Напряжение на силу тока: Основные электрические величины: сила тока, напряжение, мощность (статья)

Мощность электрического тока — Основы электроники

Обычно электрический ток сравнивают с течением жид­кости по трубке, а напряжение или разность потенциалов — с разностью уровней жидкости.

В этом случае поток воды, падающий сверху вниз, несет с собой определенное количество энергии. В усло­виях свободного падения эта энергия растрачивается беспо­лезно для человека. Если же направить падающий поток во­ды на лопасти турбины, то последняя начнет вращаться и сможет производить полезную работу.

Работа, производимая потоком воды в течение определен­ного промежутка времени, например, в течение одной секун­ды, будет тем больше, чем с большей высоты падает поток и чем больше масса падающей воды.

Точно так же и электрический ток, протекая по цепи от высшего потенциала к низшему, совершает работу. В каждую данную секунду времени будет совершаться тем больше рабо­ты, чем больше разность потенциалов и чем большее количе­ство электричества ежесекундно проходит через поперечное сечение цепи.

Мощность электрического тока это количество работы, совершаемой за одну секунду времени, или скорость совершения работы.

Количество электричества, проходящего через поперечное сечение цепи в течение одной секунды, есть не что иное, как сила тока в цепи. Следовательно, мощность электрического тока будет прямо пропорциональна разности потенциалов (на­пряжению) и силе тока в цепи.

Для измерения мощности электрического тока принята еди­ница, называемая ватт (Вт).

Мощностью в 1 Вт обладает ток силой в 1 А при разности потенциалов, равной 1 В.

Для вычисления мощности постоянного тока в ваттах нуж­но силу тока в амперах умножить на напряжение в вольтах.

Если обозначить мощность электрического тока буквой P, то приведенное выше правило можно записать в виде формулы

P = I*U. (1)

Воспользуемся этой формулой для решения числового при­мера. Требуется определить, какая мощность электрического тока необходима для накала нити радиолампы, если напряжение накала равно 4 в, а ток накала 75 мА

Определим мощность электрического тока, поглощаемую нитью лампы:

Р= 0,075 А*4 В = 0,3 Вт.

Мощность электрического тока можно вычислить и другим путем. Предположим, что нам известны сила тока в цепи и сопротивление цепи, а напряжение неизвестно.

В этом случае мы воспользуемся знакомым нам соотноше­нием из закона Ома:

U=IR

и подставим правую часть этого равенства (IR) в формулу (1) вместо напряжения U.

Тогда формула (1) примет вид:

P = I*U =I*IR

или

Р = I²*R. (2)

Например, требуется узнать, какая мощность теряется в реостате сопротивлением в 5 Ом, если через него проходит ток, силой 0,5 А. Пользуясь формулой (2), найдем:

P= I²*R = (0,5)²*5 =0,25*5 = 1,25 Вт.

Наконец, мощность электрического тока может быть вычислена и в том слу­чае, когда известны напряжение и сопротивление, а сила тока неизвестна. Для этого вместо силы тока I в формулу (1) подставляется известное из закона Ома отношение U/R и тогда формула (1) приобретает следующий вид:

Р = I*U=U²/R (3)

Например, при 2,5 В падения напряжения на реостате сопро­тивлением в 5 Ом поглощаемая реостатом мощность будет равна:

Р = U²/R=(2,5)²/5=1,25 Вт

Таким образом, для вычисления мощности требуется знать любые две из величин, входящих в формулу закона Ома.

Мощность электрического тока равна работе электрического тока, производимой в течение одной секунды.

P = A/t

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

основные понятия, нахождение через силу тока и сопротивление

При проектировании схем различных устройств радиолюбителю необходимо производить точные расчеты c помощью измерительных приборов и формул. В электротехнике используются формулы для вычислений величин электричества (формулы напряжения, сопротивления, силы тока и так далее).

Общие сведения об электрическом токе

Электрическим током является процесс движения заряженных частиц (свободных электронов), имеющий вектор направленности. Частицы перемещаются под действием напряженности электрического поля, имеющей векторное направление. Это поле совершает работу по перемещению этих частиц.

Влияют на работу электрического поля сила тока, напряжение и сопротивление.

Физический смысл

Под физическим смыслом понимается работа тока на участке, соотносящаяся с величиной заряда. Положительный заряд перемещается из одной точки, обладающей одним потенциалом, в другую, причем потенциал в этой точке отличается от предыдущего. В результате этого и возникает разность потенциалов, именуемая напряжением или ЭДС (электродвижущей силой).

Для полного понимания этого физического процесса и выяснения физического смысла напряжения необходимо провести аналогию с трубой. Допустим, труба наполнена водой и к ней прикручен кран для слива воды. Эта труба также оборудована краном для заливания воды с помощью мощного насоса.

Для демонстрации аналогии нужно открыть кран полностью, вода начнет выливаться и можно сделать вывод о незначительном давлении. Во втором случае спускной кран открыт не полностью и происходит набор воды при помощи насоса. В трубе создается давление и напор усиливается. Насос, создающий давление, и является в этом примере напряженностью электрического поля.

Электричество, если его не контролировать и не знать о пагубном влиянии на организм человека, способно создать множество проблем начиная от сгорания приборов и пожаров, и заканчивая угрозой жизни и здоровью человека. Техника безопасности очень важна в любой сфере.

Пагубное влияние на человека

Электричество очень опасно и является причиной несчастных случаев. Радиолюбители подвержены риску поражения электрическим током довольно часто. Некоторые радиолюбители пробуют наличие напряжения пальцами и пренебрегают техникой безопасности. Большинство из них считает опасным для жизни напряжение от 500 В, а 110 и 220 — не наносящими вреда здоровью. Удары от маломощных источников тока (маломощный силовой трансформатор, конденсатор), по их мнению, являются неопасными.

Согласно технике безопасности при работах с электричеством, они ошибаются, но есть и другая сторона этого вопроса: организм каждого человека индивидуален, обладает разными параметрами. Из этого утверждения следует, что смертельные характеристики электричества (напряжение и ток) индивидуальны для каждого человека. Одних может ударить 36 В, а других не пробивает и 220 В.

Действие электричества на организм человека зависит от нескольких факторов: силы и частоты, времени и пути прохождения через организм, сопротивления организма или участка тела, по которому протекает ток.

Исследованиями ученых установлено, что величина смертельного тока, поражающего сердце, составляет более 100 мА. Токи от 50 мА до 100 мА вызывают потерю сознания при кратковременном касании к поверхности, которая проводит ток. Токи до 50 мА могут стать причиной травм, например, падения с лестницы, выпускания из рук токоведущего проводника и т.

д.

Влияние на фактор поражения еще оказывает и сопротивление тела человека. Сопротивление для каждого индивида определить сложно и диапазон его составляет от 30 кОм до 200 кОм. Эта величина зависит от множества факторов: толщины кожи, влажности тела и окружающей среды, усталости, нервно-эмоционального состояния, болезни и других факторов. Сопротивление резко уменьшается при повышенной влажности воздуха и работе на влажных участках.

Формула расчета напряжения, опасного для жизни, предполагая, что Rч = 2кОм и I = 60 мА, выглядит так: U = I * R = 0,06 * 2000 = 120 В. В этой ситуации опасным напряжением можно считать 120 В и выше.

Частота тока является еще одной опасной характеристикой, обладающей поражающим действием. При увеличении частоты опасность уменьшается прямо пропорционально. Ток оказывает и тепловое действие, поэтому считать высокочастотные токи безопасными нельзя.

Травмы, происходящие из-за электричества, называются электротравмами. Каждая из них несет в себе меньшую или большую опасность. Наиболее опасными являются травмы, полученные от электрической дуги, которая обладает высокой температурой от 5 тыс. до 12 тыс. градусов по Цельсию. Виды электрических травм:

1. Электрические ожоги происходят при тепловом воздействии на ткани организма человека, по которым течет ток.
2. Обожженные участки на коже возникают при прямом контакте ее с токоведущей частью проводника. Пораженный участок приобретает серый или бледно-серый цвет.
3. Металлизация кожи — пропитывание кожи частицами металла при коротком замыкании или сварке.
4. Механические повреждения — самопроизвольная судорога мышц, приводящая к падению. При падении происходят переломы, ушибы вывихи суставов и т. д.
5. Электроофтальмия — воспаление слизистой оболочки глаз при воздействии излучения электрической дуги.

Существует еще один вид поражения — электрический удар. Этот вид поражения можно условно разделить на 5 групп: без потери сознания; с потерей сознания, связанной с нарушением сердечной деятельности или без нее; клиническая смерть и электрический шок.

Единицы измерения

Работа электрического поля по перемещению заряда измеряется в Дж (Джоуль), заряд в Кл (кулон). Вот, как обозначается напряжение или его единица измерения: отношение этих величин (работа по перемещению в Дж к электрическому заряду в Кл) и является разностью потенциалов, измеряется в вольтах (В) и обозначается U. Разность потенциалов бывает:

1. Переменной (амплитуда и полярность изменяются с течением времени, в зависимости от характерной частоты).
2. Постоянной (имеет постоянное значение амплитуды и полярность есть величина постоянная).

А также у единиц измерения есть приставки, например, кВ (Киловольт = 1000В) и МВ (мегавольт = 1000000В). Существуют о совсем низкие значения, например, мВ (милливольт = 0,001В).

Цепи переменного и постоянного тока

В цепях постоянного и переменного тока U обладает различными свойствами и производит иные влияния на проводники. Для постоянного напряжения существуют законы по вычислению его характеристик, но для переменного способы вычисления показателей заметно отличаются. Разберем более подробно все различия и сходства.

Расчет и анализ цепей выполняется при помощи закона Ома: сила тока полной цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сумме сопротивлений цепи и источника питания.

Следствие из закона при условии пренебрежения внутренним сопротивлением источника электричества: сила тока участка цепи прямо пропорциональна ЭДС и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка.

Запись закона Ома, из которого следует формула напряжения, тока и сопротивления: I = U / (Rц + Rвн), где I — сила тока, U — ЭДС, Rц — сопротивление цепи, Rвн — внутреннее сопротивление источника питания.

Формула силы тока через сопротивление и напряжение: I = U / Rц.

Формула напряжения электрического тока: U = I * Rц.

Для расчета мощности необходимо U умножить на I: P = U * I = U * U / R, где P — мощность.

