Расчет электрической мощности
В прошлой статье мы с вами вывели формулу для определения мощности в электрической цепи: умножая напряжение в "вольтах" на силу тока в "амперах", мы получаем мощность в "ваттах". Давайте применим ее к следующей схеме:
В этой схеме есть две известные нам величины: напряжение батареи составляет 18 вольт, а сопротивление лампы — 3 ома. Используя Закон Ома мы определим третью величину — силу тока:
Сейчас, зная силу тока, мы можем помножить ее значение на напряжение и получить мощность:
Это значит что лампа рассеивает 108 ватт энергии в форме сета и тепла.
Давайте в этой же схеме увеличим напряжение батареи и поглядим что произойдет. Интуиция дает подсказку нам, что при увеличении напряжения и постоянном сопротивлении, сила тока в цепи также возрастет. А это означает, что возрастет и мощность:
В этой схеме напряжение батареи изменено и составляет 36 вольт заместо прежних 18. Сопротивление лампы не поменялось, и равно 3 омам. Сила тока сейчас будет равна:
Давайте обсудим приобретенное значение. Если I=U/R, и мы удваиваем значение напряжения (U), оставляя постоянным сопротивление, то по логике вещей сила тока у нас тоже должна удвоиться. Вправду, сила тока в данной схеме имеет значение 12 ампер заместо прежних 6. А на данный момент давайте вычислим мощность:
Направьте внимание, что мощность у нас также возросла по сопоставлению с предшествующим примером, и возросла она значительнее, чем возросла сила тока. Почему так вышло? Ответ на этот вопрос прост. Мощность является функцией напряжения умноженного на силу тока, а так как обе эти величины удвоились по сопоставлению с прошлыми значениями, то мощность возросла в 2х2 либо в 4 раза. Вы сможете проверить эту цифру разделив 432 ватта на 108 ватт и лицезрев, что соотношение между ними равно 4.
Используя арифметику мы можем конвертировать формулу мощности применительно к тем случаям, когда нам не понятно значение напряжения либо силы тока:
Если нам известны только напряжение (U) и сопротивление (R):
Если нам известны только сила тока (I) и сопротивление (R):
Историческая справка: первым математическую связь между рассеиваемой мощностью и силой тока через сопротивление открыл не Георг Симон Ом, а Джеймс Прескотт Джоуль. Это открытие, опубликованное в 1841 году и содержащее формулу P=I 2 R, стало понятно как Закон Джоуля. Но очень нередко эти уравнения причисляются к Закону Ома.
Как рассчитывается сила тока в электрической цепи: формулы и порядок расчета при различных узнаваемых показателях
Сила тока — это движение заряженных частиц, являющееся одной из главных черт в цепи электричества. Эта величина измеряется Амперами. Силой электрического тока измеряется нагрузка на проводящих ток проводах, шинах и дорожках плат.
Благодаря данной величине можно осознать, сколько энергии протекает в проводнике за определённое количество времени. Вычислить значение можно различными методами, которые зависят от имеющихся в наличии данных.
Из-за того, что варианты решения и известные значения могут быть различными, можно повстречаться с неуввязками в расчетах. Дальше разглядим, как верно можно найти силу тока при помощи различных значений.
При помощи мощности и напряжения
В случае если из всех узнаваемых данных у вас есть только значение мощности употребления и напряжение, необходимо пользоваться обычной формулой, не включающей в себя сопротивление: P = IU
При всем этом из этой же формулы можно получить следующую: I = P/U
Данная формула подходит для цепи с неизменным током. А для расчетов силы тока в цепях с переменным током (такая формула может пригодиться Для вас, если Вы желаете вычислить силу тока в электрическом движке) необходимо учесть ещё и коэффициент мощности (его же по другому именуют «косинус фи»).
В данном случае для электродвигателя с 3-мя фазами действует необходимо выстроить расчет незначительно по другому.
Найдите P, беря во внимание при всем этом коэффициент полезного деяния: Р1 = Р2/η
В этой формуле P 2 является активной полезной мощностью на вале, а η является коэффициентом полезного деяния. Эти значения обычно можно отыскать на самом движке.
После чего необходимо отыскать полную мощность с учётом коэффициента мощности (он же cos φ, его значение обозначено на движке): S = P1/cosφ
Дальше обусловьте ток употребления: Iном = S/(1,73·U)
1.73 является корнем из трёх, это значение необходимо для расчёта цепи на три фазы. Значение напряжение будет зависеть от метода включения электродвигателя (треугольником либо звездой) и Вольт, в большинстве случаев встречается 380.
При помощи напряжения либо мощности и сопротивления
Бывает и так, что для расчета силы электрического тока необходимо использовать напряжение с определённого участка либо величину нагрузки. Тогда проще всего применить закон Ома, который знает каждый, кто незначительно разбирается в физике.
Если же напряжение Для вас непонятно, но вы понимаете значение мощности и сопротивления, проводите расчет по следующей формуле: P=UI
Опять применяя закон Ома, можно получить следующее: U=IR
В таком случае: P=I2*R
Получаем следующую формулу: I2=P/R
Не считая того, можно применить следующий расчет, исходя из этих же формул и значений: I=(P/R)1/2
При помощи электродвижущей силы, внутреннего сопротивления и нагрузки
В некоторых студенческих учебниках встречаются так именуемые задачи с подколом. К ним относятся и те, где есть электродвижущая сила и значение внутреннего сопротивления.
Вспоминая закон Ома, силу электрического тока можно получить следующим образом: I=E/(R+r)
Тут Е будет электродвижущей силой, а r будет внутренним сопротивлением. R представляет собой нагрузку.
При помощи закона Джоуля-Ленца
Некоторые затрудняются определять силу тока, если есть:
- Время;
- Значение сопротивления;
- Кол-во выделяемого тепла от проводника.
При помощи решения задачи, необходимо пользоваться законом Джоуля-Ленца: Q=I2Rt
Исходя из этой формулы, расчет необходимо выстроить так: I2=QRt
Или так: I=(Q/Rt)1/2
Практические примеры
Дабы верно осознать все приведённые выше формулы, предлагаем Для вас разглядеть несколько примеров, которые могут повстречаться в учебниках по физике.
1-ый пример: рассчитаем силу тока из 2-х резисторов, при всем этом в цели есть последовательное и параллельное соединение. В источнике питания двенадцать Вольт.
Исходя из критерий задачи, необходимо получить два значения: одно для последовательного, а другое для параллельного соединения.
Для получения значения последовательного соединения, необходимо сложить сопротивления, дабы вывести общее: R1+R2=1+2=3 Ома
Дальше найти силу тока можно через закон Ома: I=U/R=12/3=4 Ампера
Для параллельного соединения расчёт будет следующим: Rобщ=(R1*R2)/(R1+R2)=1*2/3=2/3=0,67
С применением закона Ома итог будет таким: I=12*0,67=18А
2-ой пример: необходимо отыскать ток при соединении различных частей цепи. На выход питание составляет 24 Вольта, на резисторы от первого к третьему 1, 2 и 3 Ома соответственно.
В данном случае воспользовавшись формулой, которую мы обусловили выше, лицезреем следующий расчет: Rприв=(R2*R3)/(R2+R3)=(3*3)|(3+3)=9/6=3/2=1,5 Ома
С этой формулой схема будет смотреться так:
Сейчас определяем силу тока: I=U/(R1+Rприв)=24/(1+1,5)=24/2,5=9,6 Ампер
Это все методы определения силы. Потренируйтесь применять эти расчеты для типовых задач, и Вы можете лучше осознать принцип вычисления силы тока в электрической цепи!
