Apabila mereka bentuk sebarang litar elektrik, pengiraan kuasa dilakukan. Berdasarkannya, elemen utama dipilih dan beban yang dibenarkan dikira. Sekiranya pengiraan untuk litar arus terus tidak sukar (mengikut undang-undang Ohm, adalah perlu untuk mendarabkan arus dengan voltan - P = U * I), maka dengan pengiraan kuasa arus ulang-alik ia tidak begitu mudah. Untuk menjelaskan, anda perlu beralih kepada asas kejuruteraan elektrik, tanpa pergi ke perincian, berikut adalah ringkasan ringkas perkara utama.

Jumlah kuasa dan komponennya

Dalam litar AC, pengiraan kuasa dijalankan dengan mengambil kira undang-undang perubahan sinusoidal dalam voltan dan arus. Dalam hal ini, konsep jumlah kuasa (S) diperkenalkan, yang merangkumi dua komponen: reaktif (Q) dan aktif (P). Penerangan grafik kuantiti ini boleh dibuat melalui segi tiga kuasa (lihat Rajah 1).

Komponen aktif (P) merujuk kepada kuasa muatan (penukaran elektrik yang tidak boleh diubah kepada haba, cahaya, dll.). Nilai ini diukur dalam watt (W), di peringkat isi rumah adalah kebiasaan untuk mengira dalam kilowatt (kW), dalam sektor perindustrian - megawatt (mW).

Komponen reaktif (Q) menerangkan beban elektrik kapasitif dan induktif dalam litar arus ulang-alik, unit ukuran kuantiti ini ialah Var.

nasi. 1. Segitiga kuasa (A) dan voltan (V)

Selaras dengan perwakilan grafik, hubungan dalam segi tiga kuasa boleh diterangkan menggunakan identiti trigonometri asas, yang memungkinkan untuk digunakan formula berikut:

• S = √P 2 +Q 2, – untuk kuasa penuh;
• dan Q = U*I*cos⁡ φ, dan P = U*I*sin φ – untuk komponen reaktif dan aktif.

Pengiraan ini terpakai untuk rangkaian fasa tunggal (contohnya, isi rumah 220 V); untuk mengira kuasa rangkaian tiga fasa (380 V), anda perlu menambah pengganda kepada formula - √3 (dengan simetri beban) atau jumlahkan kuasa semua fasa (jika beban tidak simetri).

Untuk lebih memahami proses pengaruh komponen jumlah kuasa, mari kita pertimbangkan manifestasi "tulen" beban dalam bentuk aktif, induktif dan kapasitif.

Beban aktif

Mari kita ambil litar hipotesis yang menggunakan rintangan aktif "tulen" dan sumber voltan AC yang sesuai. Penerangan grafik bagi pengendalian litar sedemikian ditunjukkan dalam Rajah 2, yang memaparkan parameter utama untuk julat masa tertentu (t).

Rajah 2. Kuasa beban aktif yang ideal

Kita dapat melihat bahawa voltan dan arus disegerakkan dalam kedua-dua fasa dan frekuensi, manakala kuasa mempunyai dua kali ganda kekerapan. Ambil perhatian bahawa arah kuantiti ini adalah positif dan ia sentiasa meningkat.

Beban kapasitif

Seperti yang dapat dilihat dalam Rajah 3, graf ciri-ciri beban kapasitif adalah berbeza sedikit daripada yang aktif.

Rajah 3. Graf beban kapasitif ideal

Kekerapan ayunan kuasa kapasitif adalah dua kali ganda kekerapan perubahan voltan sinusoidal. Bagi jumlah nilai parameter ini, dalam satu tempoh harmonik ia adalah sama dengan sifar. Pada masa yang sama, tiada peningkatan tenaga (∆W) juga diperhatikan. Keputusan ini menunjukkan bahawa pergerakannya berlaku dalam kedua-dua arah rantai. Iaitu, apabila voltan meningkat, cas terkumpul dalam kapasitansi. Apabila separuh kitaran negatif berlaku, cas terkumpul dilepaskan ke dalam litar litar.

Semasa proses pengumpulan tenaga dalam kapasitansi beban dan nyahcas seterusnya, tiada kerja berguna dilakukan.

Beban induktif

Graf di bawah menunjukkan sifat beban induktif "tulen". Seperti yang dapat kita lihat, hanya arah kuasa telah berubah; bagi peningkatan, ia sama dengan sifar.

Kesan negatif beban reaktif

Dalam contoh di atas, pilihan telah dipertimbangkan apabila terdapat beban reaktif "tulen". Faktor pengaruh rintangan aktif tidak diambil kira. Di bawah keadaan sedemikian, kesan reaktif adalah sifar, yang bermaksud ia boleh diabaikan. Seperti yang anda faham, dalam keadaan sebenar ini adalah mustahil. Walaupun secara hipotesis beban sedemikian wujud, rintangan konduktor tembaga atau aluminium kabel yang diperlukan untuk menyambungkannya ke sumber kuasa tidak boleh diketepikan.

Komponen reaktif boleh nyata dalam bentuk pemanasan komponen aktif litar, contohnya, motor, pengubah, wayar penyambung, kabel kuasa, dll. Sejumlah tenaga dibelanjakan untuk ini, yang membawa kepada penurunan ciri asas.

Kuasa reaktif mempengaruhi litar seperti berikut:

• tidak menghasilkan apa-apa kerja yang berguna;
• menyebabkan kerugian serius dan beban tidak normal pada peralatan elektrik;
• boleh menyebabkan kemalangan yang serius.