Переменное однофазное напряжение

В цепях для переменного тока происходят совершенно другие явления и процессы, для них справедливы другие законы. Различают такие основные виды:

1. Мгновенное (разность потенциалов в конкретный промежуток времени: u = u (t)).
2. Амплитудное значение (максимальное значение мгновенного U в момент времени: u (t) = Uм * sin (wt + f), где w — угловая частота, t — конкретный момент времени и f — угол начальной фазы напряжения).
3. Среднее значение (для синусоиды равно нулю).
4. Среднеквадратичное — Uq (U за весь период колебаний и для синусоиды имеет вид: Uq = 0,707 * Uм).
5. Средневыпрямленное — Uv (среднее значение модуля U: Um примерно равно 0,9 * Uq).

В цепях 3-фазного тока различают 2 вида напряжений: линейное (фаза-фаза) и фазное (фаза-ноль). При соединении в цепь «треугольником» фазное и линейное U равны. В случае соединения «звездой» — фазное в 1,732050808 раз меньше линейного.

Рекомендации по выбору прибора

Для расчетов необходимо измерять значения величин электричества. Существуют специальные приборы, которые помогают произвести точные расчеты. Для измерения разности потенциалов применяют вольтметр.

Вольтметр (вольт — единица измерения ЭДС, метр — измеряю) — прибор для измерения ЭДС в цепи, подключаемый параллельно участку, на котором необходимо провести замер.

Для конкретного случая необходимо применять тот или иной прибор. Для более точных расчетов приобретаются приборы с высоким классом точности. Классификация вольтметров:

1. Принцип действия: электромеханические (стрелочные) и электронные.
2. Назначение: постоянного и переменного тока, импульсные, селективные и универсальные.
3. Конструктивное исполнение: щитовые, переносные и стационарные.

Аналоговый электромеханический вольтметр имеет большие погрешности измерений в высокоомных цепях, но отлично зарекомендовал себя в низкоомных цепях и возможностью модернизации (увеличение значений измерения U за счет добавочного резистора).

Выпрямительный вольтметр обладает более высоким классом точности. Состоит из самого измерительного прибора (обладает чувствительностью к постоянному току) и выпрямительного устройства. Они получили не очень широкое распространение из-за высоких погрешностей, и применяются в качестве сигнальных приборов (примерное значение U).

Цифровые вольтметры применяются в комбинированных приборах-мультиметрах. Поступающее напряжение на клеммы (измерительные щупы) прибора преобразовывается в сигнал при помощи аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Происходит отображение на цифровом табло. Этот вид приборов получил широкое применение благодаря высокой точности и универсальности.

Импульсный вольтметр необходимо применять при измерении амплитуд импульсных сигналов и одиночных импульсов.

Основным применением фазочувствительных вольтметров является измерение квадратурных составляющих комплексного напряжения (наличие мнимой и действительной частей) первичной гармоники. Они, как правило, снабжены 2-мя индикаторами для выявления мнимой и действительной частей. Они получили широкое применение в измерении АФХ (амплитудно-фазовая характеристика) для подбора деталей и настройки усилителей.

Для измерения номинала постоянного напряжения используются вольтметры подгруппы В2 (вольтметры для постоянного напряжения), а также В7 (универсальные).

Для определения переменного напряжения необходимо использовать устройства из подгруппы В3 или универсального типа (В7). Однако часто в этих вольтметрах применяются специальные преобразователи из переменного напряжения в постоянное.

В3 и В7 рассчитаны только для определения среднеквадратического гармонического напряжения. В этих электроизмерительных приборах возможно применение детекторов (преобразователей): пикового, выпрямительного и квадратичного. Оптимальным вариантом является вольтметр на квадратичном детекторе, при этом измеряемое значение выдается напрямую без всяких преобразований. Измерительные приборы на пиковых и выпрямительных детекторах пересчитывают значения, тем самым уменьшая точность измерений. Для измерения периодического негармонического напряжения выбирают вольтметр на квадратичном детекторе.

Таким образом, расчет напряжения играет важную роль в электротехнике. Расчеты для переменных и постоянных цепей электрического тока существенно отличаются, в результате чего необходимо определить сначала тип тока, а затем производить расчеты. Но также необходимо соблюдать технику безопасности при работах с электричеством. Ведь ее основные положения основаны на горьком опыте человечества.

Понятие силы тока, мощности, напряжения

При рассмотрении понятий силы тока, напряжения, мощности, нужно осознавать то, что все эти три параметра неразрывно связанны.
 

Мощность – это отношение производимой за определенный отрезок времени работы к данному отрезку времени. Единицей измерения является Ватт. 1 киловатт равен 1000 ватт.
 

Сила тока – это устремленное перемещение заряженных частиц. Выражает количество заряда, что пробегает сквозь разрез проводника за единицу времени. Единицей измерения является Ампер.
 

Напряжение – это отношение работы, выполненной электрическим полем для перенесения заряда, к значению переносимого заряда на полосе цепи. Этот параметр выражает работу, проделанную полем для передачи заряда между двумя точками. Единицей измерения является Вольт.
 

Можно провести аналогию описываемых параметров “силы”, “мощности” и “напряжения” с течением воды, где число ампер (сила тока) – это объем воды, пробегающей за единицу времени (обусловливается расходованием электричества, иными словами зависит от того, насколько сильно открыт кран), количество ватт (мощность) – это, к примеру, действие по приведению в движение лопастей турбины (давление перемноженное на силу тока), а значение вольт (напряжение) – это напор воды в трубопроводе. Стало быть, на блоке питания принципиальной является мощность, то есть, выдержит ли прибор, на батарейке – напряжение, потянет ли пользователь. На устройствах для электросети с установленным напряжением (220 вольт у нас) максимум силы тока, при перемножении этого показателя на значение напряжения, параллельно является и максимумом мощности.
 

Как же вычислить мощность с помощью величины напряжения и силы тока?
 

«Мощность» = «Сила тока» (Амперы) умножить на «Напряжение» (Ватты).
 

Как провести расчет силы тока по мощности и напряжению?
 

Исходя из предыдущей формулы, можем найти значение силы тока:
 

«Сила тока» = «Мощность» (Вольт-ампер) разделить на «Напряжение» (Ватты).
 

Существует еще пара значимых факторов, ежели речь идет об электричестве:
 

— Типичные розетки предусмотрены для силы тока числом 16 ампер. Так, как напряжение в электросети 220 вольт, значит, граничная мощность равна: 16 ампер умножить на 220 вольт = 3520 ватт (3,52 киловатт).
— В производстве розеток, в основном, используют 16-амперные автоматы. Из этого следует, что, когда на линии электропередачи с 16-амперным автоматом сила тока превысит 16 ампер (либо мощность возрастет свыше 3,52 киловатт), прибор автоматически вырубится. 

 

В частности, если в вашем доме проведена индивидуальная линия для кухонных розеток, то во время подсоединения к данной линии сразу двух электрообогревателей, с мощностью обоих в 2 киловатта, автомат разъединит электрическую цепь.

Работа и мощность тока — урок. Физика, 8 класс.

При прохождении тока в цепи электрическое поле совершает работу по перемещению заряда. В этом случае работу электрического поля называют работой электрического тока.

При прохождении заряда \(q\) по участку цепи электрическое поле будет совершать работу: \(A=q\cdot U\), где \(U\) — напряжение электрического поля, \(A\) — работа, совершаемая силами электрического поля по перемещению заряда \(q\) из одной точки в другую.

Для выражения любой из этих величин можно использовать приведённый ниже рисунок.

 

Рис. \(1\). Зависимость между работой, напряжением и зарядом

 

Количество заряда, прошедшее по участку цепи, пропорционально силе тока и времени прохождения заряда: q=I⋅t.

Работа электрического тока на участке цепи пропорциональна напряжению на её концах и количеству заряда, проходящего по этому участку: A=U⋅q.

Работа электрического тока на участке цепи пропорциональна силе тока, времени прохождения заряда и напряжению на концах участка цепи: A=U⋅I⋅t.

Чтобы выразить любую из величин из данной формулы, можно воспользоваться рисунком.

 

 

Рис. \(2\). Зависимость между работой, силой тока и временем прохождения заряда

 

Единицы измерения величин:

работа электрического тока \([A]=1\) Дж;

напряжение на участке цепи \([U]=1\) В;

сила тока, проходящего по участку \([I]=1\) А;

время прохождения заряда (тока) \([t]=1\) с.

Для измерения работы электрического тока нужны вольтметр, амперметр и часы. Например, для определения работы, которую совершает электрический ток, проходя по спирали лампы накаливания, необходимо собрать цепь, изображённую на рисунке. Вольтметром измеряется напряжение на лампе, амперметром — сила тока в ней. А при помощи часов (секундомера) засекается время горения лампы.

 

Рис. \(3\). Схема и часы для измерения

 

Например:

 

I = 1,2 АU = 5 Вt = 1,5 мин = 90 сА = U⋅I⋅t = 5⋅1,2⋅90 = 540 Дж 

 

Обрати внимание!

Работа чаще всего выражается в килоджоулях или мегаджоулях.

\(1\) кДж = 1000 Дж или \(1\) Дж = \(0,001\) кДж;
\(1\) МДж = 1000000 Дж или \(1\) Дж = \(0,000001\) МДж.

Для потребителей электрической энергии существуют приборы, позволяющие в пределах ошибки измерения получать числовые данные о ее расходе в единицу времени.

 

 

Рис. \(4\). Электросчетчик

Механическая мощность численно равна работе, совершённой телом в единицу времени: N = Аt.   Чтобы найти мощность электрического тока, надо поступить точно также, т.е. работу тока, A=U⋅I⋅t, разделить на время.

Мощность электрического тока обозначают буквой \(Р\):

P=At=U⋅I⋅tt=U⋅I. Таким образом:

Мощность электрического тока равна произведению напряжения на силу тока: P=U⋅I.

Из этой формулы можно определить и другие физические величины.
Для удобства можно использовать приведённый ниже рисунок.

 

 

Рис. \(5\). Зависимость между мощностью, напряжением и силой тока

 

За единицу мощности принят ватт: \(1\) Вт = \(1\) Дж/с.

 

Из формулы P=U⋅I следует, что

\(1\) ватт = \(1\) вольт ∙ \(1\) ампер, или \(1\) Вт = \(1\) В ∙ А.

