Как найти падение напряжения во внешней цепи - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

Электродвижущая
сила источника тока (сокращенно, ЭДС)
измеряется работой, совершаемой
сторонними силами при перемещении
единичного положения заряда внутри
источника тока, и выражается в вольтах
и обозначается символом E
:

E

(1.1)

Для данного
источника тока значение ЭДС
– величина
постоянная,
не зависящая от сопротивления цепи, в
которую данный источник включается.

Для поддержания
постоянного тока в электрической цепи
необходимо, чтобы разность потенциалов
(напряжение) на ее концах была неизменной.
Для этого используют источник электрической
энергии. Разность потенциалов на ее
полюсах образуется вследствие разделения
зарядов на положительные и отрицательные
сторонними силами (не электрического
происхождения). Когда цепь замыкается,
разделенные в источнике тока заряды
образуют электрическое поле, которое
перемещает заряды во внешней цепи
(внутри источника заряды движутся
навстречу полю под действием сторонних
сил).

Таким образом,
энергия,
запасенная в источнике тока, расходуется
на работу по перемещению заряда во
внешней цепи с сопротивлением R
и во внутренней цепи с сопротивлением
r
(закон Ома
для полной цепи):

(1.2)

или

(1.3)

тогда

E

(1.4)

где

E
– ЭДС
данного источника, В;

U_внеш
= I·R
– падение напряжения во внешней
цепи, В;

U_внутр
= I·r
– падение напряжения во внешней
цепи, В;

R
– сопротивление внешней цепи, Ом;

r
– сопротивление внутренней цепи
(внутри источника энергии), Ом;

Тогда сопротивление
внутренней цепи:

(1.5)

или с учетом (1.4):

(1.6)

Внутреннее
сопротивление цепи r
данного источника (как и ЭДС), можно
считать величиной постоянной. Чем меньше
r,
т.е. чем меньше U_внутр,
тем эффективнее работает источник
электрической энергии. Чем больше
внешнее сопротивление R,
тем меньше сила тока в цепи. (Падение
напряжения во внешней цепи равно ЭДС
в предельном случае, если внутреннее
сопротивление r
= 0)

2 Оборудование

2.1 Источник
электрической энергии (выпрямитель
селеновый ВС-1)

2.2 Амперметр

2.3 Вольтметр

2.4 Реостат

2.5 Ключ

2.6 Соединительные
провода.

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Общие положения

В данной работе
определяют следующие величины:

Определяются
экспериментально (с помощью приборов):

ЭДС
— измеряется вольтметром — при
разомкнутой цепи.
U_внеш
– падение напряжения во внешней цепи
(напряжение на зажимах источника)
измеряется тем же вольтметром — при
замкнутой цепи.
I
– сила тока, измеряется амперметром

Рассчитываются по формулам:

U_внутр
— падение напряжения во внутренней
цепи (внутри источника) вычисляется
из закона Ома (1.4):

r
– внутреннее сопротивление источника
тока, рассчитывается по формуле (1.5)
или (1.6):

E

(1.6)

Внимание! Амперметр
рассчитан на измерения токов, не
превышающих 3 ампера. Поэтому категорически
запрещено устанавливать значения тока
превышающие 3
А! Это приводит к порче прибора.

Нарушение техники
безопасности при выполнении лабораторной
работы не допустимо!

Выполнение экспериментальной части:

1 Собрать электрическую схему (рисунок
1) / Начертить в своем отчете о лабораторной
работе/.

Рисунок
1 – Схема опыта по определению ЭДС и
внутреннего сопротивления источника
тока электрической энергии

/Ф.И.О. студента,
группа/

Таблица
3.1 — Экспериментальная часть

№ опыта	Экспериментальные значения	Расчетные значения
ЭДС	Напряжение на внешней части цепи	Сила тока в цепи	Внутреннее сопротивление	Напряжение на внутренней части цепи	Относительная погрешность	Абсолютная погрешность
Показания вольтметра при разомкнутой цепи	Показания вольтметра при замкнутой цепи	Показания амперметра
	E	U_внеш	I	r	U_внутр	δ	Δr
	В	В	А	Ом	В	%	Ом
1	2	3	4	5	6	7	8
1
2
3
Среднее значение	——	——	——		——
Цена деления: амперметра ΔI = ….. A вольтметра ΔU = ….. B

3.2 Получить
разрешение преподавателя на продолжение
работы!

Определите цену
деления амперметра и вольтметра и
запишите эти значения в
таблицу 3.1

3.3 Опыт № 1

3.4 Проверьте, что
ключ разомкнут!

