Три закона Ома
Недавно мы выпустили переиздание книги Фрэнка Вильчека (Frank Wilczek) «Тонкая физика. Масса, эфир и объединение всемирных сил» в мягком переплете. Автор, лауреат Нобелевской премии по физике, излагает современные взгляды на нашу невероятную Вселенную и прогнозирует новый золотой век фундаментальной физической науки. ХХ2 уже публиковали один отрывок из этой замечательной книги, теперь публикуют новый — о том, почему эквивалентные равенства могут поведать нам о разных явлениях.
Из третьей главы. Второй закон Ома
Второй закон Эйнштейна, m = E/c2, поднимает вопрос о том, может ли масса быть понята более глубоко — как энергия. Можем ли мы создать, как выразился Уилер, «массу без массы»?
Когда я ещё только собирался начать преподавать в Принстоне, мой друг и наставник Сэм Трейман позвал меня в свой кабинет. Он хотел поделиться со мной своей мудростью. Сэм вытащил из ящика стола потрёпанное руководство в мягкой обложке и сказал мне: «Во время Второй мировой войны ВМС приходилось в спешке обучать новобранцев налаживанию и использованию радиосвязи.
Многие из этих новобранцев прибывали прямо с ферм, так что быстро ввести их в курс дела было очень трудно. С помощью той великолепной книги командованию военно-морского флота это удалось. Это шедевр педагогики. Особенно первая глава. Взгляни».
Он вручил мне книгу, открытую на первой главе. Она называлась «Три закона Ома». Я был знаком с одним законом Ома, известным соотношением V = IR, который связывает напряжение (V), силу тока (I) и сопротивление (R) в электрической цепи.
Это оказалось первым законом Ома.
Мне было очень интересно узнать, каковы два других закона Ома. Перевернув несколько хрупких пожелтевших страниц, я обнаружил второй закон Ома: I = V/R. Я предположил, что третий закон Ома формулируется как R = I/V, и оказался прав.
Открывать новые законы легко
Тем, кто знаком с элементарной алгеброй, так очевидно, что эти три закона эквивалентны друг другу, что данная история воспринимается как шутка. Однако в ней заключён глубокий смысл. (Кроме того, в ней есть и неглубокий смысл, который, как мне кажется, Сэм хотел до меня донести.
При обучении начинающих вы должны несколько раз сказать одно и то же, но по-разному. Соотношения, которые бесспорны для профессионала, могут не быть таковыми для новичка. Студенты не будут возражать против объяснения очевидного. Очень немногие люди обижаются, когда вы позволяете им почувствовать себя умными.)
Глубокий смысл содержит заявление великого физика-теоретика Поля Дирака. Когда его спросили, как он открывает новые законы природы, Дирак ответил: «Я играю с уравнениями». Суть в том, что различные способы написания одного и того же уравнения могут говорить о совершенно разных вещах, даже если они являются логически эквивалентными.
Второй закон Эйнштейна
Второй закон Эйнштейна формулируется следующим образом:
m = E/c2.
Первый закон Эйнштейна — это, разумеется, E = mc2. Здорово, что первый закон предполагает возможность получения большого количества энергии из небольшого количества массы. Он наводит на мысль о ядерных реакторах и ядерных бомбах.
Второй закон Эйнштейна предполагает нечто совершенно иное.
Он предполагает возможность объяснения того, как масса возникает из энергии.
На самом деле этот закон неправильно называть «вторым».
В оригинальной работе Эйнштейна 1905 года вы не найдёте уравнения E = mc2. Вы встретите уравнение m = E/c2. (Поэтому, возможно, нам следует назвать его нулевым законом Эйнштейна.)
На самом деле в качестве названия этой статьи используется вопрос: «Зависит ли инерция тела от содержащейся в нем энергии?»
Другими словами, может ли некоторое количество массы тела возникать из энергии содержащегося в нем вещества? С самого начала Эйнштейн размышлял о концептуальных основах физики, а не о возможности создания бомб или реакторов.
Понятие энергии играет гораздо более важную роль в современной физике, чем понятие массы. Это проявляется во многих отношениях. Сохраняется именно энергия, а не масса. Именно энергия фигурирует в таких фундаментальных уравнениях, как уравнение Больцмана для статистической механики, уравнения Шрёдингера для квантовой механики и уравнение Эйнштейна для гравитации.
(Я даже не буду пытаться объяснить, что означает предыдущее утверждение, к счастью, суть заключается в самом факте утверждения.)
Таким образом, вопрос Эйнштейна бросает вызов. Если мы сможем объяснить массу в терминах энергии, мы улучшим наше описание мира. В этом случае в нашем рецепте нам потребуется меньшее количество ингредиентов. Второй закон Эйнштейна позволяет дать хороший ответ на вопрос, который мы задали ранее. Откуда берётся масса? Может быть, из энергии. На самом деле, как мы увидим далее, в основном так и есть.
Источник: https://22century.ru/popular-science-publications/tonkaya-fizika-massa-efir-i-obedinenie-vsemirnyh-sil?
