Электроэнергия формула: Электрические формулы и их описание

Содержание

Электрические формулы и их описание

Чтобы работать с электричеством, делать разводку по дому, понимать правила ПУЭ и решать различные задачи, нужно знать основные формулы электричества, физические законы, приведенные известными учеными-физиками. Ниже рассмотрены основные теоремы по электрике, выведенные константы, физические правила, которые следует понимать каждому человеку.

Основные формулы электричества

Изучение основ электродинамики, электрики невозможно без определения электрического поля, точных зарядов, сопротивления и прочих явлений.

Формулы электричества

Поэтому важно рассмотреть все основные формулы электричества и примеры решения задач с их использованием.

Закон Кулона

Согласно короткому описанию, это физический закон, который говорит о взаимодействии между прямо стоящими точечными электрозарядами в зависимости от того, на каком расстоянии они находятся. Согласно полному определению, формулировка обозначает, что между двумя точками в виде электрических зарядов формируется вакуум. Там появляется конкретная сила, которая пропорциональна умножению их модульных частиц, поделенных на квадратный показатель расстояния.

Расстояние — длина, которая соединяет заряды. Сила взаимодействия направлена по отрезку. Кулоновская сила — сила, отталкивающая при зарядах минус-минус и плюс-плюс и притягательная при минус-плюс и плюс-минус.

Обратите внимание! Электрическая сила формула выглядит так: F=k⋅|q1|⋅|q2|/r2, где F — сила заряда, q — величина заряда, r — вектор или расстояние между зарядами, а k — коэффициент пропорциональности. Последний равен c2·10−7 Гн/м.

Закон Кулона

Решение задачи с законом Кулона. При наличии заряженных шариков, которые находятся на расстоянии 15 см и отталкиваются с силой 1 Н в поиске начального заряда, выявить неизвестное можно, переведя основные единицы в систему СИ и подставив величины в указанную формулу. Выйдет значение 2 * 5 * 10 (-8) = 10 (-7).

Напряженность поля уединенного точечного заряда

Электрическое поле будучи материей, создаваемой электрическими точечными зарядами, характеризуется разными величинами, в том числе напряженностью. Напряженность выступает векторной величиной или силовой характеристикой поля, которая направлена в сторону электростатического взаимодействия зарядов. Чтобы получить ее, нужно использовать формулу E = k (q / r (2)), где Е — векторное поле.

Напряженность поля уединенного точечного заряда

Согласно данной формулировке, напряженность поля заряда имеет обратную пропорциональность квадратному значению расстояния от заряда. То есть если промежуток увеличивается в несколько раз, показатель напряжения снижается в четыре.

Применить закон можно для решения задач. Например, неизвестен радиус. Тогда нужно преобразовать константу. Нужно решить уравнение E / r (2) = kq, подставив известные числа.

Потенциал точки в поле точечного заряда

Потенциалом в электростатическом поле называется скалярная величина, которая равна делению потенциального показателя энергии заряда на него. Он не зависит от величины q, которая помещена в область. Так как потенциальный показатель энергии зависит от того, какая выбрана система координат, то потенциал определяется с точностью до постоянной. Он равен работе поле, которое смещает единичный положительный заряд в бесконечность. Выражается через ф = W / q =const.

Потенциал точки в поле точечного заряда

Обратите внимание! В задачах можно преобразовывать константу. Если неизвестно W, то можно поделить q на ф, а если q — то, W на ф.

Потенциальная энергия заряда в электростатическом поле

Потенциальная энергия заряда в электростатическом поле

Поскольку работа электрического поля не зависит от выбранного движения заряженной частицы, а от его начального и конечного положения, есть термин потенциальной энергии. Это скалярная величина в координате пространства, которая показывает, как работает сила, когда частица перемещается по произвольному промежутку из одной в другую точку. Она равна разности значений передвижения частиц в этом промежутке. Выражается в следующем виде: А = П1 — П2, где П1 может быть x, y и z, а П2 — x2, y2 и z2. В задачах по физике нужно рисовать график, подставлять в константу известные значения и решать уравнения.

Потенциальная энергия заряда q1 в поле точечного заряда

Во время перемещения заряженных частиц по полю из одной точки в другую они совершают некую работу за определенный временной промежуток. Потенциальная энергия в этих точках не зависит от того, какой путь держат заряженные частицы. Энергия первого заряда пропорциональна его модулю. Выражается это все в формуле, представленной на картинке ниже. Задачи решать можно, используя представленную константу и вставляя известные значения.

Потенциальная энергия заряда q1 в поле точечного заряда

Теорема Гаусса

Основной закон в электродинамике, входящий в уравнения Максвелла. Это следствие из кулоновского умозаключения и принципа суперпозиции. По ней вектор напряжения поля движется сквозь произвольное значение замкнутой поверхности, окруженной зарядами. Он имеет пропорциональность сумме заряженных частиц, которые находятся внутри этого замкнутого пространства. Указанный вектор поделен на е0. Все это выражается формулой, указанной ниже.

Теорема Гаусса

Напряженность электрического поля вблизи от поверхности проводника

Напряженность суммарного пространства заряженных частиц имеет прямую пропорциональность поверхностному показателю их плотности. Если в задаче требуется найти напряженность, а поверхностная заряженная плотность это сигма, то нужно нарисовать цилиндр и обозначить, что поток сквозь его боковую поверхность равен 0. В таком случае линии напряженности будут параллельны боковой поверхности. Получится, что ф = 2ф, осн =2еs, а 2es =q / 2ε0.

Напряженность электрического поля вблизи от поверхности проводника

Емкость плоского конденсатора

Емкостью называется проводниковая характеристика, по которой электрический заряд может накапливать энергию. Плоским конденсатором называются несколько противоположно заряженных пластин, разделенных диэлектрическим тонким слоем. Емкостью плоского конденсатора считается его характеристика, способность к накоплению электрической энергии.

Обратите внимание! Это физическая величина, которая равна делению заряда на разность потенциалов его обкладки. Зарядом при этом служит заряженная одна пластина.

Если в задаче требуется узнать емкость конденсатора из двух пластин с площадью в 10(-2) квадратных метров и в них находится 2*10(-3) метровый лист, εэлектрическая постоянная с 8,85×10-12 фарад на метр и ε=6 — диэлектрическая проницаемость слюды. В таком случае нужно вставить значения в формулу C= ε* εS/d.

Емкость плоского конденсатора

Энергия плоского конденсатора

Поскольку любая частица конденсатора имеет способность запаса энергии, который сохранен на конденсаторной обкладке, вычислить эту самую Е просто, поскольку чтобы элемент зарядился, ему нужно совершить работу. Работа совершается полем. В результате была выведена следующая формула: Еp = А = qEd, где А является работой, d — расстоянием.

Энергия

Формулы для постоянного электрического тока

Постоянный электрический ток не изменяется в величине и направлении. Он используется для расчета замкнутой, однородной цепи, мощности и прочих параметров. Поэтому важно знать формулы для него и основные законы, связанные с ним.

Основной список формул

Закон Ома для участка однородной цепи

Чтобы электрический ток существовал, нужно поле. Для его образования, нужны потенциалы или разность их, выраженная напряжением. Ток будет направлен на снижение потенциалов, а электроны начнут свое передвижение в обратном направлении. В 1826 г. Г. Ом провел исследование и сделал заключение: чем больше показатель напряжения, тем больше ток, который проходит через участок.

К сведению! Смежные проводники при этом проводят электричество по-разному. То есть каждый элемент имеет свою проводимость, электрическое сопротивление.

В результате, согласно теореме Ома, сила тока для участка однородной цепи будет иметь прямую пропорциональность показателю напряжения на нем и обратную пропорциональность проводниковому сопротивлению.

Закон Ома

По формуле I = U / R, где I считается силой тока, U — напряжением, а R — электрическим сопротивлением, последнее значение можно найти, если p * l / S, где p является удельным проводниковым сопротивлением, l — длиной проводника, а S — площадью поперечного проводникового сечения.

Закон Ома для замкнутой цепи с источником тока

Ом сделал формулу и для замкнутой цепи. По ней ток на этом участке из токового источника, имеющего внутреннее и внешнее нагрузочное сопротивление, равен делению электродвижущей силы источника на сумму внутреннего и внешнего сопротивления. Она выглядит так: I = e / R + r, где I является токовой силой, е — ЭДС, R — сопротивлением, а r — внутренней сопротивляемостью источника напряжения.

Обратите внимание! В физическом смысле по этому закону, чем выше показатель ЭДС, тем выше источник энергии, больше скорость движения зарядов. Чем выше сопротивляемость, тем ниже величина тока.

