Проводники — вещества, в которых при появлении электрического поля возникает электрический ток. Они обладают небольшим удельным сопротивлением и практически без потерь проводят электрический ток. Проводниками являются – металлы и их сплавы, кислоты и щелочи (электролиты).
Лучше всего проводят ток – серебро, медь, золото и алюминий. В силу высокой стоимости серебро и золото применяется только в высокотехнологичных электронных схемах. Медь и алюминий получили большое распространение в качестве проводников. Медь наиболее часто встречающийся проводник, обладает большой устойчивостью к окислению, труднее ломается и постепенно вытесняет алюминий. Алюминий в основном используется в старой проводке.
Диэлектрики – материалы, которые обладают большим удельным сопротивлением к электрическому току.
Диэлектриками являются — пластмасса, резина, бумага, дерево, камень, стекло, текстолит, керамика, фарфор.
Сопротивление
Резистор — элемент электрической цепи, обладающий сопротивлением на пути прохождения электрического тока.
Ом — единица измерения сопротивления. Резистор реагирует на прикладываемое к нему напряжение. Чем больше внешняя поверхность резистора, тем большую мощность он может поглотить.
Провод или резистор, который не может рассеять нужную мощность, сильно нагревается, его сопротивление резко возрастает и в итоге он перегорает. Поэтому на резисторах указывают и другой параметр – рассеиваемую мощность (0,125, 0,25, 0,5, 1, 2,5 и более ватт).
Сопротивление проводника зависит от материала, длины и сечения проводника. При нагреве проводника сопротивление его увеличивается. Чем длиннее проводник, тем больше его сопротивление, но чем больше сечение проводника, тем меньше его сопротивление.
Электрическое напряжение
Разность потенциалов источника электрического тока называется электрическим напряжением. Электрическое напряжение измеряется в вольтах (В). Измеряется вольтметром, который подключается параллельно нагрузке или полюсам источника питания.
Напряжение между линейным и нулевым проводом называется фазное напряжение и равно 220 Вольт (Uф). Напряжение между двумя линейными проводами называется линейное напряжение и равно 380 Вольт (Uл).
Uл=√3Uф=1,73*220В=380В
В обычной сети линейное напряжение 380В, а фазное 220В. Встречаются еще и старые сети, в которых линейное напряжение 220В, а фазное 127В.
Переменный электрический ток
Электрический ток — направленное движение электронов от одного полюса замкнутой электрической цепи к другому. Они движутся от отрицательного полюса к положительному. Ток идет в направлении, противоположном движению электронов — от «+» к «-«, от источника тока к потребителю.
Электрический ток измеряется в амперах (А). Измеряется амперметром, который включается в разрыв цепи в том месте, где нужно измерить ток. Ток при работе нагревает провода, возникает электрическое поле. Чем больше ток, тем толще провода.
Переменный ток изменяется с частотой 50 периодов, частота 50 Гц.
Переменный ток с частотой 50 Гц 50 раз в секунду меняет свое направление и величину («+» и «-» меняются 50 раз в секунду) и изменяется по синусоидальному закону.
При переменном токе электроны меняют направление движения, полный цикл смены полярности источника питания называют колебанием.
Период — промежуток времени, в течение которого ток совершает одно полное колебание.
Частота — величина, обратная периоду, число периодов в секунду, измеряется в герцах (Гц).
Ток и напряжение в нагрузке увеличиваются и уменьшаются, а разница между минимальным и максимальным их значением называется амплитудой.
Три одинаковых по частоте и амплитуде переменных тока, сдвинутых по фазе друг относительно друга на 120 градусов или на одну треть периода, образуют трехфазную систему.
Каждая отдельная цепь трехфазной системы сокращенно называется фазой.
Для того, чтобы ток протекал в замкнутой электрической цепи, необходим источник электродвижущей силы, который вырабатывает электрическую энергию.
Постоянный электрический ток
В источниках постоянного тока (батарейках, аккумуляторах), сила тока,напряжение, не меняют своего направления. Если замкнутая электрическая цепь состоит из батарейки и резистора, то батарейка – источник электрической энергии, резистор – приемник электрической энергии, для соединения этих элементов имеются соединительные провода.
Закон Ома
Основной закон в электрике — сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи.
Формулы закона Ома: I=U/R, R=U/I, U=I*R
При увеличении напряжения увеличивается ток при одном и том же сопротивлении. Чем больше сопротивление, тем меньше ток при одном и том же
напряжении.
Законы Кирхгофа
Первый закон Кирхгофа
Сумма токов входящих в узел, равна сумме токов, выходящих из узла.
Точка, где сходится несколько проводников называется узлом. В любом узле электрической цепи алгебраическая сумма токов равна нулю.
где m – число ветвей подключенных к узлу.
Второй закон Кирхгофа
В любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжений на всех его участках.
где n – число источников ЭДС в контуре;
m – число элементов с сопротивлением Rк в контуре;
Uк = RкIк – напряжение или падение напряжения на к-м элементе контура.
Соединения проводников
Последовательное соединение двух проводников
Формулы для последовательного соединения двух проводников:
Iобщ = I1 = I2
Uобщ = U1 + U2
Rобщ = R1 + R2
Пример расчета схемы последовательного соединения проводников
Известно Uобщ=1В, R1=R2=1Ом, необходимо найти U1 и U2.
Сначала надо найти Rобщ, которое вычисляется по формуле: Rобщ=R1+R2=1+1=2Ом
По закону Ома можно найти Iобщ, который равен I1 и I2 и вычисляется по формуле: Iобщ=Uобщ/Rобщ=1/2=0,5А
Теперь по закону Ома можно найти U1, которое вычисляется по формуле: U1=R1*Iобщ=1*0,5=0,5В
Также по закону Ома можно найти U2, которое вычисляется по формуле: U2=R2*Iобщ=1*0,5=0,5В
Параллельное соединение проводников
Формулы для параллельного соединения двух проводников:
Iобщ = I1 + I2
Uобщ = U1 = U2
Rобщ = 1/R1 + 1/R2 = (R1*R2)/(R1+R2)
Пример расчета схемы параллельного соединения проводников
Известно Uобщ=1В, R1=R2=1Ом, необходимо найти Iобщ.
Сначала надо найти Rобщ, которое вычисляется по формуле: Rобщ=1/R1+1/R2=(R1*R2)/(R1+R2)=(1*1)/(1+1)=1/2=0,5Ом
По закону Ома можно найти Iобщ, который вычисляется по формуле Iобщ=Uобщ/Rобщ=1/0,5=2А
Соотношение токов и напряжений в трехфазных цепях
При соединении звездой:
Iл = Iф, Uл = √3*Uф
При соединении треугольником:
Iл =√3* Iф, Uл = Uф
Аварийные и ненормальные режимы работы электрической сети
Короткое замыкание — если замкнуть два провода, подводящие ток к электрическому прибору (фазу и нейтраль), то ток резко возрастет в 10 раз и более, электропроводка может загореться. Для избежания этого автоматический выключатель должен отключить напряжение в сети.
Перегрузка — сила тока превышает норму для электропроводки за продолжительной время. Для избежания этого автоматический выключатель также должен отключить напряжение.