Формулы для расчета, в помощь инженеру
По Stas Пусконаладка закон ома • закон ома для полной цепи • Закон ома для участка цепи • Закон ома формула • мощность насоса формула • расчет мощности насоса • расчет потерь напряжения • расчет потерьпроводника • электротехника формулы 0 комментариев
Электротехнический раздел
Закон Ома для участка цепи.
Анекдот из сети, который объясняет доходчиво физику процесса:
Школа, 2й этаж, длинный коридор (в каждой школе он есть) — это проводник. Далее представьте, что вы, 10А класс, стоите в одном конце коридора, и вас учащиеся 11 А начинают 10А гнать палками в другой конец коридора. Бегущие школьники из 10А — это ТОК.
Школьники 11А с палками — это НАПРЯЖЕНИЕ. Чем сильнее бьют — тем сильнее сила напряжения, тем быстрее все несутся, т.е сила тока становится БОЛЬШЕ.
Если по-середине коридора расставить стулья, то бегущие школьники начнут замедляться, т.е сила тока падает. Стулья — это примитивно сопротивление.
Закон Ома гласит следующее:
Сила тока I (А) на участке цепи пропорциональна напряжению (Разница потенциалов, φ1-φ2) на концах участка, и обратно пропорциональна сопротивлению R (Ом).
Закон Ома для полной цепи.
Любой источник тока обладает своим сопротивлением , которое называется внутренним сопротивлением этого источника.
Таким образом, источник тока имеет две важных характеристики: ЭДС и внутреннее сопротивление.
Закон Ома для полной цепи (для замкнутой цепи), имеет вид I=E/(R+r), Е = I•r + I•R. Данная формула учитывает еще внутренне сопротивление источника ЭДС. Чаще всего внутренним сопротивлением источника пренеберегают, но (при условии, что R>>r – сопротивление цепи много больше внутреннего сопротивления источника). когда «R и r» соизмеримы, внутренне сопротивление используется в расчетах.
Рассмотрим вариант, когда R=0 (короткое замыкание). Тогда формула закона Ома для полной цепи примет вид: I=E/r, тем самым внутреннее сопротивление будет определять ток короткого замыкания. Такая ситуация вполне может быть реальной. Закон Ома рассмотрен здесь достаточно бегло, но приведенных формул достаточно для проведения большинства расчетов, примеры которых, по мере размещения других материалов я буду приводить.
- R – внешнее сопротивление [Ом];
- r – сопротивление источника ЭДС (внутреннее) [Ом];
- I – сила тока [А];
- ε– ЭДС источника тока [В].
Расчет сечения проводника
U= I*R
R — сопротивление проводника на участке цепи;
I — сила тока;
U — напряжение (разница потенциалов на зажимах проводника)
Формула сопротивления проводника:
R=ρ*L/S;
Для меди ρ = 0,0175 Ом*мм2/метр;
Для алюминия ρ = 0,028 Ом*мм2/метр;
Для серебра ρ = 0,016 Ом*мм2/метр;
Стоит отметить, что данные значения имеют место для температуры +20 градусов по Цельсию
Сечение кабеля по мощности для однофазной электросети 220 В:
I=P*КИ/U*cosf
КИ — коэффициент использования, для бытовых объектов обычно 0,7..0,8
cosf — электрический коэффициент полезного действия (0,9..1 для бытовых решений)
Расчет мощности для трёхфазной электросети 380 В:
I=P/1,73*U*cosf
Сечение проводника определяется по максимально возможным значениям силы тока (в режиме длительной нагрузки, пусковые токи двигателя не учитываются).
- Заниженное сечение проводника
- Материал проводника имеет высокое значение удельного сопротивления (например проводник из железа)
- Тип проводника (однопроволочный, многопроволочный). Однопроволочный имеет более высокое сопротивление.
- Проводник перегревается из-за нарушения стандартов его прокладки
- Производитель проводника. Многие изготовители завышают заявленные характеристики (например сечение не 1,5 мм2, а по факту :1,4 мм2)
Расчет потерь напряжения в кабельной линии 0,4 кВ
U%=P*l/c*S
где P — мощность (кВт)
l — длина проводника (м)
c — табличное значение (см.рисунок). Для сетей 380/220 = 77 для медных проводников, 44 для алюминиевых
S — сечение проводника (мм2)
Стоит помнить, что U% не должно превышать 5.
Формула расчета мощности насоса:
P = Q * H * p * g / η
P — мощность насоса, Вт.
Q — расход жидкости, м3/с.
H — напор, м
p — плотность жидкости, кг/м3
g — ускорение свободного падения, м/с2
η — коэффициент полезного действия.