 

Обрати внимание!

Используют также единицы мощности, кратные ватту: гектоватт (гВт), киловатт (кВт), мегаватт (МВт).
\(1\) гВт = \(100\) Вт или \(1\) Вт = \(0,01\) гВт;
\(1\) кВт = \(1000\) Вт или \(1\) Вт = \(0,001\) кВт;
\(1\) МВт = \(1 000 000\) Вт или \(1\) Вт = \(0,000001\) МВт.

Пример:

Измерим силу тока в цепи с помощью амперметра, а напряжение на участке — с помощью вольтметра.

 

 

Рис. \(6\). Схема

 

Так как мощность тока прямо пропорциональна напряжению и силе тока, протекающего через лампочку, то перемножим их значения:

 

I=1,2АU=5ВP =U⋅I=5⋅1,2=6Вт.

 

Ваттметры измеряют мощность электрического тока, протекающего через прибор. По своему назначению и техническим характеристикам ваттметры разнообразны.

В зависимости от сферы применения у них различаются пределы измерения.

 

Аналоговый ваттметр	Аналоговый ваттметр	Аналоговый ваттметр	Цифровой ваттметр

 

Рис. \(7\). Приборы для измерения

 

Подключим к цепи по очереди две лампочки накаливания, сначала одну, затем другую и измерим силу тока в каждой из них. Она будет разной.

 

 

 

Рис. \(8\). Лампы различной мощности в цепи

 

Сила тока в лампочке мощностью \(25\) ватт будет составлять \(0,1\) А. Лампочка мощностью \(100\) ватт потребляет ток в четыре раза больше — \(0,4\) А. Напряжение в этом эксперименте неизменно и равно \(220\) В. Легко можно заметить, что лампочка в \(100\) ватт светится гораздо ярче, чем \(25\)-ваттовая лампочка. Это происходит оттого, что её мощность больше. Лампочка, мощность которой в \(4\) раза больше, потребляет в \(4\) раза больше тока. Значит: 

 

Обрати внимание!

Мощность прямо пропорциональна силе тока.

Что произойдёт, если одну и ту же лампочку подсоединить к источникам различного напряжения? В данном случае используется напряжение \(110\) В и \(220\) В.

  

 

Рис. \(8\). Лампа, подключенная к источнику тока с различным напряжением

 

Можно заметить, что при большем напряжении лампочка светится ярче, значит, в этом случае её мощность будет больше. Следовательно:

 

Обрати внимание!

Мощность зависит от напряжения.

Рассчитаем мощность лампочки в каждом случае:

 

I=0,2АU=110ВP=U⋅I=110⋅0,2=22Вт

I=0,4АU=220ВP=U⋅I=220⋅0,4=88Вт.

 

Можно сделать вывод о том, что при увеличении напряжения в \(2\) раза мощность увеличивается в \(4\) раза.
Не следует путать эту мощность с номинальной мощностью лампы (мощность, на которую рассчитана лампа). Номинальная мощность лампы (а соответственно, ток через нить накала и её расчётное сопротивление) указывается только для номинального напряжения лампы (указано на баллоне, цоколе или упаковке).

 

 

Рис. \(9\). Маркировка

 

В таблице дана мощность, потребляемая различными приборами и устройствами:

 

Таблица \(1\). Мощность различных приборов

 

Название	Рисунок	Мощность
Калькулятор		\(0,001\) Вт
Лампы дневного света		\(15 — 80\) Вт
Лампы накаливания		\(25 — 5000\) Вт
Компьютер		\(200 — 450\) Вт
Электрический чайник		\(650 — 3100\) Вт
Пылесос		\(1500 — 3000\) Вт
Стиральная машина		\(2000 — 4000\) Вт
Трамвай		\(150 000 — 240000\) Вт

Источники:

Рис. 1. Зависимость между работой, напряжением и зарядом. © ЯКласс.
Рис. 3. Схема и часы для измерения. © ЯКласс.
Рис. 5. Зависимость между мощностью, напряжением и силой тока. © ЯКласс.
Рис. 6. Схема. © ЯКласс.
Таблица 1.  Мощность различных приборов. Компьютер. Указание авторства не требуется, 2021-08-14, Pixabay License, https://pixabay.com/ru/photos/яблоко-стул-компьютер-1834328/.

Ток, напряжение, сопротивление. Закон Ома.

Мы начинаем публикацию материалов новой рубрики “Основы электроники“, и в сегодняшней статье речь пойдет о фундаментальных понятиях, без которых не проходит обсуждение ни одного электронного устройства или схемы. Как вы уже догадались, я имею ввиду ток, напряжение и сопротивление 🙂 Кроме того, мы не обойдем стороной закон Ома, который определяет взаимосвязь этих величин, но не буду забегать вперед, давайте двигаться постепенно.

Итак, давайте начнем с понятия напряжения.

Напряжение.

По определению напряжение – это энергия (или работа), которая затрачивается на перемещение единичного положительного заряда из точки с низким потенциалом в точку с высоким потенциалом (т. е. первая точка имеет более отрицательный потенциал по сравнению со второй). Из курса физики мы помним, что потенциал электростатического поля – это скалярная величина, равная отношению потен­циальной энергии заряда в поле к этому заряду. Давайте рассмотрим небольшой пример:

В пространстве действует постоянное электрическое поле, напряженность которого равна E. Рассмотрим две точки, расположенные на расстоянии d друг от друга. Так вот напряжение между двумя точками представляет из себя ни что иное, как разность потенциалов в этих точках:

U = \phi_1\medspace-\medspace \phi_2

В то же время не забываем про связь напряженности электростатического поля и разности потенциалов между двумя точками:

\phi_1\medspace-\medspace \phi_2 = Ed

И в итоге получаем формулу, связывающую напряжение и напряженность:

U = Ed

В электронике, при рассмотрении различных схем, напряжение все-таки принято считать как разность потенциалов между точками. Соответственно, становится понятно, что напряжение в цепи – это понятие, связанное с двумя точками цепи. То есть говорить, к примеру, “напряжение в резисторе” – не совсем корректно. А если говорят о напряжении в какой-то точке, то подразумевают разность потенциалов между этой точкой и “землей”. Вот так плавно мы вышли к еще одному важнейшему понятию при изучении электроники, а именно к понятию “земля” 🙂 Так вот “землей” в электрических цепях чаще всего принято считать точку нулевого потенциала (то есть потенциал этой точки равен 0).

Давайте еще пару слов скажем о единицах, которые помогают охарактеризовать величину напряжения. Единицей измерения является Вольт (В). Глядя на определение понятия напряжения мы можем легко понять, что для перемещения заряда величиной 1 Кулон между точками, имеющими разность потенциалов 1 Вольт, необходимо совершить работу, равную 1 Джоулю. С этим вроде бы все понятно и можно двигаться дальше 🙂

А на очереди у нас еще одно понятие, а именно ток.

Ток, сила тока в цепи.

Что же такое электрический ток?

Давайте подумаем, что будет происходить если под действие электрического поля попадут заряженные частицы, например, электроны… Рассмотрим проводник, к которому приложено определенное напряжение:

Из направления напряженности электрического поля (E) мы можем сделать вывод о том, что \phi_1 > \phi_2 (вектор напряженности всегда направлен в сторону уменьшения потенциала). На каждый электрон начинает действовать сила:

F = Ee

где e − это заряд электрона.

И поскольку электрон является отрицательно заряженной частицей, то вектор силы будет направлен в сторону противоположную направлению вектора напряженности поля. Таким образом, под действием силы частицы наряду с хаотическим движением приобретают и направленное (вектор скорости V на рисунке). В результате и возникает электрический ток 🙂

Ток – это упорядоченное движение заряженных частиц под воздействием электрического поля.

Важным нюансом является то, что принято считать, что ток протекает от точки с более положительным потенциалом к точке с более отрицательным потенциалом, несмотря на то, что электрон перемещается в противоположном направлении.

Носителями заряда могут выступать не только электроны. Например, в электролитах и ионизированных газах протекание тока в первую очередь связано с перемещением ионов, которые являются положительно заряженными частицами. Соответственно, направление вектора силы, действующей на них (а заодно и вектора скорости) будет совпадать с направлением вектора E. И в этом случае противоречия не возникнет, ведь ток будет протекать именно в том направлении, в котором движутся частицы 🙂

Для того, чтобы оценить ток в цепи придумали такую величину как сила тока. Итак, сила тока (I) – это величина, которая характеризует скорость перемещения электрического заряда в точке. Единицей измерения силы тока является Ампер. Сила тока в проводнике равна 1 Амперу, если за 1 секунду через поперечное сечение проводника проходит заряд 1 Кулон.

Мы уже рассмотрели понятия силы тока и напряжения, теперь давайте разберемся каким образом эти величины связаны. И для этого нам предстоит изучить, что же из себя представляет сопротивление проводника.

Сопротивление проводника/цепи.

Термин “сопротивление” уже говорит сам за себя 🙂

Итак, сопротивление – физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать (сопротивляться) прохождению электрического тока.

Рассмотрим медный проводник длиной l с площадью поперечного сечения, равной S:

Сопротивление проводника зависит от нескольких факторов:

• удельного сопротивления проводника \rho
• длины проводника l
• площади поперечного сечения проводника S

Удельное сопротивление – это табличная величина. Формула, с помощью которой можно вычислить сопротивление проводника выглядит следующим образом:

R = \rho\medspace \frac{l}{S}

Для нашего случая \rho будет равно 0,0175 (Ом * кв. мм / м) – удельное сопротивление меди. Пусть длина проводника составляет 0.5 м, а площадь поперечного сечения равна 0.2 кв. мм. Тогда:

R =0,0175 \cdot \frac{0.5}{0.2} = 0.04375\medspace Ом

Как вы уже поняли из примера, единицей измерения сопротивления является Ом 🙂

С сопротивлением проводника все ясно, настало время изучить взаимосвязь напряжения, силы тока и сопротивления цепи.

Закон Ома.

И тут на помощь нам приходит основополагающий закон всей электроники – закон Ома:

Сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению рассматриваемого участка цепи.