Отклонение напряжения — в паспорте электрического прибора указано номинальное напряжение, которое обеспечивает его нормальную работу. При увеличении и понижении напряжения нарушается нормальная работа электроприбора и уменьшается его срок службы, при значительном отклонении возможен выход прибора из строя. В этом случае может помочь стабилизатор напряжения.
Скачки напряжения — кратковременное значительное увеличение напряжения. Такое напряжение может вывести из строя домашние электроприборы, в которых много электроники: компьютеры, телевизоры и т.д.. Может возникнуть при ударе молнии в электрические провода или в непосредственной близости от них, также при включении и отключении мощных электроприборов, нарушениях при проведении сварочных работ (в городе редко, в сельской местности чаще).
Перекос напряжения — одни электроприборы оказываются под повышенным напряжением, другие под пониженным. Такой режим возникает в результате неисправности в трехфазной сети, когда напряжения на фазах имеют разную величину.
Электрическая мощность
Энергию, потраченную нагрузкой, называют электрической мощностью, измеряется в ваттах. 1000 ватт равно 1 киловатт (кВт).
Потребители могут подключаться последовательно или параллельно, суммарная мощность все равно будет равна сумме потребляемых мощностей каждым потребителем.
Робщ = Р1+Р2+…Рn
S – полная мощность (кажущаяся), содержит активную и реактивную составляющие, потребляется от источника электроэнергии, измеряется в вольт-амперах (ВА), эта величина указывается на табличках приборов переменного тока.
S = IU = U²/R= √(P2+Q2)
P – активная мощность (эффективная), связана с той электрической энергией, которая может быть преобразована в другие виды энергии – тепловую, световую, механическую и др., измеряется в ваттах (Вт), представляет собой полезную мощность, которую можно использовать для выполнения работы.
P = IUcosф – для однофазной цепи, P = √3IUcosф – для трехфазной цепи, P = U*I — в цепи, где есть только активное сопротивление.
Q – реактивная мощность, связана с обменом электрической энергией между источником и потребителем, измеряется в вольт-амперах реактивных (вар), когда среднее значение мощности за период равно нулю, активная мощность равна нулю, энергия накопленная магнитным полем индуктивности, возвращается назад к источнику, ток в цепи не совершает работы, реактивный ток бесполезно загружает источники энергии и провода линии передач. Источниками реактивной энергии могут являться элементы, обладающие индуктивностью — электродвигатели, трансформаторы. Для того, чтобы уменьшить реактивную мощность на зажимах потребителей подключают конденсаторы (последовательно или параллельно).
Q = IUsinф – для однофазной цепи, Q = √3IUsinф – для трехфазной цепи.
Потребление электроэнергии измеряется в киловатт-часах (кВт-ч).
Количество потреблённой электроэнергии равно произведению мощности электроприбора на время его работы.
Сдвиг по фазе между током и напряжением обозначается углом φ. Коэффициент мощности — величина, равная отношению активной мощности к полной, величина cosф равная углу сдвига фаз между напряжением и током, чем он выше, тем лучше. Надо стараться сделать нагрузку такой, чтобы cosф был близок к единице (на практике 0,85 – 0,9, дальнейшее повышение до 1 экономически не оправдывается).
На практике в основном используется два различных способа установки компонентов в схемах. В основном используют как последовательное соединение, так и как параллельное соединение различных проводников.
Сопротивление, как известно, характеризует свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока. Мы можем описать последовательное и параллельное соединение проводников с помощью различных моделей. Однако мы также можем использовать удельное сопротивление в качестве объяснения.
Мы знаем формулу для вычисления сопротивления проводника:
R = (ρ*l) / S, где
- R — сопротивление проводника;
- ρ — удельное сопротивление вещества проводника (Ом*м);
- l — длина проводника (м);
- S — поперечное сечение проводника (м2).
Из этой формулы видно, что чем длиннее проводник, тем больше сопротивление. При последовательном соединении проводники расположены один за другим, следовательно сопротивления складываются.
Из формулы выше также видно, что чем больше поперечное сечение проводника, тем меньше сопротивление. При параллельном соединении проводники расположены рядом друг с другом. Если мы совместим проводники в один большой, то это будет соответствовать большему поперечному сечению. Следовательно, согласно формулы выше, общее сопротивление при увеличении поперечного сечения уменьшится.
Эти выводы нам пригодятся далее в статье.
Последовательное соединение проводников
Последовательное соединение, каких-либо компонентов, например, резисторов в схеме выглядит приблизительно как на схеме ниже:
По аналогии с двумя последовательно соединенными проводниками, мы также можем нарисовать два «прямоугольника» один за другим. Прямоугольник удлиняется и вместе с ним увеличивается и сопротивление. Сопротивления складываются. Применяется следующая формула:
Rобщ = R1 + R2 (примечание — на рисунке Rобщ = Rges )
Если у нас N проводников, тогда формула для расчета общего сопротивления последовательно соединенных проводников следующая:
Rобщ = R1 + R2 + …. + RN , то есть общее сопротивление равно сумме сопротивлений отдельных проводников.
Согласно схемы видно, что электрический ток протекает сначала через первый проводник, а от него непосредственно к следующему и всем последующим. Правила расчета электрического тока I и напряжения U для проводников R1 — RN выглядят следующим образом:
- Iобщ = I1 = I2 = I3 = …. = IN
- Uобщ = U1 + U2 + U3 + … + UN
Электрический ток остается неизменным, так как все электроны, протекающие через первый проводник, должны также протекать через второй, третий и все последующие проводники. Поэтому электрический заряд в электрической цепи с последовательным соединением не изменяется.
Напряжение пропорционально сопротивлению, иначе формула из закона Ома для участка цепи — R = U / I не выполнялась бы. Поэтому мы помним: U= R * I также применимо и здесь. Для электрической цепи с последовательным соединением проводников это означает, что чем больше сопротивление проводника, тем больше на нем падает напряжение.
Параллельное соединение проводников
Параллельное соединение, каких-либо компонентов, например, резисторов в схеме выглядит приблизительно как на схеме ниже:
По аналогии с двумя проводниками, соединенными параллельно, мы также можем нарисовать прямоугольник шире. Сопротивление становится меньше. Применяется следующая формула:
1 / Rобщ = 1 / R1 + 1 / R2 , отсюда:
Rобщ = ( R1 * R2 ) / (R1 + R2) (примечание — на рисунке Rобщ = Rges )
Если у нас N проводников соединено параллельно, тогда формула примет вид:
1 / Rобщ = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 + … + 1 / RN, то есть чем больше в электрической цепи подключено проводников, тем меньше будет общее сопротивление.
В каждом ответвлении ток I разделяется на I1, I2, … IN. Это приводит к следующим соотношениям:
- Iобщ = I1 + I2 + I3 + … + IN
- Uобщ = U1 = U2 = U3 = … = UN
В электрической цепи с параллельным соединением проводников напряжение постоянно, а электрический ток можно сложить до общего тока путем сложения отдельных токов на каждом из проводников.
Калькулятор
Этот калькулятор рассчитывает значение общего сопротивления для нескольких резисторов, соединенных последовательно или параллельно.