Преобразователь случайных чисел |
Калькулятор закона ОмаЭтот калькулятор вычисляет значения, используя закон Ома и первый закон Джоуля, определяя взаимосвязь между током, напряжением, мощностью, комплексной мощностью, импедансом и сопротивлением для переменного тока и цепи постоянного тока. Он определяет одно или два неизвестных значения из двух известных значений. Пример 1: Резистор сопротивлением 5 Ом подключен к клеммам автомобильного аккумулятора на 12 В. Пример 2: Однофазный электродвигатель с импедансом Z=15 ∠53° = 9 + j12 Ом подключен к бортовой сети самолета 115 В 400 Гц. Рассчитайте ток и комплексную мощность, потребляемую двигателем. Постоянный ток: Напряжение — Ток — Сопротивление Постоянный ток: Напряжение — Ток — Сопротивление — Мощность Переменный ток: Напряжение — Ток — Импеданс — Комплексная мощность Сопротивление R Ом (Ом) микроом (мкОм) миллиом (мОм) килоом (кОм) мегаом (МОм) 4 Ток 4 4 4 4 4 4 4 ампер (А) микроампер (мкА) миллиампер (мА) килоампер (кА) Напряжение U вольт (В) микровольт (мкВ) милливольт (мВ) киловольт (кВ) мегавольт (4 МВ) 9000 Share Для расчета введите любые два значения, и два других значения будут рассчитаны автоматически. Для переменного тока не забудьте ввести напряжение и ток последовательно, то есть и напряжение, и ток должны быть введены как среднеквадратичные значения, или пиковые значения, или значения размаха. Определения и формулы Закон о Ом Нео-амические компоненты Закон Джоул Закон Ом в циркусах AC AC OHM. Схема простой цепи, иллюстрирующая параметры закона Ома U , I и R В нашей повседневной жизни мы окружены электрическими цепями. От компьютеров, планшетов, смартфонов и автомобилей до кредитных карт и ключей от наших машин и домов — все они сделаны из электрических цепей. И все они работают по закону Ома: Мы все (хорошо, не все, а только некоторые) знаем эту простую формулу еще со школы, а некоторые из нас знают ее даже с более раннего возраста. Европейцы знают первую формулу, а те, кто живет в Северной Америке, знают вторую. Европейцы предпочитают U по напряжению, а американцы предпочитают V по той же физической величине. Итак, можно сказать, что закон Ома действует везде. Попробуем лучше понять этот закон. Закон ОмаГеорг Саймон Ом (1789–1854) Закон Ома назван в честь немецкого физика и математика Георга Симона Ома (1789–1854), который, будучи школьным учителем в школе с хорошо оборудованной физической лабораторией, исследовал недавно изобретенный (в 1799 г. Элемент схемы, основным назначением которого является создание электрического сопротивления, называется резистором. На схемах представлены два вида символов: один используется в основном в Европе и стандартизирован Международной электротехнической комиссией (IEC), а другой — в Северной Америке и стандартизирован Институтом инженеров по электротехнике и электронике (IEEE). Резисторы и их электронные символы — европейские, стандартизированные IEC (слева) и американские, стандартизированные IEEE (справа) По закону Ома сопротивление, измеренное в омах, представляет собой просто константу пропорциональности между током и напряжением: , где I — ток, V и U — напряжение, а R — сопротивление. В резистивных цепях, например, в проводах и резисторах, ток и напряжение линейно пропорциональны. В математике линейная функция — это функция, график которой представляет собой прямую линию (см. рисунок ниже). Например, y = 2 x — это линейная функция. В линейных отношениях, если одну из величин увеличить или уменьшить, например, в три раза, другая также увеличится или уменьшится на ту же величину. По закону Ома это означает, что если напряжение на резисторе утроится, ток также утроится. При этом предполагается, что его сопротивление постоянно. График, показывающий зависимость между током и напряжением для конкретного электронного компонента, называется вольт-амперной характеристикой. Дополнительную информацию о резисторах и других электронных компонентах можно найти в наших Калькуляторах для электротехники, ВЧ и электроники, а также Электротехнических преобразователях. Неомические компонентыГрафическое представление вольтамперных характеристик нескольких устройств: 1 — резистор, 2 — диод, 3 — лампа накаливания, 4 — стабилитрон; как мы видим, только резистор имеет линейную вольт-амперную характеристику Хотя при изучении закона Ома мы всегда предполагаем, что вольт-амперные характеристики резисторов линейны, важно отметить, что многие очень полезные электрические и электронные компоненты, такие как лампы накаливания, диоды и транзисторы, которые широко используются в электрических цепях имеют нелинейную характеристику сопротивления. То есть вольтамперная зависимость для них не является прямой линией, проходящей через начало координат. В этой цепи увеличение напряжения не приведет к пропорциональному увеличению тока, потому что сопротивление горячей лампы при ее номинальном напряжении 12 В выше, чем ее сопротивление при 4 или 6 В. Во многих случаях это предположение о линейности резисторов неверно. Рассмотрим, например, схему с лампой накаливания и блоком питания с переменным напряжением. Эту схему можно найти во многих