Закон Ома для замкнутой цепи

Работа постоянного тока

Энергия, когда проходит через проводник, упорядоченно двигается в носитель. Во время движения она совершает работу. В результате работой постоянного тока называется деятельность поля, направленная на перенос электрических зарядов по проводнику. Она равна умножению I на совершаемое работой напряжение и время.

Закон Джоуля-Ленца

Когда электричество проходит через какой-то проводник с сопротивляемостью, всегда высвобождается теплота. Количество тепла, которое высвободилось за определенный промежуток времени, определяет закон Джоуля-Ленца. По формуле мощность тепла равняется умножению плотности электричества на напряжение — w =j * E = oE(2).

Обратите внимание! В практическом понимании закон имеет значение для снижения потери электроэнергии, выбора проводника для электроцепи, подбора электронагревательного прибора и использования плавкого предохранителя для защиты сети.

Закон Джоуля-Ленца

Полная мощность, развиваемая источником тока

Мощность — работа, которая совершается за одну секунду времени. Электрическая мощность является физической величиной, которая характеризует скорость передачи с преобразованием электроэнергии.

Работа, которая развивается источником электроэнергии по всей цепи, это полная мощность. Ее можно определить по формуле Р = El, где E считается ЭДС, а I — величиной токовой характеристики.

К сведению! Если есть линейная нагрузка, то полный мощностный показатель равен квадратному корню из квадратов активной и реактивной работы источника. Если есть нелинейная нагрузка, то она равна квадратному корню из квадратов активной и неактивной работы источника.

Полная мощность

В практических измерениях такая работа выражается в киловаттах в час. Используется, чтобы измерять потребление электричества в бытовых и производственных условиях, определять выработанную электрическую энергию в электрическом оборудовании.

Полезная мощность

Максимальная или полезная мощность — та, что выделяется во внешнем промежутке цепи, то есть во время нагрузки резистора. Она может быть применена для выполнения каких-либо задач. Подобное понятие можно применить, чтобы рассчитать, как работает электрический двигатель или трансформатор, который способен на потребление активной и реактивной составляющей.

Полезная мощность

Полезный мощностный показатель можно рассчитать по трем формулам: P = I 2R, P = U2 / r, P = IU, где I является силой тока на определенном участке цепи; U — напряжением на части клемм (зажимов) токового источника, а R — сопротивлением нагрузки или внешней цепью.

Коэффициент полезного действия источника тока

Коэффициентом полезного действия токового источника называется деление полезного мощностного показателя на полный. Если внутреннее сопротивление источника равно внешнему, то половина результатов всей работы будет утеряна в источнике, а другая половина будет выделена на нагрузке. В такой ситуации КПД будет равен 50 %.

Если рассматривать это понятие наиболее полно, то когда электрические заряды перемещаются по замкнутой электрической цепи, источник тока выполняет определенную полезную и полную работу. Совершая первую, он перемещает заряды во внешнюю цепь. Делая вторую работу, заряженные частицы перемещаются по всему участку.

КПД источника тока

Обратите внимание! Полезное действие достигается, когда сопротивление внешней электроцепи будет иметь определенное значение, зависящее от источника и нагрузки. Соотношения полезной работы на полную выражают формулой: η = Аполез / Аполн = Рполез / Рполн = U/ε = R / (R + r).

Первое правило Кирхгофа

Согласно первому закону Кирхгофу, токовая сумма в любом участке электрической цепи равняется нулевому значению. Направленный заряд к узлу положительный, а от него — отрицательный. Алгебраическая токовая сумма зарядов, которые направлены к узлу, равна сумме тех, которые направлены от него. Если перевести это правило, то можно получить следующее определение: сколько тока попадает в узел, столько и выходит из него. Это правило вытекает из закона о сохранности заряженных частиц.

Благодаря решению линейных уравнений на основе кирхгофских правил можно отыскать все токовые значения и напряжения на участках постоянного, переменного и квазистационарного электротоков.

Обратите внимание! В электотехнике правило Кирхгофа имеет особое значение, поскольку оно универсально для решения многих поставленных задач в теории электроцепи. С помощью него можно рассчитать сложные электрические цепи. Применяя его, можно получить систему линейных уравнений относительно токам или напряжениям на всех межузловых ветвях цепей.

Первое правило Кирхгофа

Второе правило Кирхгофа

Второе кирхгофское правило вытекает из первого и третьего максвеллского уравнения. По нему алгебраическая сумма напряжений на резистивных элементах замкнутого участка равна сумме ЭДС, которая входит в него. Если на участке нет ЭДС, то суммарный показатель падения напряжения равен нулевому значению. Если еще проще, то во время полного обхода контура потенциал изменяется. Он возвращается на исходное значение.

Частый случай для участка одного контура — это закон Ома. Составляя уравнения напряжений для контура, требуется подобрать его положительный обход. Чтобы это сделать, нужно знать, что при подборе обхода показатель падения напряжения ветви будет положительным, если обходное направление в ветви совпадает с тем, которое было ранее выбрано. Если оно не совпадает, то показатель напряжения ветви будет отрицательным.

Важно! Второе правило Кирхгофа можно использовать в линейной или нелинейной линеаризованной цепи при любом изменении токов и напряжения.

Второе правило Кирхгофа

В результате, чтобы понять основы физики явлений, электрики, электродинамики и с успехом использовать знания в процессе жизнедеятельности, необходимо знать выведенные теоремы, законы, формулы и правила в области электричества, которые представлены выше. Например, представляя, как выглядит та или иная формула, можно решить любую задачу в учебнике по физике или жизни.

обозначение, в чем измеряется и какой её максимум

Электрическая мощность любого прибора — важный показатель, который позволяет определить возможность его работы в сетях абонента. Этот показатель применяется для расчета электрических схем и режима работы электроустановки, для обеспечения надежной работы электросетей. Чем мощность приемников будет большей, тем быстрее они выполнят нужную работу.

Что называется мощностью электрического тока

Мощность электрического тока (EP -electric power), потребляемая электрооборудованием, равна напряжению на нем, умноженному на ток, протекающий через него.

P = U*I

Данная формула показывает, в каких единицах измеряется электрическая мощность — это В⋅А.

Изменение тока

Формулировка верна для сетей постоянного тока (DC — Direct Current), а в сетях переменного тока (AC -Alternating Current) ситуация более сложна для нагрузок, которые являются реактивными. Чтобы рассчитать истинную EP, потребляемую приемником, необходимо учитывать несинусоидальные формы величин, а также углы сдвига тока опережение/запаздывание, вызванных реактивными нагрузками от присутствия в сети индуктивности (L) и конденсаторов ©. В таком случае истинная EP, будет меньше, чем простое произведение: U*I.

Треугольник мощности

Важно! Определение такого показателя потребуется при выборе источников питания AC, проектировании проводки и защите электрических цепей. Это вызвано тем, что, хотя кажущаяся энергия больше, чем истинная потребляемая EP, протекающий через нагрузку ток становится большим. Под него необходимо будет выбрать размеры проводов и устройства защиты оборудования электросети.

Виды электрических мощностей

Существует энергия, генерируемая некоторыми механизмами для создания электромагнитного и электрического поля, которая им необходима для функционирования, — это реактивная составляющая нагрузки. С другой стороны, активная составляющая показывает способность агрегата преобразовать полученную энергию в механическую работу или тепло.

Этот полезный эффект называется активной мощностью и измеряется в кВтч.

Приемники, образованные чистыми резисторами: нагревательные приборы, лампы накаливания и другие, обладают исключительно этим типом нагрузки.

Обратите внимание! Коэффициент мощности относится к активному и кажущемуся энергопотреблению установки. Кажущаяся энергия в свою очередь зависит от активной и реактивной энергии. При одинаковом потреблении активной нагрузки, чем выше потребление реактивной составляющей, тем ниже коэффициент.

Синусоидальный ток

Активная мощность

Активная — реальная или истинная мощность (Pa) выполняет фактическую работу в нагрузке и выражается в Вт.

Для однофазной цепи:

Pa = I*U* cosφ = UI PF

где:

  • φ= фазовый угол;
  • PF = cosφ -коэффициент нагрузки.

Трехфазная сеть:

Pa = 3* U* I* cosφ = 1,732 *U*I* PF

Реактивная мощность

Реактивная мощность (Pr) присутствует у электродвигателей, трансформаторов и устройств с реактивными сопротивлениями и индуктивностью. Эти устройства, как правило, индуктивные, поглощают энергию из сети, создавая магнитные поля, и возвращают ее, при смене направления синусоиды. При таком обмене энергией возникает дополнительное потребление, которое не способно быть использовано некоторыми приемниками. Этот вид называется реактивной энергией и измеряется в кВАр. Она вызывает перегрузку в линиях, трансформаторах и генераторах.