Расчет общего сопротивления для параллельного соединения
Примечание: Вы можете увеличить количество резисторов, подключенных последовательно или параллельно.
РАСЧЕТ ОБЩЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ДЛЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ
Примечание: Вы можете увеличить количество резисторов, подключенных последовательно или параллельно.
Практический пример
Рассмотрим пример-задачу, чтобы на практике увидеть, как можно применить формулы последовательного и параллельного соединения проводников, в качестве которых выступают резисторы.
Входные данные у нас следующие:
- Напряжение источника питания U0 = 120 В;
- R1 = 150 Ом, R2 = 62,5 Ом, R3 = 250 Ом.
Нам нужно найти:
Rобщ, Iобщ , I1, I2, I3, U1, U2, U3 и U23.
Сначала рассчитаем общее сопротивление R23 параллельной электрической цепи, которую образуют резисторы R2 и R3:
R23 = ( R2 * R3 ) / (R2 + R3) = (62,5 * 250) / (62,5 + 250) = 50 Ом.
Теперь можно мысленно заменить участок из параллельно соединенных резисторов R2 и R3 одним общим сопротивлением R23, который в свою очередь с R1 будет уже образовывать электрическую цепь с последовательным соединением резисторов. И мы, следовательно, можем рассчитать общее сопротивление:
Rобщ = R1 + R23 = 50 + 150 = 200 Ом.
Теперь мы можем рассчитать общий ток Iобщ этой последовательной электрической цепи, равный одновременно электрическому току I1 протекающему через резистор R1, используя закон Ома:
Iобщ = U0 / Rобщ = 120 / 200 = 0,6 А = I1.
Теперь мы можем рассчитать напряжение U1 на резисторе R1 и общее напряжение U23 в параллельной электрической цепи, состоящей из резисторов R2 и R3:
U1 = R1*I1 = 150 * 0,6 = 90 В.
А так как U0 = U1 + U23, то получаем U23 = U0 — U1 = 120 — 90 = 30 В = U2 = U3.
Наконец, мы вычисляем I2 и I3 :
I2 = U2 / R2 = 30 / 62,5 = 0,48 А
I3 = U3 / R3 = 30 / 250 = 0,12 А.
Список использованной литературы
- Перышкин А. В. Учебник для общеобразовательных учреждений 10 класс. М.: 2011. С.121
- Перышкин А. В. Учебник для общеобразовательных учреждений 8 класс № 42.
На практике в основном используется два различных способа установки компонентов в схемах. В основном используют как последовательное соединение, так и как параллельное соединение различных проводников.
Сопротивление, как известно, характеризует свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока. Мы можем описать последовательное и параллельное соединение проводников с помощью различных моделей. Однако мы также можем использовать удельное сопротивление в качестве объяснения.
Мы знаем формулу для вычисления сопротивления проводника:
R = (ρ*l) / S, где
- R — сопротивление проводника;
- ρ — удельное сопротивление вещества проводника (Ом*м);
- l — длина проводника (м);
- S — поперечное сечение проводника (м2).
Из этой формулы видно, что чем длиннее проводник, тем больше сопротивление. При последовательном соединении проводники расположены один за другим, следовательно сопротивления складываются.
Из формулы выше также видно, что чем больше поперечное сечение проводника, тем меньше сопротивление. При параллельном соединении проводники расположены рядом друг с другом. Если мы совместим проводники в один большой, то это будет соответствовать большему поперечному сечению. Следовательно, согласно формулы выше, общее сопротивление при увеличении поперечного сечения уменьшится.
Эти выводы нам пригодятся далее в статье.
Последовательное соединение проводников
Последовательное соединение, каких-либо компонентов, например, резисторов в схеме выглядит приблизительно как на схеме ниже:
По аналогии с двумя последовательно соединенными проводниками, мы также можем нарисовать два «прямоугольника» один за другим. Прямоугольник удлиняется и вместе с ним увеличивается и сопротивление. Сопротивления складываются. Применяется следующая формула:
Rобщ = R1 + R2 (примечание — на рисунке Rобщ = Rges )
Если у нас N проводников, тогда формула для расчета общего сопротивления последовательно соединенных проводников следующая:
Rобщ = R1 + R2 + …. + RN , то есть общее сопротивление равно сумме сопротивлений отдельных проводников.
Согласно схемы видно, что электрический ток протекает сначала через первый проводник, а от него непосредственно к следующему и всем последующим. Правила расчета электрического тока I и напряжения U для проводников R1 — RN выглядят следующим образом:
- Iобщ = I1 = I2 = I3 = …. = IN
- Uобщ = U1 + U2 + U3 + … + UN
Электрический ток остается неизменным, так как все электроны, протекающие через первый проводник, должны также протекать через второй, третий и все последующие проводники. Поэтому электрический заряд в электрической цепи с последовательным соединением не изменяется.
Напряжение пропорционально сопротивлению, иначе формула из закона Ома для участка цепи — R = U / I не выполнялась бы. Поэтому мы помним: U= R * I также применимо и здесь. Для электрической цепи с последовательным соединением проводников это означает, что чем больше сопротивление проводника, тем больше на нем падает напряжение.
Простые примеры расчета
Бытовая сеть переменного тока
Пример №1. Проверка ТЭНа.
В стиральную машину встроен трубчатый электронагреватель 1,25 кВт на 220 вольт. Требуется проверить его исправность замером сопротивления. По мощности рассчитываем ток и сопротивление.
I = 1250 / 220 = 5,68 А; R = 220 / 5,68 = 38,7 Ом.
Проверяем расчет сопротивления калькулятором по току и напряжению. Данные совпали. Можно приступать к электрическим замерам.
Пример №2. Проверка сопротивления двигателя
Допустим, что мы купили моющий пылесос на 1,6 киловатта для уборки помещений. Нас интересует ток его потребления и сопротивление электрического двигателя в рабочем состоянии. Считаем ток:
I = 1600 / 220 = 7,3 А.
Вводим в графы калькулятора напряжение 220 вольт и ток 7,3 ампера. Запускаем расчет. Автоматически получим данные:
- сопротивление двигателя — 30,1 Ома;
- мощность 1600 ватт.
Цепи постоянного тока
Рассчитаем сопротивление нити накала галогенной лампочки на 55 ватт, установленной в фаре автомобиля на 12 вольт.
Считаем ток:
I = 55 / 12 = 4,6 А.
Вводим в калькулятор 12 вольт и 4,6 ампера. Он вычисляет:
- сопротивление 2,6 ома.
- мощность 5 ватт.
Здесь обращаю внимание на то, что если замерить сопротивление в холодном состоянии мультиметром, то оно будет значительно ниже.
Это свойство металлов позволяет создавать простые и относительно дешевые лампы накаливания без сложной пускорегулирующей аппаратуры, необходимой для светодиодных и люминесцентных светильников.
Другими словами: изменение сопротивления вольфрама при нагреве до раскаленного состояния ограничивает возрастание тока через него. Но в холодном состоянии металла происходит бросок тока. От него нить может перегореть.