Включить источник
электрической энергии.

3.5 замкнуть ключ

Убедиться, что
при замыкании ключа показания
вольтметра уменьшаются по сравнению
с разомкнутым состоянием. Почему?

Ответ:

при
разомкнутой
внешней цепи вольтметр показывает
значение ЭДС;
при
замкнутой
внешней цепи вольтметр показывает
падение
напряжения во внешней цепи U_внеш
– и это значение меньше, чем ЭДС
потому, что часть напряжения
расходуется внутри источника – на
внутреннее сопротивление (это
нежелательные потери, чем выше класс
источника электрической энергии,
тем меньше эти потери):

Измерить
ЭДС E
— вольтметром, при
разомкнутой цепи.

3.6 Плавно передвигая
движок реостата R,
установить первое значение тока (по
амперметру) в пределах : I₁
~ 1,5÷ 1,8 А.

Измерить следующие
величины:

силу
тока I
— амперметром;
падение
напряжения во внешней цепи U_внеш
— вольтметром, при
замкнутой цепи;

Результаты
измерений занести в таблицу 3.1.

Опыт № 2

Измерить
ЭДС источника E
— вольтметром, при
разомкнутой цепи.
Убедитесь,
что ЭДС источника E
осталась прежней (в пределах
экспериментальной погрешности)

Плавно передвигая
движок реостата R,
установить второе значение тока (по
амперметру) в пределах : I₂
~ 2,0÷
2,5 А.

При передвижении
движка реостата — изменяется
сопротивление внешней цепи
R.

Измерить следующие
величины:

силу
тока I
— амперметром;
падение
напряжения во внешней цепи U_внеш
— вольтметром, при
замкнутой цепи;

Результаты
измерений занести в таблицу 3.1.

Опыт № 3

Измерить
ЭДС источника E
— вольтметром, при
разомкнутой цепи.
Убедитесь,
что ЭДС источника E
осталась прежней (в пределах
экспериментальной погрешности)

Плавно передвигая
движок реостата R,
установить второе значение тока (по
амперметру) в пределах : I₃
~ 2,5÷
2,9 А.

При передвижении
движка реостата — изменяется
сопротивление цепи
R.

Измерить следующие
величины:

силу
тока I
— амперметром;
падение
напряжения во внешней цепи U_внеш
— вольтметром, при
замкнутой цепи;

Результаты
измерений занести в таблицу 3.1.

Напоминание!
Амперметр рассчитан на измерения
токов, не превышающих 3 ампера. Поэтому
категорически запрещено устанавливать
значения тока превышающие 3
А! Это приводит к порче прибора.

3.7 Повторить опыт
3 раза, устанавливая значения тока

в пределах от
2,5 до 3 А.

Источник

При последовательномсоединении резисторов, их эквивалентное (общее) сопротивление равно сумме сопротивлений всех резисторов, входящих в цепочку

Соединение, при котором несколько ветвей присоединены к одной паре узлов, называется параллельным (рис.5).

Источник

Падение напряжения

На каждом сопротивлении r при прохождении тока I возникает напряжение U=I∙r, которое называется обычно падением напряжения на этом сопротивлении.

Если в электрической цепи только одно сопротивление r, все напряжение источника Uист падает на этом сопротивлении.

Если в цепи имеются два сопротивления r1 и r2, соединенные последовательно, то сумма напряжений на сопротивлениях U1=I∙r1 и U2=I∙r2 т. е. падений напряжения, равна напряжению источника: Uист=U1+U2.

Напряжение источника питания равно сумме падений напряжения в цепи (2-й закон Кирхгофа).

1. Какое падение напряжения возникает на нити лампы сопротивлением r=15 Ом при прохождении тока I=0,3 А (рис. 1)?

Падение напряжения подсчитывается по закону Ома: U=I∙r=0,3∙15=4,5 В.

Напряжение между точками 1 и 2 лампочки (см. схему) составляет 4,5 В. Лампочка светит нормально, если через нее проходит номинальный ток или если между точками 1 и 2 номинальное напряжение (номинальные ток и напряжение указываются на лампочке).

2. Две одинаковые лампочки на напряжение 2,5 В и ток 0,3 А соединены последовательно и подключены к карманной батарее с напряжением 4,5 В. Какое падение напряжения создается на зажимах отдельных лампочек (рис. 2)?

