Электрическое напряжение, сопротивление

Автор: , 22 Июл 2019

Jelektricheskoe-naprjazhenie-soprotivlenie

В шестой обучающей статье рассмотрим основные параметры электрического тока. Электрический ток характеризуется силой тока — чем больше поток электронов, тем больше сила тока. Силу тока также называют просто — ток. Ток измеряется в амперах (А). Ток в один ампер означает, что за 1 секунду по проводнику пройдёт 625х1016 электронов. Ток обозначается буквой «I».Также часто используются дольные единицы измерения: микро-(10-6), милли-(10-3), кило-(103) амперы.

Переменный ток постоянно меняет своё направление и величину, поэтому его силу оценивают как соответствие постоянному току, производящему такую же работу. Это значение называют действующим значением переменного тока, оно составляет около 0,7 амплитудного значения тока. Под работой тока подразумевается преобразование электрического тока в любой другой вид энергии, например: тепло, холод, свет и т.п.

Электрическое сопротивление

Мы уже говорили о полупроводниках — это такие материалы, которые проводят ток, но оказывают ему сопротивление. Это происходит потому, что электроны сталкиваются с молекулами этого материала. Металлы считаются проводниками электрического тока, но и они по разному проводят ток (имеют разное сопротивление). Нихром хуже всех проводит ток (имеет большее сопротивление), серебро имеет меньшее сопротивление, но делать провода из серебра дороговато, поэтому для изготовления проводов используют медь и алюминий. Медь имеет меньшее сопротивление, чем алюминий, поэтому сейчас все новые электроустановки подключаются медными проводами.

Также сопротивление зависит от размеров проводника. Чем короче проводник и больше сечение проводника, тем меньше его сопротивление.

Сопротивление измеряется в омах (Ом) и обозначается буквой «R» (или Ω). Чаще используются дольные единицы: кило-(103), мега-(106) омы.

Также используется такое понятие, как проводимость, проводимость это величина обратная сопротивлению (G=1/R). Измеряется в сименсах (См).

Электрическое напряжение и ЭДС

Напряжение это разность потенциалов на разных точках электрической цепи. Напряжение измеряется в вольтах (В) и обозначается буквой «U». Также используют дольные единицы: микро-(10-6), милли-(10-3), кило-(103), мега-(106) вольты.

Напряжение в один вольт означает, что при этой разнице потенциалов (на концах проводника) в проводнике сопротивлением один ом протекает ток в один ампер.

Электродвижущая сила (ЭДС) также измеряется в вольтах, это разность потенциалов между полюсами источника тока без подключенной к нему нагрузки (сопротивления). При подключении нагрузки напряжение на выводах источника тока уменьшается.

Закон Ома

Открыл этот закон Георг Симон Ом. Закон является основой электротехники, определяет связь ЭДС и силой тока и сопротивлением.

Закон Ома для полной цепи:  I=E/(R+r), где

I — сила тока, А; Е — ЭДС, В; R — сопротивление всей цепи, Ом; r — внутреннее сопротивление источника тока, Ом.

Закон Ома для участка цепи: I=U/R, где

I — сила тока, А; U — напряжение, В; R — сопротивление всей цепи, Ом.

На практике чаще пользуются законом Ома для участка цепи. Например: напряжение бытовой сети равно 220В, а сопротивление паяльника 1,2 кОм, какой ток потечёт через паяльник? Переводим килоомы в омы и считаем: I= 220/1200= 0,18 А.

Знание закона Ома очень часто может пригодится, например, рассчитав и поставив дополнительное (гасящее) сопротивление в цепь, можно запитать лампочку, прибор или другое оборудование рассчитанное на меньшее напряжение, чем электросеть, батарейка или любой другой источник питания.

Но не всё так просто, для цепей переменного тока существует ещё, так называемое, реактивное сопротивление. Источником такого сопротивления может стать ёмкость (конденсатор) или индуктивность (катушка). Нагрузка не имеющая реактивного сопротивления называется активной.

Чем больше индуктивность и частота тока, тем большее сопротивление оказывается переменному току. С ёмкостью наоборот — чем меньше ёмкость и частота, тем больше сопротивление.

Индуктивность измеряется в генри (Гн), ёмкость в фарадах (Ф).

Мощность тока

Мощность измеряется в ваттах (Вт) и обозначается буквой»P». Один ватт это мощность, которую развивает ток в один ампер при напряжении в один вольт.

P=I*U, где

P — мощность, Вт; I — ток, А; U — напряжение, В.

Или P=I2*R, где

P — мощность, Вт; I — ток, А; R — сопротивление, Ом.

А вот плату за электроэнергию с нас берут за работу тока, выраженную в киловатт-часах. Это дольная величина расхода электроэнергии, которая выражается в ватт-секундах, одна ватт-секунда равна одному джоулю. Это маленькая величина, поэтому на практике и измеряют расход в кВт*ч.

Например, лампочка мощностью 60 Вт за один час потребляет энергию 0,06 кВт*ч, а за сутки: 0,06*24=1,44 кВт*ч.  А обогреватель мощностью 1,5 кВт за сутки непрерывной работы израсходует 1,5*24=36 кВт*ч.

Ёмкости аккумуляторов и батареек выражаются наподобие — в ампер-часах. Это знание можно применить для подсчёта времени работы аккумуляторов при разных нагрузках.

Например, полностью заряженный аккумулятор автомобиля имеет ёмкость 60 А*ч. А одна лампочка ближнего света имеет мощность 55 Вт. Напряжение на аккумуляторе 12В. Сколько будут светить обе фары до полного разряда аккумулятора?

Две лампочки, соответственно, потребляют мощность 110 Вт, при напряжении 12 В ток через них составит I= 110/12= 9,17 А. Лампочки будут гореть: 60/9,17 = 6,5 час.

Комментарии

Ваш комментарий

Обратите внимание: Комментарии модерируются, и это может вызвать задержку их публикации. Отправлять комментарий заново не требуется.