Atas sebab inilah, apabila membuat pengiraan yang sesuai untuk litar elektrik, seseorang tidak boleh mengecualikan pengaruh beban induktif dan kapasitif dan, jika perlu, memperuntukkan penggunaan sistem teknikal untuk mengimbanginya.

Pengiraan penggunaan kuasa

Dalam kehidupan seharian, anda sering perlu berurusan dengan mengira penggunaan kuasa, sebagai contoh, untuk memeriksa beban yang dibenarkan pada pendawaian sebelum menyambungkan pengguna elektrik intensif sumber (penghawa dingin, dandang, dapur elektrik, dll.). Juga, pengiraan sedemikian diperlukan apabila memilih pemutus litar untuk papan pengedaran di mana apartmen disambungkan ke bekalan kuasa.

Dalam kes sedemikian, tidak perlu mengira kuasa dengan arus dan voltan; cukup untuk merumuskan penggunaan tenaga semua peranti yang boleh dihidupkan pada masa yang sama. Tanpa melibatkan diri dalam pengiraan, anda boleh mengetahui nilai ini untuk setiap peranti dalam tiga cara:

Apabila membuat pengiraan, perlu diambil kira bahawa kuasa permulaan beberapa peralatan elektrik mungkin berbeza dengan ketara daripada yang nominal. Untuk peranti isi rumah, parameter ini hampir tidak pernah ditunjukkan dalam dokumentasi teknikal, jadi anda perlu merujuk kepada jadual yang sepadan, yang mengandungi nilai purata parameter kuasa permulaan untuk pelbagai peranti (adalah dinasihatkan untuk memilih nilai maksimum) .

Apabila mereka bentuk pendawaian elektrik di dalam bilik, anda perlu bermula dengan mengira kekuatan semasa dalam litar. Ralat dalam pengiraan ini boleh menjadi mahal kemudian. Salur keluar elektrik boleh cair jika terdedah kepada arus terlalu banyak. Jika arus dalam kabel lebih besar daripada arus yang dikira untuk bahan tertentu dan keratan rentas teras, pendawaian akan menjadi terlalu panas, yang boleh menyebabkan lebur wayar, putus atau litar pintas dalam rangkaian dengan akibat yang tidak menyenangkan, antaranya. keperluan untuk menggantikan sepenuhnya pendawaian elektrik bukanlah perkara yang paling teruk.

Ia juga perlu untuk mengetahui kekuatan semasa dalam litar untuk memilih pemutus litar, yang sepatutnya memberikan perlindungan yang mencukupi terhadap beban rangkaian. Jika mesin ditetapkan dengan margin yang besar pada nilai nominalnya, pada masa ia dicetuskan, peralatan mungkin sudah tidak berfungsi. Tetapi jika arus undian pemutus litar adalah kurang daripada arus yang muncul dalam rangkaian semasa beban puncak, pemutus litar akan membuat anda gila, sentiasa memotong kuasa ke bilik apabila anda menghidupkan seterika atau cerek.

Formula untuk mengira kuasa arus elektrik

Menurut hukum Ohm, arus (I) adalah berkadar dengan voltan (U) dan berkadar songsang dengan rintangan (R), dan kuasa (P) dikira sebagai hasil darab voltan dan arus. Berdasarkan ini, arus dalam bahagian rangkaian dikira: I = P/U.

Dalam keadaan sebenar, satu lagi komponen ditambahkan pada formula dan formula untuk rangkaian fasa tunggal mengambil bentuk:

dan untuk rangkaian tiga fasa: I = P/(1.73*U*cos φ),

di mana U untuk rangkaian tiga fasa diandaikan sebagai 380 V, cos φ ialah faktor kuasa, mencerminkan nisbah komponen aktif dan reaktif bagi rintangan beban.

Untuk bekalan kuasa moden, komponen reaktif adalah tidak penting; nilai cos φ boleh diambil bersamaan dengan 0.95. Pengecualian adalah pengubah berkuasa (contohnya, mesin kimpalan) dan motor elektrik; mereka mempunyai reaktans induktif yang tinggi. Dalam rangkaian di mana ia dirancang untuk menyambung peranti sedemikian, arus maksimum harus dikira menggunakan pekali cos φ 0.8, atau arus harus dikira menggunakan kaedah standard, dan kemudian faktor pendaraban 0.95/0.8 = 1.19 hendaklah digunakan .

Menggantikan nilai voltan berkesan 220 V/380 V dan faktor kuasa 0.95, kami memperoleh I = P/209 untuk rangkaian fasa tunggal dan I = P/624 untuk rangkaian tiga fasa, iaitu dalam rangkaian tiga fasa dengan beban yang sama, arus adalah tiga kali kurang. Tidak ada paradoks di sini, kerana pendawaian tiga fasa menyediakan tiga wayar fasa, dan dengan beban seragam pada setiap fasa ia dibahagikan kepada tiga. Oleh kerana voltan antara setiap fasa dan wayar neutral yang berfungsi ialah 220 V, formula boleh ditulis semula dalam bentuk lain, jadi ia lebih jelas: I = P/(3*220*cos φ).

Memilih kadaran pemutus litar

Menggunakan formula I = P/209, kami mendapati bahawa dengan beban dengan kuasa 1 kW, arus dalam rangkaian fasa tunggal akan menjadi 4.78 A. Voltan dalam rangkaian kami tidak selalunya tepat 220 V, jadi ia akan bukan satu kesilapan besar untuk mengira kekuatan semasa dengan margin kecil seperti 5 A untuk setiap kilowatt beban. Ia segera jelas bahawa tidak disyorkan untuk menyambungkan seterika dengan kuasa 1.5 kW ke kord sambungan bertanda "5 A", kerana arus akan menjadi satu setengah kali lebih tinggi daripada nilai undian. Anda juga boleh segera "mengijazahkan" penarafan standard mesin dan menentukan beban yang direka untuknya:

• 6 A – 1.2 kW;
• 8 A – 1.6 kW;
• 10 A – 2 kW;
• 16 A – 3.2 kW;
• 20 A – 4 kW;
• 25 A – 5 kW;
• 32 A – 6.4 kW;
• 40 A – 8 kW;
• 50 A – 10 kW;
• 63 A – 12.6 kW;
• 80 A – 16 kW;
• 100 A – 20 kW.