Для продления ресурса работы подобных лампочек используют схему постепенной, плавной подачи напряжения от нуля до номинальной величины.
В качестве простых, но надежных устройств для автомобиля часто используется релейная схема ограничения тока, работающая ступенчато.
При включении выключателя SA сопротивление резистора R ограничивает бросок тока через холодную нить накала. Когда же она разогреется, то за счет изменения падения напряжения на лампе HL1 электромагнит с обмоткой реле KL1 поставит свой контакт на удержание.
Он зашунтирует резистор, чем выведет его из работы. Через нить накала станет протекать номинальный ток схемы.
Параллельное соединение проводников
Параллельное соединение, каких-либо компонентов, например, резисторов в схеме выглядит приблизительно как на схеме ниже:
По аналогии с двумя проводниками, соединенными параллельно, мы также можем нарисовать прямоугольник шире. Сопротивление становится меньше. Применяется следующая формула:
1 / Rобщ = 1 / R1 + 1 / R2 , отсюда:
Rобщ = ( R1 * R2 ) / (R1 + R2) (примечание — на рисунке Rобщ = Rges )
Если у нас N проводников соединено параллельно, тогда формула примет вид:
1 / Rобщ = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 + … + 1 / RN, то есть чем больше в электрической цепи подключено проводников, тем меньше будет общее сопротивление.
В каждом ответвлении ток I разделяется на I1, I2, … IN. Это приводит к следующим соотношениям:
- Iобщ = I1 + I2 + I3 + … + IN
- Uобщ = U1 = U2 = U3 = … = UN
В электрической цепи с параллельным соединением проводников напряжение постоянно, а электрический ток можно сложить до общего тока путем сложения отдельных токов на каждом из проводников.
как найти силу тока?
Вышеупомянутый калькулятор закона Ома надежен для этого! Когда ток и расчет сопротивления известны, вы можете легко узнать напряжение, используя простую формулу напряжения:
Формула напряжения:
[Напряжение (В) = ток (I) x сопротивление (R)] В (вольты) = I (амперы) x R (Ом)
Например:
Найдите напряжение, приложенное к резистору 15 кОм, когда через него протекает ток 10 мА.
Решение: напряжение (вольты) = ток (амперы) x сопротивление (Ом); V = 10 мА x 15 кОм; V = 150 В
Практический пример
Рассмотрим пример-задачу, чтобы на практике увидеть, как можно применить формулы последовательного и параллельного соединения проводников, в качестве которых выступают резисторы.
Входные данные у нас следующие:
- Напряжение источника питания U0 = 120 В;
- R1 = 150 Ом, R2 = 62,5 Ом, R3 = 250 Ом.
Нам нужно найти:
Rобщ, Iобщ , I1, I2, I3, U1, U2, U3 и U23.
Сначала рассчитаем общее сопротивление R23 параллельной электрической цепи, которую образуют резисторы R2 и R3:
R23 = ( R2 * R3 ) / (R2 + R3) = (62,5 * 250) / (62,5 + 250) = 50 Ом.
Теперь можно мысленно заменить участок из параллельно соединенных резисторов R2 и R3 одним общим сопротивлением R23, который в свою очередь с R1 будет уже образовывать электрическую цепь с последовательным соединением резисторов. И мы, следовательно, можем рассчитать общее сопротивление:
Rобщ = R1 + R23 = 50 + 150 = 200 Ом.
Теперь мы можем рассчитать общий ток Iобщ этой последовательной электрической цепи, равный одновременно электрическому току I1 протекающему через резистор R1, используя закон Ома:
Iобщ = U0 / Rобщ = 120 / 200 = 0,6 А = I1.
Теперь мы можем рассчитать напряжение U1 на резисторе R1 и общее напряжение U23 в параллельной электрической цепи, состоящей из резисторов R2 и R3:
U1 = R1*I1 = 150 * 0,6 = 90 В.
А так как U0 = U1 + U23, то получаем U23 = U0 — U1 = 120 — 90 = 30 В = U2 = U3.
Наконец, мы вычисляем I2 и I3 :
I2 = U2 / R2 = 30 / 62,5 = 0,48 А
I3 = U3 / R3 = 30 / 250 = 0,12 А.
Калькулятор закона Ома:
Команда онлайн-калькулятора предоставила простой и эффективный инструмент, известный как «калькулятор закона Ома», с помощью которого вы можете легко узнать значение напряжения (V), тока (I), мощности (P) и сопротивления (R). относительно формулы простого закона Ома.
Однако необходимо знать два из этих значений, чтобы вычислить оставшиеся два значения.
Следовательно, помните, что вы получите результаты, касающиеся стандартных единиц, которые вы выбрали!
Расчёт при смешанном соединении устройств
Сопротивление резистора — формула для рассчета
Произвести расчет сопротивления цепи, когда она разветвлена и наполнена разными видами резистивных соединений, просто не получится. Затрудняет решение задачи множество участков, где детали подключены друг другу в разных комбинациях. В таких обстоятельствах желательно выполнять ряд преобразований, добиваясь упрощения схемы вводом отдельных эквивалентных элементов. Выявляют при этом подходящие контуры последовательных и параллельных присоединений.
Например, выискав некоторое количество последовательных подключений резисторов, заменяют их на один эквивалентный компонент. Определив элементы, соединённые последовательно, также рисуют вместо него эквивалент. Вновь начинают искать подобные простые соединения.
Метод называют «методом свёртывания». Схему упрощают до тех пор, пока в ней не останется одно Rэкв.
Важно! Метод эквивалентных преобразований применяется тогда, когда питание рассматриваемого участка цепи осуществляется от одного источника электрического тока, а также при определении Rэкв. в замкнутом контуре с одной ЭДС.
Такой относительный способ определения Rэкв используют и для изучения зависимости токов в некоторой цепи от значения R нагрузки. Это метод эквивалентного генератора, при котором сложный двухполюсник, являющийся активным, представляют эквивалентным генератором. При этом считают, что ЭДС его соответствует Uх.х. (холостого хода) на зажимах, R внутреннее соответствует R входному двухполюсника пассивного на тех же зажимах. Для такого определения источники тока разъединяют, а канал ЭДС закорачивают.
Пример расчёта
Для большей наглядности можно рассмотреть следующий пример: допустим, у нас есть три резистора, чьи номиналы соответственно равны 100, 150 и 30 Ом. Если воспользоваться первой формулой для определения общего номинала, то получим следующее:
R(общ)=1/(1/100+1/150+1/30)=
1/(0,01+0,007+0,03)=1/0,047=21,28Ом.
Если выполнить несложные расчеты, то можно получить следующее: для цепи, включающей в себя три детали, где наименьший показатель сопротивления составляет 30 Ом, результирующее значение номинала будет равно 21,28 Ом. Этот показатель будет меньше минимального значения номинала в цепи практически на 30%.