Рассмотрим простейшую электрическую цепь:Как следует из закона Ома напряжение и сила тока в цепи связаны следующим образом:

I = \frac{U}{R}

Пусть напряжение составляет 10 В, а сопротивление цепи равно 200 Ом. Тогда сила тока в цепи вычисляется следующим образом:

I = \frac{10}{200} = 0.05 = 50\medspaceмА

Как видите, все несложно 🙂 Пожалуй на этом мы и закончим сегодняшнюю статью, спасибо за внимание и до скорых встреч!

Глава 21. Электрический ток. Законы Ома и Джоуля-Ленца

Для решения задач ЕГЭ на постоянный ток надо знать определения тока, напряжения, сопротивления, закон Ома для участка цепи и замкнутой цепи, закон Джоуля-Ленца, а также уметь находить эквивалентные сопротивления простейших электрически цепей. Рассмотрим эти вопросы.

Электрическим током называют упорядоченное движение заряженных частиц. Силой тока в некотором сечении проводника называется отношение заряда , протекшего через это сечение за интервал времени , к этому интервалу времени

(21.1)

Чтобы в проводнике тек электрический ток, в проводнике должно быть электрическое поле, или, другими словами, потенциалы различных точек проводника должны быть разными. Но при движении электрических зарядов по проводнику потенциалы различных точек проводника будут выравниваться (см. гл. 19). Поэтому для протекания тока в течение длительного времени на каких-то участках цепи необходимо обеспечить движение зарядов в направлении противоположном полю. Такое движение может быть обеспечено только силами неэлектрической природы, которые в этом контексте принято называть сторонними. В гальванических элементах («батарейках») сторонние силы возникают в результате электрохимических превращений на границах электродов и электролита. Эти превращения обеспечивают перемещение заряда противоположно направлению поля, поддерживая движение зарядов по замкнутому пути.

Сила тока в однородном участке проводника пропорциональна напряженности электрического поля внутри проводника. А поскольку напряженность поля внутри проводника связана с разностью потенциалов его концов (или электрическим напряжением на проводнике ), то

(21.2)

Коэффициент пропорциональности , который принято записывать в знаменатель формулы (21.2), является характеристикой проводника и называется его сопротивлением. В результате формула (21.2) принимает вид

(21.3)

Формула (21.3) называется законом Ома для однородного участка цепи, а сам участок цепи часто называют резистором (от английского слова resistance — сопротивление).

Если проводник является однородным и имеет цилиндрическую форму (провод), то его сопротивление пропорционально длине и обратно пропорционально площади сечения

(21.4)

где коэффициент пропорциональности зависит только от материала проводника и называется его удельным сопротивлением.

Если участок цепи представляет собой несколько последовательно соединенных однородных проводников с сопротивлениями (см. рисунок), то сила тока через каждый проводник будет одинаковой , электрическое напряжение на всем участке цепи равно сумме напряжений на каждом проводнике , а эквивалентное сопротивление всего участка равно сумме сопротивлений отдельных проводников

(21.4)

Если участок цепи представляет собой несколько однородных проводников с сопротивлениями , соединенных параллельно (см. рисунок), то электрическое напряжение на каждом проводнике будет одинаковым , ток через участок будет равен сумме токов, текущих через каждый проводник , а величина, обратная эквивалентному сопротивлению всего участка, равно сумме обратных сопротивлений отдельных проводников

(21.5)

Рассмотрим теперь закон Ома для замкнутой электрической цепи. Пусть имеется замкнутая электрическая цепь, состоящая из источника сторонних сил с внутренним сопротивлением и внешнего сопротивления . Пусть при прохождении заряда через источник сторонние силы совершают работу . Электродвижущей силой источника (часто используется аббревиатура ЭДС) называется отношение работы сторонних сил к заряду

(21.6)

В этом случае сила тока в цепи равна

(21.7)

Формула (21.7) называется законом Ома для замкнутой электрической цепи.

При прохождении электрического тока через участок цепи электрическое поле совершает работу (часто эту работу называют работой тока, хотя термин этот не очень точный). Очевидно, вся эта работа превращается в тепло. Поэтому если через участок цепи прошел заряд , где — сила тока в цепи, — время, то количество выделившейся теплоты равно

(21.8)

(для получения последнего и предпоследнего равенств использован закон Ома для участка цепи). Формулы (21.8) называются законом Джоуля-Ленца. Из формулы (21.8) следует, что количество выделившейся при протекании электрического тока теплоты линейно зависит от времени наблюдения. Поэтому отношение

(21.9)

которое называется мощностью тока, не зависит от времени наблюдения. Формулу (21.9) также называют законом Джоуля-Ленца.

Рассмотрим теперь задачи.

Структура металла кратко обсуждалась в гл. 16: положительно заряженные ионы расположены в узлах кристаллической решетки, образовавшиеся в результате диссоциации валентные электроны могут свободно перемещаться по проводнику (свободные электроны). Они и осуществляют проводимость металла (задача 21.1.1 — ответ 2).

Согласно определению (21.1) находим среднюю силу тока в канале молнии (задача 21.1.2)

(ответ 2).

Если за 1 мин через сечение проводника протекает заряд 60 Кл (задача 21.1.3), то сила тока в этом проводнике равна А. Применяя далее к этому проводнику закон Ома для участка цепи, получаем В (ответ 2).

По закону Ома для участка цепи имеем для силы тока через участок цепи после изменения его сопротивления и электрического напряжения на нем (задача 21.1.4)

Таким образом, сила тока уменьшилась в 4 раза (ответ 3).

Согласно закону Ома для участка цепи сопротивление — это коэффициент пропорциональности между напряжением на этом участке и силой тока в нем. Поэтому в задаче 21.1.5 имеем, например, используя крайнюю точку графика

(ответ 2). Из-за линейной зависимости тока от напряжения вычисления можно было выполнить и по другим точкам графика, ответ был бы таким же.

Согласно формуле (21.4) имеем для первой проволоки в задаче 21.1.6

где — удельное сопротивление меди, — длина проводника, — его радиус. Для медной проволоки с вдвое большей длиной и втрое бóльшим радиусом сечения имеем

(ответ 3).

Как следует из формулы (21.4) при двукратном уменьшении длины проводника вдвое уменьшается его сопротивление. Поэтому из закона Ома для участка цепи (21.3) заключаем, что при двукратном уменьшении напряжения на проводнике и двукратном уменьшении его длины (задача 21.1.7) сила тока в проводнике не изменится (ответ 4).

В задаче 21.1.8 следует использовать закон Ома для замкнутой электрической цепи (21.7). Имеем

где — ЭДС источника, — сопротивлении е внешней цепи, — сопротивление источника (ответ 1).

В задаче 21.1.9 следует применить закон Ома для замкнутой электрической цепи (21.7) к какому-нибудь значению внешнего сопротивления, по графику найти силу тока в цепи, а затем и ЭДС источника. Проще всего применить закон Ома к случаю . Из графика находим силу тока . Поэтому

где — внутреннее сопротивление источника (ответ 3).

Из формулы (21.9) следует, что при фиксированном сопротивлении участка цепи увеличение электрического напряжения в 2 раза (задача 21.1.10) приведет к увеличению мощности тока в 4 раза (ответ 2).

В задаче 21.2.1 удобно использовать вторую из формул (21.9) . Имеем Вт (ответ 3).

Часто школьники не могут ответить на такой вопрос: из формулы для мощности тока следует, что мощность линейно растет с ростом сопротивления, а из формулы — убывает с ростом сопротивления. А как же в действительности мощность зависит от сопротивления? Давайте разберемся в этом вопросе на примере задачи 21.2.2. Конечно, оба предложенных «решения» неправильны: в них молчаливо предполагалось, что сила тока, текущего через это сопротивление, или напряжение на этом сопротивлении не зависят от его величины. А на самом деле эти величины от сопротивления зависят, причем эти зависимости могут быть разными для разных источников тока. Внутреннее сопротивление бытовых электрических сетей очень мало. В этом случае из законов Ома для замкнутой цепи и участка цепи (21.7), (21.3) следует, что напряжение на любом элементе, включенном в такую сеть, не зависит от сопротивления этого элемента и равно номинальному напряжению сети . Поэтому из формулы заключаем, что мощность, которая выделяется на таком элементе обратно пропорциональна его сопротивлению (ответ 3). Отметим, что из проведенного рассуждения следует, что выделяемая мощность будет очень большой (опасная в быту ситуация!) для малого сопротивления внешнего участка цепи, т.е. в случае короткого замыкания, которого, таким образом, необходимо избегать.

Если бы внутреннее сопротивление источника было бы много больше внешнего сопротивления, ток в цепи определялся бы, главным образом, внутренним сопротивлением источника, а от внешнего сопротивления зависел бы слабо. В этом случае мощность тока была бы прямо пропорциональна сопротивлению участка цепи.

Как обсуждалось в решении предыдущей задачи, сопротивление элемента, работающего в бытовой электросети равно , где — номинальная мощность данного элемента, — напряжение в сети. Поэтому отношение сопротивлений ламп мощностью Вт и Вт, рассчитанных на работу в одной и той же бытовой электрической сети (задача 21.2.3) равно

(ответ 2).

Поскольку резисторы в задаче 21.2.4 соединены последовательно, то сила тока в них одинакова. Поэтому из закона Ома для участка цепи заключаем, что

(ответ 2).

При параллельном соединении ламп (задача 21.2.5) напряжение на них одинаково (см. введение к настоящей главе). Поэтому из закона Ома для участка цепи следует, что

(ответ 1).

Рассматриваемый в задаче 21.2.6 участок представляет собой два последовательных соединенных элемента, один из которых есть резистор 6 Ом, второй — два таких же резистора, соединенных параллельно. По правилам сложения сопротивлений находим эквивалентное сопротивление второго участка

а затем и эквивалентное сопротивление всей цепи

(ответ 3).

При разомкнутом ключе сопротивление участка цепи, данного в задаче 21.2.7, можно найти как в предыдущей задаче , где — сопротивление каждого резистора. Если ключ замкнут, то цепь сводится к одному резистору (т.к. параллельно двум резисторам включается проводник с пренебрежимо малым сопротивлением). Поэтому в этом случае сопротивление цепи равно . Таким образом, сопротивление второй цепи составляет две трети от сопротивления первой (ответ 1).

