- Формалізоване уявлення закону Ома
- Щоб знайти напруга, (U)
- Щоб знайти Струм, (I)
- Щоб знайти Опір, (R)
- Трикутник закону Ома
- Електрична потужність (Р)
- Щоб знайти Потужність (P)
- трикутник потужності
- Кругова діаграма законів Ома
- Кругова діаграма законів Ома
- приклад №1
- Електрична енергія
- Електричний енергетичний трикутник
Німецький фізик Георг Ом виявив, що при постійній температурі висока напруга, яка через фіксоване опір, прямо пропорційний накладеному на нього напрузі, а також обернено пропорційний опору. Ця залежність між напругою, струмом і опором становить основу закону Ома і показана нижче.
Формалізоване уявлення закону Ома
Знаючи будь-які два значення величин напруги, струму або опору, ми можемо використовувати Закон Ом, щоб знайти третю відсутню значення. Закон Ома широко використовується в електронних формулах і розрахунках, тому дуже важливо розуміти і точно пам'ятати ці формули.
Щоб знайти напруга, (U)
[U = I x R] U (вольт) = I (ампер) x R (Ом)
Щоб знайти Струм, (I)
[I = U ÷ R] I (ампер) = U (вольт) ÷ R (Ом)
Щоб знайти Опір, (R)
[R = U ÷ I] R (Ом) = U (вольт) ÷ I (ампер)
Іноді легше запам'ятати відносини законів Ома, використовуючи графічне представлення. Тут три величини U, I і R розміщені в трикутнику (Трикутник закону Ома), напруга зверху, ток і опір нижче. Ця компоновка являє собою фактичний стан кожної величини в формулах закону Ома.
Трикутник закону Ома
Транспонування стандартного рівняння закону Ома вище дає нам такі комбінації одного і того ж рівняння:
Потім, використовуючи закон Ома, ми можемо бачити, що при напрузі в 1 В, що подається на резистор 1 Ом, викличе струм 1 А, і чим більше значення опору, тим менше струм, який буде протікати при заданому доданому напрузі. Будь-яке електричне пристрій або компонент, які підкоряються закону Ома, тобто струм, що протікає через нього, пропорційний напрузі на ньому (I і U), наприклад резистори або кабелі, називається «омічним» за своєю природою, а пристрої які не підкоряються, наприклад, транзистори або діоди, називаються «неоміческімі» пристроями.
Електрична потужність (Р)
Електрична потужність (P) в ланцюзі - це швидкість, з якою енергія поглинається або розсіюється всередині схеми. Наприклад, лампочки і нагрівачі поглинають електроенергію і перетворять її в тепло або світло, або і в той і в інший одночасно. Чим більше це значення, тим більше споживана ними електроенергія.
Електрична потужність позначається латинською буквою P і обчислюється як добуток напруги і струму. Одиницею вимірювання потужності є Ватт (Вт). Префікси використовуються для позначення різних кратних або суб-кратних значень потужностей, таких як: милливатт (мВт = 10 -3 Вт) або кіловат (кВт = 10 3 Вт).
Тоді, використовуючи закон Ома і підставляючи значення U, I і R, формулу для електричної потужності можна знайти як:
Щоб знайти Потужність (P)
[P = U x I] P (Вт) = U (вольт) x I (ампер)
також,
[P = U 2 ÷ R] P (Вт) = U 2 (вольт) ÷ R (Ом)
також,
[P = I 2 x R] P (Вт) = I 2 (ампер) x R (Ом)
Знову ж таки, ці величини можна зробити висновок в трикутник, в цей раз, званий Т реугольніком потужності з потужністю нагорі, а струмом і напругою внизу. Ця компоновка являє собою фактичний стан кожної величини в формулах потужності.
трикутник потужності
Застосувавши той же принцип, що і в трикутнику закону Ома, ми можемо обчислити будь-яку з невідомих величин:
Таким чином, ми бачимо, що є три можливі формули для розрахунку електричної потужності в ланцюзі. Якщо розрахована потужність позитивна за значенням, це нам говорить про те, що компонент поглинає потужність, тобто споживає або використовує потужність. Але якщо обчислена потужність негативна, то компонент виробляє або генерує потужність, іншими словами, він є джерелом електричної енергії, такими як батареї і генератори.
У специфікаціях до електричних приладів і компонентів позначають «номінальну потужність» у ВАТ, яка вказує максимальну швидкість, з якою компонент перетворює електричну енергію в інші форми енергії, такі як тепло, світло або рух. Наприклад, резистор 1/4 Вт, лампочка потужністю 100 Вт і т.д.
Електричні пристрої перетворять одну форму енергії в іншу. Так, наприклад, електричний двигун перетворює електричну енергію в механічну, а електричний генератор перетворює механічну енергію в електричну енергію. Лампочка перетворює електричну енергію в світло і тепло.