Для однофазной цепи:

Pr = U*I* sinφ

Реактивная мощность

Трехфазная сеть:

Pr = 3* U *I *sinφ

Во многих отношениях реактивную мощность можно рассматривать, как пену на бокале пива. Покупатель платит бармену за полный стакан пива, но выпивает только само пиво, которое всегда меньше.

Основным преимуществом использования распределения электроэнергии переменного тока является то, что уровень напряжения питания можно изменять с помощью трансформаторов, но не все электрооборудование потребляет реактивную мощность, которая занимает часть нагрузки на линиях электропередач.

В то время, как реальная или активная мощность — это энергия, подаваемая для работы двигателя, обогрева дома или освещения электрической лампочки, реактивная мощность обеспечивает важную функцию регулирования напряжения, помогая тем самым эффективно перемещать энергию через энергосистему по линиям электропередач.

Оборудование энергосистемы рассчитано на работу в пределах ± 5% от номинального напряжения. Колебания уровней напряжения приводят к неисправности различных приборов. Высокое напряжение повреждает изоляцию обмоток, в то время как низкое напряжение вызывает плохую работу различного оборудования, например, низкую освещенность шин или перегрев асинхронных двигателей.

Если потребляемая мощность больше, чем потребляемая с помощью передающих линий, ток, потребляемый от линий питания, увеличивается до такого высокого уровня, что вызывает резкое падение напряжения на стороне приемника. Если низкое напряжение будет продолжать падать — это приведет к отключению генераторирующих блоков, перегреву двигателей и выходу из строя другого оборудования.

Чтобы преодолеть это, реактивная мощность должна подаваться на нагрузку путем помещения реактивных катушек индуктивности или реакторов в линии электропередачи. Мощность этих реакторов зависит от количества видимой мощности, которая должна быть подана.

Полная мощность

Полная мощность — это энергия, подаваемая от поставщика в электросеть, для покрытия активной и реактивной составляющих.

Полная мощность

Она рассчитывается по формуле:

S = (Pa2 + Pr2 ) ½

Где: S — подача питания в цепь, В⋅А.

Кажущаяся EP будет измеряться в вольт-амперах (В⋅А) — напряжение системы, умноженное на текущий ток. Это комплексное значение, равное векторной сумме активной и реактивной энергии.

Однофазная сеть:

S = U*I

Где : U — электро потенциал, В.

Трехфазная сеть:

S = 3*U*I = 1732* U*I

Комплексная мощность

Взаимоотношения между тремя данными показателями легли в основу работы всего современного силового оборудования электрических сетей. Взаимосвязь между величинами выражается путем использования треугольника мощности. Применение векторов упрощает ряд математических операций. Преобразование комплексных чисел дает возможность установить размер комплексной мощности:

S=P+ jQ

Где: j — число, квадрат которого равен − 1 или мнимая единица.

Для примера можно проанализировать работу идеальной цепи из источника, создающего переменную ЭДС и имеющую общую нагрузку, в которой I и U, изменяются по синусоиде. В случае, когда потребление только резистивное/активное, I и U изменяют полярность синхронно, направление I не изменяет знак и всегда имеет положительное значение, в таком варианте потребляется нагрузка Pa.

В случае реактивной нагрузки — U и I имеют фазовый сдвиг на 90 градусов, а полезная энергия равна нулю. За 1/4 периода I создает реактивную нагрузку, а последующие 1/4 периода — возвращается. Когда схема состоит из параллельно включенных L и C, то, протекающие через них токи, имеют противоположные знаки. Поэтому C создает нагрузку Pr, а L гасит её.

Неактивная мощность

Неактивная или пассивная нагрузки образуется в AC-цепях. Она равняется квадратному корню из суммы (Pa2+Рr2), когда реактивная нагрузка отсутствует, то пассивная будет равна модулю |Pa|.

Присутствие нелинейных токовых искажений в сетях обусловлено несоблюдением направленности между U/I, инициированное нелинейностью сети, в частности, когда энергия обладает импульсной характеристикой. В случае нелинейных режимов возрастает полная EP. Такая нагрузка не считается активной, потребляя Pr и энергию иных токовых искажений. Она измеряется в единицах обычной мощности.

В чем измеряется электрическая мощность

Мощность — это энергия за единицу времени. Единица СИ для мощности — это ватт (Вт), который равен джоулю в секунду (Дж/с), при этом джоуль — единица СИ для энергии, а секунда — единица СИ для времени.

Единицы мощности

Умножение киловатта на час дает киловатт-час (кВт • ч), единицу, часто используемую электроэнергетическими компаниями для представления количества электрической энергии, произведенной или предоставленной потребителям. Аналогичным образом энергоемкость батарей нужно измерять в единицах ампер-часов (А-ч) или для переносных батарей в миллиамперах-часах (мА-ч).

В единицах СИ ватт имеет обозначение W. Имя сохранилось в знак признания Джеймса Уатта, который ввел термин «лошадиная сила» — старая единица мощности.

Единицы преобразования энергии:

  • Лошадиные силы (HP) — 746 Вт;
  • килоВатты (кВт) — 1×1000 Вт;
  • мегаватты (МВт) −1×1000000 Вт;
  • гигаватт (ГВт) — 1×1000000000 Вт.

Как определить максимальную мощность тока

Полезная мощность обладает наибольшим значением в случае, когда нагрузочное сопротивление — R равняется сопротивлению внутри источника — r.

R = r.

Pmax=E2 /4r

Где: E — электродвижущая сила (ЭДС) источника.

Можно рассчитать максимальную токовую нагрузку, которую будет использовать электрическое устройство, исходя из номинальной нагрузки и входного напряжения переменного тока. Номинальная энергонагрузка будет указана в технических характеристиках устройства, руководстве или на маркировке.

Так, например, если номинальное энергопотребление электрического устройства (P) составляет 12 Вт, максимальное потребление тока при различных напряжениях U= 120 В переменной сети будет:

I = 12/120 = 0,100 А или 100 мА

В переменной сети 220 В:

I = 12 / 220= 0,055A или 55 мА

Мощность электрооборудования

Во всех паспортных данных на электрооборудование указывают не только его активную нагрузку, но и коэффициент мощности, который является очень важным параметром, в сетях переменного тока AC и определяет, насколько эффективно электроэнергия используется нагрузкой.

Косинус фи

Это рациональное число от −1 до 1, и никогда не равняется единице. Коэффициент мощности системы зависит от типа нагрузки: C, L или R. Первые две отрицательно влияет на PF = cosφ системы. Его большое значение приводит к увеличению тока, потребляемого оборудованием.

PF определяется как отношение реальной активной нагрузки к полной. Его также можно определить, зная по косинусу фазового сдвига между U и I в AC-цепи. Улучшение PF направлено на оптимальное использование электроэнергии, сокращение на электроэнергию и снижение потерь в сетях. Силовые трансформаторы не зависят от коэффициента мощности. Если он близок к единице, для того же номинального значения КВА трансформатора, к нему может быть подключена большая нагрузка. Большинство силовых нагрузок являются индуктивными и заставляют ток отставать от напряжения.

Дополнительная информация! Чтобы преодолеть сдвиг, адаптировано несколько методов коррекции коэффициента PF, помогающих нейтрализовать этот запаздывающий разрыв. Наиболее распространенным методом коррекции коэффициента PF является использование статических конденсаторов параллельно нагрузке. Они подают опережающий ток в систему, тем самым сокращая отставание. Конденсаторные батареи подключены параллельно к индуктивным нагрузкам. Измерить PF можно фазометром — измерительный прибор, определяющий угол сдвига фаз.

Главными параметрами электроприборов считаются: U, I и P. Потребляемую мощность всех устройств абонента учитывают при расчете электропроводки жилого помещения. В противном случае, при включении в сеть большого количества устройств, наступит перегрузка сети. Электропроводка не выдержит ток от электротехнических агрегатов, что приведет к плавлению изоляции, короткого замыкания в сети и воспламенению проводов.

Работа и мощность тока — урок. Физика, 8 класс.

Напряжение показывает, какую работу совершает электрическое поле при перемещении единичного положительного заряда из одной точки в другую.

U=Aq, где \(U\) — напряжение, \(А\) — работа тока, \(q\) — электрический заряд.