Menggunakan teknik "5 ampere per kilowatt", anda boleh menganggarkan kekuatan semasa yang muncul dalam rangkaian semasa menyambungkan peranti isi rumah. Anda berminat dengan beban puncak pada rangkaian, jadi untuk pengiraan anda harus menggunakan penggunaan kuasa maksimum, bukan purata. Maklumat ini terkandung dalam dokumentasi produk. Tidak berbaloi untuk mengira sendiri penunjuk ini dengan merumuskan kuasa penarafan pemampat, motor elektrik dan elemen pemanas yang disertakan dalam peranti, kerana terdapat juga penunjuk seperti faktor kecekapan, yang perlu dinilai secara spekulatif dengan risiko daripada melakukan kesilapan besar.

Apabila mereka bentuk pendawaian elektrik di apartmen atau rumah desa, komposisi dan data pasport peralatan elektrik yang akan disambungkan tidak selalu diketahui dengan pasti, tetapi anda boleh menggunakan data anggaran peralatan elektrik yang biasa dalam kehidupan seharian kita:

• sauna elektrik (12 kW) - 60 A;
• dapur elektrik (10 kW) - 50 A;
• hob (8 kW) - 40 A;
• pemanas air elektrik serta-merta (6 kW) - 30 A;
• mesin basuh pinggan mangkuk (2.5 kW) - 12.5 A;
• mesin basuh (2.5 kW) - 12.5 A;
• Jakuzi (2.5 kW) - 12.5 A;
• penghawa dingin (2.4 kW) - 12 A;
• Ketuhar gelombang mikro (2.2 kW) - 11 A;
• penyimpanan pemanas air elektrik (2 kW) - 10 A;
• cerek elektrik (1.8 kW) - 9 A;
• besi (1.6 kW) - 8 A;
• solarium (1.5 kW) - 7.5 A;
• pembersih vakum (1.4 kW) - 7 A;
• penggiling daging (1.1 kW) - 5.5 A;
• pembakar roti (1 kW) - 5 A;
• pembuat kopi (1 kW) - 5 A;
• pengering rambut (1 kW) - 5 A;
• komputer meja (0.5 kW) - 2.5 A;
• peti sejuk (0.4 kW) - 2 A.

Penggunaan kuasa peranti lampu dan elektronik pengguna adalah kecil; secara amnya, jumlah kuasa peranti pencahayaan boleh dianggarkan pada 1.5 kW dan pemutus litar 10 A mencukupi untuk kumpulan pencahayaan. Elektronik pengguna disambungkan ke alur keluar yang sama seperti seterika; tidak praktikal untuk menyimpan kuasa tambahan untuknya.

Jika anda merumuskan semua arus ini, angka itu ternyata mengagumkan. Dalam praktiknya, kemungkinan menyambungkan beban adalah terhad oleh jumlah kuasa elektrik yang diperuntukkan; untuk pangsapuri dengan dapur elektrik di rumah moden ia adalah 10 -12 kW dan pada input apartmen terdapat mesin dengan nilai nominal 50 A Dan ini 12 kW mesti diedarkan, dengan mengambil kira hakikat bahawa pengguna yang paling berkuasa tertumpu di dapur dan bilik mandi. Pendawaian akan menyebabkan kurang kebimbangan jika ia dibahagikan kepada bilangan kumpulan yang mencukupi, masing-masing dengan mesin sendiri. Untuk dapur elektrik (hob), input berasingan dengan pemutus litar automatik 40 A dibuat dan salur keluar kuasa dengan arus undian 40 A dipasang; tiada apa-apa lagi yang perlu disambungkan di sana. Kumpulan yang berasingan dibuat untuk mesin basuh dan peralatan bilik mandi yang lain, dengan mesin dengan penarafan yang sesuai. Kumpulan ini biasanya dilindungi oleh RCD dengan arus undian 15% lebih besar daripada penarafan pemutus litar. Kumpulan berasingan diperuntukkan untuk pencahayaan dan untuk soket dinding di setiap bilik.

Anda perlu meluangkan sedikit masa untuk mengira kuasa dan arus, tetapi anda boleh yakin bahawa kerja itu tidak akan sia-sia. Pendawaian elektrik yang direka dengan baik dan berkualiti tinggi adalah kunci kepada keselesaan dan keselamatan rumah anda.

Kuasa. Watt.

Voltan diukur dengan voltmeter (V), dan arus melalui beban (R) dengan ammeter (A).

Adalah jelas bahawa kuasa yang sama boleh diperolehi pada nilai voltan sumber semasa yang berbeza. Dengan voltan sumber 1 volt, untuk mendapatkan kuasa 1 watt, adalah perlu untuk melepasi arus 1 ampere melalui beban (1V x 1A = 1W). Jika punca menghasilkan voltan 10 volt, kuasa 1 watt dicapai pada arus 0.1 ampere (10V x 0.1A = 1W).

Kuasa dalam fizik ialah kelajuan di mana beberapa kerja dilakukan.

Lebih cepat kerja dilakukan, lebih besar kuasa pelaku.

Kereta berkuasa memecut lebih laju. Orang yang berkuasa (kuat) mampu menyeret beg kentang ke tingkat sembilan dengan lebih pantas.