Цветовая маркировка резисторов с пятью и шестью полосками онлайн расчет
Калькулятор резисторов с пятью цветными полосками:
Для определения сопротивления у резисторов с шестью полосами нужно использовать калькулятор элементов с пятью полосками и учесть шестую цветную полосу, которая означает температурный коэффициент сопротивления. Подробная таблица значений температурного коэффициента сопротивления (ТКС) и их привязка к конкретному цвету приведена в следующей таблице:
| Цвет | ТКС (ppm/ºC) |
| Коричневый | 100 |
| Красный | 50 |
| Желтый | 25 |
| Оранжевый | 15 |
| Голубой | 10 |
| Фиолетовый | 5 |
| Белый | 1 |
Видео
1305 ₽ Подробнее
435 ₽ Подробнее
Звуковые карты Creative
Ограничения закона Ома:
- Имейте в виду, что закон Ома не может применяться к односторонним сетям – эти сети содержат односторонние элементы, включая диоды, транзисторы и т. Д., Что означает, что эти элементы не имеют одинакового отношения напряжения к току для обоих направлений тока.
- Оптимистические исследования показывают, что закон Ома не применяется к нелинейным элементам – это элементы, у которых ток не прямо пропорционален приложенному напряжению, что означает, что значение сопротивления этих элементов изменяется для разных значений напряжения и расчет тока по мощности. Примеры нелинейных элементов: тиристор, электрическая дуга и т. Д.
Электрика •
Электрическое сопротивление материала определяется по формулам:
Электрическое сопротивление, Ом, материала
R = U/I, где U — напряжение, В; I — сила тока, А.
Удельное электрическое сопротивление, Ом·м,
ρ=Rs/l. S – сечение проводника, м² ; l – длина проводника, м.
Под удельным электрическим сопротивлением материала понимают сопротивление проводника длиной 1 м и сечением 1 м² при 20°С.
Величина, обратная удельному сопротивлению, называется проводимостью:
v=1/ρ.
Если вместо сечения проводника S задан его диаметр D, то сечение, м², находят по формуле
S= πD²/4, где π =3,14.
Сопротивление материала зависит от температуры. Если материал нагрет до температуры t°С, то его сопротивление, Ом, при этой температуре равно:
Rt= R0[1 + α (t – t0)],
где R0 – сопротивление при начальной температуре t0°С, Ом; α – температурный коэффициент.
Далее приводятся значения α для различных материалов.
| Медь, алюминий, вольфрам | 0,004 |
| Сталь | 0,006 |
| Латунь | 0,002 |
Сопротивление нескольких проводников зависит от способа их соединения. Например, при параллельном соединении сопротивление трех проводников определяется по формуле:
Rоб=R1*R2*R3/(R1R2+R2R3+R3R1)
При последовательном соединении:
Rоб=R1+R2+R3.
Основные понятия в электрике | Electricdom.ru
Проводники —
вещества, в которых при появлении электрического поля возникает электрический ток. Они обладают небольшим удельным сопротивлением и практически без потерь проводят электрический ток. Проводниками являются – металлы и их сплавы, кислоты и щелочи (электролиты).
Лучше всего проводят ток – серебро, медь, золото и алюминий. В силу высокой стоимости серебро и золото применяется только в высокотехнологичных электронных схемах. Медь и алюминий получили большое распространение в качестве проводников. Медь наиболее часто встречающийся проводник, обладает большой устойчивостью к окислению, труднее ломается и постепенно вытесняет алюминий. Алюминий в основном используется в старой проводке.
Диэлектрики
– материалы, которые обладают большим удельным сопротивлением к электрическому току.
Диэлектриками являются — пластмасса, резина, бумага, дерево, камень, стекло, текстолит, керамика, фарфор.
Сопротивление
Резистор
— элемент электрической цепи, обладающий сопротивлением на пути прохождения электрического тока.
Ом — единица измерения сопротивления. Резистор реагирует на прикладываемое к нему напряжение. Чем больше внешняя поверхность резистора, тем большую мощность он может поглотить.
Провод или резистор, который не может рассеять нужную мощность, сильно нагревается, его сопротивление резко возрастает и в итоге он перегорает. Поэтому на резисторах указывают и другой параметр – рассеиваемую мощность (0,125, 0,25, 0,5, 1, 2,5 и более ватт).
Сопротивление проводника зависит от материала, длины и сечения проводника. При нагреве проводника сопротивление его увеличивается. Чем длиннее проводник, тем больше его сопротивление, но чем больше сечение проводника, тем меньше его сопротивление.
Электрическое напряжение
Разность потенциалов источника электрического тока называется электрическим напряжением. Электрическое напряжение
измеряется в вольтах (В). Измеряется вольтметром, который подключается параллельно нагрузке или полюсам источника питания.
Напряжение между линейным и нулевым проводом называется фазное напряжение и равно 220 Вольт (Uф). Напряжение между двумя линейными проводами называется линейное напряжение и равно 380 Вольт (Uл).
Uл=√3Uф=1,73*220В=380В
В обычной сети линейное напряжение 380В, а фазное 220В. Встречаются еще и старые сети, в которых линейное напряжение 220В, а фазное 127В.
Переменный электрический ток
Электрический ток — направленное движение электронов от одного полюса замкнутой электрической цепи к другому. Они движутся от отрицательного полюса к положительному. Ток идет в направлении, противоположном движению электронов — от «+» к «-«, от источника тока к потребителю.
Электрический токизмеряется в амперах (А). Измеряется амперметром, который включается в разрыв цепи в том месте, где нужно измерить ток. Ток при работе нагревает провода, возникает электрическое поле. Чем больше ток, тем толще провода.
Переменный ток изменяется с частотой 50 периодов, частота 50 Гц.
Переменный ток с частотой 50 Гц 50 раз в секунду меняет свое направление и величину («+» и «-» меняются 50 раз в секунду) и изменяется по синусоидальному закону.
При переменном токе электроны меняют направление движения, полный цикл смены полярности источника питания называют колебанием.
Период
— промежуток времени, в течение которого ток совершает одно полное колебание.
Частота
— величина, обратная периоду, число периодов в секунду, измеряется в герцах (Гц).
Ток и напряжение в нагрузке увеличиваются и уменьшаются, а разница между минимальным и максимальным их значением называется
амплитудой.
Три одинаковых по частоте и амплитуде переменных тока, сдвинутых по фазе друг относительно друга на 120 градусов или на одну треть периода, образуют трехфазную систему
.
Каждая отдельная цепь трехфазной системы сокращенно называется фазой
.
Для того, чтобы ток протекал в замкнутой электрической цепи, необходим источник электродвижущей силы, который вырабатывает электрическую энергию.
Постоянный электрический ток
В источниках постоянного тока (батарейках, аккумуляторах), сила тока,напряжение, не меняют своего направления. Если замкнутая электрическая цепь состоит из батарейки и резистора, то батарейка – источник электрической энергии, резистор – приемник электрической энергии, для соединения этих элементов имеются соединительные провода.
Закон Ома
Основной закон в электрике — сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи.
Формулы закона Ома: I=U/R, R=U/I, U=I*R
При увеличении напряжения увеличивается ток при одном и том же сопротивлении. Чем больше сопротивление, тем меньше ток при одном и том же напряжении.
Законы Кирхгофа
Первый закон Кирхгофа
Сумма токов входящих в узел, равна сумме токов, выходящих из узла.
Точка, где сходится несколько проводников называется узлом. В любом узле электрической цепи алгебраическая сумма токов равна нулю.