Таким образом:

Напряжение на концах участка цепи численно равно работе, которая совершается при прохождении по этому участку электрического заряда в \(1\) Кл.

При прохождении по этому же участку электрического заряда, равного не \(1\) Кл, а, например, \(10\) Кл, совершённая работа будет в \(10\) раз больше.
Это означает, что, чтобы определить работу электрического тока на каком-либо участке цепи, надо напряжение на концах этого участка цепи умножить на электрический заряд, прошедший по нему: A=U⋅q.
Для выражения любой из величин можно использовать приведённые ниже рисунки.


 

Электрический заряд, прошедший по участку цепи, можно определить, измерив силу тока и время его прохождения: q=I⋅t. Используя это соотношение и подставляя его в формулу A=U⋅q, получим формулу для нахождения работы электрического тока: A=U⋅I⋅t.

Работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на концах этого участка на силу тока и на время, в течение которого совершалась работа.

Чтобы выразить любую из величин из данной формулы, можно воспользоваться рисунком.

 


Как известно, работу измеряют в джоулях, напряжение — в вольтах, силу тока — в амперах, а время — в секундах.

 

Тогда  1 джоуль = 1 вольт · 1 ампер · 1 секунду, или 1 Дж = 1 В · А ·С.


Из вышесказанного следует, что для измерения работы электрического тока нужны вольтметр, амперметр и часы. Например, для определения работы, которую совершает электрический ток, проходя по спирали лампы накаливания, необходимо собрать цепь, изображённую на рисунке. Вольтметром измеряется напряжение на лампе, амперметром — сила тока в ней. А при помощи часов (секундомера) засекается время горения лампы.


 

Например:

 

I = 1,2 АU = 5 Вt = 1,5 мин = 90 сА = U⋅I⋅t = 5⋅1,2⋅90 = 540 Дж 

 

Обрати внимание!

Работа чаще всего выражается в килоджоулях или мегаджоулях.

\(1\) кДж = 1000 Дж или \(1\) Дж = \(0,001\) кДж;
\(1\) МДж = 1000000 Дж или \(1\) Дж = \(0,000001\) МДж.

На практике работу электрического тока измеряют специальными приборами — счётчиками. Счётчики электроэнергии можно видеть в каждом доме.

 

 

Из курса физики известно, что мощность численно равна работе, совершённой в единицу времени: N = Аt. Следовательно, чтобы найти мощность электрического тока, надо его работу, A=U⋅I⋅t, разделить на время.

В отличие от механической мощности мощность тока обозначают буквой \(Р\):

P=At=U⋅I⋅tt=U⋅I. Отсюда следует:

Мощность электрического тока равна произведению напряжения на силу тока: P=U⋅I.

Из этой формулы можно определить и другие физические величины.
Для удобства можно использовать приведённые ниже рисунки.

 

 

За единицу мощности принят ватт: \(1\) Вт = \(1\) Дж/с.

 

Из формулы P=U⋅I следует, что


\(1\) ватт = \(1\) вольт х \(1\) ампер, или \(1\) Вт = \(1\) В ∙ А.


 

Обрати внимание!

Используют также единицы мощности, кратные ватту: гектоватт (гВт), киловатт (кВт), мегаватт (МВт).
\(1\) гВт = \(100\) Вт или \(1\) Вт = \(0,01\) гВт;
\(1\) кВт = \(1000\) Вт или \(1\) Вт = \(0,001\) кВт;
\(1\) МВт = \(1 000 000\) Вт или \(1\) Вт = \(0,000001\) МВт.

Измерить мощность электрического тока можно с помощью вольтметра и амперметра.

 

 

Чтобы вычислить искомую мощность, необходимо напряжение умножить на силу тока. Значение силы тока и напряжение определяют по показаниям приборов.

 

I=1,2АU=5ВP =U⋅I=5⋅1,2=6Вт.

 

Существуют специальные приборы — ваттметры, которые непосредственно измеряют мощность электрического тока в цепи. Они бывают аналоговые и цифровые. В зависимости от сферы применения у них различаются пределы измерения.

 

Аналоговый ваттметр

Аналоговый ваттметр

Аналоговый ваттметр

Цифровой ваттметр

 

Подключим к цепи по очереди две лампочки накаливания, сначала одну, затем другую и измерим силу тока в каждой из них. Она будет разной.

 

 

 

Сила тока в лампочке мощностью \(25\) ватт будет составлять \(0,1\) А. Лампочка мощностью \(100\) ватт потребляет ток в четыре раза больше — \(0,4\) А. Напряжение в этом эксперименте неизменно и равно \(220\) В. Легко можно заметить, что лампочка в \(100\) ватт светится гораздо ярче, чем \(25\)-ваттовая лампочка. Это происходит оттого, что её мощность больше. Лампочка, мощность которой в \(4\) раза больше, потребляет в \(4\) раза больше тока. Значит: 

 

Обрати внимание!

Мощность прямо пропорциональна силе тока.

Что произойдёт, если одну и ту же лампочку подсоединить к источникам различного напряжения? В данном случае используется напряжение \(110\) В и \(220\) В.


  

 

Можно заметить, что при большем напряжении лампочка светится ярче, значит, в этом случае её мощность будет больше. Следовательно:

 

Обрати внимание!

Мощность зависит от напряжения.

Рассчитаем мощность лампочки в каждом случае:

 

I=0,2АU=110ВP=U⋅I=110⋅0,2=22ВтI=0,4АU=220ВP=U⋅I=220⋅0,4=88Вт.

 

Можно сделать вывод о том, что при увеличении напряжения в \(2\) раза мощность увеличивается в \(4\) раза.
Не следует путать эту мощность с номинальной мощностью лампы (мощность, на которую рассчитана лампа). Номинальная мощность лампы (а соответственно, ток через нить накала и её расчётное сопротивление) указывается только для номинального напряжения лампы (указано на баллоне, цоколе или упаковке).


 

 

В таблице дана мощность, потребляемая различными приборами и устройствами:

 

Название

Рисунок

Мощность

 Калькулятор

\(0,001\) Вт

 Лампы дневного света

\(15 — 80\) Вт

 Лампы накаливания

\(25 — 5000\) Вт

 Компьютер

\(200 — 450\) Вт

 Электрический чайник

\(650 — 3100\) Вт

 Пылесос

\(1500 — 3000\) Вт

 Стиральная машина

\(2000 — 4000\) Вт

 Трамвай

\(150 000 — 240000\) Вт

Источники:

Пёрышкин А. В. Физика, 8 класс// ДРОФА, 2013.

http://уроки.мирфизики.рф/%d1%80%d0%b0%d0%b1%d0%be%d1%82%d0%b0-%d0%b8-%d0%bc%d0%be%d1%89%d0%bd%d0%be%d1%81%d1%82%d1%8c-%d1%8d%d0%bb%d0%b5%d0%ba%d1%82%d1%80%d0%b8%d1%87%d0%b5%d1%81%d0%ba%d0%be%d0%b3%d0%be-%d1%82%d0%be%d0%ba/

http://phscs.ru/physicsus/electric-power

http://class-fizika.narod.ru/8_34.htm

 

бытовыми приборами в час, таблица, как рассчитать средний расход, формула, расчет электричества по мощности

С каждым годом стоимость электрической энергии становится все больше и больше, а это в свою очередь заставляет пользователей задумываться над контролем за её расходом и экономией. Норма расхода и стоимость электроэнергии отличается в зависимости от назначения домохозяйства, территориальных и климатических особенностей, доступности энергоносителей и других факторов. Зная цену и количество наработанных киловатт-часов можно понять итоговую сумму, которую заплатит пользователь. Если цена за кВт*ч – это фиксированное значение, то потребление – величина расчётная.

Как определить потребление электроэнергии

Потребление электрической энергии можно посчитать различными способами: с помощью расчёта или с использованием различных приборов учета. При этом, каждый из этих способов позволит оценить энергоэффективность любого прибора.

По таблице

Упрощенным вариантом расчёта, является примерный подсчёт с использованием данной таблицы или адаптировав её под свою ситуацию.

В данной таблице указана каждодневная работа электрических приборов на максимальной мощности, в реальности потребление может отличаться. Некоторые приборы могут работать несколько часов в неделю или месяц, поэтому лучше всего исходить из реальной ситуации на месте.

Табличная форма позволяет наглядно понять, какой прибор потребляет больше всего энергии, проанализировать возможность сокращения работы тех или иных приборов, перейти на более энергоэффективные устройства или отказаться от использования некоторых приборов.