1 Watt ialah kuasa yang membolehkan anda melakukan 1 J kerja dalam satu saat (apa joule adalah diterangkan di atas).

Jika anda dapat memecut badan dua kilogram ke kelajuan 1 m/s dalam satu saat, maka anda sedang membangunkan kuasa 1 W.

Jika anda mengangkat beban kilogram ke ketinggian 0.1 meter sesaat, kuasa anda ialah 1 W kerana beban memperoleh tenaga potensi 1 J sesaat.

Jika anda menjatuhkan satu pinggan dari ketinggian yang sama ke atas lantai konkrit dan yang kedua ke atas selimut, yang pertama mungkin akan pecah, tetapi yang kedua akan bertahan. Apakah perbezaannya? Syarat awal dan akhir adalah sama. Plat jatuh dari ketinggian yang sama dan oleh itu mempunyai tenaga yang sama. Di aras lantai, kedua-dua plat berhenti - semuanya kelihatan sama. Cuma bezanya Hakikatnya ialah tenaga yang terkumpul plat semasa penerbangan dilepaskan serta-merta (sangat cepat) dalam kes pertama, dan apabila plat jatuh pada selimut atau permaidani, proses brek dilanjutkan dari masa ke masa.

Biarkan plat yang jatuh mempunyai tenaga kinetik 1 J. Proses berlanggar dengan lantai konkrit mengambil masa, katakan, 0.001 saat. Ternyata kuasa yang dikeluarkan semasa hentaman ialah 1/0.001=1000 W!

Jika plat perlahan perlahan selama 0.1 saat, kuasa akan menjadi 1/0.1=10 W. Sudah ada peluang untuk bertahan - jika terdapat organisma hidup di tempat plat.

Inilah sebabnya mengapa terdapat zon renyuk dan beg udara di dalam kereta, supaya memanjangkan proses pembebasan tenaga dari semasa ke semasa sekiranya berlaku kemalangan, iaitu mengurangkan kuasa apabila hentaman. Dan pembebasan tenaga, dengan cara itu, adalah kerja. Dalam kes ini, kerjanya adalah untuk memecahkan organ dalaman anda dan memecahkan tulang anda.

sama sekali, kerja ialah proses menukar satu jenis tenaga kepada yang lain.

Contoh lain: anda boleh membakar kandungan silinder propana dalam penunu tanpa akibat. Tetapi jika anda mencampurkan gas yang terkandung dalam silinder dengan udara dan menyala, ia akan berlaku letupan.

Dalam kedua-dua kes, jumlah tenaga yang sama dikeluarkan. Tetapi dalam yang kedua, tenaga dilepaskan dalam tempoh yang singkat. A kuasa - nisbah jumlah kerja kepada masa di mana ia dilakukan.

Mengenai elektrik, 1 W ialah kuasa yang dikeluarkan oleh beban apabila hasil darab arus melaluinya dan voltan pada hujungnya adalah sama dengan kesatuan. Iaitu, sebagai contoh, jika arus melalui lampu ialah 1 A, dan voltan pada terminalnya ialah 1 V, kuasa yang dikeluarkan melaluinya ialah 1 W.

Lampu dengan arus 2 A akan mempunyai kuasa yang sama pada voltan 0.5 V - hasil darab kuantiti ini juga sama dengan satu.

Jadi:

P = U*I. Kuasa adalah sama dengan hasil voltan dan arus.

Kita boleh menulisnya secara berbeza:

I = P/U- arus adalah sama dengan kuasa dibahagikan dengan voltan.

Terdapat, sebagai contoh, lampu pijar. Parameter berikut ditunjukkan pada asasnya: voltan 220 V, kuasa 100 W. Kuasa 100 W bermakna hasil darab voltan yang dikenakan pada terminalnya yang didarab dengan arus yang mengalir melalui lampu ini ialah seratus. U*I=100.

Apakah arus yang akan mengalir melaluinya? Watson asas: I = P/U, bahagi kuasa setiap voltan (100/220), kita mendapat 0.454 A. Arus melalui lampu ialah 0.454 ampere. Atau, dengan kata lain, 454 miliamp (mili - perseribu).

Pilihan rakaman lain U = P/I. Ia juga akan berguna di suatu tempat.

Sekarang kita dipersenjatai dengan dua formula - hukum Ohm dan formula untuk kuasa arus elektrik. Dan ini sudah menjadi alat.

Kami ingin mengetahui rintangan filamen lampu pijar seratus watt yang sama.

Hukum Ohm memberitahu kita: R = U/I.

Anda tidak perlu mengira arus melalui lampu untuk menggantikannya ke dalam formula kemudian, tetapi ambil jalan pintas: kerana I = P/U, kami menggantikan P/U dan bukannya I dalam formula R = U/I .

Malah, mengapa tidak menggantikan arus (yang tidak diketahui oleh kami) dengan voltan dan kuasa lampu (yang ditunjukkan pada pangkalan).

Jadi: R = U/P/U, yang sama dengan U^2/P. R = U^2/P. Kami kuasa dua 220 (voltan) dan bahagikan dengan seratus (kuasa lampu). Kami mendapat rintangan 484 Ohms.

Anda boleh menyemak pengiraan. Di atas, kami mengira arus melalui lampu - 0.454 A.

R = U/I = 220/0.454 = 484 Ohm. Apa pun yang boleh dikatakan, hanya ada satu kesimpulan yang betul.

Sekali lagi, formula kuasa ialah: P = U*I(1), atau I = P/U(2), atau U = P/I (3).

Hukum Ohm: I = U/R(4) atau R = U/I(5) atau U = I*R (6).