Одинаковые лампочки имеют равные сопротивления r. При последовательном включении через них проходит один и тот же ток I. Из этого следует, что на них будут одинаковые падения напряжения, сумма этих напряжений должна быть равна напряжению источника U=4,5 В. На каждую лампочку приходится напряжение 4,5:2=2,25 В.

Можно решить эту задачу и последовательным расчетом. Сопротивление лампочки рассчитываем по данным: rл=2,5/0,3=8,33 Ом.

Ток в цепи I = U/(2rл )=4,5/16,66=0,27 А.

Падение напряжения на лампочке U=Irл=0,27∙8,33=2,25 В.

3. Напряжение между рельсом и контактным проводом трамвайной линии равно 500 В. Для освещения используются четыре одинаковые лампы, соединенные последовательно. На какое напряжение должна быть выбрана каждая лампа (рис. 3)?

Одинаковые лампы имеют равные сопротивления, через которые проходит один и тот же ток. Падения напряжения на лампах будут тоже одинаковыми. Значит, на каждую лампу будет приходиться 500:4=125 В.

4. Две лампы мощностью 40 и 60 Вт с номинальным напряжением 220 В соединены последовательно и включены в сеть с напряжением 220 В. Какое падение напряжения возникает на каждой из них (рис. 4)?

Первая лампа имеет сопротивление r1=1210 Ом, а вторая r2=806,6 Ом (в нагретом состоянии). Ток, проходящий через лампы, I=U/(r1+r2 )=220/2016,6=0,109 А.

Падение напряжения на первой лампе U1=I∙r1=0,109∙1210=132 В.

Падение напряжения на второй лампе U2=I∙r2=0,109∙806,6=88 В.

На лампе с большим сопротивлением большее падение напряжения, и наоборот. Накал нитей обеих ламп очень слаб, однако у лампы 40 Вт он несколько сильнее, чем у лампы 60 Вт.

5. Чтобы напряжение на электродвигателе Д (рис. 5) было равно 220 В, напряжение в начале длинной линии (на электростанции) должно быть больше 220 В на величину падения (потери) напряжения на линии. Чем больше сопротивление линии и ток в ней, тем больше падение напряжения на линии.

В нашем примере падение напряжения в каждом проводе линии равно 5 В. Тогда напряжение на шинах электростанции должно быть равно 230 В.

6. От аккумулятора напряжением 80 В потребитель питается током 30 А. Для нормальной работы потребителя допустимо 3% падения напряжения в проводах из алюминия с сечением 16 мм2. Каким может быть максимальное расстояние от аккумулятора до потребителя?

Допустимое падение напряжения в линии U=3/100∙80=2,4 В.

Сопротивление проводов ограничивается допустимым падением напряжения rпр=U/I=2,4/30=0,08 Ом.

По формуле для определения сопротивления подсчитаем длину проводов: r=ρ∙l/S, откуда l=(r∙S)/ρ=(0,08∙16)/0,029=44,1 м.

Если потребитель будет отдален от аккумулятора на 22 м, то напряжение на нем будет меньше 80 В на 3%, т.е. равным 77,6 В.

7. Телеграфная линия длиной 20 км выполнена из стального провода диаметром 3,5 мм. Обратная линия заменена заземлением через металлические шины. Переходное сопротивление между шиной и землей rз=50 Ом. Каким должно быть напряжение батареи в начале линии, если сопротивление реле на конце линии rр=300 Ом, а ток реле I=5 мА?

Схема включения показана на рис. 6. При нажатии телеграфного ключа в месте посылки сигнала реле в месте приема на конце линии притягивает якорь К, который в свою очередь включает своим контактом катушку записывающего аппарата. Напряжение источника должно компенсировать падение напряжения в линии, принимающем реле и переходных сопротивлениях заземляющих шин: U=I∙rл+I∙rр+I∙2∙rз; U=I∙(rл+rр+2∙rз).

Напряжение источника равно произведению тока на общее сопротивление цепи.

Сечение провода S=(π∙d^2)/4=(π∙3,5^2)/4=9,6 мм2.

Сопротивление линии rл=ρ∙l/S=0,11∙20000/9,6=229,2 Ом.

Результирующее сопротивление r=229,2+300+2∙50=629,2 Ом.

Напряжение источника U=I∙r=0,005∙629,2=3,146 В; U≈3,2 В.

Падение напряжения в линии при прохождении тока I=0,005 А будет: Uл=I∙rл=0,005∙229,2=1,146 В.