По формуле

Также можно рассчитать потребление энергии при помощи тока нагрузки и напряжения в сети. Тем более это удобно, когда вы знаете потребляемый ток, но не знаете мощность прибора. В такой ситуации, по закону Ома для начала определяют максимальную потребляемую мощность прибора: P=I(ток)*U(напряжение). А затем, рассчитывают потребляемую мощность в час: Pч = P(мощность)*t (1 час).

На основании расчёта по этой формуле, можно также составить таблицу и проанализировать потребление энергии в данном помещении, тогда станет понятно, какой прибор самый энергозатратный.

Онлайн-калькулятором

Самым простым и удобным инструментом для расчета электрической энергии является бесплатный онлайн-калькулятор.

Он позволяет посчитать потребляемую мощность как для одного прибора, так и для всех устройств в жилом помещении. Для этого не нужно иметь специального опыта и знаний. Достаточно ввести информацию в каждое поле: цену за кВт электрической энергии в вашем регионе, мощность каждого прибора и период, за который вы хотите посчитать потребление.

Как посчитать электроэнергию по мощности

Для того, чтобы определить потребление электрической энергии в час, необходимо знать мощность каждого электрического прибора, работающего в этот период.

У каждого прибора в технических характеристиках и на задней крышке обычно указывают его максимальную мощность. Поэтому, максимальное потребление электроэнергии в час будет равно данному значению.

Например, мы имеем чайник с максимальной мощностью 1200 Вт или 1,2 кВт, тогда, соответственно, потребление энергии у этого чайника в час будет равно 1,2 кВт*ч.

Этот расчёт справедлив для ситуаций, когда прибор работает на максимальной мощность. Если он будет работать в другом режиме (с меньшей мощностью), то тогда расчёт будет неточным. Например, если работает одна конфорка у плиты, мощностью 7,5 кВт, явно что потребление будет намного ниже максимального.

Более точное потребление считают специальные устройства, которые могут подсоединяться как к отдельному прибору или розеточной группе, так и устанавливаться на всё жилое помещение в целом, например, счетчики электроэнергии. Некоторые из этих устройств могут передавать информацию в режиме реального времени на компьютер для последующего анализа, что довольно часто применяют в системах «умный дом» или для автоматического учета электроэнергии обслуживающими организациями.

Для того, чтобы сэкономить деньги, любой рачительный хозяин должен знать, какое количество энергии потребляет каждый прибор в его доме и на основании этого планировать использование каждого устройства (например, при двухтарифном счетчике ночью использование мощных приборов выйдет гораздо дешевле), а также отказываться от неэффективных по потреблению энергии приборов. Оценить разницу в потреблении электроэнергии светодиодных ламп и ламп накаливания можно в нашей статье на эту тему.

как найти, формула расчёта, в чем измеряется

Все мы ежедневно сталкиваемся с электроприборами, кажется, без них наша жизнь останавливается. И у каждого из них в технической инструкции указана мощность. Сегодня мы разберемся что же это такое, узнаем виды и способы расчета.

Мощность в цепи переменного электрического тока

Электроприборы, подключаемые к электросети работают в цепи переменного тока, поэтому мы будем рассматривать мощность именно в этих условиях. Однако, сначала, дадим общее определение понятию.

Мощность — физическая величина, отражающая скорость преобразования или передачи электрической энергии.

В более узком смысле, говорят, что электрическая мощность – это отношение работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

Если перефразировать данное определение менее научно, то получается, что мощность – это некое количество энергии, которое расходуется потребителем за определенный промежуток времени. Самый простой пример – это обычная лампа накаливания. Скорость, с которой лампочка превращает потребляемую электроэнергию в тепло и свет, и будет ее мощностью. Соответственно, чем выше изначально этот показатель у лампочки, тем больше она будет потреблять энергии, и тем больше отдаст света.

Поскольку в данном случае происходит не только процесс преобразования электроэнергии в некоторую другую (световую, тепловую и т.д.), но и процесс колебания электрического и магнитного поля, появляется сдвиг фазы между силой тока и напряжением, и это следует учитывать при дальнейших расчетах.

При расчете мощности в цепи переменного тока принято выделять активную, реактивную и полную составляющие.

Понятие активной мощности

Активная «полезная» мощность — это та часть мощности, которая характеризует непосредственно процесс преобразования электрической энергии в некую другую энергию. Обозначается латинской буквой P и измеряется в ваттах (Вт).

Рассчитывается по формуле: P = U⋅I⋅cosφ,

где U и I – среднеквадратичное значение напряжения и силы тока цепи соответственно, cos φ – косинус угла сдвига фазы между напряжением и током.

ВАЖНО! Описанная ранее формула подходит для расчета цепей с напряжением 220В, однако, мощные агрегаты обычно используют сеть с напряжением 380В. В таком случае выражение следует умножить на корень из трех или 1.73

Понятие реактивной мощности

Реактивная «вредная» мощность — это мощность, которая образуется в процессе работы электроприборов с индуктивной или емкостной нагрузкой, и отражает происходящие электромагнитные колебания. Проще говоря, это энергия, которая переходит от источника питания к потребителю, а потом возвращается обратно в сеть.

Использовать в дело данную составляющую естественно нельзя, мало того, она во многом вредит сети питания, потому обычно его пытаются компенсировать.

Обозначается эта величина латинской буквой Q.

ЗАПОМНИТЕ! Реактивная мощность измеряется не в привычных ваттах (Вт), а в вольт-амперах реактивных (Вар).

Рассчитывается по формуле:

Q = U⋅I⋅sinφ,

где U и I – среднеквадратичное значение напряжения и силы тока цепи соответственно, sinφ – синус угла сдвига фазы между напряжением и током.

ВАЖНО! При расчете данная величина может быть как положительной, так и отрицательной – в зависимости от движения фазы.

Емкостные и индуктивные нагрузки

Главным отличием реактивной (емкостной и индуктивной) нагрузки – наличие, собственно, емкости и индуктивности, которые имеют свойство запасать энергию и позже отдавать ее в сеть.

Индуктивная нагрузка преобразует энергию электрического тока сначала в магнитное поле (в течение половины полупериода), а далее преобразует энергию магнитного поля в электрический ток и передает в сеть. Примером могут служить асинхронные двигатели, выпрямители, трансформаторы, электромагниты.

ВАЖНО! При работе индуктивной нагрузки кривая тока всегда отстает от кривой напряжения на половину полупериода.

Емкостная нагрузка преобразует энергию электрического тока в электрическое поле, а затем преобразует энергию полученного поля обратно в электрический ток. Оба процесса опять же протекают в течение половины полупериода каждый. Примерами являются конденсаторы, батареи, синхронные двигатели.

ВАЖНО! Во время работы емкостной нагрузки кривая тока опережает кривую напряжения на половину полупериода.

Коэффициент мощности cosφ

Коэффициент мощности cosφ (читается косинус фи)– это скалярная физическая величина, отражающая эффективность потребления электрической энергии. Проще говоря, коэффициент cosφ показывает наличие реактивной части и величину получаемой активной части относительно всей мощности.

Коэффициент cosφ находится через отношение активной электрической мощности к полной электрической мощности.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! При более точном расчете следует учитывать нелинейные искажения синусоиды, однако, в обычных расчетах ими пренебрегают.

Значение данного коэффициента может изменяться от 0 до 1 (если расчет ведется в процентах, то от 0% до 100%). Из расчетной формулы не сложно понять, что, чем больше его значение, тем больше активная составляющая, а значит лучше показатели прибора.

Понятие полной мощности. Треугольник мощностей

Полная мощность – это геометрически вычисляемая величина, равная корню из суммы квадратов активной и реактивной мощностей соответственно. Обозначается латинской буквой S.

Также рассчитать полную мощность можно путем перемножения напряжения и силы тока соответственно.

S = U⋅I

ВАЖНО! Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА).

Треугольник мощностей – это удобное представление всех ранее описанных вычислений и соотношений между активной, реактивной и полной мощностей.

Катеты отражают реактивную и активную составляющие, гипотенуза – полную мощность. Согласно законам геометрии, косинус угла φ равен отношению активной и полной составляющих, то есть он является коэффициентом мощности.

Как найти активную, реактивную и полную мощности. Пример расчета

Все расчеты строятся на указанных ранее формулах и треугольнике мощностей. Давайте рассмотрим задачу, наиболее часто встречающуюся на практике.

Обычно на электроприборах указана активная мощность и значение коэффициента cosφ. Имея эти данные несложно рассчитать реактивную и полную составляющие.

Для этого разделим активную мощность на коэффициент cosφ и получим произведение тока и напряжения. Это и будет полной мощностью.