P - kuasa

U - voltan

Saya - semasa

R - rintangan

Dalam mana-mana formula ini, bukannya nilai yang tidak diketahui, anda boleh menggantikan yang diketahui.

Sekiranya anda perlu mengetahui kuasa, mempunyai nilai voltan dan rintangan, ambil formula 1, bukannya arus I kita menggantikan yang setara dengan formula 4.

Kesudahannya P = U^2/R. Kuasa adalah sama dengan kuasa dua voltan dibahagikan dengan rintangan. Iaitu, apabila voltan yang digunakan pada rintangan berubah, kuasa yang dikeluarkan padanya berubah dalam hubungan kuadratik: voltan digandakan, kuasa (untuk perintang - pemanasan) meningkat empat kali ganda! Inilah yang dikatakan oleh matematik kepada kita.

Analogi hidraulik sekali lagi akan membantu untuk memahami mengapa ini berlaku dalam amalan.Objek yang terletak pada ketinggian tertentu mempunyai tenaga keupayaan. Dan, turun dari ketinggian ini, dia boleh melakukan kerja. Beginilah cara air melakukan kerja menjana tenaga di stesen janakuasa hidroelektrik, jatuh melalui turbin hidraulik dari paras takungan ke air ekor (paras bawah).

Tenaga potensi sesuatu objek bergantung pada jisimnya dan pada ketinggian di mana ia terletak (semakin banyak masalah yang akan ditimbulkan oleh batu yang jatuh, semakin banyak beratnya, dan semakin tinggi ketinggian dari mana ia jatuh). Graviti di tempat ia jatuh juga penting. Batu yang sama jatuh dari ketinggian yang sama adalah lebih berbahaya atas tanah daripada di Bulan, kerana di Bulan "daya graviti" (daya menarik batu ke bawah) adalah 6 kali kurang daripada di Bumi. Jadi, kita mempunyai tiga parameter yang mempengaruhi tenaga berpotensi - jisim, ketinggian dan graviti. Mereka adalah apa yang terkandung dalam formula tenaga kinetik:

Ek = m*g*h,

di mana m- jisim objek,g- pecutan jatuh bebas di lokasi tertentu ("graviti"),h- ketinggian di mana objek itu terletak.

Mari kita pasangkan pemasangan: pam yang digerakkan oleh enjin akan mengepam air dari takungan bawah ke atas, dan air yang mengalir di bawah pengaruh graviti dari takungan atas akan menghidupkan penjana:

Adalah jelas bahawa semakin tinggi lajur air, semakin banyak tenaga yang akan dimiliki oleh air. Mari kita gandakan ketinggian tiang. Ia adalah jelas bahawa pada ketinggian dua kali ganda h, air akan mempunyai dua kali ganda tenaga potensi, dan, nampaknya, kuasa penjana harus berganda? Malah, kuasanya akan meningkat empat kali ganda. kenapa? Kerana disebabkan tekanan berganda dari atas, aliran air melalui generator akan berganda. Dan menggandakan aliran air pada dua kali ganda tekanan akan membawa kepada peningkatan empat kali ganda dalam kuasa yang dikeluarkan oleh penjana: dua kali lebih banyak dan dua kali lebih kuat.

Perkara yang sama berlaku pada rintangan apabila voltan yang dikenakan padanya berganda. Kita masih ingat formula untuk kuasa yang dikeluarkan oleh perintang, bukan?

P = U*I.

Kuasa P sama dengan hasil voltan U, digunakan pada perintang dan arus saya mengalir melaluinya. Apabila voltan yang dikenakan meningkat dua kali ganda U, kuasa nampaknya perlu berganda. Tetapi peningkatan voltan juga membawa kepada peningkatan berkadar dalam arus melalui perintang! Oleh itu, ia akan berganda bukan sahaja U, tetapi juga saya. Itulah sebabnya kuasa bergantung kepada voltan yang digunakan secara kuadratik.

Bateri dengan dua kali ganda voltan "pam" elektron kepada dua kali ganda "ketinggian", dan ini membawa kepada gambar yang sama seperti dalam analog hidraulik.

Perlu mengetahui kuasa, mengetahui rintangan dan arus, tetapi tidak mengetahui voltan? Tiada masalah. Dalam formula pertama yang sama sebaliknya U menggantikan yang setara U daripada formula 6. Kita dapat P = I^2*R. Kuasa adalah sama dengan kuasa dua arus darab dengan rintangan.

Analog hidraulik di atas akan membantu anda memahami sebabnya. Menggandakan arus melalui perintang yang diberikan hanya boleh dilakukan dengan menggandakan voltan yang dikenakan padanya. Jadi, formulanya P = U*I, akan berfungsi di sini juga, walaupun tiada dalam formula P = I^2*R voltan. Cuma ketegangan dalam kes ini wujud "di sebalik tabir", bersembunyi di sebalik pembolehubah lain.

Satu lagi keanehan formula ini ialah kuasa berkadar terus dengan rintangan. Bagaimana ini boleh terjadi? Baiklah, mari kita putuskan litar sama sekali, rintangan akan meningkat kepada infiniti, yang bermaksud bahawa kuasa yang dikeluarkan pada apa yang tidak ada akan meningkat dengan sewajarnya? mengarut apa.

Ia sebenarnya mudah. Peningkatan rintangan akan mengakibatkan pengurangan yang sepadan dalam arus melalui perintang. Jika dalam formula

P = I^2*R,

rintangan R dua kali ganda, kemudian arus saya akan dikurangkan separuh. Dan pergantungan kuasa pada arus dalam formula ini adalah kuadratik. Oleh itu, kuasa yang dikeluarkan oleh perintang dijangka menurun sebanyak separuh.