школьных учебниках, где обсуждается зависимость тока от напряжения при условии, что сопротивление лампы постоянно. Они объясняют, что если напряжение на клеммах 12-вольтовой лампы увеличивается, ток также пропорционально увеличивается. Тем не менее, это не так! Если мы поставим амперметр и измерим ток, то заметим, что он не прямо пропорционален напряжению. Это связано с тем, что сопротивление лампы изменяется, когда ее нить накала начинает светиться — лампа имеет нелинейную вольт-амперную характеристику. Когда молодые люди начинают изучать электричество, первыми двумя законами, которые они узнают, являются законы Ома и Джоуля, и довольно часто они видят их в форме колеса закона Ома, что действительно пугает, особенно когда они понимают, что им придется запомнить это колесо — потому что для их учителей гораздо проще проверить память учеников, чем проверить их понимание. и Хотя это колесо обычно называют законом Ома, это колесо на самом деле объединяет два закона — закон Ома и закон нагревания Джоуля, также называемый первым законом Джоуля, и Джоуля. -Закон Ленца Недорогой комплект электричества для детей Остальные 10 страшных формул можно легко вывести из этих двух. И даже эти две формулы не нужно запоминать. Что действительно необходимо помнить и понимать, так это то, что ток через компонент прямо пропорционален разности потенциалов, приложенной к этому компоненту, и обратно пропорционален его сопротивлению. Это закон Ома. А что мощность прямо пропорциональна току и напряжению — это закон Джоуля. Эти два закона очень понятны, если учащиеся понимают, что такое ток, напряжение, сопротивление и мощность. Они поймут, если поиграют с батарейкой, несколькими резисторами и мультиметром. Это легко сделать, если использовать аналогию с водяным насосом, ограничением и трубой, в которой насос создает давление (представляющее напряжение), чтобы проталкивать воду (ток) по контуру (трубе) с ограничением (сопротивлением). Все другие формулы, показанные в колесе закона Ома, могут быть получены из этих двух формул, и если человек ежедневно использует другие формулы, он в конечном итоге запомнит их без каких-либо усилий. Закон ДжоуляДжеймс Прескотт Джоуль (1818–1889) Для молодого английского пивовара Джеймса Прескотта Джоуля, который зарабатывал на жизнь управляющим пивоварней, наука была просто хобби. Его отец был богатым пивоваром, и юный Джеймс начал работать на пивоварне в возрасте пятнадцати лет. Когда Джоулю было всего 23 года, он открыл закон, который теперь носит его имя, проводя эксперименты, пытаясь выяснить, что более эффективно в их пивоварне: паровой двигатель или недавно изобретенные электродвигатели. Закон Джоуля гласит, что мощность нагрева P , создаваемая электрическим током I в проводнике, пропорциональна произведению квадрата тока на сопротивление провода R : Если мы объединим Закон Джоуля с законом Ома, мы можем вывести несколько полезных формул, которые можно использовать для расчета мощности, рассеиваемой на резисторе, сопротивления по известному напряжению и току, тока, протекающего через резистор, и напряжения на резисторе. Эти формулы часто отображаются в виде страшного колеса закона Ома или (менее страшного) треугольника закона Ома. Нажмите на приведенные ниже примеры, чтобы узнать, как использовать эти формулы. Этот нагрев провода электрическим током также называется омическим нагревом, джоулевым нагревом или резистивным нагревом. Эмиль Ленц (1804–1865) Омический нагрев был независимо изучен русским физиком Эмилем Ленцем, изучавшим электромагнетизм с 1831 года и наиболее известным открытием закона, связывающего направление индуцированного электрического тока с движущимся магнитным полем. Следует также отметить, что в некоторых учебниках этот закон ошибочно называют законом Уатта, особенно если ссылаются на формулу P = UI . Закон Ома в цепях переменного токаЗакон Ома используется не только для описанного выше анализа цепей постоянного тока. Когда к цепи прикладывается переменное во времени напряжение, например, синусоидальное, закон Ома по-прежнему действует. Если к резистору приложить синусоидальное напряжение, то в нем будет протекать синусоидальный ток. Этот ток находится в фазе с приложенным напряжением, потому что, когда напряжение меняет полярность, ток также меняет ее. Когда напряжение достигает своего максимума, ток также достигает своего максимума. При применении закона Ома для анализа цепи переменного тока всегда необходимо последовательно выражать напряжение и ток. Это означает, что напряжение и ток должны быть выражены как в виде среднеквадратичных значений, так и в виде пиковых или размаховых значений. , где субиндекс RMS означает среднеквадратичное значение, или Здесь p означает пиковое значение. Если цепь переменного тока содержит реактивные компоненты, такие как конденсаторы и катушки индуктивности, к ним также применяется закон Ома. В этом случае вместо сопротивлений используются их реактивные сопротивления: , где X может быть реактивным сопротивлением конденсатора X C или катушки индуктивности X L , которые рассчитываются по следующим формулам : и Дополнительную информацию о