Далее, исходя из треугольника мощностей, найдем реактивную мощность равную квадрату из разности квадратов полной и активной мощностей.

Как измеряют cosφ на практике

Значение коэффициента cosφ обычно указано на бирках электроприборов, однако, если необходимо измерить его на практике пользуются специализированным прибором – фазометром. Также с этой задачей легко справится цифровой ваттметр.

Если полученный коэффициент cosφ достаточно низок, то его можно компенсировать практически. Осуществляется это в основном путем включения в цепь дополнительных приборов.

  1. Если необходимо скорректировать реактивную составляющую, то следует включить в цепь реактивный элемент, действующий противоположно уже функционирующему прибору. Для компенсации работы асинхронного двигателя, для примера индуктивной нагрузки, в параллель включается конденсатор. Для компенсации синхронного двигателя подключается электромагнит.
  2. Если необходимо скорректировать проблемы нелинейности в схему вводят пассивный корректор коэффициента cosφ, к примеру, это может быть дроссель с высокой индуктивностью, подключаемый последовательно с нагрузкой.

Мощность – это один из важнейших показателей электроприборов, поэтому знать какой она бывает и как рассчитывается, полезно не только школьникам и людям, специализирующимся в области техники, но и каждому из нас.

Расчет потребления электроэнергии по мощности: как рассчитать киловатты

Расчет потребления электроэнергии энергопринимающими устройствами, установленными или планируемыми к установке в вашем доме может быть полезен, если вы планируете модернизировать домашнюю электрическую сеть (проложить новый кабель, установить новое устройство защиты и т.п.) либо не уверены в том, что старая электропроводка выдержит новые электроприборы.

Кроме того, рассматриваемый расчет способен оценить точность показаний прибора учета электрической энергии и даже помочь спланировать свои расходы в сфере потребления коммунальных услуг.

Как посчитать потребление электроэнергии, зная мощность

Какие бы цели не преследовал расчет потребления электроэнергии, осуществляется он по номинальной мощности энергопремников. Иными словами, на первом этапе расчета вам необходимо собрать данные о технических характеристиках всех устройств, которыми вы пользуетесь – от лампочки на потолке до стиральной машины.

Важно. Информация о потребляемой мощности электроприбора обычно имеется на его шильдике (это такая металлическая пластинка или наклейка на его задней стенке либо на дне), а также в технической документации к данному энергопринимающему устройству. В случае отсутствия доступа к необходимой информации вы можете найти ее в сети Интернет, введя в строку поисковика наименование электроприбора.

Кроме того, вы можете воспользоваться таблицей мощности электроприборов, которая будет приведена ниже. Данные в указанной таблице являются усредненными для всех приборов того или иного назначения. Ваша электротехника может иметь и отличную от табличных данных мощность.

Энергопри-нимающие бытовые

устройства

Номинальная мощность, Вт

Энергопри-нимающие бытовые устройства

Номинальная мощность, Вт

Телевизор

60-300

Теплый пол (на 1 кв. м)

60

Холодильник

70-300

Чайник

1500—2000

Стиральная машина

1500—2600

Проточный водонагреватель

1500—2000

Электрическая плита

1000—2500

Посудомоечная машина

2000

Электрический обогреватель

1000—4000

Освещение (на 1 кв. м)

30

Кондиционер

800-1200

Бойлер

700-2000

Фен

400-2000

Компьютер (стационарный)

70-500

Утюг

400-2500

Ноутбук

30-200

Пылесос

800-2500

Принтер

11-22

Итак, для того, чтобы определить потребление электрической энергии бытовыми электроприборами, необходимо знать потребляемую каждым из них мощность, а также продолжительность работы каждого из них. В таком случае формула расчета потребления электроэнергии по мощности одним энергопринимающим устройством будет выглядеть следующим образом:

W=P*T, кВт*ч,

где P – номинальная мощность данного устройства, кВт; T–время его работы, ч.

Подключенные одновременно бытовые приборы

Если же вы хотите рассчитать электропотребление на участке электрической сети, к которому подключен ряд приборов, либо все электропотребление в доме или квартире, вам следует просуммировать электропотребление все устройств, включенных в данную цепь. То есть формула расчета в данном случае примет следующий вид:

W=ΣP*T, кВт*ч.

Применение расчета энергопотребления на практике

Рассмотрим примеры того, как можно рассчитать киловатты, потребленные за определенный период времени, тем или иным энергоприемником (энергоприемниками).

Пример 1. Рассчитать месячное электропотребление профессионального фена при личном ежедневном его использовании.

Фены, которые используют профессиональные парикмахеры обладают внушительной мощностью. Допустим, номинальная мощность нашего устройства 2000 Вт. При этом пользуется им один человек и тратит на сушку и укладку волос с его помощью около 10 минут в день. Поскольку в задании нет конкретной информации, о том, сколько длится расчетный месяц, используем усредненное количество дней – 30,4. Таким образом, имеем следующее решение рассматриваемой задачи:

W=P*T=2*10/60*30,4=10,14 кВт*ч.

Пример 2. Рассчитать годовое электропотребление в комнате, в которой находятся и периодически эксплуатируются следующие предметы электрической техники: телевизор, кондиционер, ноутбук.

При этом телевизор владелец комнаты смотрит только утром, собираясь на работу, и вечером за ужином – итого 1,5 часа в день. За ноутбуком он работает по вечерам – около 2 часов в день. Кондиционер используется исключительно для охлаждение воздуха в летний период, при этом достаточно жаркими для этого выдаются в общей сложности только 3 недели.

В век тотальной визуализации

Исходя из вышеизложенного, имеем:

W=0,15*1,5*365+0,10*2*365+1,00*3*7*24=82,13+73,00+504,00=659,13 кВт*ч.

Важно! Следует иметь в виду, что далеко не каждое энергопринимающее устройство работает на полную мощность в том или ином режиме. В частности, кондиционер или холодильный агрегат, установленные на небольшое охлаждение будут потреблять мощность, которая окажется ниже заявленной.

Коэффициент использования (загрузки) электрических приборов

Подобную неравномерность потребления учитывает специализированный параметр – коэффициент использования (загрузки), определяемый как отношение фактической мощности к номинальной. Для его учета в расчете достаточно умножить номинальную мощность энергоприемника на указанный коэффициент.

Коэффициенты использования для ряда бытовых электроприборов приведены в нижеследующей таблице.

Энергопринимающие

устройства

Коэффициент

использования

Освещение

0,7

Телевизор

0,7

Бытовая электроника

0,2

Холодильник

0,8

Посудомоечная машина

0,1

Стиральная машина

0,1

Утюг

0,1

Пылесос

0,1

Бойлер

0,2

Электрообогреватель

0,5

Калькуляторы расчета энергопотребления

Таким образом, расчет потребления энергии бытовыми приборами по мощности бытовых приборов в Вт или кВт не составит для вас труда, если вы умеете пользоваться технической документацией, а также изучали математику в школе.

Чтобы еще больше облегчить себе задачу, можете воспользоваться специальным онлайн калькулятором для реализации рассматриваемого расчета. Благо, их на просторах сети интернет существует великое множество.

калькулятор расчета закона Ома рассчитать формулы мощности математический закон Ома круговая диаграмма падение электрического напряжения формула сопротивления электрического тока закон Ватта ЭДС магический треугольник уравнение подсказка онлайн напряжение вольт сопротивление резистора амперы аудиотехника EV = IR — P = VI вычисление зависимости удельного сопротивления проводимости

Ом закон вычисление калькулятор вычислить формулы мощности математический закон Ома круговая диаграмма электрическое падение напряжения электрический ток формула сопротивления закон Ватта ЭДС магический треугольник уравнение подсказка онлайн напряжение вольт сопротивление резистора амперы амперы аудиотехника EV = IR — P = VI calc проводимость связь удельное сопротивление связь — sengpielaudio Sengpiel Berlin


= сбросить.

Формулы: V = I R I = V / R R = V / I

Математические формулы закона Ома

Закон

Ома можно переписать тремя способами для вычисления тока, сопротивления и напряжения.
Если через резистор R должен протекать ток I , можно рассчитать напряжение В .
Первая версия формулы (напряжения): В = I × R

Если есть напряжение В на резисторе R , через него протекает ток I . I можно рассчитать.
Вторая версия (текущей) формулы: I = V / R

Если через резистор протекает ток I , а на резисторе имеется напряжение В, . R можно рассчитать.
Третья версия формулы (сопротивления): R = V / I

Все эти вариации так называемого «закона Ома» математически равны друг другу.