Saya ingatkan anda:

voltan (U) ialah "perbezaan tekanan elektrik" antara mana-mana dua titik dalam litar elektrik (bersamaan dengan perbezaan tekanan bendalir). Unit - volt.

semasa (saya) ialah bilangan elektron yang melalui bahagian litar (bersamaan dengan aliran bendalir).Unit - ampere. 1 A = 1 C/saat.

Rintangan (R) - keupayaan bahagian litar untuk mengganggu (menentang) pergerakan elektron(seperti kesesakan atau penyumbatan dalam paip).Unit - ohm.

Kuasa (P) ialah hasil voltan dan arus (seolah-olah kita mendarabkan aliran air melalui mana-mana bahagian sistem bekalan air dengan perbezaan tekanan di hujung bahagian ini).Unit - watt.

Iaitu, pelbagai jenis tenaga. Dalam artikel ini kita akan mempertimbangkan dan mengkaji konsep fizikal seperti kuasa arus elektrik.

Formula kuasa semasa

Dengan kuasa semasa, seperti dalam mekanik, kami maksudkan kerja yang dilakukan setiap unit masa. Formula fizikal akan membantu anda mengira kuasa, mengetahui kerja yang dilakukan oleh arus elektrik dalam tempoh masa tertentu.

Arus, voltan, kuasa dalam elektrostatik dikaitkan dengan kesamaan, yang boleh diperoleh daripada formula A = UIt. Ia digunakan untuk menentukan kerja yang dilakukan oleh arus elektrik:

P = A/t = UIt/t = UI
Oleh itu, formula untuk kuasa arus terus pada mana-mana bahagian litar dinyatakan sebagai hasil darab arus dan voltan antara hujung bahagian.

Unit kuasa

1 W (watt) - kuasa semasa 1 A (ampere) dalam konduktor, di antara hujungnya voltan 1 V (volt) dikekalkan.

Alat untuk mengukur kuasa arus elektrik dipanggil wattmeter. Juga, formula kuasa semasa membolehkan anda menentukan kuasa menggunakan voltmeter dan ammeter.

Unit kuasa luar sistem ialah kW (kilowatt), GW (gigawatt), mW (milliwatt), dsb. Berkaitan dengan ini adalah beberapa unit kerja luar sistem yang sering digunakan dalam kehidupan seharian, contohnya (kilowatt jam) . Kerana ia 1kW = 10 3 W, dan 1j = 3600s, Itu

1kW · h = 10 3 W 3600 s = 3.6 10 6 W s = 3.6 10 6 J.

Undang-undang dan kuasa Ohm

Menggunakan hukum Ohm, formula kuasa semasa P=UI ditulis dalam bentuk ini:

P = UI = U 2 /R = I 2 /R
Jadi, kuasa yang dikeluarkan pada konduktor adalah berkadar terus dengan arus yang mengalir melalui konduktor dan voltan pada hujungnya.

Kuasa sebenar dan dinilai

Apabila mengukur kuasa dalam pengguna, formula kuasa semasa membolehkan anda menentukan nilai sebenarnya, iaitu, nilai yang sebenarnya diperuntukkan pada masa tertentu pada pengguna.

Penarafan kuasa juga dicatatkan dalam helaian data pelbagai peralatan elektrik. Ia dipanggil nominal. Pasport peranti elektrik biasanya menunjukkan bukan sahaja kuasa undian, tetapi juga voltan yang direka bentuknya. Walau bagaimanapun, voltan dalam rangkaian mungkin berbeza sedikit daripada yang ditunjukkan dalam pasport, sebagai contoh, ia mungkin meningkat. Apabila voltan meningkat, arus dalam rangkaian meningkat, dan oleh itu kuasa semasa dalam pengguna. Iaitu, kuasa sebenar dan undian peranti mungkin berbeza. Kuasa sebenar maksimum peranti elektrik adalah lebih besar daripada kuasa undian. Ini dilakukan untuk mengelakkan peranti daripada gagal akibat perubahan kecil dalam voltan dalam rangkaian.

Sekiranya litar terdiri daripada beberapa pengguna, maka, apabila mengira kuasa sebenar mereka, harus diingat bahawa untuk sebarang sambungan pengguna, jumlah kuasa dalam keseluruhan litar adalah sama dengan jumlah kuasa pengguna individu.

Kecekapan alat elektrik

Seperti yang anda ketahui, mesin dan mekanisme yang ideal tidak wujud (iaitu, mereka yang akan menukar sepenuhnya satu jenis tenaga kepada yang lain atau menjana tenaga). Semasa pengendalian peranti, sebahagian daripada tenaga yang dibelanjakan semestinya dibelanjakan untuk mengatasi daya rintangan yang tidak diingini atau hanya "dilesapkan" ke persekitaran. Oleh itu, hanya sebahagian daripada tenaga yang kita keluarkan untuk melaksanakan kerja yang berguna, yang mana peranti itu dicipta.

Kuantiti fizik yang menunjukkan bahagian kerja berguna yang dibelanjakan dipanggil faktor kecekapan (selepas ini dirujuk sebagai kecekapan).

Dalam erti kata lain, kecekapan menunjukkan betapa cekap kerja yang dibelanjakan digunakan apabila ia dilakukan, contohnya, oleh perkakas elektrik.

Kecekapan (dilambangkan dengan huruf Yunani η (“ini”)) ialah kuantiti fizikal yang mencirikan kecekapan peranti elektrik dan menunjukkan bahagian kerja berguna yang dibelanjakan.