Сравнительно малое падение напряжения в линии достигается благодаря малой величине тока (5 мА). Поэтому в месте приема должно быть чувствительное реле (усилитель), которое включается от слабого импульса 5 мА и своим контактом включает другое, более мощное реле.

8. Как велико напряжение на лампах в схеме на рис. 28, когда: а) двигатель не включен; б) двигатель запускается; в) двигатель в работе.

Двигатель и 20 ламп включены в сеть с напряжением 110 В. Лампы рассчитаны на напряжение 110 В и мощность 40 Вт. Пусковой ток двигателя Iп=50 А, а его номинальный ток Iн=30 А.

Подводящий медный провод имеет сечение 16 мм2 и длину 40 м.

Из рис. 7 и условия задачи видно, что ток двигателя и ламп вызывает в линии падение напряжения, поэтому напряжение на нагрузке будет меньше 110 В.

Отсюда напряжение на лампах Uламп=U-2∙Uл.

Надо определить падение напряжения в линии при различных токах: Uл=I∙rл.

Ток, проходящий через все лампы,

Падение напряжения в линии, когда включены только лампы (без двигателя),

Напряжение на лампах в этом случае равно:

При пуске двигателя лампы будут светить слабее, так как падение напряжения в линии больше:

2∙Uл=(Iламп+Iдв )∙2∙rл=(7,27+50)∙0,089=57,27∙0,089=5,1 В.

Минимальное напряжение на лампах при пуске двигателя будет:

Когда двигатель работает, падение напряжения в линии меньше, чем при пуске двигателя, но больше, чем при выключенном двигателе:

2∙Uл=(Iламп+Iном )∙2∙rл=(7,27+30)∙0,089=37,27∙0,089=3,32 В.

Напряжение на лампах при нормальной работе двигателя равно:

Даже небольшое снижение напряжения на лампах относительно номинального сильно влияет на яркость освещения.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Что называется падением напряжения на участке цепи

Работа электроприборов невозможна без определенных параметров сети. Они состоят из многих факторов. Один из них – сопротивление проводников электрическому току. Учитывая сечение при выборе проводов или кабелей, необходимо брать в расчет и падение напряжения.

Основные понятия

Падение напряжения – это величина, отраженная в изменении потенциала в разных частях проводника. Протекающий от источника по направлению к нагрузке ток меняет свои параметры в силу сопротивления проводов, но его направление остается неизменным. Измерить напряжение можно с помощью вольтметра:

двумя приборами в начале и конце линии;
поочередное измерение в нескольких местах;
вольтметром, подключенным параллельно кабелю.

Простейшая цепь – источник питания, проводник, нагрузка. Примером может быть лампа накаливания, включенная в розетку 220 В. Если замерить прибором напряжение на лампе, оно будет немного ниже. Падение возникло на сопротивлении лампы.

Напряжение или падение напряжения на участке цепи можно вычислять, применяя закон Ома, по формуле U = IR, где:

U – электрическое напряжение (вольт);
I – сила тока в проводнике (ампер);
R – сопротивление цепи или ее элементов (ом).

Зная две любые величины, можно вычислить третью. При этом нужно учитывать род тока – переменный или постоянный. Если в цепи несколько параллельно подключенных сопротивлений, расчет несколько усложняется.

Результат понижения напряжения

Распространено явление, когда входное напряжение определяется ниже установленной нормы. Проседание по длине кабеля возникает по причине прохождения высокого тока, который вызывает увеличение сопротивления. Также потери возрастают на линиях большой протяженности, что характерно для сельской местности.

Согласно нормативам, потери от трансформатора до самого удаленного участка должны составлять не более 9%. Результат отклонения параметров от нормы может быть следующим:

сбой работы энергозависимых установок и оборудования, осветительных приборов;
выход электроприборов из строя при низких показателях напряжения на входе;
снижение вращающего момента при пуске электродвигателя или компрессорной установки;
пусковой ток приводит к перегреву и отключению двигателя;
неравномерная токовая нагрузка в начале линии и на удаленном конце;
осветительные приборы работают вполнакала;
потери электроэнергии, недоиспользование мощности тока.

В рабочем режиме потери напряжения в кабеле могут быть до 5%. Это значение допустимо для сетей энергетической отрасли, так как токи большой мощности доставляются на дальние расстояния. К таким линиям предъявляются повышенные требования. Поэтому при потерях в быту следует уделить внимание вторичным сетям распределения энергии.

Причины падения напряжения

Перекос фаз в трехфазной цепи

Прежде всего нужно разобраться: это вина поставщика электроэнергии или потребителя. Проблемы с сетью возникают по таким причинам:

износ линий электропередач;
недостаточная мощность трансформаторов;
дисбаланс мощности или перекос фаз.