рэнд
Имя Знак формулы Блок Символ
напряжение В или E вольт В
текущий Я ампер (ампер) A
сопротивление Ом Ом
мощность п ватт Вт

Какая формула для электрического тока?
При постоянном токе:
I = Δ Q / Δ t
I — ток в амперах (А)
Δ Q — электрический заряд в кулонах (C),
, который течет при длительности Δ t в секундах (с).

Напряжение В = ток I × сопротивление R

Мощность P = напряжение В × ток I

В электрических проводниках, в которых ток и напряжение на пропорциональны
друг другу, применяется закон Ома: В ~ I или В I = const.

Проволока из константана или другая металлическая проволока, поддерживаемая при постоянной температуре, хорошо удовлетворяет закону Ома.

« V I = R = const.» ist не закон ома. Это определение сопротивления.
После этого в каждой точке, даже при изогнутой кривой, можно рассчитать значение сопротивления.

Для многих электрических компонентов, например диодов, закон Ома не применяется.

«Закон Ома» не был изобретен господином Омом

« U I = R = конст.»равно , а не закону Ома или закону Ома. Это определение сопротивления.
После этого в каждой точке — даже с изогнутой кривой — значение сопротивления может быть вычислено.
Закон Ома» постулирует «следующие отношения: Когда к объекту прикладывается напряжение, электрический ток
, протекающий через него, изменяет силу, пропорциональную напряжению. Другими словами, электрическое сопротивление
, определяемое как отношение напряжения к току, является постоянным и равно
независимо от напряжения. и ток.Название закона «почитает» Георга Симона Ома, который смог
доказать эту взаимосвязь для некоторых простых электрических проводников как один из первых исследователей.
«Закон Ома» действительно не был изобретен Омом.


Совет: магический треугольник Ома

Магический треугольник V I R можно использовать для расчета всех формулировок закона Ома.
Используйте палец, чтобы скрыть вычисляемое значение. Два других значения показывают
, как производить расчет.

Обозначение I или J = латинское: приток, международный ампер и R = сопротивление. В, = напряжение или
разности электрических потенциалов, также называемое падением напряжения, или E = электродвижущая сила (ЭДС = напряжение).
Расчет падения напряжения — расчет постоянного / однофазного тока
Падение напряжения В в вольтах (В) равно току в проводе I в амперах (А), умноженном на два
длина провода L в футах (футах), умноженном на сопротивление провода на 1000 футов R в омах (Ом / kft)
деленное на 1000:
В падение (В) = I провод (A) × R провод (Ом)
= I провод (A) × (2 × L (фут) × R провод (Ω / kft) / 1000 (ft / kft))

Падение напряжения В в вольтах (В) равно току провода I в амперах (А), умноженному на два
, длина провода L в метрах (м), умноженная на сопротивление провода на 1000 метров R в омах
(Ом / км) разделить на 1000:
В падение (В) = I провод (A) × R провод (Ом)
= I провод (A) × (2 × L (м) × R провод (Ом / км) / 1000 (м / км))

Если требуется блок мощности P = I × V и напряжения V = I · R ,
ищите » Формулы большой мощности »:
Расчеты: мощность (ватт), напряжение, ток, сопротивление

Некоторые думают, что Георг Симон Ом рассчитал «удельное сопротивление».
Поэтому они думают, что только следующее может быть истинным законом Ома.

Количество сопротивлений
R = сопротивление Ом
ρ = удельное сопротивление Ом × м
l = двойная длина кабеля м
A = поперечное сечение мм 2

Электропроводность (проводимость) σ (сигма) = 1/ ρ
Удельное электрическое сопротивление (удельное сопротивление)

06 9000ho7
06 9000ho7 = 1/ σ

Разница между удельным сопротивлением и электропроводностью

Проводимость в сименсах обратно пропорциональна сопротивлению в омах.

Просто введите значение слева или справа.
Калькулятор работает в обоих направлениях знака .
Значение электропроводности (проводимости) и удельного электрического сопротивления
(удельное сопротивление) зависит от температуры материала постоянной. В основном его дают при 20 или 25 ° C.
Сопротивление R = ρ × ( л / A ) или R = 000 σ × A )

Для всех проводников удельное сопротивление изменяется в зависимости от температуры.В ограниченном диапазоне температур
она примерно линейна:
где α — температурный коэффициент, T — температура и T 0 — любая температура,
, например, T 0 = 293,15 K = 20 ° C, при котором удельное электрическое сопротивление ρ ( T 0 ) известен.

Площадь поперечного сечения — поперечное сечение — плоскость среза

Возникает вопрос:
Как рассчитать площадь поперечного сечения (плоскость среза) A
по диаметру проволоки d и наоборот?

Расчет поперечного сечения A (плоскость среза) от диаметра d :

r = радиус проволоки
d = диаметр проволоки

Расчетный диаметр d из поперечного сечения A (плоскость среза ) :

Поперечное сечение A провода в мм 2 , вставленное в эту формулу, дает диаметр d в мм.

Расчет — Круглые кабели и провода:
• Диаметр к поперечному сечению и наоборот •

Электрическое напряжение В = I × R (закон Ома VIR)
Электрическое напряжение = сила тока × сопротивление (закон Ома)
Введите два значения , будет рассчитано третье значение.
Электроэнергия P = I × В (степенной закон PIV)
Электроэнергия = сила тока × напряжение (закон Ватта)
Введите два значения , будет рассчитано третье значение.
Закон Ома. В = I × R , где В, — потенциал на элементе схемы, I — ток
, проходящий через него, а R — его сопротивление. Это не общеприменимое определение сопротивления
. Это применимо только к омическим резисторам, сопротивление которых R равно
постоянным во всем интересующем диапазоне, а В подчиняется строго линейной зависимости от I . Материалы
называются омическими, если В линейно зависит от R .Металлы являются омическими, пока один
поддерживает постоянную температуру. Но изменение температуры металла немного меняет R
. Когда ток изменяется быстро, например, при включении света или при использовании источников переменного тока
, может наблюдаться слегка нелинейное и неомическое поведение. Для неомических резисторов
R зависит от тока, и определение R = d В / d I является гораздо более полезным. Это значение
, которое иногда называют динамическим сопротивлением.Твердотельные устройства, такие как термисторы,
неомичны и нелинейны. Сопротивление термистора уменьшается по мере его нагрева, поэтому его динамическое сопротивление
отрицательно. Туннельные диоды и некоторые электрохимические процессы
имеют сложную кривую от I до В с областью действия отрицательного сопротивления. Зависимость сопротивления
от тока частично связана с изменением температуры устройства
с увеличением тока, но другие тонкие процессы также способствуют изменению сопротивления на
в твердотельных устройствах.

Расчет: калькулятор параллельного сопротивления (резистора)

Калькулятор цветового кода для резисторов

Электрический ток, электрическая мощность, электричество и электрический заряд

Колесо формул — формулы электротехники используйте «закон Ома как акустический эквивалент »



Как работает электричество.
Закон Ома ясно объяснен.

[вверх страницы]

Формула мощности

— уравнения с примерами

Вы знаете, что такое Power? Что ж, сила — это энергия, необходимая для выполнения чего-либо за единицу времени. Все мы знаем, что способность выполнять работу называется энергией. Энергия, потребляемая при выполнении любой работы, называется Силой.

Предположим, двое мужчин собирают кирпичи на четвертый этаж (при условии, что они оба несут одинаковое количество кирпичей), теперь человеку А требуется 5 минут, чтобы добраться до этих кирпичей до места назначения, а второму человеку, i.е., B занимает 10 минут, что вдвое больше времени, затрачиваемого A. Итак, здесь человек A имеет больше власти, чем B. Если мы запишем это выражение в форме уравнения мощности, то получится:

P = Fv = Сила x Скорость = Сила x смещение / Время = Работа / Время или W / T

Или P = E / T = W / T, формула требуемой мощности

Здесь W = Работа,

T = время и E — энергия, затраченная на выполнение работы. {2}} {R} \].Единица мощности — ватт.

Где

В = напряжение, приложенное к концам,

R = сопротивление и

I = ток, протекающий по цепи.