Как обсуждалось в решении задачи 21.2.2, сопротивление элемента номинальной мощности , работающего в бытовой электросети равна

где В — напряжение сети. Из этой формулы следует, что чем больше номинальная мощность элемента, тем меньше должно быть его сопротивление. Если две лампы накаливания включены последовательно (задача 21.2.8), то сила тока в них одинакова и отношение мощностей тока в этих лампах равно отношению их сопротивлений. Отсюда следует, что отношение реально выделяемых в лампах мощностей и обратно отношению номинальных мощностей этих ламп:

(ответ 2).

Работа, совершаемая электрическим полем в проводнике при протекании по нему электрического тока, превращается в энергию тока, которая затем превращается в тепловую энергию. Поэтому работу поля можно найти из закона Джоуля-Ленца. Для работы поля за время получаем . Из этой формулы находим сопротивление проводника в задаче 21.2.9 —

(ответ 1).

Поскольку при последовательном соединении резисторов ток через каждый из них одинаков, из закона Джоуля-Ленца (22.8) заключаем, что из двух сопротивлений и (задача 21.2.10; см. рисунок) наибольшей будет мощность тока на сопротивлении , из двух сопротивлений и — на сопротивлении . Сравним мощности тока на этих сопротивлениях. Учитывая, что при параллельном соединении элементов электрическое напряжение на каждом элементе одинаковое, а при последовательном — складываются значения сопротивлений, получим из законов Ома для верхнего и нижнего участков цепи и закона Джоуля-Ленца

где — электрическое напряжение, приложенное ко всей цепи. Поскольку то в представленной схеме наибольшая мощность будет выделяться на сопротивлении (ответ 2).

Как определить силу электрического тока, как узнать, вычислить какой ток в схеме, цепи.

Известно, что электрический ток заряженных частиц лежит в основе работы всей электротехники. Знание его величины дает понимание о режиме работы той или иной цепи, схемы. Если для специалиста электрика, электронщика не составит особого труда определить силу тока, то для новичка это может оказаться проблемой. В этой теме давайте с вами рассмотрим, какими именно способами можно узнать, вычислить, найти электрический ток используя как непосредственные измерения так и формулы.

Основными электрическими величинами являются напряжение, ток, сопротивление, мощность. Пожалуй главной формулой электрика является формула закона Ома. Она имеет вид I=U/R (ток равен напряжение деленное на сопротивление). Данную формулу приходится использовать повсеместно. Из нее можно вывести две другие: R=U/I и U=I*R. Зная любые две величины всегда можно вычислить третью. Напомню, что при использовании формул нужно пользоваться основными единицами измерения. Для тока это амперы, для напряжения это вольты и для сопротивления это омы.

К примеру, вам нужно быстро определить силу тока, которую потребляем электрочайник. Напряжение нам известно, это 220 вольт. Берем в руки мультиметр, электронный тестер, меряем сопротивление в омах. Далее мы просто напряжение перемножаем на это сопротивление. В итоге мы получаем искомую силу тока в амперах. Хочу уточнить, что данная форума работает только для цепей с активной нагрузкой (обычные нагреватели, лампы накаливания, светодиоды и т.д.). Для реактивной нагрузки формула имеет иной вид, где уже используется такие величины как индуктивность, емкость, частота.

Силу тока можно определить и по другой формуле, которая в себе содержит напряжение и мощность. Она имеет вид: I=P/U (сила тока равна электрическая мощность деленная на напряжение). То есть, 1 ампер равен 1 ватт деленный на 1 вольт. Две других формулы, выходящие из этой, имеют такой вид: P=U*I и U=P/I. Если вам известны любые две величины из тока, напряжения и мощности, всегда можно вычислить третью.

Помимо формул силу тока можно определить и практическим путем, через обычное измерение тестером, мультиметром. Для новичков сообщаю, что силу тока нужно измерять в разрыв электрической цепи. То есть, к примеру, у нас схема, прибор, с него выходит кабель с двумя проводами питания. Берем измеритель, выставляем на нем нужный диапазон измерения. Далее, один щуп измерителя мы прикладываем к одному из проводов питания устройства, а другой щуп измерителя к одному из контактов самого электропитания. Ну, и оставшийся провод, идущий от устройства мы также подсоединяем ко второму контакту питания. После включения самого устройства на измерителе появится величина тока, которую он потребляет при своей работе.

При измерении силы тока нужно помнить, что имеет значение какой вид тока течет по цепи (переменный или постоянный). Допустим, на большинство электротехники подается переменное напряжение, следовательно и измерять на входе ток нужно переменного типа. Внутри устройств обычно стоят блоки питания, которые снижают сетевое напряжение до меньших величин и делают его постоянным. Значит ту часть электрической цепи, что стоит после выпрямляющего диодного моста (делающая из переменного тока постоянный) уже нужно измерять как постоянный ток. Если вы попытаетесь измерить силу тока не своего типа, то и показания вы получите неверные.

Напряжение измеряют по другому. Измерительные щупы уже прикладываются не в разрыв цепи, как это делается у тока, а параллельно контактам питания. И в этом случае тип напряжения имеет значение (переменное или постоянное). Так что будьте внимательны, когда выставляете тип тока (напряжения) и их предел на тестере.

P.S. Именно сила тока в электротехнике делает всю работу, что мы воспринимаем как свет, тепло, звук, движение и т.д. Для облегчения понимания, что такое ток, а что такое напряжение можно привести аналогию с обычной водой. Так вот давление в воды в водопроводе будет соответствовать примерно электрическому напряжению, а движение самой воды это будет ток.

Разница между напряжением и силой тока? Лисбург, штат Вирджиния, электрики

Разница между силой тока и напряжением?

При разработке схемы электропроводки необходимо учесть напряжений, силы тока, ватт и другие параметры. Что означают все эти термины? Это просто разные слова для обозначения одного и того же?

В этом посте мы рассмотрим две системы измерения, с которыми вам следует познакомиться. Напряжение и сила тока — оба показателя электричества, но они измеряют разные вещи.

Что такое напряжение?

Напряжение — это величина давления, создаваемого вашим электрическим током. Электрики используют символ V или термин вольт для описания разности потенциалов между двумя точками проводника. Если постоянный ток равен 1 ампер, выделяемая им энергия равна одному ватту.

Проще говоря, напряжение аналогично давлению воды . Это мера того, насколько быстро ток проходит через провод или проводник.

Почему это важно знать? Многие люди осторожно относятся к мощным приборам, и всегда разумно быть осторожным с электричеством.На самом деле, однако, именно напряжение может навредить вам во время электротравмы. Электричество, которое движется под высоким давлением и высоким напряжением, более опасно, чем электричество, которое движется медленно или под низким давлением.

Что такое сила тока?

Ампер означает количество тока, проходящего через ток. Электрики используют термин «ампер» для измерения объема, а не скорости мощности в проводнике. Каждый прибор или осветительный прибор рассчитан на определенное количество ампер.Чтобы дать вам конкретные примеры, учтите, что средний верхний свет в комнате потребляет четыре ампера, вентилятор печи — девять ампер, а комнатный кондиционер — 13 ампер.

Как они работают вместе?

А обеспечивают необходимое количество тока для каждого осветительного прибора, прибора, электронного устройства и телевизора в вашем доме. Напряжение, протекающее по вашим проводам, выталкивает эти усилители в нужное время для каждого из этих устройств, приспособлений или приборов. Вольт пропускает усилители по цепям и доставляет усилители туда, где они необходимы.

Умножив напряжение на силу тока, вы получите ватты. Он измеряет количество энергии, которое конкретное устройство потребляет от тока. Электрики используют еще один термин, называемый вольт-амперами, для оценки мощности, потребляемой конкретным элементом.

Как это связано с электробезопасностью?

При измерении уровня электричества важно знать силу тока розетки или проводника. Сила тока определяет, сколько электричества будет поглощено вашим телом.

Символ мА относится к миллиамперам или одной тысячной ампера.Типичная бытовая цепь передает от 15 до 20 ампер или от 15 000 до 20 000 мА.

Что могут вызвать разные уровни усиления? Вот несколько примеров.

• Один мА : Вы почувствуете легкое покалывание.
• 5 мА : Вы почувствуете более резкое покалывание. Вы можете почувствовать боль, но вы сможете отпустить проволоку.
• от 6 до 30 мА : На этом уровне шок будет болезненным. Вы также можете столкнуться с так называемыми «токами замораживания», что означает, что вы не можете отпустить провода.Диапазон от 6 до 16 мА иногда называют диапазоном отпускания.
• от 50 до 150 мА : Вы почувствуете сильную боль и мышечные сокращения. Замораживающие токи не позволят вам уронить провода.
• 200–2000 мА : На этом уровне вы столкнетесь с остановкой сердца, тяжелыми ожогами и вероятной смертью.
• 2000 и выше : Смерть на этом уровне почти неизбежна.

Оставайтесь в курсе с SESCOS

В SESCOS мы стремимся держать вас в курсе последних новинок в области электротехники .Мы также делаем все возможное, чтобы вы были в безопасности. Если у вас есть вопросы по вашей электрической системе, свяжитесь с нами сегодня.

Является ли напряжение или сила тока (ток) более опасными?

11 января 2011 г. | от Фреда (электронная почта) |

Время от времени в одной из наших статей, связанных с электричеством, возникают старые споры: Что действительно опасно: напряжение или сила тока? Самым последним сообщением, в котором поднималась эта проблема, была проблема с нагревом настенной духовки Frigidaire на прошлой неделе, в которой я предупреждал читателей выключить выключатель, потому что –220 вольт могут быть смертельными.”

Один из наших комментаторов, Кэтрин, подхватила: «Напряжение не смертельно, а сила тока».

Так что же представляет собой опасный компонент, напряжение или сила тока?

Ответ: и . На самом деле опасно сочетание напряжения и (доступной) силы тока.

Для иллюстрации позвольте мне использовать одну из моих любимых аналогий с электричеством: текущую реку. Хотя это и не идеальная аналогия, она дает упрощенное представление об электричестве в доступной для всех форме.Если электрическая цепь представляет собой реку, напряжение — это крутизна реки, а сила тока — это количество воды, протекающей через участок реки в течение определенного периода времени.

Итак, если напряжение очень высокое, а сила тока очень низкая, то очень небольшое количество воды будет стекать по очень крутому склону, как тонкий водопад. Если напряжение низкое, а сила тока высокая, значит, большое количество воды течет очень медленно, как почти стоячая, но широкая река.