Эти проблемы связаны с поставщиком, самостоятельно их решить невозможно. Чтобы понять, правильно или нет работают высоковольтные линии, придется вызывать представителей энергосбыта. Они сделают замеры и составят заключение.

Удостовериться, что вина падения не связана с поставщиком, можно самостоятельно. Прежде всего, стоит выяснить у соседей, есть ли у них подобные проблемы. Для измерения напряжения в быту подойдет мультиметр. Его стоимость до 1000 рублей. Если прибор на входе в квартиру показывает нормальное напряжение, причину нужно искать в домашней сети.

Падать напряжение может из-за большой протяженности проводки. Когда длина сети превышает 100 метров, а сечение проводников 16 мм, колебания станут регулярными. Чтобы исправить ситуацию, придется менять проводку.

Слабые контакты – это дополнительное сопротивление току. К приборам он доходит в недостаточном количестве. К тому же неисправные контакты могут вызвать замыкание и привести к пожару. Чтобы нормализовать показатели, нужно заменить аварийный участок цепи и подгоревшие контакты.

Виновником может быть неправильное соединение проводов, идущих от ЛЭП к дому. Иногда вопреки требованиям безопасности соединяют медные провода с алюминиевыми или медные проводники соединены вместо клемм скруткой. Клеммы и зажимы изготовлены из некачественных материалов, либо срок их годности вышел.

Возможно, неисправность заключается в самом вводном аппарате. В этом случае его следует заменить.

Как рассчитать потери

Линейная зависимость между напряжением и током

При расчете электрической линии отклонения напряжений не должны превышать регламентированных норм. Допустимые колебания для бытовых однофазных сетей – 209–231В, для трехфазной сети напряжение может варьироваться от 361 до 399 В.

Колебания силы тока и потребляемой мощности приводит к изменению напряжения в токопроводящих жилах возле потребителя. Поэтому при составлении схемы электропроводки необходимо учитывать допустимые потери.

В однофазной сети идет два провода, поэтому падение напряжения можно найти по следующей формуле: U=I*R, в свою очередь, R=(r*2i)/S.

где r – удельное сопротивление, которое равно сопротивлению провода, сечением 1 мм2 и длиной 1м;
i – обозначается как длина проводника;
S – сечение кабеля.

Программа AutoCad для расчета падения напряжения

В трехфазной сети мощности на фазных проводах компенсируют друг друга, а длина нулевого проводника не учитывается, так как по нему не идет ток. Если нагрузка по фазам неравномерная, расчет выполняют как для однофазной сети. Для линий большой протяженности дополнительно учитывают емкостное и индуктивное сопротивление.

Расчет падения можно выполнять с помощью онлайн-калькулятора, также существуют специальные таблицы. В них показаны допустимые токовые нагрузки для кабелей разных типов. При расчетах сечения кабеля должны учитываться следующие данные:

материал изготовления проводников;
скрытая или открытая прокладка линии;
токовая нагрузка;
условия окружающей среды.

При протекании тока по кабелю, проводу или шине, происходит их нагревание. Этот процесс изменяет физические свойства проводников. Происходит оплавление изоляции, перегрев контактов, перегорание провода. От правильного подбора кабеля зависит надежность и бесперебойная работа электросети.

Как уменьшить падение напряжения и снизить потери в кабеле

Можно снизить количество потерь, уменьшив сопротивление на всем участке электросети. Экономию дает способ повторного заземления нуля на каждой опоре линии электропередач.

Стоимость электроснабжения линией большой протяженности, выбранной по допустимому падению напряжения, больше выбора, выполненного по нагреву кабеля. Все же есть возможность снизить эти расходы.

Усилить начальный потенциал питающего кабеля, подключив его к отдельному трансформатору.
Добиться постоянных величин напряжения в сети можно с помощью установки стабилизатора возле нагрузки.
Подключение потребителей с низкими нагрузками 12–36 В выполняют через трансформатор или блок питания.

Снизить расходы увеличением сечения питающего кабеля. Но этот метод потребует больших финансовых вложений.
При разработке линий энергоснабжения следует выбирать максимально короткий путь, так как прямая линия всегда короче ломаной.
При снижении температуры сопротивление металлов уменьшается. Вентилируемые кабельные лотки и другие конструкции снижают потери в линии.
Уменьшение нагрузки возможно, если есть много источников питания и потребителей.