Теперь мы увидим несколько решаемых примеров, основанных на формуле расчета мощности:

ФОРМУЛА 3-ФАЗНОЙ МОЩНОСТИ

    3 фаза

  • В электротехнике трехфазные электроэнергетические системы имеют по крайней мере три проводника, по которым проходят формы волны напряжения, которые смещены во времени на 2/3 радиана (120 °, 1/3 цикла синфазно).В этой статье углы будут измеряться в радианах, если не указано иное.
    формула

  • Математическое соотношение или правило, выраженное символами
  • условное утверждение, выражающее некий фундаментальный принцип
  • Фиксированная форма слов, особенно один, используемый в определенных контекстах или в качестве обычного использования
  • Набор химических символов, показывающих элементы, присутствующие в соединении, и их относительные пропорции, а в некоторых случаях структуру соединения
  • группа символов, составляющих математическое утверждение
  • рецепт: как приготовить что-то
    сила

  • обладание контролирующим влиянием; «сдерживающая сила ядерного оружия»; «сила его любви спасла ее»; «его могущество было скрыто нежным фасадом»
  • (физика) скорость выполнения работы; измеряется в ваттах (= джоулях в секунду)
  • Способность или способность направлять или влиять на поведение других или ход событий
  • Политическая или социальная власть или контроль, особенночто осуществлено правительством
  • Способность что-то делать или действовать определенным образом, особенно как факультет или качество
  • обеспечивает силу или мощность для функционирования; «Бензин приводит в движение двигатели»
Формула трехфазного питания — Nikon Action

Бинокль Nikon Action 16×50 EX ATB

Серия
Nikon Action Extreme предлагает множество функций, которые оценят те, кто любит обзор, обеспечиваемый классическими призмами Порро.Вслед за чрезвычайно популярной серией Action компания Nikon внесла значительные улучшения. Группа по-прежнему сохраняет призмы с высоким коэффициентом преломления с их широким полем обзора, и каждая модель имеет резьбу адаптера штатива для легкого расширенного остекления из стационарного положения. Модель 16×50 Action оснащена адаптером для штатива для легкого расширенного остекления из стационарного положения. Он идеально подходит для использования на штативе, так как в полной мере использует его потрясающую мощность и обеспечивает высокую производительность в сумерках. Идеальный бинокль для охотников на крупную дичь.115 кВ

Линия 1490 идет от Кард-стрит в Виллимантик до подстанции Bozrah Light & Power. Обратите внимание на изоляторы с серым остеклением нового типа. Эта линия использует восемь изолирующих дисков на фазу, в то время как более старая линия от Montville имеет девять коричневых дисков. Некоторые онлайн-исследования показывают, что отдельный диск подходит для 11 кВ. Номинальное напряжение на 3-фазных линиях электропередачи относится к фазе к фазе, а фаза к земле (которая имеет значение для изоляторов), конечно, будет меньше.Есть математическая формула для выяснения этого (которая сейчас ускользает от меня, боюсь, математика не моя сильная сторона, а техническая школа была давным-давно!)

115 кВ

Линия 1070 идет от Montville до подстанции Bozrah Light & Power. Обратите внимание на старые изолирующие диски с коричневой глазурью. В этой линии используется девять изоляторных дисков на фазу, а в новой линии от Card St. — восемь серых дисков.Некоторые онлайн-исследования показывают, что отдельный диск подходит для 11 кВ. Номинальное напряжение на 3-фазных линиях электропередачи относится к фазе к фазе, а фаза к земле (которая имеет значение для изоляторов), конечно, будет меньше. Есть математическая формула для выяснения этого (которая сейчас ускользает от меня, боюсь, математика не моя сильная сторона, а техническая школа была давным-давно!)

Формула трехфазной мощности Превосходный парфюмированный крем для тела, сладострастный, как бальзам, с его щедрой формулой, богатой маслом ши и аргановым маслом, которые тщательно балуют и питают кожу.

Philosykos содержит все части фигового дерева: корни, молочный сок плодов, ствол и, прежде всего, свежесть листьев на всех этапах их роста. Белый кедр, который добавляет

электрического тока | Формула и определение

Электрический ток , любое движение носителей электрического заряда, таких как субатомные заряженные частицы (например, электроны с отрицательным зарядом, протоны с положительным зарядом), ионы (атомы, потерявшие или получившие один или несколько электронов), или дырки (недостаток электронов, который можно рассматривать как положительные частицы).

Подробнее по этой теме

Электромагнетизм: Принцип сохранения заряда

Электрический ток — это мера потока заряда, например, заряда, протекающего по проводу. Размер текущего …

Электрический ток в проводе, носителями заряда которого являются электроны, является мерой количества заряда, проходящего через любую точку провода за единицу времени.В переменном токе движение электрических зарядов периодически меняется на противоположное; в постоянном токе это не так. Во многих контекстах направление тока в электрических цепях принимается за направление потока положительного заряда, направление, противоположное фактическому дрейфу электронов. При таком определении ток называется обычным током.

Узнайте, почему низкое сопротивление меди делает ее отличным проводником электрических токов.

Взаимосвязь между током и сопротивлением в электрической цепи.

Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видео по этой статье

Ток обычно обозначается символом I . Закон Ома связывает ток, протекающий по проводнику, с напряжением В и сопротивлением R ; то есть V = I R . Альтернативная формулировка закона Ома: I = V / R .

Ток в газах и жидкостях обычно состоит из потока положительных ионов в одном направлении вместе с потоком отрицательных ионов в противоположном направлении.Для обработки общего эффекта тока его направление обычно принимается за направление положительного носителя заряда. Ток отрицательного заряда, движущийся в противоположном направлении, эквивалентен положительному заряду такой же величины, движущемуся в обычном направлении, и должен быть включен как вклад в общий ток. Ток в полупроводниках состоит из движения дырок в обычном направлении и электронов в противоположном направлении.

Получите эксклюзивный доступ к контенту нашего 1768 First Edition с подпиской.Подпишитесь сегодня

Существуют токи многих других видов, такие как пучки протонов, позитронов или заряженных пионов и мюонов в ускорителях частиц.

Электрический ток создает сопутствующее магнитное поле, как в электромагнитах. Когда электрический ток течет во внешнем магнитном поле, он испытывает магнитную силу, как в электродвигателях. Потери тепла или энергия, рассеиваемая электрическим током в проводнике, пропорциональна квадрату тока.

магнитное поле, создаваемое электрическим током

Магнитное поле, создаваемое небольшим отрезком провода с электрическим током i .

Предоставлено Департаментом физики и астрономии Университета штата Мичиган

Распространенной единицей электрического тока является ампер, который определяется как поток заряда в один кулон в секунду, или 6,2 × 10 18 электронов в секунду . Единицы тока сантиметр – грамм – секунда — это электростатическая единица заряда (esu) в секунду. Один ампер равен 3 × 10 9 esu в секунду.

Коммерческие линии электропередач обеспечивают ток около 100 ампер в обычном доме; 60-ваттная лампочка потребляет около 0.5 ампер тока и однокомнатный кондиционер около 15 ампер. (Подробнее об электрическом токе, см. электричество: Постоянный электрический ток и электричество: Переменные электрические токи.)

Калькулятор закона Ом

Укажите любые 2 значения и нажмите «Рассчитать», чтобы получить другие значения в уравнениях закона Ома V = I × R и P = V × I.

Связано: счетчик резисторов

Закон Ома

Закон

Ома гласит, что ток через проводник между двумя точками прямо пропорционален напряжению.Это верно для многих материалов в широком диапазоне напряжений и токов, а сопротивление и проводимость электронных компонентов, изготовленных из этих материалов, остаются постоянными. Закон Ома верен для цепей, которые содержат только резистивные элементы (без конденсаторов или катушек индуктивности), независимо от того, является ли управляющее напряжение или ток постоянным (DC) или изменяющимся во времени (AC). Его можно выразить с помощью ряда уравнений, обычно всех трех вместе, как показано ниже.

Где:

В — напряжение в вольтах
R — сопротивление в Ом
I ток в амперах

Электроэнергетика

Мощность — это скорость, с которой электрическая энергия передается по электрической цепи в единицу времени, обычно выражаемая в ваттах в Международной системе единиц (СИ).Электроэнергия обычно вырабатывается электрическими генераторами и поставляется предприятиям и домам через электроэнергетику, но также может поступать от электрических батарей или других источников.

В резистивных цепях закон Джоуля можно объединить с законом Ома, чтобы получить альтернативные выражения для количества рассеиваемой мощности, как показано ниже.

Где:

P — мощность в ваттах

Колесо формул закона Ома

Ниже приведено колесо формул для соотношений по закону Ома между P, I, V и R.По сути, это то, что делает калькулятор, и это просто представление алгебраической манипуляции с приведенными выше уравнениями. Чтобы использовать колесо, выберите переменную для поиска в середине колеса, а затем используйте соотношение для двух известных переменных в поперечном сечении круга.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *