящих внутри аккумулятор.

Простая трасса, описанная выше, в некоторой степени аналогична небольшому горнолыжному курорту. Заряды, протекающие по внешнему контуру, похожи на людей, катающихся на лыжах. вниз по горнолыжному склону. Заряды стекают по градиенту электрического потенциал так же, как люди спускаются по градиенту гравитационного потенциала. Обратите внимание, что хорошие лыжники, которые спускаются прямо по склону, приобретают именно та же гравитационная энергия, что и у бедных лыжников, которые катаются на лыжах из стороны в сторону. В обоих случаях полная приобретенная энергия зависит только от разница в высоте между верхом и низом склона.Аналогичным образом, сборы при обтекании внешнего контура приобретают одинаковую электрическую энергию независимо от маршрута они берут, потому что приобретаемая энергия зависит только от разности потенциалов между двумя выводами аккумуляторной батареи. Когда-то люди на нашем горнолыжном курорте достичь дна склон, их необходимо поднять на подъемник прежде, чем они снова смогут спуститься по нему на лыжах. Таким образом, подъемник на нашем курорте играет аналогичную роль. роль батареи в нашей цепи. Конечно, подъемник должен расходовать негравитационную энергию, чтобы поднять лыжников на вершину склона, всего за так же, как батарея должна расходовать неэлектрическую энергию для перемещения зарядов вверх до потенциальной градиент.