Экономию дает должное содержание и профилактика электросетей – проверка плотности и прочности контактов, использование надежных клеммников.

Подходить к вопросу сохранения энергии нужно с полной ответственностью. Проблема потери напряжения может вывести из строя дорогостоящие приборы, инструменты. Не стоит пренебрегать мерами безопасности, они будут нивелировать скачки напряжения и защищать бытовую технику и оборудование на предприятии.

Источник

Содержание

1 Как найти падение напряжения?
2 Как рассчитать падение напряжения на участке цепи?
3 Как рассчитать ток по падению напряжения?
4 Как рассчитать сопротивление для понижения напряжения?
5 Как найти эдс формула?
6 Как найти напряжение?
7 Как зависит падение напряжения на участке цепи от величины тока?
8 Как рассчитать падение напряжения в проводах?
9 Как рассчитать падение напряжения после резистора?
10 Как рассчитать мощность зная ток и напряжение?
11 Как рассчитать ток в цепи?
12 Как рассчитать сопротивление гасящего резистора?
13 Как рассчитать сопротивление?

Как найти падение напряжения?

Падение напряжения на участке кабеля определённой длины рассчитывается как произведение тока, протекающего по кабелю на электрическое сопротивление кабеля, т. е. ? U=I*R.

Как рассчитать падение напряжения на участке цепи?

Как найти падение напряжения и правильно рассчитать его потерю в кабеле

определение номинального тока, проходящего через проводник. …
определение сопротивления R=(2*ρ*L)/s, где ρ – удельное сопротивление проводника, s – сечение провода в миллиметрах квадратных, а L – длина линии в миллиметрах;

Как рассчитать ток по падению напряжения?

Для того чтобы узнать ток, достаточно воспользоваться законом Ома. Если на дисплее мультиметра высветилось 2 В, то ток будет равен: I = U / R = 2 В / 1 Ом = 2 А. Перед процедурой измерения неплохо еще раз убедиться, что выбран достаточно мощный резистор, иначе он вспыхнет, как Атланта в Унесенных ветром.

Как рассчитать сопротивление для понижения напряжения?

Чтобы , на которую рассчитан наш резистор тока, необходимо воспользоваться следующей формулой: P(Вт) = I2(А) * R(Ом),

P(Вт) — мощность,
R(Ом) — сопротивление цепи (в данном случае резистора),
I(А) — ток, протекающий через резистор.

Как найти эдс формула?

На внутреннем участке цепи: Aвнутр=U1q , на внешнем участке цепи: Aвнеш=U2q. ЭДС источника тока равна сумме падений напряжений на внешнем и внутреннем участках цепи. 4. Если R растет, то I уменьшается.

Как найти напряжение?

Звучит эта формула следующим образом — электрическое напряжение равно отношению мощности к силе тока (чтобы найти напряжение нужно мощность разделить на ток). Сама же мощность находится путем перемножения тока на напряжение.

Как зависит падение напряжения на участке цепи от величины тока?

По закону Ома падение напряжения в каком-либо участке цепи U равно произведению сопротивления этого участка цепи R на силу тока в нем I, т. е. U — RI. Таким образом, чем больше сопротивление участка цепи, тем больше падение напряжения в этом участке цепи при данной силе тока.

Как рассчитать падение напряжения в проводах?

Падение напряжения на проводе

P = I U. ( …
U = R I. ( …
R = (ρ l) / S, где (3)
R – сопротивление провода, Ом,
ρ – удельное сопротивление провода, Ом·мм²/м,
l – длина провода, м,
S – площадь поперечного сечения, мм².
Таблица 0. Сопротивление медного провода в зависимости от площади сечения

Как рассчитать падение напряжения после резистора?

Напряжение источника должно компенсировать падение напряжения в линии, принимающем реле и переходных сопротивлениях заземляющих шин: U=I∙rл+I∙rр+I∙2∙rз; U=I∙(rл+rр+2∙rз). Напряжение источника равно произведению тока на общее сопротивление цепи.

Как рассчитать мощность зная ток и напряжение?

Формула расчета мощности электрического тока

Согласно закону Ома, сила тока(I) пропорциональна напряжению(U) и обратно пропорциональна сопротивлению(R), а мощность(P) рассчитывается как произведение напряжения и силы тока. Исходя из этого, ток в участке сети рассчитывается: I = P/U.

Как рассчитать ток в цепи?

Напряжение в параллельной цепи будет везде одинаково и его можно вычислить по закону Ома: V = IR (где I — это сила тока, а R — сопротивление).

Как рассчитать сопротивление гасящего резистора?

R = U / I = 2В / 0,02А = 100 Ом. В большинстве случаев подойдет маломощный резистор с мощностью 0,125-0,25Вт (МЛТ-0,125 и МЛТ-0,25). Если же ток и напряжение падения на резисторе будет очень отличаться то не помешает произвести расчет мощности резистора: P = U * I = 2В * 0,02А = 0,04 Вт.

Как рассчитать сопротивление?

Если известны значения общей силы тока и напряжения в цепи, общее сопротивление вычисляется по закону Ома: R = V/I. Например, напряжение в параллельной цепи равно 9 В, а общая сила тока равна 3 А. Общее сопротивление: RO = 9 В / 3 А = 3 Ом.

Источник

На чтение 7 мин Просмотров 6к. Опубликовано 16.09.2019 Обновлено 14.09.2019

Содержание

Основные понятия
Результат понижения напряжения
Причины падения напряжения
Как рассчитать потери
Как уменьшить падение напряжения и снизить потери в кабеле

Основные понятия

Вольтметр

двумя приборами в начале и конце линии;
поочередное измерение в нескольких местах;
вольтметром, подключенным параллельно кабелю.

Напряжение или падение напряжения на участке цепи можно вычислять, применяя закон Ома, по формуле U = IR, где:

U – электрическое напряжение (вольт);
I – сила тока в проводнике (ампер);
R – сопротивление цепи или ее элементов (ом).

Результат понижения напряжения

сбой работы энергозависимых установок и оборудования, осветительных приборов;
выход электроприборов из строя при низких показателях напряжения на входе;
снижение вращающего момента при пуске электродвигателя или компрессорной установки;
пусковой ток приводит к перегреву и отключению двигателя;
неравномерная токовая нагрузка в начале линии и на удаленном конце;
осветительные приборы работают вполнакала;
потери электроэнергии, недоиспользование мощности тока.

Изменяются характеристики и параметры эксплуатации электрических приборов. Например, из-за слабой мощности увеличивается время нагрева воды бойлером. Снижение напряжения приводит к сбоям в электронике.

В рабочем режиме потери напряжения в кабеле могут быть до 5%. Это значение допустимо для сетей энергетической отрасли, так как токи большой мощности доставляются на дальние расстояния. К таким линиям предъявляются повышенные требования. Поэтому при потерях в быту следует уделить внимание вторичным сетям распределения энергии.

Причины падения напряжения

Перекос фаз в трехфазной цепи

износ линий электропередач;
недостаточная мощность трансформаторов;
дисбаланс мощности или перекос фаз.

Слабые контакты – это дополнительное сопротивление току. К приборам он доходит в недостаточном количестве. К тому же неисправные контакты могут вызвать замыкание и привести к пожару. Чтобы нормализовать показатели, нужно заменить аварийный участок цепи и подгоревшие контакты.

Возможно, неисправность заключается в самом вводном аппарате. В этом случае его следует заменить.

Как рассчитать потери

Линейная зависимость между напряжением и током

где r – удельное сопротивление, которое равно сопротивлению провода, сечением 1 мм2 и длиной 1м;
i – обозначается как длина проводника;
S – сечение кабеля.

Программа AutoCad для расчета падения напряжения

материал изготовления проводников;
скрытая или открытая прокладка линии;
токовая нагрузка;
условия окружающей среды.

При протекании тока по кабелю, проводу или шине, происходит их нагревание. Этот процесс изменяет физические свойства проводников. Происходит оплавление изоляции, перегрев контактов, перегорание провода. От правильного подбора кабеля зависит надежность и бесперебойная работа электросети.

Как уменьшить падение напряжения и снизить потери в кабеле

Усилить начальный потенциал питающего кабеля, подключив его к отдельному трансформатору.
Добиться постоянных величин напряжения в сети можно с помощью установки стабилизатора возле нагрузки.
Подключение потребителей с низкими нагрузками 12–36 В выполняют через трансформатор или блок питания.

Чем длиннее кабель линии электропередач, тем большее сопротивление возникает при прохождении по нему тока. Очевидно, что потери напряжения также выше. Снизить их можно, комбинируя способы между собой.

Снизить расходы увеличением сечения питающего кабеля. Но этот метод потребует больших финансовых вложений.
При разработке линий энергоснабжения следует выбирать максимально короткий путь, так как прямая линия всегда короче ломаной.
При снижении температуры сопротивление металлов уменьшается. Вентилируемые кабельные лотки и другие конструкции снижают потери в линии.
Уменьшение нагрузки возможно, если есть много источников питания и потребителей.