реактивном сопротивлении различных компонентов и их последовательных и параллельных комбинациях можно найти в наших электрических, радиочастотных и электронных калькуляторах и электротехнических преобразователях. Что касается мощности в реактивных компонентах, то они не преобразуют энергию в тепло и, следовательно, энергия не теряется и истинная (активная, реальная) мощность P равна нулю. Мгновенная мощность переходит туда и обратно между конденсатором или катушкой индуктивности и источником питания. Скорость, с которой реактивный компонент накапливает или возвращает энергию, называется его реактивной мощностью 9.0039 Q и определяется по следующим формулам: Реактивная мощность измеряется в реактивных вольт-амперах (вар) и может использоваться с общепринятыми десятичными префиксами, например, квар, мвар и т. д. Параллельный RLC цепь В цепях, содержащих активные и реактивные компоненты, применение закона Ома предполагает использование комплексных величин полного сопротивления Z , напряжения U и тока I . Поскольку для законов Ома и Джоуля используются расчеты, умножения и деления, комплексные величины удобно выражать в полярной форме. Формулы закона Ома переменного тока Примечание для читателей, не знакомых с обозначениями углов, используемыми в американских учебниках по электронике и электротехнике. Специальная запись, называемая векторной или угловой записью, используется с символом угла (∠). Он используется для описания фазовращателей. Вектор представляет собой комплексное число U , используемое для представления синусоиды. Он представлен в полярных координатах вектором с величиной U и углом φ , который обычно выражается в градусах. Векторы предоставляют простые средства анализа электрических цепей. Это U∠φ является просто сокращенным обозначением для Ue jφ . Ниже приведены формулы, используемые в этом калькуляторе. The calculations are made with values in phasor form according the rules of phasor multiplication and division: where φ U , φ I , and φ Z are voltage, current фазовые углы импеданса. Все комплексные значения вводятся в форму калькулятора либо в прямоугольной, либо в векторной форме. Хотя импеданс и комплексная мощность не являются векторными величинами, они могут быть представлены в комплексной форме, потому что, подобно напряжению и току, они являются комплексными числами и имеют как модуль, так и угол. Если они вводятся в прямоугольной форме, перед расчетом они преобразуются в векторную форму по формулам, описанным в нашем Комплексном калькуляторе векторов. В качестве примера рассчитаем общий ток I T , в параллельной цепи RLC с R = 10 Ом, L = 100 мкГн и C = 1 мкФ. Источник переменного тока подает синусоидальное напряжение 0,5 В частотой 10 кГц (нажмите, чтобы посмотреть результат расчетов). Величина импеданса этой RLC-цепи в прямоугольной форме равна Фазовый угол равен Положительный фазовый угол означает, что нагрузка является индуктивной, а ток отстает от напряжения. Общий импеданс в полярной форме равен Используя закон Ома и правило деления чисел в полярной форме, определим полный ток: Мощность в цепях переменного токаВ нашем Калькуляторе мощности переменного тока мы показали, что активная P , реактивная Q , очевидный | С | и комплексная мощность S может быть рассчитана по следующим формулам: и Опять же, поскольку при расчете мощности используются операции умножения и деления, комплексные значения удобно выражать в полярной форме. Here U and I are the voltage and current in complex form and I* , U* , and Z* are the conjugates of ток, напряжение и импеданс в комплексной форме. Жирный шрифт означает, что эти значения являются векторными величинами. Обратите внимание, что здесь комплексная мощность S измеряется в вольт-амперах (ВА). В векторной форме у нас есть где φ U — угол фазы напряжения, а φ I — угол фазы тока. Эти формулы были использованы для создания колеса закона Ома переменного тока. Колесо закона Ома переменного тока; полужирный шрифт используется для отображения комплексных значений тока, напряжения, мощности и импеданса. Дополнительную информацию о расчетах мощности переменного тока вы найдете в нашем Калькуляторе мощности переменного тока. Ниже приведены несколько примеров расчетов с помощью этого калькулятора. Примеры расчетовПример 3 . Электронагреватель сопротивлением 10 Ом подключается к розетке 120 В. Рассчитать потребляемую мощность и ток, потребляемый нагревателем. Пример 4 . Небольшая лампочка сопротивлением 2300 Ом в холодильнике подключена к линии электропередач 120 В. Рассчитать потребляемую мощность и ток, потребляемый лампой. Пример 5 . Ток 0,15 А от солнечной панели протекает через резистор 220 Ом. Рассчитайте напряжение на этом резисторе и мощность, которую он рассеивает в виде тепла. Пример 6 . Рассчитайте сопротивление галогенной лампочки и мощность, которую она рассеивает, если она потребляет 1,5 А от 12-вольтового автомобильного аккумулятора. Пример 7 . Рассчитайте ток через резистор 12 кОм и напряжение на нем, если резистор рассеивает мощность 1 Вт. Резистивно-емкостная цепь серии (см. пример 6). Дано: R = 10 Ом, C = 0,1 мкФ, I T = 0,2∠0°. Требуется: U T