где m – число ветвей подключенных к узлу.
Второй закон Кирхгофа
В любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжений на всех его участках.
где n – число источников ЭДС в контуре; m – число элементов с сопротивлением Rк
в контуре; Uк = RкIк – напряжение или падение напряжения на к-м элементе контура.
Соединения проводников
Последовательное соединение двух проводников
Формулы для последовательного соединения двух проводников: Iобщ = I1 = I2 Uобщ = U1 + U2 Rобщ = R1 + R2
Пример расчета схемы последовательного соединения проводников
Известно Uобщ=1В, R1=R2=1Ом, необходимо найти U1 и U2. Сначала надо найти Rобщ, которое вычисляется по формуле: Rобщ=R1+R2=1+1=2Ом По закону Ома можно найти Iобщ, который равен I1 и I2 и вычисляется по формуле: Iобщ=Uобщ/Rобщ=1/2=0,5А Теперь по закону Ома можно найти U1, которое вычисляется по формуле: U1=R1*Iобщ=1*0,5=0,5В Также по закону Ома можно найти U2, которое вычисляется по формуле: U2=R2*Iобщ=1*0,5=0,5В
Параллельное соединение проводников
Формулы для параллельного соединения двух проводников: Iобщ = I1 + I2 Uобщ = U1 = U2 Rобщ = 1/R1 + 1/R2 = (R1*R2)/(R1+R2)
Пример расчета схемы параллельного соединения проводников
Известно Uобщ=1В, R1=R2=1Ом, необходимо найти Iобщ. Сначала надо найти Rобщ, которое вычисляется по формуле: Rобщ=1/R1+1/R2=(R1*R2)/(R1+R2)=(1*1)/(1+1)=1/2=0,5Ом По закону Ома можно найти Iобщ, который вычисляется по формуле Iобщ=Uобщ/Rобщ=1/0,5=2А
Соотношение токов и напряжений в трехфазных цепях
При соединении звездой: Iл = Iф, Uл = √3*Uф
При соединении треугольником: Iл =√3* Iф, Uл = Uф
Аварийные и ненормальные режимы работы электрической сети
Короткое замыкание — если замкнуть два провода, подводящие ток к электрическому прибору (фазу и нейтраль), то ток резко возрастет в 10 раз и более, электропроводка может загореться. Для избежания этого автоматический выключатель должен отключить напряжение в сети.
Перегрузка — сила тока превышает норму для электропроводки за продолжительной время. Для избежания этого автоматический выключатель также должен отключить напряжение.
Отклонение напряжения — в паспорте электрического прибора указано номинальное напряжение, которое обеспечивает его нормальную работу. При увеличении и понижении напряжения нарушается нормальная работа электроприбора и уменьшается его срок службы, при значительном отклонении возможен выход прибора из строя. В этом случае может помочь стабилизатор напряжения.
Скачки напряжения — кратковременное значительное увеличение напряжения. Такое напряжение может вывести из строя домашние электроприборы, в которых много электроники: компьютеры, телевизоры и т.д.. Может возникнуть при ударе молнии в электрические провода или в непосредственной близости от них, также при включении и отключении мощных электроприборов, нарушениях при проведении сварочных работ (в городе редко, в сельской местности чаще).
Перекос напряжения — одни электроприборы оказываются под повышенным напряжением, другие под пониженным. Такой режим возникает в результате неисправности в трехфазной сети, когда напряжения на фазах имеют разную величину.
Электрическая мощность
Энергию, потраченную нагрузкой, называют электрической мощностью
, измеряется в ваттах. 1000 ватт равно 1 киловатт (кВт).
Потребители могут подключаться последовательно или параллельно, суммарная мощность все равно будет равна сумме потребляемых мощностей каждым потребителем.
Робщ = Р1+Р2+…Рn
S – полная мощность
(кажущаяся), содержит активную и реактивную составляющие, потребляется от источника электроэнергии, измеряется в вольт-амперах (ВА), эта величина указывается на табличках приборов переменного тока.
S = IU = U²/R= √(P2+Q2)
P – активная мощность
(эффективная), связана с той электрической энергией, которая может быть преобразована в другие виды энергии – тепловую, световую, механическую и др., измеряется в ваттах (Вт), представляет собой полезную мощность, которую можно использовать для выполнения работы.
P = IUcosф – для однофазной цепи, P = √3IUcosф – для трехфазной цепи, P = U*I — в цепи, где есть только активное сопротивление.
Q – реактивная мощность
, связана с обменом электрической энергией между источником и потребителем, измеряется в вольт-амперах реактивных (вар), когда среднее значение мощности за период равно нулю, активная мощность равна нулю, энергия накопленная магнитным полем индуктивности, возвращается назад к источнику, ток в цепи не совершает работы, реактивный ток бесполезно загружает источники энергии и провода линии передач. Источниками реактивной энергии могут являться элементы, обладающие индуктивностью — электродвигатели, трансформаторы. Для того, чтобы уменьшить реактивную мощность на зажимах потребителей подключают конденсаторы (последовательно или параллельно).
Q = IUsinф – для однофазной цепи, Q = √3IUsinф – для трехфазной цепи.
Потребление электроэнергии измеряется в киловатт-часах (кВт-ч).
Количество потреблённой электроэнергии равно произведению мощности электроприбора на время его работы.
Сдвиг по фазе между током и напряжением обозначается углом φ. Коэффициент мощности
— величина, равная отношению активной мощности к полной, величина
cosф
равная углу сдвига фаз между напряжением и током, чем он выше, тем лучше. Надо стараться сделать нагрузку такой, чтобы cosф был близок к единице (на практике 0,85 – 0,9, дальнейшее повышение до 1 экономически не оправдывается).
www.electricdom.ru
Понятия: электричество, ток, напряжение
Первый материальный носитель электричества – электрон, открыл Джозеф Томсон в 1897 году. Электрон – это элементарная частица, которая имеет отрицательный заряд, благодаря электронам возможны электрические процессы в веществах. Чтобы заставить перемещаться заряженные частицы от одного полюса к другому необходимо создать между полюсами разность потенциалов или – напряжение.
Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц под действием электромагнитного поля от одного полюса замкнутой электрической цепи к другому. При отсутствии замкнутой цепи ток невозможен. Частицы, переносящие электрические заряды, есть не во всех веществах, те в которых они есть, называются проводниками и полупроводниками. А вещества, в которых таких частиц нет – диэлектриками.
Электрическое сопротивление – физическая величина, определяющая свойство проводника препятствовать (сопротивляться) прохождению тока. Единица измерения сопротивления – Ом (обозначается также греческой буквой омега Ω
), в формулах сопротивление обозначается буквой
R
. Сопротивление зависит от материала, сечения и длины проводника. Сопротивление – это обратное понятие проводимости.