Подходить к вопросу сохранения энергии нужно с полной ответственностью. Проблема потери напряжения может вывести из строя дорогостоящие приборы, инструменты. Не стоит пренебрегать мерами безопасности, они будут нивелировать скачки напряжения и защищать бытовую технику и оборудование на предприятии.

Источник

Как рассчитать падение напряжения на резисторах?

На чтение 3 мин Просмотров 13.2к. Опубликовано 15.12.2020 Обновлено 16.12.2020

Простая электрическая цепь состоит из источника питания, проводников и сопротивлений. На практике же электроцепи редко бывают простыми и включают в себя несколько различных ответвлений и повторных соединений.

В больших масштабах в роли сопротивлений может выступать бытовая техника, осветительные приборы и другие потребители. Давайте разберемся, что происходит с током и напряжением на каждом таком потребителе или резисторе с точки зрения электротехники.

Содержание

Основы электротехники
Два типа схем в электротехнике
Последовательная цепь
Параллельная цепь
Падение напряжения в последовательной цепи
Падение напряжения в параллельной цепи

Основы электротехники

Закон Ома гласит, что напряжение равно силе тока умноженной на сопротивление. Это может относиться к цепи в целом, участку цепи или к конкретному резистору. Самая распространенная форма этого закона записывается:

U=IR

Два типа схем в электротехнике

Последовательная цепь

Здесь ток протекает по одному проводнику. Независимо от того, какие сопротивления встречаются на его пути, просто суммируйте их, чтобы получить общее сопротивление цепи в целом:

R_о = R₁ + R₂ + … + R_N (последовательная цепь)

Последовательная цепь

Параллельная цепь

В этом случае проводник разветвляется на два или более других проводника, на каждом из которых имеется своё сопротивление. В этом случае полное сопротивление определяется как:

1/R_о = 1/R₁ + 1/R₂ + … + 1/R _N (параллельная цепь)

Параллельная цепь

Если взглянуть на эту формулу, можно сделать вывод, что добавляя сопротивления одинаковой величины, вы уменьшаете сопротивление цепи в целом. Согласно закону Ома это фактически увеличивает ток!

Если это кажется нелогичным, представьте себе поток автомобилей, которые выезжают с парковки через один шлагбаум и тот же самый поток который выезжает со стоянки, которая имеет несколько выездов. Несколько выездов явно увеличит поток покидающих стоянку машин.

Падение напряжения в последовательной цепи

Если вы хотите найти падение напряжения на отдельных резисторах в цепи, выполните следующие действия:

Рассчитайте общее сопротивление, сложив отдельные значения R.
Рассчитайте ток в цепи, который одинаков для каждого резистора, поскольку в цепи только один проводник.
Рассчитайте падение напряжения на каждом резисторе, используя закон Ома.

Пример: источник питания 24 В и три резистора подключены последовательно, где R₁ = 4 Ом, R₂ = 2 Ом и R₃ = 6 Ом. Чему равно падение напряжения на каждом резисторе?

Схема для решения задачи на последовательно подключенное сопротивление

Сначала рассчитаем общее сопротивление: 4 + 2 + 6 = 12 Ом.
Далее рассчитываем ток: 24 В / 12 Ом = 2 А
Теперь используем ток, чтобы вычислить падение напряжения на каждом резисторе. Используя Закон Ома (U = IR) для каждого резистора, получим значения R₁, R₂ и R₃ равными 8 В, 4 В и 12 В соответственно.

Падение напряжения в параллельной цепи

Пример: источник питания 24 В и три резистора подключены параллельно, где R₁ = 4 Ом, R₂ = 2 Ом и R₃ = 6 Ом, как и в предыдущей схеме. Чему будет равно падение напряжения на каждом резисторе?

Схема для решения задачи на паралельно подключенное сопротивление

В этом случае все проще: независимо от значения сопротивления падение напряжения на каждом резисторе одинаково. Это означает, что падение напряжения на каждом из них — это просто общее напряжение цепи, деленное на количество резисторов в цепи, или 24 В / 3 = 8 В.

Применяя эти несложные правила вы сможете рассчитать падение напряжения даже в сложной цепи, достаточно лишь разделить её на простые участки.

Савельев Николай

Инженер по телевизионному оборудованию Электрика и электроника, это не только моё хобби, но и работа

Источник