Если напряжение или сила тока очень низкие, ясно, что ситуация не опасна.Крошечный водопад или массивная медленно движущаяся река, вероятно, не причинят вам большого вреда. С другой стороны, если оба высокие (например, большой бушующий водопад), это действительно будет очень опасно.

Теперь аналогия с рекой не работает, потому что реки не подчиняются закону Ома, который гласит, что ток и напряжение связаны уравнением V = IR, где V — напряжение, I — ток, а R — сопротивление. Это уравнение говорит нам, что количество тока, проходящего через ваше тело (резистор), прямо пропорционально напряжению, потому что буква «R» в уравнении (по сути, ваша грудь, конечности и т. Д.) Является постоянной величиной.Если вы соедините два провода, по одному в каждой руке, количество тока, проходящего через ваше тело, будет напрямую зависеть от напряжения на линиях.

Так какой же опасный ток протекает? Согласно отличной статье на All About Circuits, около 6 миллиампер (6/1000 усилителя). В этот момент появляется сильная боль, но вы все еще можете контролировать мышцы. 100 милиампер — это точка, при которой может произойти фибрилляция сердца.

Здесь стоит отметить, что токи, повреждающие ткани, измеряются в миллиамперах (мА), а защита от сверхтоков, обеспечиваемая прерывателями, измеряется в амперах.Другими словами, если вы перевели 240 вольт с одной руки на другую (через грудь), вы, скорее всего, умрете задолго до того, как сработает выключатель. Это одна из причин, по которой GFCI повышают безопасность цепей, потому что обычно, когда цепь прерывается, ток уходит на землю, и GFCI срабатывает до того, как может течь ток, повреждающий ткани.

Какое значение напряжения опасно? Опасность поражения электрическим током обычно начинается при напряжении около 30-40 вольт и возрастает с увеличением напряжения. Однако даже более низкие напряжения могут быть опасны в ситуациях с более низким сопротивлением (например,грамм. когда потные руки или большая часть поверхности кожи контактирует с источником напряжения.) Для сухой кожи с минимальным поверхностным контактом 30 вольт — это величина потенциала, необходимая для прохождения любого тока через ваше тело.

Вообще говоря, поэтому вас не шокирует, если у вас сухие руки и вы берете обе клеммы автомобильного аккумулятора, даже если такие аккумуляторы могут обеспечить до 300 ампер пусковой мощности для запуска автомобиля. 12 вольт — недостаточный потенциал для замыкания цепи через ваше тело.

(Фото: разочарованный писатель)

Убивает ли напряжение или сила тока?

Я часто слышу следующую фразу:

Вас убивает сила тока, а не напряжение.

Хотя в этом утверждении есть доля правды, это все равно что сказать: «Это размер транспортного средства, а не скорость, которая убивает вас при ударе».

Хорошо, это довольно плохой пример, но, надеюсь, он передает суть.ОБА из них необходимы, чтобы вызвать травму или смерть, а в случае напряжения и силы тока, чем выше напряжение, тем выше сила тока.

Это утверждение о том, что сила тока является реальной опасностью, привело к тому, что многие люди ошибочно верят, что размер панели или калибр провода делает что-то более или менее опасным, что на 100% неверно.

Давайте быстро взглянем на закон ОМ:

Амперы = Вольт ÷ Ом

Сопротивление (Ом) человеческого тела зависит от многих факторов, включая такие вещи, как влажность кожи, какие еще объекты путь тока, по которому проходит ток через тело и т. д.

Несмотря на то, что сопротивления меняются в зависимости от этих факторов, закон Ома остается верным. Когда вы увеличиваете напряжение, вы ТАКЖЕ увеличиваете силу тока.

Взгляните на эту диаграмму из CDC:

* Эффекты действуют для напряжений менее примерно 600 вольт. Более высокое напряжение также вызывает серьезные ожоги.
† Различия в содержании мышц и жира влияют на тяжесть шока.

Предположим, что определенный ударный ток проходит в вашем теле через 20-киломный (20 000-омный) путь.

При 120 В это вызовет разряд 6 мА.

При 240 В это будет 12 мА.

При 480 В это будет 24 мА.

Довольно быстро становится ясно, что более высокое напряжение приводит к более опасным ударам, как и сопротивление пути.

Высокое сопротивление и низкое напряжение = безопаснее

Низкое сопротивление и высокое напряжение = опасность

Вот почему работа с электрическими проводами под напряжением должна выполняться только с изолированными инструментами, соответствующими средствами индивидуальной защиты и в сухих условиях.Все они служат для поддержания сопротивления, чтобы снизить вероятность смертельного шока. Чем выше напряжение, тем усерднее нужно быть.

Некоторые люди могут использовать разряды высокого напряжения от электрошокера или статического электричества как доказательство того, что «напряжение не убивает».

В этих случаях электропитание ограниченное, прерывистое или мгновенное. Это означает, что, хотя напряжение высокое, оно остается высоким только в течение очень короткого периода времени. К сожалению, подобные быстрые разряды высокого напряжения не представляют большой опасности, с которой мы сталкиваемся в нашей профессии.Большая часть электрических работ, которые мы выполняем, приходится на системы, которые с радостью поджарит нас до хрустящей корочки, прежде чем отключится электричество.

Автоматический выключатель или плавкий предохранитель никогда не защитит нас, потому что мы потребляем миллиамперный диапазон, когда мы поражены током, и почти все предохранители или прерыватели не срабатывают и не срабатывают, пока не будут достигнуты гораздо более высокие уровни.

Будьте осторожны при высоком напряжении и поддерживайте высокое сопротивление.

—Брайан

П.С. — Вот руководство по электричеству и его влиянию на сердце с некоторыми советами по безопасности.Помните, что мы НЕ являемся официальным ресурсом OSHA по безопасности, но мы надеемся, что вы найдете в статье полезную или интересную информацию.

Сопутствующие

Лучше ли большее напряжение для газонного оборудования?

По мере того, как уход за газонами и OPE (наружное электрооборудование) продолжают переход на более беспроводные продукты, ориентироваться в ландшафте становится непросто. Большие газовые двигатели означают большую мощность. Похоже, что более высокое напряжение батареи — это то, что профессионалы и потребители считают эквивалентным измерением.Однако проблема не так проста. Чтобы разрешить спор, давайте подробнее рассмотрим вольты, амперы и сопротивление.

Вольт и Ампер

Ни вольт, ни ампер не описывают мощность сами по себе. Это название относится к ваттам, и расчет довольно прост:

Вольт (В) x Амперы (А) = Ватты (Вт)

Допустим, нам нужно 2200 Вт для работы газонокосилки. Есть несколько способов добраться туда.

• 36 В x 61,1 A = 2200 Вт
• 56 В x 39.3A = 2200 Вт
• 108 В x 20,4 A = 2200 Вт

Пока вы можете потреблять от батареи достаточно тока (ампер), вы можете получить такое же количество мощности из многих напряжений.

Таким образом, теоретически более высокое напряжение само по себе не означает большей мощности.

Краткое примечание о вольтах
Числа напряжения, такие как 40 В, 80 В и 120 В, часто представляют пиковые (максимальные) вольты. Это напряжение, которое вы можете измерить прямо на зарядном устройстве. Как только вы начнете их использовать, они установятся на свое номинальное напряжение: 36 В, 72 В и 108 В.Как только вы это поймете, вы увидите, что 18 В = 20 В макс., 36 В = 40 В макс. И так далее. В Pro Tool Reviews есть более подробная статья под названием 20V Max Vs 18V: Setting the Record Straight.

Code Embed: Невозможно использовать CODE1 в качестве глобального кода, поскольку он используется для хранения 371 уникального фрагмента кода в 433 сообщениях

Присоединяйтесь к сопротивлению

Когда энергия достигает двигателя, наше уравнение V x A = W описывает, как он получает большую мощность. Однако сопротивление сводит на нет уравнение и не дает ему быть простым делом.

Возьмем для примера топливопровод. Более тонкая трубка ограничивает легкость попадания топлива в двигатель. Аналогичная проблема существует и с электрической энергией.

Более тонкая проволока и материалы более низкого качества ограничивают поток электронов. Толстая проволока и материалы более высокого качества позволяют электронам плавно течь. Возможно, вы столкнулись с падением напряжения при использовании слишком тонкого удлинителя на электроинструментах на 15 ампер. Или вы могли заметить, что ваш свет мигает, когда в вашем доме включается кондиционер.

Именно здесь в игру вступает парень по имени Ом .Он отвечает за уравнение сопротивления и за единицу под названием «Ом».

Ом обнаружил, что сопротивление больше влияет на ток (амперы или амперы), чем на напряжение. Если вы попытаетесь передать одно и то же количество энергии через два разных напряжения, более высокое напряжение имеет меньшее сопротивление.

Краткое исследование

Вольт ² / Сопротивление = Вт
(В ² / R = Вт)

или

Ток ² x сопротивление = Вт
(I ² x R = Вт)

Примечание. В законе Ома для обозначения тока используется «I» вместо «A».

Давайте вернемся к нашему примеру с 56 В и посмотрим, как все меняется, когда мы применяем закон Ома.

56 В x 39,3 A = 2200 Вт

В этом примере сопротивление равно 1,42 Ом. (56 В / 39,3 А = 1,42 Ом)

Увеличение напряжения

Вот что происходит, когда мы увеличиваем напряжение на 20% (67,2 В):

(67,2 В x 67,2 В) / 1,42 Ом = 3180,2 Вт

Увеличение напряжения на 20% дает увеличение мощности на 44,6% при том же сопротивлении.

Увеличение тока

Теперь вернемся назад и вместо этого увеличим ток на 20%.

47,2 ампер x 47,2 ампер x 1,42 Ом = 3163,5 Вт

Это 20% увеличение тока привело к увеличению мощности на 43,8%. Хотя это и похоже на этот пример, для получения большей выходной мощности требуется большее увеличение тока, чем увеличение напряжения. Однако это еще не все.

Вернуться к обсуждению

Одним из последствий сопротивления является то, что оно имеет штраф энергии. Система с более высоким напряжением более эффективна, чем система с более низким напряжением, поскольку она испытывает меньшие потери энергии из-за сопротивления при том же количестве потребляемой мощности.

Это все хорошо, но что, если вы можете снизить сопротивление, чтобы обеспечить более эффективную передачу энергии в системах с более низким напряжением?