Формулы электротехники. ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
формулы тоэ | энергетик
меню сайта для мобильных приложений
ФОРМУЛЫ ТЕОРИИ ОСНОВ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ (ТОЭ)
Данный раздел основных формул ТОЭ предназначен для начинающих, как для студентов высших учебных заведений изучающих курс физики по электротехники, так и просто для интересующихся общей электротехникой /ТОЭ/ с примерами и комментариями автора:
Прежде чем перейти к формулам, обращу Ваше внимание на буквенное обозначение в ТОЭ, в разных учебниках по ТОЭ, мягко говоря, обозначение довольно произвольное, нет единого требования по данному вопросу в электротехнике. Особенно заметна разность обозначения в комплексных числах (как грибы в лесу, как только их не называют в разных местностях). Поэтому определимся сразу с буквенным обозначением:
Здравствуйте. В интернете часто можно встретить вопросы как найти сопротивление тока или найти сопротивление силы тока, но на самом деле это сделать невозможно. Я уже писал в статье про мощность в цепи постоянного тока про закон Ома и три связанные им величины: напряжение, сопротивление и ток. Так вот, ток это — следствие приложенного напряжения к замкнутой цепи, имеющей сопротивление. Другими словами, у тока нет, и не может быть сопротивления. А вот как найти сопротивление цепи или участка цепи я вам сейчас расскажу.
Сопротивление
Резистор
— элемент электрической цепи, обладающий сопротивлением на пути прохождения электрического тока.
Ом — единица измерения сопротивления. Резистор реагирует на прикладываемое к нему напряжение. Чем больше внешняя поверхность резистора, тем большую мощность он может поглотить.
Провод или резистор, который не может рассеять нужную мощность, сильно нагревается, его сопротивление резко возрастает и в итоге он перегорает. Поэтому на резисторах указывают и другой параметр – рассеиваемую мощность (0,125, 0,25, 0,5, 1, 2,5 и более ватт).
Сопротивление проводника зависит от материала, длины и сечения проводника. При нагреве проводника сопротивление его увеличивается. Чем длиннее проводник, тем больше его сопротивление, но чем больше сечение проводника, тем меньше его сопротивление.
Примечания
- Kaplan, Steven M.
Wiley Electrical and Electronics Engineering Dictionary. — Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2004. — P. 234. — ISBN 978-0-471-40224-4. - ↑ 12
Научная библиотека Новосибирского государственного технического университета. Основы электротехники.. Проверено 15 июня 2013. Архивировано 16 июня 2013 года. - Мансуров Н. Н., Попов В. С.
Теоретическая электротехника. — изд. 9-е, исправленное. — М.-Л.: Издательство «Энергия», 1966. — 624 с. - ↑ 12Электротехника
— статья из Большой советской энциклопедии. - Высшая Аттестационная Комиссия Министерства образования и науки Российской Федерации. Справочные материалы.. Номенклатура специальностей научных работников, утвержденная приказом Минобрнауки России от 25.02.2009 № 59
с.8. Проверено 15 июня 2013. Архивировано 15 июня 2013 года. - What is the difference between electrical and electronic engineering?. FAQs — Studying Electrical Engineering
. Проверено 4 февраля 2005. Архивировано 24 августа 2011 года.
Электрическое напряжение
Разность потенциалов источника электрического тока называется электрическим напряжением. Электрическое напряжение
измеряется в вольтах (В). Измеряется вольтметром, который подключается параллельно нагрузке или полюсам источника питания.
Напряжение между линейным и нулевым проводом называется фазное напряжение и равно 220 Вольт (Uф). Напряжение между двумя линейными проводами называется линейное напряжение и равно 380 Вольт (Uл).
Uл=√3Uф=1,73*220В=380В
В обычной сети линейное напряжение 380В, а фазное 220В. Встречаются еще и старые сети, в которых линейное напряжение 220В, а фазное 127В.
Переменный электрический ток
Электрический ток — направленное движение электронов от одного полюса замкнутой электрической цепи к другому. Они движутся от отрицательного полюса к положительному. Ток идет в направлении, противоположном движению электронов — от «+» к «-«, от источника тока к потребителю.
Электрический токизмеряется в амперах (А). Измеряется амперметром, который включается в разрыв цепи в том месте, где нужно измерить ток. Ток при работе нагревает провода, возникает электрическое поле. Чем больше ток, тем толще провода.
Переменный ток изменяется с частотой 50 периодов, частота 50 Гц.
Переменный ток с частотой 50 Гц 50 раз в секунду меняет свое направление и величину («+» и «-» меняются 50 раз в секунду) и изменяется по синусоидальному закону.
При переменном токе электроны меняют направление движения, полный цикл смены полярности источника питания называют колебанием.
Период
— промежуток времени, в течение которого ток совершает одно полное колебание.
Частота
— величина, обратная периоду, число периодов в секунду, измеряется в герцах (Гц).
Ток и напряжение в нагрузке увеличиваются и уменьшаются, а разница между минимальным и максимальным их значением называется амплитудой
.
Три одинаковых по частоте и амплитуде переменных тока, сдвинутых по фазе друг относительно друга на 120 градусов или на одну треть периода, образуют трехфазную систему
.
Каждая отдельная цепь трехфазной системы сокращенно называется фазой
.
Для того, чтобы ток протекал в замкнутой электрической цепи, необходим источник электродвижущей силы, который вырабатывает электрическую энергию.
Как найти сопротивление в цепях постоянного тока
В постоянном токе всё довольно просто. Как правило, сопротивление в таких цепях постоянно, то есть его можно принять за константу (дальше, когда будем рассматривать переменный ток, вы поймёте, про что я говорю). Следовательно, можно выделить два основных способа для вычисления сопротивления: аналитический и физический.
Как найти сопротивление с помощью омметра
Для этого вам потребуется любой прибор, способный измерить сопротивление. Сейчас для этой цели гораздо удобнее использовать мультиметр.
Если значение сопротивления не известно, то надо начинать с самого большого предела мультиметра. Если прибор показывает значение «0», нужно уменьшить предел, пока не появится какое-нибудь сопротивление. В принципе, такие приборы довольно точны и для домашнего применения их более, чем хватает. Если же говорить о точных значениях, то для измерения сопротивления потребуется специальный измерительный мост.
Измерительный мост — это откалиброванное устройство, которое позволяет вычислить значение сопротивления очень точно. Зачастую такие мосты измеряют несколько различных величин.
Аналитический метод поиска сопротивления. Здесь потребуется уже два прибора: амперметр и вольтметр, и чем они будут точнее, тем меньше будет погрешность вычислений.
Какие здесь нюансы? Амперметр всегда включается последовательно в цепь, а вот вольтметр нужно подсоединять как можно ближе к сопротивлению параллельно. Дело в том, что провода тоже имеют сопротивление (об этом расскажу чуть позже). Поэтому, если мы измерим напряжение в источнике питания, то мы получим сопротивление всей цепи, а именно: сопротивление проводов + сопротивление амперметра + само искомое сопротивление. Но даже это ещё не всё. Помните, мы говорили про параллельное и последовательное соединение сопротивлений. Так вот, вольтметр имеет сопротивление, поэтому после измерения напряжения нужно будет узнать сопротивление вольтметра и только тогда, можно точно высчитать номинал сопротивления с учётом места присоединения вольтметра.