Крім того, тепер ми знаємо, що одиниця потужності - Ват, але деякі електричні пристрої, такі як електродвигуни, мають номінальну потужність в старому вимірі «Кінська сила» або л.с. Співвідношення між цими величинами визначається як: 1к.с. (hp) = 746Вт (W). У дужках вказані міжнародні одиниці виміру. Так, наприклад, двигун має потужність +1492 Вт (2 х 746Вт або ~ 1,5 кВт) або 2 к.с.
Кругова діаграма законів Ома
Щоб допомогти нам зрозуміти взаємозв'язок між різними фізичними величинами трохи глибше, ми взяли всі рівняння закону Ома згаданих вище для знаходження напруги, струму, опору і, звичайно ж, потужності і зібрали їх в простій круговій діаграмі законів Ома для використання при розрахунках в схемах змінного і постійного струму.
Кругова діаграма законів Ома
приклад №1
У наведеній нижче схемі знайдіть напругу (U), струм (I), опір (R) і потужність (P).
Напруга U = 12В
Опір R = 33Ом
Струм [I = U ÷ R] = 12В ÷ 33Ом = 0,36А
Потужність [P = U x I] = 12 x 0,36А = 4,36 Вт
Харчування в електричному ланцюзі присутня тільки при наявності джерела напруги та струму. Наприклад, в умовах розімкнутої ланцюга присутня напруга, але немає струму I = 0 (нуль), тому U x 0 дорівнює 0, тому потужність, що розсіюється всередині схеми, також повинна бути дорівнює 0.
Оскільки електрична потужність є продуктом U x I, потужність, що розсіюється в ланцюзі, однакова, незалежно від того, чи містить ланцюг висока напруга і низький струм або низька напруга і великий струм. Як правило, електрична потужність розсіюється у вигляді тепла (нагрівачі), механічної роботи, такої як двигуни, енергія у вигляді випромінюваних (ламп) або в якості збереженої енергії (батареї).
Електрична енергія
Електрична енергія - це здатність виконувати роботу, а одиниця роботи або енергії - джоуль (Дж). Електрична енергія - це твір потужності і тривалості його споживання. Тому, якщо ми знаємо, скільки енергії, в Ватах споживається, і часу, в секундах, для якого воно використовується, ми можемо знайти повну енергію, що використовується в ват-секундах. Іншими словами, Споживання енергії = Потужність x Час і Потужність = Напруга x Струм.
Електрична потужність також може бути визначена як швидкість передачі енергії. Якщо була проведена робота в один джоуль за період часу в одну секунду, то відповідна потужність буде еквівалентна одному вату, тому потужність може бути визначена як «1Дж / с = 1Вт». Тоді можна сказати, що один ват дорівнює одному джоулю в секунду, а електрична потужність може бути визначена як швидкість виконання роботи або передачі енергії.
Електричний енергетичний трикутник
різні похідні значення:
Раніше ми говорили, що електрична енергія визначається як Втсек або джоуль. Електрична енергія вимірюється в джоулях може мати дуже велике значення, коли використовується для розрахунку енергії, споживаної компонентом.
Наприклад, якщо 100-ватна лампочка залишається «ВКЛ» протягом 24 годин, споживана енергія буде становити 8 640 000 джоулів (100 Вт х 86 400 секунд), тому часто для зручності використовують префікси, такі як кілоджоулі (кДж = 10 3 Дж) або мегаджоуля (МДж = 10 6 Дж), і в цьому простому прикладі споживана енергія становитиме 8,64 МДж (мегаджоулей).
Для зручності математичних розрахунків і позбавлення від великої кількості нулів, споживану електричну енергію висловлюють в кіловатгодини.
Якщо споживана (або генерується) електрична потужність вимірюється в ватах або кіловатах (в тисячах ват), а час вимірюється в годинах, а не секундах, то одиниця електричної енергії буде кіловат-годину (кВт-ч). Тоді наша 100-ватна лампочка буде споживати 2400 ват годин або 2,4 кВт, що набагато легше зрозуміти, ніж 8 640 000 джоулів.
1 кВтг - це кількість електроенергії, що використовується пристроєм потужністю 1000 Вт за 1 годину і зазвичай називається «Одиницею електрики». Це те, що вимірюється лічильником комунальних послуг, і це те, що ми купуємо у наших постачальників електроенергії, коли ми отримуємо наші рахунки.
Кіловат-години це стандартна одиниця вимірювання електричної енергії, яка використовується в електричних лічильниках в наших будинках для підрахунку електричної енергії, яку ми витратили. Отже, якщо у нас включена електрична піч потужністю 1кВт протягом однієї години, то в результаті ми витратимо 1кВтч електроенергії. Якщо ми включимо дві грубки потужністю по 1кВт кожна на півгодини, то ми також сумарно витратимо 1кВтч.
Тепер, коли ми знаємо, що являє собою зв'язок між напругою, струмом і опором в ланцюзі, в наступному матеріалі ми розглянемо стандартні електричні одиниці виміру , Використовувані в електротехніці і електроніці, щоб ми могли розрахувати ці значення і побачити що кожне значення може бути представлено як кратними, так і частинні одиниці.