Можно!

Аккумулятор на 18 В — отличный тому пример. Используя литий-ионные элементы 18650 и технологию стандартных корпусов, эти блоки обеспечивают мощность 800 Вт. Это означает, что производители уверены, что пропускают через него до 44,4 ампер тока и рассчитывают, что он прослужит 3 года или более.

Когда они модернизируют блоки для использования литий-ионных элементов 21700, большее количество медных компонентов и более толстые провода обеспечивают меньшее сопротивление.Теперь эти блоки достигают мощности до 1440 Вт. Вы получите такое же точное напряжение, но с током 80 ампер. Это на 80% больше энергии!

Теперь удвойте это количество, чтобы покрыть систему на 36 В, и в этом пакете доступно 2 880 Вт — более чем достаточно для нашей газонокосилки мощностью 2200 Вт.

Примечание автора: Типичная домашняя электрическая розетка работает от 120 вольт и 15 ампер. Посчитайте, и вы можете получить только 1800 Вт из вашей домашней розетки. Аккумуляторы теперь могут помочь вам! Единственным препятствием остается время выполнения.

Не забывайте емкость батареи

То же уравнение, которое мы используем для мощности, работает и для потенциальной мощности . Просто возьмите номинальное напряжение аккумулятора и умножьте его на общее количество ампер-часов батареи, чтобы получить ватт-часы. Это общее количество энергии в батарее.

• 18V x 9Ah = 162Wh
• 36V (40V Max) x 5Ah = 180Wh
• 56V x 2.5Ah = 140Wh
• 72V (80V max) x 2,0 Ah = 144 Wh

Фактически возможно иметь больше электроэнергии топливо доступно в системе с более низким напряжением.Конечно, это не всегда так, но теперь у вас есть ключ, чтобы открыть для себя реальный потенциал!

Заключительные мысли

В целом, более низкое сопротивление систем с более высоким напряжением делает их более электрически эффективными и более простыми в сборке. Системы OPE, которые действительно конкурируют по производительности при более низких напряжениях, должны снизить свое сопротивление за счет более совершенной конструкции аккумуляторных батарей и / или использовать для этого модернизированные литий-ионные элементы.

Дело в том, что на некоторых уровнях проще работать с более высоким напряжением.Само собой разумеется, что вы можете даже отказаться от компонентов более низкого качества, выбрав этот путь. Чтобы иметь достаточно мощности, чтобы конкурировать с системами с более высоким напряжением, системы с более низким напряжением должны создавать лучший аккумулятор. По всей видимости, в результате им также придется создать более качественную систему.

Изучая доступные варианты, помните, что напряжение — это еще не все. По нашему опыту, беспроводные продукты OPE в диапазоне от 36 до 54 В (от 40 до 60 В) обладают достаточной мощностью для выполнения своей работы.Подойдет и более высокое напряжение.

Только не гонитесь за максимально возможным числом.

Как напряжение и фаза влияют на потребляемую мощность и потребление энергии

Двигатели — не вечные инструменты, и ни один двигатель не живет вечно. По данным Acorn Industrial Services Ltd., большинство электродвигателей имеют ожидаемый срок службы от 30 000 до 40 000 часов работы. Но эта оценка зависит от ряда факторов. Надежно ли закреплен двигатель и минимизированы ли вибрации? Поддерживаются ли рабочие места в чистоте, чтобы свести к минимуму загрязнение от грязи и сажи? А в ваш мотор подается качественная энергия?

Последний вопрос может показаться некоторым немного странным.Сила — это сила — это сила, верно? Не совсем. В этом посте мы объясним взаимосвязь между напряжением, силой тока и мощностью, а также то, как они могут повлиять на долговечность вашего насоса.

От чего зависит мощность двигателя?

В 18 веке шотландский ученый-практик Джеймс Ватт разработал способ измерения единой единицы мощности. Ватта интересовали паровые машины, но его математическая формула в конечном итоге сосредоточилась на другом: на простой упряжной лошади.Он рассчитал единицу мощности (то есть одну лошадиную силу), когда тягловая лошадь поднимала 550-фунтовый груз на один фут за секунду. В форме формулы это выглядит так:

Лошадиная сила = Работа / Время

В случае лошади, перемещающей свой вес, работа равна силе, умноженной на расстояние.

Хотя мощность в лошадиных силах является основным показателем, его можно применять по-разному в зависимости от варианта использования. Мы можем видеть это, например, при перекачке жидкостей. В таком сценарии работа будет равна:

лошадиных сил = пройденное расстояние в вертикальных футах * скорость потока в галлонах в минуту * удельный вес жидкости) / 3960

В этом уравнении галлоны в минуту на фут заменяют время и равны 3960.Если изменяется какая-либо из переменных, таких как скорость потока, пройденные ноги или вязкость жидкости, требуемая мощность также изменится.

Когда мы исследуем двигатели, которые приводят в действие насос по отдельности, мы видим еще два способа определения мощности. Механическая мощность изменяет формулу:

лошадиных сил = (крутящий момент * обороты в минуту) / 63025

Электрическую мощность вычислить гораздо проще. Понимаете, мощность в лошадиных силах также может быть измерена в ваттах, одноименно названных Джеймсом, при этом одна лошадиная сила равна 745.699872 Вт. (Электрические приложения обычно округляются до 746 Вт.) Одно легко преобразовать в другое, и это соотношение будет играть важную роль в нашем следующем разделе.

Как напряжение влияет на мощность и скорость двигателя

Все мы знаем, что ватт связан с электричеством и также является мерой мощности. Однако это далеко не единственный важный показатель при измерении электроэнергии. Вы также должны обратить внимание на:

• Вольт
• Ампер (мера тока, протекающего через цепь)
• Ом (также известное как сопротивление или максимальное количество электричества, которое может протекать через цепь, которое уменьшается по мере того, как элементы добавлено в схему)

Ватты имеют прямую связь с вольтами, которую можно выразить следующей математической формулой:

Вт = напряжение * А

Пока крутящий момент двигателя (т.е.е., вращательная сила) не изменяется, скорость двигателя будет зависеть от напряжения один к одному. Если напряжение упадет, скорость двигателя уменьшится на ту же величину. Обратное также верно, если напряжение увеличивается.

Влияние низкого напряжения питания

Однако, когда дело доходит до подачи питания на двигатель, напряжение — это просто единственный элемент в игре. Сила тока (т. Е. Сопротивление) является ключевой частью уравнения. Это актуально, хотя вы не увидите его в формуле.

Проще говоря, ток описывает способ доставки электроэнергии.Батарея обеспечивает стабильный постоянный ток (DC). Электроэнергия от завода, тем не менее, поставляется в виде переменного тока (AC), который вы можете представить как синусоидальную волну, которая колеблется выше и ниже некоторой средней величины напряжения. Низкокачественный ток может сильно колебаться, что, как мы увидим, может вызвать проблемы.

Как только вы поймете взаимосвязь между этими факторами, вы сможете увидеть проблемы, связанные с низким напряжением питания: оно изменяет силу тока и ток, потребляемые двигателем, что может иметь непредвиденные последствия.

Что заставляет двигатель потреблять более высокий ток?

Для работы двигателям требуется определенная мощность в ваттах, и это результат умножения напряжения на амперы. Поэтому, когда напряжение падает, сопротивление увеличивается, чтобы обеспечить разницу, и двигатель также будет потреблять больше тока. Теперь ожидается некоторое изменение, учитывая характер переменного тока. Производители двигателей даже указывают на паспортных табличках максимальную силу тока, которую может потреблять устройство. Но когда напряжение падает слишком низко (или, как мы вскоре увидим, становится слишком высоким), сила тока и потребляемый ток могут резко возрасти.

Что произойдет, если ток слишком высокий?

Когда токи становятся слишком высокими, что обычно сопровождается избыточным потреблением тока, происходит несколько вещей. К ним могут относиться:

• Скачок температуры, который снижает экономический срок службы двигателя
• Снижение эксплуатационной эффективности
• Снижение пусковой способности
• Возможные внеплановые отключения из-за отказа насоса

Интересно, что повышение напряжения сверх типичные рабочие параметры также могут привести к аналогичным отрицательным результатам.Почему? Что ж, когда напряжение становится слишком высоким, это имеет тенденцию нарушать магнитную часть двигателя. Затем двигатель начинает потреблять дополнительный ток, пытаясь перемагнититься. Результаты в основном такие же, как и при слишком низком напряжении.

Помимо более чем шестидесятилетнего опыта в создании инновационных насосных систем (включая двигатели!), March Pumps также знает, как помочь спроектировать, установить и эксплуатировать одну из них для вас. Связаться с нами! Ваша выгода — наша цель.

Различия, объясненные простыми словами

Клинт Демеритт 12 апреля 2021 г.

Ампер, вольт и ватт — это три основных понятия, с которыми вы будете постоянно сталкиваться при работе с любой электрической системой.Четвертый — сопротивление, которое измеряется в омах. Это может показаться сложным, но вам не нужна степень инженера, чтобы понимать, что такое электричество и как использовать его в своих интересах.

Подобно тому, как вода течет по шлангу, электричество — это поток электронов через проводник. В большинстве электрических систем проводник — это провод.

Электричество — это поток электронов через проводник.

Поскольку вы не можете легко увидеть электроны, мы воспользуемся аналогией с водой и шлангом ниже.Давайте перейдем к этому, объясняя каждую концепцию отдельно.

Что такое усилители?

Ампер, или для краткости, ампер — это единица измерения электрического тока. Ток — это скорость или скорость, с которой электроны проходят через проводник, и обозначается буквой «I» в электрических уравнениях.

В нашей аналогии с водой, электрический ток эквивалентен скорости потока или количеству воды, протекающей через шланг.

Что такое вольт?

Вольт — это единица измерения электрического напряжения, которая в электрических уравнениях обозначается буквой «V».Напряжение — это разница в электрическом потенциале или количестве электронов между любыми двумя точками в электрической цепи.

В нашей аналогии с водой, напряжение эквивалентно давлению воды. Давление — это сила, которая перемещает воду по шлангу, точно так же, как напряжение проталкивает электроны через проводник.

Что такое ом?

Ом — это единица измерения электрического сопротивления проводника, которая в электрических уравнениях обозначается буквой «R».Сопротивление пытается замедлить поток электронов.