Пример 8 . Резистор сопротивлением 10 Ом и конденсатор емкостью 0,01 мкФ подключены последовательно к источнику синусоидального питания частотой 1 МГц. Определите напряжение источника в полярной форме, если ток, потребляемый от источника, равен I = 0,2∠0° A. Совет: используйте наш калькулятор импеданса RC-цепи для определения импеданса RC-цепи в полярной форме (Z = 18,8 ∠–57,86). °), затем с помощью этого калькулятора определите напряжение источника (V = 3,76∠–57,8° В). یہ آرٹیکل Анатолий Золотков نے لکھا تھا آپ Electrical, RF and Electronics Calculators گروپ کے دیگر کیلکولیٹرز میں دلچسپی رکھ سکتے ہیں:Resistor–Capacitor (RC) Circuit Calculator Parallel Resistance Calculator Parallel Inductance Calculator Series Capacitor Calculator Capacitor Impedance Calculator Калькулятор полного сопротивления индуктора Калькулятор взаимной индуктивности Калькулятор взаимной индуктивности — параллельные индуктивности Калькулятор взаимной индуктивности — индуктивности в последовательном соединении Параллельный калькулятор импедансного импеданса с цепью RC Параллельный калькулятор импеданса с цепью LC Параллельный RL -цепный калькулятор Параллельный цепной цепь. Калькулятор энергии и времени работы батареи Калькулятор батареи LiPo для дрона Калькулятор индуктивности однослойной катушки Калькулятор индуктивности плоской спиральной катушки NFC/RFID Калькулятор коаксиального кабеля Калькулятор светодиодов. Расчет токоограничивающих резисторов для одиночного светодиода и светодиодных матриц Калькулятор цветового кода резистора Калькулятор максимальной дальности РЛС Калькулятор максимальной однозначной дальности РЛС и частоты повторения импульсов Калькулятор радиолокационного горизонта и видимости цели Радиолиния видимости Калькулятор расстояний Эффективный калькулятор антенной апертуру Дипольный антенный калькулятор Калькулятор частоты алиаса. –Polar Калькулятор полных гармонических искажений (THD) Калькулятор времени передачи данных Калькулятор внутреннего сопротивления батареи Калькуляторы Электрические, радиочастотные и электронные калькуляторы |
Определить ток через резистор и мощность, поглощаемую резистором.
) вольтов столб и термопара, изобретенная в 1821 году. Он обнаружил, что ток в проводнике прямо пропорционален разности потенциалов на проводнике. Он опубликовал результаты своих исследований в 1827 году в известной книге Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet (Гальваническая цепь, исследованная математически) 9.0040 . В результате его работы единица сопротивления названа его именем. Эта взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением, теперь известная как закон Ома, является основной основой всей электроники. Ом много лет боролся за признание своей работы.
Обратите внимание, что в этом выражении R ≥ 0. Отметим также, что в этом выражении мы предполагали, что резистор имеет постоянное сопротивление, не зависящее от напряжения или тока. Если значение R или отношение U/I постоянно, то ток можно изобразить как функцию напряжения в виде прямой линии.
Резисторы имеют линейную вольтамперную характеристику.
увеличивается напряжение и увеличивается сопротивление лампы (см. рисунок выше)
Преподаватели часто заставляют своих учеников запоминать все 12 формул вместо заучивания или, что гораздо лучше, 9 формул.0022 понимая только два из них, а именно:
Они также могут играть с этим калькулятором.
В результате он установил зависимость между током, протекающим через сопротивление (провод), и выделяемым теплом.
который назван в его честь. Он также самостоятельно открыл закон Джоуля, который часто носит также имя Ленца — «закон Джоуля-Ленца».
При применении закона Джоуля для определения мощности, рассеиваемой на резисторе, применяется то же правило: и ток, и напряжение должны быть выражены с использованием одних и тех же величин. Например:
Вы можете использовать наш Калькулятор преобразования прямоугольного вектора в полярный для преобразования значений комплексной мощности, тока, напряжения и импеданса между комплексными и полярными формами. Чтобы определить полное сопротивление различных параллельных и последовательных цепей с активными и реактивными компонентами, используйте наши электрические, радиочастотные и электронные калькуляторы.
Формула Эйлера лежит в основе фазового анализа:
. Математически можно показать, что комплексная мощность равна произведению векторного напряжения и комплексно-сопряженного векторного тока, то есть
Звездочка, например, в I * показывает комплексное сопряжение комплексного тока I 
Кальцируемый цепь калькулятор цепного цепи. Калькулятор импеданса цепи RLC серииФормула закона Ома | Технические книги Pdf
Связь между напряжением, током и сопротивлением в любой электрической цепи постоянного тока впервые была открыта немецким физиком Георгом Омом.
Георг Ом обнаружил, что при постоянной температуре электрический ток, протекающий через фиксированное линейное сопротивление, прямо пропорционален приложенному к нему напряжению, а также обратно пропорционален сопротивлению. Эта взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением составляет основу Закон Ома и показан ниже.