Подведём итоги. В постоянном токе гораздо проще сделать вычисления с помощью омметра или функции измерения сопротивления в мультиметре. Если требуется высокая точность, то для вычисления номинала сопротивления нужно использовать измерительный мост.
Законы Кирхгофа
Первый закон Кирхгофа
Сумма токов входящих в узел, равна сумме токов, выходящих из узла.
Точка, где сходится несколько проводников называется узлом. В любом узле электрической цепи алгебраическая сумма токов равна нулю.
где m – число ветвей подключенных к узлу.
Второй закон Кирхгофа
В любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжений на всех его участках.
где n – число источников ЭДС в контуре; m – число элементов с сопротивлением Rк в контуре; Uк = RкIк – напряжение или падение напряжения на к-м элементе контура.
Ссылки
В Викисловаре есть статья «электротехника»
| Фото и Видео на Викискладе |
| Фото и Видео в Викиновостях |
- Электротехника
— статья из Большой советской энциклопедии. - Электротехника
— статья из Толкового словаря русского языка Ушакова - Электротехника // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
- Электротехника
(недоступная ссылка с 14-06-2016 [848 дней]) — статья из словаря по естественным наукам «Глоссарий.ру» - Энергетическое и электротехническое образование в СССР
— статья из Большой советской энциклопедии. - Электротехническая отрасль
- Электротехника и Электроника
- Школа Электротехники
- Электротехника // tmelectro.ru
- Выставка электротехнической индустрии – «ЭЛЕКТРО-2013» в «ЭКСПОЦЕНТР»
Соединения проводников
Последовательное соединение двух проводников
Формулы для последовательного соединения двух проводников: Iобщ = I1 = I2 Uобщ = U1 + U2 Rобщ = R1 + R2
Пример расчета схемы последовательного соединения проводников
Известно Uобщ=1В, R1=R2=1Ом, необходимо найти U1 и U2. Сначала надо найти Rобщ, которое вычисляется по формуле: Rобщ=R1+R2=1+1=2Ом По закону Ома можно найти Iобщ, который равен I1 и I2 и вычисляется по формуле: Iобщ=Uобщ/Rобщ=1/2=0,5А Теперь по закону Ома можно найти U1, которое вычисляется по формуле: U1=R1*Iобщ=1*0,5=0,5В Также по закону Ома можно найти U2, которое вычисляется по формуле: U2=R2*Iобщ=1*0,5=0,5В
Параллельное соединение проводников
Формулы для параллельного соединения двух проводников: Iобщ = I1 + I2 Uобщ = U1 = U2 Rобщ = 1/R1 + 1/R2 = (R1*R2)/(R1+R2)
Пример расчета схемы параллельного соединения проводников
Известно Uобщ=1В, R1=R2=1Ом, необходимо найти Iобщ. Сначала надо найти Rобщ, которое вычисляется по формуле: Rобщ=1/R1+1/R2=(R1*R2)/(R1+R2)=(1*1)/(1+1)=1/2=0,5Ом По закону Ома можно найти Iобщ, который вычисляется по формуле Iобщ=Uобщ/Rобщ=1/0,5=2А
Аварийные и ненормальные режимы работы электрической сети
Короткое замыкание — если замкнуть два провода, подводящие ток к электрическому прибору (фазу и нейтраль), то ток резко возрастет в 10 раз и более, электропроводка может загореться. Для избежания этого автоматический выключатель должен отключить напряжение в сети.
Перегрузка — сила тока превышает норму для электропроводки за продолжительной время. Для избежания этого автоматический выключатель также должен отключить напряжение.
Отклонение напряжения — в паспорте электрического прибора указано номинальное напряжение, которое обеспечивает его нормальную работу. При увеличении и понижении напряжения нарушается нормальная работа электроприбора и уменьшается его срок службы, при значительном отклонении возможен выход прибора из строя. В этом случае может помочь стабилизатор напряжения.
Скачки напряжения — кратковременное значительное увеличение напряжения. Такое напряжение может вывести из строя домашние электроприборы, в которых много электроники: компьютеры, телевизоры и т.д.. Может возникнуть при ударе молнии в электрические провода или в непосредственной близости от них, также при включении и отключении мощных электроприборов, нарушениях при проведении сварочных работ (в городе редко, в сельской местности чаще).
Перекос напряжения — одни электроприборы оказываются под повышенным напряжением, другие под пониженным. Такой режим возникает в результате неисправности в трехфазной сети, когда напряжения на фазах имеют разную величину.
Разделы
Электротехника имеет множество разделов, самые важные из которых описаны ниже. Хотя инженеры работают каждый в своей области, многие из них имеют дело с комбинацией из нескольких наук.
Электроэнергетика
Электроэнергетика — наука о выработке, передаче и потреблении электроэнергии, а также о разработке устройств для этих целей. К таким устройствам относят: трансформаторы, электрические генераторы, ТЭНы, электродвигатели, низковольтную аппаратуру и электронику для управления силовыми приводами. Многие государства мира имеют электрическую сеть, называемую электроэнергетической системой, которая соединяет множество генераторов с потребителями энергии. Потребители получают энергию из сети, не тратя ресурсы на выработку своей собственной энергии. Энергетики работают как над проектированием и обслуживанием сети, так и над энергетическими системами, присоединёнными к сети. Такие системы называются внутрисетевыми и могут как поставлять энергию в сеть, так и потреблять её. Энергетики работают также и над системами, не присоединёнными к сети, называемыми внесетевыми, которые в некоторых случаях являются более предпочтительными, чем внутрисетевые системы. Имеется перспектива создания энергетических систем, контролируемых со спутника, имеющих обратную связь в реальном времени, что позволит избежать скачков напряжения и предотвратить нарушения энергоснабжения.
Электромеханика
Электромеханика рассматривает общие принципы электромеханического преобразования электрической энергии и их практическое применение для проектирования и эксплуатации электрических машин. Предметами изучения электромеханики являются: преобразование электрической энергии в механическую и наоборот, электрические машины, электромеханические комплексы и системы. Цель электромеханики — управление режимами работы и регулирование параметров обратимого преобразования электрической энергии в механическую. К основным направлениям электромеханики относятся: общая теория электромеханического преобразования энергии; проектирование электрических машин;анализ переходных процессов в электрических машинах.
Системы автоматического управления
Задачами автоматических систем управления (и автоматизации в целом) является моделирование различных динамических систем и разработка систем управления, которые заставляют работать динамические системы нужным образом. Для создания таких устройств могут использоваться электрические схемы, процессоры цифровой обработки сигналов, микроконтроллеры и программируемые логические контроллеры. Системы управления имеют широкую область применения от систем, встраиваемых в энергетические установки (например, на коммерческих авиалайнерах), автоматов постоянной скорости (имеющихся во множестве современных автомобилей) и ЧПУ в станках до систем управления на базе промышленных ПК в автоматизации промышленного производства.
Инженеры часто используют обратную связь при проектировании систем управления. Например, в автомобиле с автоматом постоянной скорости скорость транспортного средства постоянно отслеживается, и данные передаются системе, которая соответственно регулирует выходную мощность двигателя. Если имеется стандартная система обратной связи, можно использовать теорию управления для определения того, как система должна реагировать на поступающую информацию.