В нашей аналогии с водой сопротивление — это диаметр шланга. Широкий шланг имеет очень небольшое сопротивление и позволяет воде быстро проходить через него. Проводники с низким электрическим сопротивлением, такие как медная проволока, позволяют электронам легко проходить через них, как и широкий шланг.

Сопротивление представлено водой и размером трубки

Что такое ватты?

Мощность — это скорость, с которой электрическая энергия передается в цепи, измеряется в ваттах.В электрических уравнениях буква «P» обозначает мощность.

Мощность немного сложнее объяснить с помощью аналогии с водой. С помощью шланга вы можете увеличить мощность, увеличив количество выходящей воды или увеличив давление воды на выходе. В электрической системе вы можете увеличить мощность, увеличивая ток или напряжение.

Собираем все вместе

Важно понимать эти базовые концепции сами по себе, но самое интересное происходит, когда мы связываем вместе усилители, вольты и ватты.

Напряжение, ток, сопротивление Закон

Ома связывает напряжение, ток и сопротивление. Он представлен простым уравнением.

В = I * R

В = напряжение (вольт)
I = ток (амперы)
R = сопротивление (Ом)

Если вы сохраните сопротивление и увеличите напряжение, ток должен увеличиться. Как и в нашей аналогии со шлангом, если вы увеличите давление, через него будет течь больше воды.

Сопротивление работает против напряжения, замедляя поток электронов. Если сопротивление увеличивается, а напряжение остается неизменным, ток, протекающий по цепи, уменьшится. Точно так же, если вы зажмете шланг, чтобы уменьшить диаметр или увеличить сопротивление, из конца будет выходить меньше воды.

Мощность, ток и напряжение

Чтобы свести воедино ватты (мощность), амперы (ток) и вольт (напряжение), нам нужно еще одно простое уравнение.

P = V * I

P = мощность (Вт)
V = напряжение (вольты)
I = ток (амперы)

Оглядываясь назад на наш пример воды, протекающей по шлангу, теперь мы можем увидеть, как мощность напрямую связана с током и напряжением, используя это уравнение.

Например, представьте, что вы распыляете шланг, чтобы вращать водяное колесо. Чем быстрее вращается колесо, тем больше мощности вырабатывается.

Если размер шланга останется прежним, мы можем ускорить вращение колеса двумя способами.Во-первых, увеличить скорость потока, что означает, что на колесо попадает больше воды и веса, и оно быстрее вращается. Второй способ — увеличить давление воды, чтобы вода с большей силой ударяла по колесу и быстрее вращала его.

Мы можем увеличить мощность, увеличивая напряжение (вольт) или ток (амперы).

В нашей аналогии скорость потока воды эквивалентна току, а давление воды равно напряжению. Как видно из приведенного выше уравнения, если вы увеличите ток или напряжение, ваша мощность также увеличится.

ампер, вольт и ватт: объяснение различий!

Взаимосвязь между мощностью, током, напряжением и сопротивлением поначалу кажется ошеломляющей, но если вы вникнете в нее, они станут довольно простыми. Электротехнические проекты на колесах с немного большей уверенностью.

Хотите узнать больше об электрических системах и литиевых батареях?

Мы знаем, что строительство или модернизация электрической системы может быть сложной задачей, поэтому мы здесь, чтобы помочь.Наши специалисты по продажам и обслуживанию клиентов из Рино, штат Невада, готовы ответить на ваши вопросы по телефону (855) 292-2831!

Также присоединяйтесь к нам в Facebook, Instagram и YouTube, чтобы узнать больше о том, как системы с литиевыми батареями могут способствовать вашему образу жизни, увидеть, как другие построили свои системы, и обрести уверенность, чтобы выйти и остаться там.

Присоединяйтесь к нашему списку контактов

Подпишитесь сейчас на новости и обновления в свой почтовый ящик.

Что такое стандартное напряжение и сила тока для розетки? — Свобода выживания

Люди обычно не думают о стандартном напряжении и токе в розетке, если только они не озабочены перегрузкой выключателя. Другими словами, большинство из нас не задумывается о ценности электроэнергии до тех пор, пока она не выйдет из строя. Я поговорил с электриком и провел небольшое исследование, чтобы дать окончательный ответ.

Стандартное напряжение и ток в розетке: Большинство домов в Соединенных Штатах подключены к 120-вольтовым цепям переменного тока, которые используют как 15, так и 20-амперные цепи.Однако в подавляющем большинстве розеток используются розетки на 15 А. 20-амперные схемы предназначены для мощных электроприборов, таких как холодильник с морозильной камерой или посудомоечная машина.

Если вы пытаетесь перемонтировать проводку или проверяете, не перегружаете ли вы цепь, полезно знать, какое напряжение и сила тока у вашей розетки. Но как проверить силу тока в контуре и какие меры предосторожности необходимо предпринять, чтобы обеспечить безопасность проводки?

На чем работает стандартная бытовая розетка?

В США стандартная бытовая розетка обеспечивает 120 В переменного тока и 15 А.Этого уровня мощности достаточно для работы большинства предметов в доме, включая освещение, небольшую кухонную технику, зарядные устройства для сотовых телефонов, музыкальные системы и т. Д. Однако для более крупных устройств, таких как стиральная машина, сушилка или кондиционер, требуется 240 вольт и более высокая сила тока. Чтобы избежать этого, в ваш дом подключаются отдельные специализированные электрические цепи.

В других странах их системы питания обеспечивают другое напряжение. В 175 странах стандартная розетка обеспечивает напряжение 220–240 вольт.В то время как в 39 странах, включая США, домашнее напряжение составляет 100–127 вольт.

Несоответствие возникло в конце 1950-х годов, когда было определено, что большее напряжение обеспечивает большую мощность с меньшими потерями и падением напряжения с использованием существующего медного провода в электрических системах. В то время в большинстве домов в США была бытовая техника, например, стиральная машина и холодильник. Такое изобилие было необычным в большинстве других стран. Поэтому, несмотря на то, что 220–240 вольт — лучшая система, Америка решила, что заменять все приборы слишком дорого, так как переключение не производилось.

Однако вы все равно можете использовать свои устройства в других странах. Просто купите себе конвертер. В этом отношении американцам повезло. Использование устройства с более высоким напряжением из округа с напряжением 240 вольт, такого как фен, в Соединенных Штатах, приведет к снижению производительности, поскольку прибор не потребляет достаточно энергии.

Как узнать, 15 или 20 ампер в вашей цепи?

Если вам нужно проверить номинальную силу тока вашей домашней цепи, это легко проверить, посмотрев на коробку автоматического выключателя.Там вы проверите прерыватель или предохранитель, предназначенный для этой цепи. На каждом из них будет указана сила тока в цепи (например, в цепи на 15 ампер есть предохранитель на 15 ампер).

Вы обнаружите, что ваши основные приборы, такие как плита, стиральная машина и т. Д., Имеют выделенную цепь и, скорее всего, работают от цепи на 20 ампер. Такая конфигурация проводки помогает обеспечить им достаточную мощность для поддержания оптимальной работы.

Вы также заметите, что в цепи на 15 А используется провод 14 калибра, а в цепи на 20 А используется провод 12 калибра.Различные датчики учитывают разное сопротивление в цепи. Если вы вспомните закон Ома, напряжение = ток x сопротивление, следовательно, если сопротивление будет уменьшено, вы получите больше ампер, когда напряжение останется прежним.

Как выглядят два разных типа?

Стандартные розетки можно отличить по двум параллельным прорезям и U-образному отверстию под землей. Их конфигурация немного похожа на смайлик с грустным лицом. В других частях света используются другие напряжения и усилители, а также разные формы розеток.Чтобы избежать проблем, вам нужно использовать конвертер, подобный тому, который можно найти на Amazon, с вашей американской электроникой во время поездок за границу.

В то время как розетка на 15 А имеет три отверстия в розетке, розетка на 20 А имеет четыре. Дополнительное отверстие — это горизонтальная прорезь, которая ответвляется от одной из вертикальных прорезей. Не беспокойтесь, если вы вставляете вилку 15 А в розетку на 20 А, поскольку вилки имеют разные размеры, она не подойдет, поэтому вы будете в безопасности.

20 Вольт слева, 15

Последние мысли

В

американских домах используется переменный ток напряжением 120 вольт и силой 15 ампер, в то время как большая часть мира использует дома 240 вольт.Чтобы обеспечить достаточное напряжение и силу тока для ваших мощных электроприборов, в электрической цепи вашего дома были предусмотрены меры, позволяющие удвоить напряжение и при необходимости увеличить ток. Если вам нужно знать, какая цепь работает на 15 или 20 ампер, посмотрите на свой автоматический выключатель и проверьте автоматический выключатель или предохранитель для получения этой информации.

Связанные вопросы

В чем разница между вилкой с 3 и 4 контактами? Возможно, вы заметили, что большие приборы поставляются с вилкой с 3 или 4 контактами.Электропроводка в каждом из них разная. Основная функция этих вилок состоит в том, чтобы подавать на стиральную или сушильную машину два напряжения питания, чтобы обеспечить 240 вольт (по 120 вольт от каждого). Трехконтактная вилка имеет два провода под напряжением и нейтральный провод (иногда земля и нейтраль переплетались). Дополнительный провод в 4-контактной вилке добавляет заземление (или отделяет его от нейтрали), делая электрическую систему намного более безопасной.

Нужны ли мне вилки с 3 или 4 штырями для основных устройств? Если ваш дом был построен после 1996 года в Соединенных Штатах, то для безопасной работы вашим крупным приборам потребуется стандартная 4-контактная вилка.Однако, если ваш дом был построен до 1996 года, вам понадобится трехконтактная вилка. Система с 4 контактами была введена для обеспечения безопасности дома, поскольку система с 3 контактами означала, что нейтральный провод не был подключен к металлической раме. Следовательно, он не всегда может срабатывать автоматический выключатель и может шокировать людей. Однако стоимость обновления старой проводки и преобразования бытовой техники была сочтена слишком дорогостоящей для стандартизации. Таким образом, обе системы все еще считаются доработанными до кода.

Чтобы узнать больше, не упустите возможность установить розетку в автомобиле (2 способа сделать это).

Джим Джеймс

Привет, я Джим и автор этого сайта.

No related posts.