Kecekapan ditentukan (seperti dalam mekanik) dengan formula:

η = A P /A Z ·100%

Jika kuasa arus elektrik diketahui, formula untuk menentukan CFC akan kelihatan seperti ini:

η = P P /P Z ·100%

Sebelum menentukan kecekapan sesuatu peranti, adalah perlu untuk menentukan apakah kerja yang berguna (apa yang direka bentuk untuk dilakukan oleh peranti) dan apa yang dibelanjakan kerja (kerja yang dilakukan atau berapa banyak tenaga yang dibelanjakan untuk melakukan kerja yang berguna).

Tugasan

Lampu elektrik biasa mempunyai kuasa 60 W dan voltan operasi 220 V. Apakah kerja yang dilakukan oleh arus elektrik dalam lampu, dan berapa banyak yang anda bayar untuk elektrik pada bulan itu, pada tarif T = 28 rubel, menggunakan lampu selama 3 jam setiap hari?
Apakah kekuatan semasa dalam lampu dan rintangan gegelungnya dalam keadaan berfungsi?

Penyelesaian:

1. Untuk menyelesaikan masalah ini:
a) hitung masa operasi lampu pada bulan tersebut;
b) hitung kerja yang dilakukan oleh arus dalam lampu;
c) mengira yuran bulanan pada kadar 28 rubel;
d) hitung arus dalam lampu;
e) kira rintangan lingkaran lampu dalam keadaan operasi.

2. Kami mengira kerja yang dilakukan oleh arus menggunakan formula:

A = P t

Kekuatan semasa dalam lampu boleh dikira menggunakan formula kuasa semasa:

P = UI;
I = P/U.

Rintangan gegelung lampu dalam keadaan operasi dari hukum Ohm adalah sama dengan:

[A] = Wj;

[I] = 1B 1A/1B = 1A;

[R] = 1V/1A = 1Ohm.

4. Pengiraan:

t = 30 hari · 3 jam = 90 jam;
A = 60·90 = 5400 Wj = 5.4 kWj;
I = 60/220 = 0.3 A;
R = 220/0.3 = 733 Ohm;
B = 5.4 kWj 28 kW / kWj = 151 gosok.

Jawapan: A = 5.4 kWj; I = 0.3 A; R = 733 Ohm; B = 151 rubel.

Selamat petang, amatur radio yang dikasihi!
Selamat datang ke laman web ““

Formula membentuk rangka sains elektronik. Daripada membuang sejumlah besar elemen radio di atas meja dan kemudian menyambungkannya semula, cuba memikirkan apa yang akan dilahirkan sebagai hasilnya, pakar berpengalaman segera membina litar baharu berdasarkan undang-undang matematik dan fizikal yang diketahui. Ia adalah formula yang membantu menentukan nilai khusus bagi penarafan komponen elektronik dan parameter operasi litar.

Ia adalah sama berkesan untuk menggunakan formula untuk memodenkan litar siap sedia. Sebagai contoh, untuk memilih perintang yang betul dalam litar dengan mentol lampu, anda boleh menggunakan undang-undang asas Ohm untuk arus terus (anda boleh membaca tentangnya di bahagian "Hubungan Hukum Ohm" sebaik sahaja selepas pengenalan lirik kami). Oleh itu, mentol lampu boleh dibuat untuk bersinar lebih terang atau, sebaliknya, dimalapkan.

Bab ini akan membentangkan banyak formula fizik asas yang lambat laun akan anda hadapi semasa bekerja dalam bidang elektronik. Sebahagian daripada mereka telah dikenali selama berabad-abad, tetapi kami masih terus menggunakannya dengan jayanya, begitu juga dengan cucu-cucu kami.

Hubungan hukum Ohm

Hukum Ohm ialah hubungan antara voltan, arus, rintangan dan kuasa. Semua formula terbitan untuk mengira setiap nilai ini dibentangkan dalam jadual:

Jadual ini menggunakan sebutan berikut yang diterima umum untuk kuantiti fizik:

U- voltan (V),

saya- semasa (A),

R- Kuasa, W),

R- rintangan (Ohm),

Mari kita berlatih menggunakan contoh berikut: katakan kita perlu mencari kuasa litar. Adalah diketahui bahawa voltan pada terminalnya ialah 100 V dan arus ialah 10 A. Maka kuasa mengikut hukum Ohm akan sama dengan 100 x 10 = 1000 W. Nilai yang diperoleh boleh digunakan untuk mengira, katakan, penarafan fius yang perlu dimasukkan ke dalam peranti, atau, sebagai contoh, untuk menganggarkan bil elektrik yang akan dibawa oleh juruelektrik dari pejabat perumahan kepada anda secara peribadi pada penghujung bulan.

Berikut adalah satu lagi contoh: katakan kita perlu mengetahui nilai perintang dalam litar dengan mentol lampu, jika kita tahu arus yang ingin kita lalui melalui litar ini. Menurut hukum Ohm, arus adalah sama dengan:

I=U/R

Satu litar yang terdiri daripada mentol lampu, perintang dan sumber kuasa (bateri) ditunjukkan dalam rajah. Menggunakan formula di atas, walaupun seorang pelajar sekolah boleh mengira rintangan yang diperlukan.

Apa yang terdapat dalam formula ini? Mari kita lihat dengan lebih dekat pembolehubah.

> U pit(kadang-kadang juga ditulis sebagai V atau E): voltan bekalan. Disebabkan fakta bahawa apabila arus melalui mentol lampu, beberapa voltan jatuh merentasinya, magnitud penurunan ini (biasanya voltan operasi mentol lampu, dalam kes kami 3.5 V) mesti ditolak daripada voltan sumber kuasa . Contohnya, jika Naik = 12 V, maka U = 8.5 V, dengan syarat 3.5 V jatuh merentasi mentol lampu.