Зависимость закона Ома
Зная любые два значения величин напряжения, тока или сопротивления, мы можем использовать Закон Ома , чтобы найти третье пропущенное значение. Закон Ома широко используется в формулах и расчетах электроники, поэтому «очень важно понимать и точно помнить эти формулы».
Чтобы найти напряжение, ( В )
[ В = I x R ] V (вольты) = I (ампер) x R (Ом)
Чтобы найти ток, ( I )
[ I = V ÷ R ] I (амперы) = V (вольты) ÷ R (Ом)
Чтобы найти сопротивление, ( R )
[ R = V ÷ I ] R (Ом) = V (вольты) ÷ I (амперы)
Иногда проще запомнить эту зависимость закона Ома, используя картинки.
Здесь три величины V, I и R наложены друг на друга в виде треугольника (ласково называемого треугольником закона Ома ), что дает напряжение вверху с током и сопротивлением внизу. Такое расположение представляет фактическое положение каждой величины в формулах закона Ома.
Треугольник закона Ома
Преобразование приведенного выше стандартного уравнения закона Ома даст нам следующие комбинации того же уравнения:
Затем, используя закон Ома, мы можем увидеть, что напряжение 1 В приложено к резистору сопротивлением 1 Ом. приведет к протеканию тока в 1 А, и чем больше значение сопротивления, тем меньший ток будет протекать при данном приложенном напряжении. Любое электрическое устройство или компонент, который подчиняется «закону Ома», то есть ток, протекающий через него, пропорционален напряжению на нем ( I α V ), например, резисторы или кабели, называется 9.0022 «Омические» по своей природе, а устройства, не являющиеся омическими, такие как транзисторы или диоды, называются «Неомическими» устройствами.
Электрическая мощность в цепях
Электрическая мощность ( P ) в цепи — это скорость, с которой энергия поглощается или вырабатывается в цепи. Источник энергии, такой как напряжение, будет производить или передавать мощность, в то время как подключенная нагрузка ее поглощает. Лампочки и обогреватели, например, поглощают электроэнергию и преобразуют ее либо в тепло, либо в свет, либо в то и другое. Чем выше их значение или рейтинг в ваттах, тем больше электроэнергии они могут потреблять.
Обозначение мощности P и представляет собой произведение напряжения на силу тока с единицей измерения Вт (Вт). Префиксы используются для обозначения различных кратных или дольных единиц ватта, например, милливатт (мВт = 10 -3 Вт) или киловатт (кВт = 10 3 Вт).
Затем, используя закон Ома и подставляя значения V, I и R, можно найти формулу для электрической мощности:
Чтобы найти мощность (P)
[P = V x I ] P (ватты) = V (вольты) x I (амперы)
) = V 2 (вольт) ÷ R (Ом)
Также
[ P = I 2 x R ] P (ватт) = I 2 7 Опять же 90 (амперы) x 90 R x 90 , три величины были наложены друг на друга в треугольник, на этот раз названный Power Triangle с мощностью вверху и током и напряжением внизу. и снова, преобразование приведенного выше основного уравнения закона Ома для мощности дает нам следующие комбинации того же уравнения для нахождения различных индивидуальных величин: Итак, мы видим, что есть три возможных формулы для расчета электрической мощности в цепи. Если рассчитанная мощность положительна (+P) в значении для любой формулы, компонент поглощает мощность, то есть потребляет или использует мощность. Но если расчетная мощность отрицательна, (-P) в значении компонент производит или генерирует энергию, другими словами, это источник электроэнергии, такой как батареи и генераторы. Электрическим компонентам присваивается «номинальная мощность» в ваттах, которая указывает максимальную скорость, с которой компонент преобразует электрическую мощность в другие формы энергии, такие как тепло, свет или движение. Электрические устройства преобразуют один вид энергии в другой. Так, например, электрический двигатель преобразует электрическую энергию в механическую силу, а электрический генератор преобразует механическую силу в электрическую энергию. Лампочка преобразует электрическую энергию как в свет, так и в тепло. Кроме того, теперь мы знаем, что единицей мощности является ВАТТ , но некоторые электрические устройства, такие как электродвигатели, имеют номинальную мощность в старом измерении «лошадиных сил» или л.с. Соотношение между лошадиными силами и ваттами определяется как 1 л. с. = 746 Вт. Так, например, двигатель мощностью в две лошадиные силы имеет номинальную мощность 1492 Вт (2 x 746) или 1,5 кВт. Чтобы лучше понять взаимосвязь между различными величинами, мы можем взять все приведенные выше уравнения закона Ома для нахождения напряжения, тока, сопротивления и, конечно, мощности, и объединить их в простую Круговая диаграмма закона Ома для использования в цепях переменного и постоянного тока и расчетов, как показано. Помимо использования показанной выше круговой диаграммы закона Ома , мы также можем поместить отдельные уравнения закона Ома в простую матричную таблицу, как показано, для удобства при вычислении неизвестного значения. Для показанной ниже цепи найдите напряжение (V), ток (I), сопротивление (R) и мощность (P). Напряжение [ В = I x R ] = 2 x 12 Ом = 24 В Ом Мощность [ P = V x I ] = 24 x 2 = 48 Вт Мощность в электрической цепи присутствует только тогда, когда ОБА присутствуют напряжение и ток. Например, в состоянии разомкнутой цепи напряжение присутствует, но ток отсутствует I = 0 (ноль), поэтому V x 0 равно 0, поэтому мощность, рассеиваемая в цепи, также должна быть равна 0. Аналогично, если у нас есть состояние короткого замыкания, ток есть, но напряжения нет V = 0, следовательно, 0 x I = 0, поэтому мощность, рассеиваемая в цепи, снова равна 0,9. Поскольку электрическая мощность является произведением V x I, мощность, рассеиваемая в цепи, одинакова, независимо от того, содержит ли цепь высокое напряжение и низкий ток или низкое напряжение и большой ток. Обычно электрическая мощность рассеивается в виде тепла (нагреватели), механической работы , такой как двигатели, энергии в виде излучения (лампы) или накопленной энергии (батареи). Электрическая энергия – это способность выполнять работу, а единицей работы или энергии Дж (Дж). Электрическая энергия – это произведение мощности на время ее потребления. Итак, если мы знаем, сколько энергии в ваттах потребляется и время в секундах, в течение которого она используется, мы можем найти общую используемую энергию в ватт-секундах. Другими словами, энергия = мощность x время, а мощность = напряжение x ток. Следовательно, электрическая мощность связана с энергией, а единицей измерения электрической энергии является ватт-секунда или джоуль . Электрическая мощность также может быть определена как скорость передачи энергии. Если один джоуль работы либо поглощается, либо передается с постоянной скоростью в одну секунду, тогда соответствующая мощность будет эквивалентна одному ватту, поэтому мощность можно определить как «1 джоуль/сек = 1 ватт». Тогда мы можем сказать, что один ватт равен одному джоулю в секунду, а электрическую мощность можно определить как скорость выполнения работы или передачи энергии. или найти различные отдельные величины: Ранее мы говорили, что электрическая энергия определяется как ватты в секунду или джоулей . Хотя электрическая энергия измеряется в джоулях, она может стать очень большой величиной при расчете энергии, потребляемой компонентом. Например, если лампочка мощностью 100 Вт остается включенной на 24 часа, потребляемая энергия составит 8 640 000 Дж (100 Вт x 86 400 секунд), поэтому такие префиксы, как 9Вместо этого используется 0022 килоджоулей 
Опять же, это расположение представляет фактическое положение каждой величины в формулах мощности закона Ома. Треугольник мощности
Номинальная электрическая мощность
Например, резистор мощностью 1/4 Вт, лампочка мощностью 100 Вт и т. д. Круговая диаграмма закона Ома
Круговая диаграмма закона Ома
Таблица матрицы закона Ома
Пример закона Ома №1
0004 Электрическая энергия в цепях
Электрическая мощность и треугольник энергии
Но, имея дело с джоулями, килоджоулями или мегаджоулями для выражения электрической энергии, математика может привести к некоторым большим числам и большому количеству нулей, поэтому гораздо проще выразить потребляемую электрическую энергию в киловатт-часах.
Если потребляемая (или вырабатываемая) электрическая мощность измеряется в ваттах или киловаттах (тысячах ватт), а время измеряется в часах, а не в секундах, то единицей электрической энергии будет
1 кВтч — это количество электроэнергии, потребляемой устройством мощностью 1000 Вт в час, которое обычно называют «единицей электроэнергии». Это то, что измеряется счетчиком коммунальных услуг, и это то, что мы, как потребители, покупаем у наших поставщиков электроэнергии, когда получаем счета.
Киловатт-часы — это стандартные единицы энергии, используемые счетчиком электроэнергии в наших домах для расчета количества потребляемой нами электроэнергии и, следовательно, суммы, которую мы платим.
Таким образом, если вы включите электрический камин с нагревательным элементом мощностью 1000 Вт и оставите его включенным на 1 час, вы израсходуете 1 кВтч электроэнергии. Если включить два электрокамина с элементами по 1000 Вт каждый на полчаса, то суммарное потребление будет равно количеству электроэнергии — 1 кВтч.
Таким образом, при потреблении 1000 Вт в течение часа расходуется столько же энергии, сколько при 2000 Вт (вдвое больше) в течение получаса (половина времени). Затем, чтобы 100-ваттная лампочка использовала 1 кВтч или одну единицу электроэнергии, ее нужно было бы включить в общей сложности на 10 часов (10 x 100 = 1000 = 1 кВтч).
Теперь, когда мы знаем, как связаны между собой напряжение, ток и сопротивление в цепи, в следующем учебном пособии, посвященном цепям постоянного тока, мы рассмотрим стандартные электрические единицы, используемые в электротехнике и электронной технике, чтобы мы могли их рассчитать. значения и убедитесь, что каждое значение может быть представлено либо кратными, либо дольными единицами стандартной единицы.