> saya: Arus (diukur dalam ampere) yang dirancang untuk mengalir melalui mentol lampu. Dalam kes kami - 50 mA. Oleh kerana arus dalam formula ditunjukkan dalam ampere, 50 miliamp hanyalah sebahagian kecil daripadanya: 0.050 A.

> R: rintangan yang dikehendaki bagi perintang pengehad arus, dalam ohm.

Sebagai kesinambungan, anda boleh meletakkan nombor nyata dalam formula untuk mengira rintangan dan bukannya U, I dan R:

R = U/I = 8.5 V / 0.050 A = 170 Ohm

Pengiraan rintangan

Mengira rintangan satu perintang dalam litar ringkas adalah agak mudah. Walau bagaimanapun, apabila perintang lain ditambah kepadanya, sama ada secara selari atau bersiri, rintangan keseluruhan litar juga berubah. Jumlah rintangan beberapa perintang yang disambungkan secara bersiri adalah sama dengan jumlah rintangan individu setiap satu daripadanya. Untuk sambungan selari, semuanya lebih rumit.

Mengapa anda perlu memberi perhatian kepada cara komponen disambungkan antara satu sama lain? Terdapat beberapa sebab untuk ini.

> Rintangan perintang hanyalah julat nilai tetap tertentu. Dalam sesetengah litar, nilai rintangan mesti dikira dengan tepat, tetapi kerana perintang dengan nilai ini mungkin tidak wujud sama sekali, beberapa elemen mesti disambung secara bersiri atau selari.

> Perintang bukan satu-satunya komponen yang mempunyai rintangan. Sebagai contoh, lilitan penggulungan motor elektrik juga mempunyai beberapa rintangan kepada arus. Dalam banyak masalah praktikal, adalah perlu untuk mengira jumlah rintangan keseluruhan litar.

Pengiraan rintangan perintang siri

Formula untuk mengira jumlah rintangan perintang yang disambungkan secara bersiri adalah sangat mudah. Anda hanya perlu menambah semua rintangan:

Rtotal = Rl + R2 + R3 + … (berapa kali terdapat unsur)

Dalam kes ini, nilai Rl, R2, R3 dan seterusnya ialah rintangan perintang individu atau komponen litar lain, dan Rtotal ialah nilai yang terhasil.

Jadi, sebagai contoh, jika terdapat litar dua perintang yang disambungkan secara bersiri dengan nilai 1.2 dan 2.2 kOhm, maka jumlah rintangan bahagian litar ini akan sama dengan 3.4 kOhm.

Pengiraan rintangan perintang selari

Perkara menjadi lebih rumit jika anda perlu mengira rintangan litar yang terdiri daripada perintang selari. Formula mengambil bentuk:

R jumlah = R1 * R2 / (R1 + R2)

di mana R1 dan R2 ialah rintangan bagi perintang individu atau elemen litar lain, dan Rtot ialah nilai yang terhasil. Jadi, jika kita mengambil perintang yang sama dengan nilai 1.2 dan 2.2 kOhm, tetapi disambung secara selari, kita dapat

776,47 = 2640000 / 3400

Untuk mengira rintangan yang terhasil bagi litar elektrik tiga atau lebih perintang, gunakan formula berikut:

Pengiraan kapasiti

Formula yang diberikan di atas juga sah untuk mengira kapasiti, hanya sebaliknya. Sama seperti perintang, ia boleh dipanjangkan untuk meliputi sebarang bilangan komponen dalam litar.

Pengiraan kemuatan kapasitor selari

Jika anda perlu mengira kapasitansi litar yang terdiri daripada kapasitor selari, anda hanya perlu menambah nilainya:

Komun = CI + C2 + SZ + ...

Dalam formula ini, CI, C2 dan SZ ialah kapasitansi bagi kapasitor individu, dan Ctotal ialah nilai penjumlahan.

Pengiraan kemuatan kapasitor siri

Untuk mengira jumlah kapasitans sepasang kapasitor yang disambung secara bersiri, formula berikut digunakan:

Commun = C1 * C2 / (C1 + C2)

di mana C1 dan C2 ialah nilai kemuatan setiap kapasitor, dan Ctot ialah jumlah kemuatan litar

Pengiraan kapasitansi tiga atau lebih kapasitor bersambung siri

Adakah terdapat kapasitor dalam litar? Banyak? Tidak mengapa: walaupun semuanya disambungkan secara bersiri, anda sentiasa boleh mencari kapasitansi yang terhasil bagi litar ini:

Jadi mengapa menyambung beberapa kapasitor secara bersiri sekaligus apabila satu boleh mencukupi? Salah satu penjelasan logik untuk fakta ini ialah keperluan untuk mendapatkan nilai khusus untuk kapasitans litar, yang tidak mempunyai analog dalam siri penilaian standard. Kadang-kadang anda perlu melalui jalan yang lebih berduri, terutamanya dalam litar sensitif seperti penerima radio.

Pengiraan persamaan tenaga

Unit pengukuran tenaga yang paling banyak digunakan dalam amalan ialah kilowatt-jam atau, dalam kes elektronik, watt-jam. Anda boleh mengira tenaga yang dibelanjakan oleh litar dengan mengetahui tempoh masa semasa peranti dihidupkan. Formula untuk pengiraan ialah:

jam watt = P x T

Dalam formula ini, huruf P menandakan penggunaan kuasa, dinyatakan dalam watt, dan T ialah masa operasi dalam jam. Dalam fizik, adalah lazim untuk menyatakan jumlah tenaga yang dibelanjakan dalam watt-saat, atau Joule. Untuk mengira tenaga dalam unit ini, watt-jam dibahagikan dengan 3600.

Pengiraan kemuatan malar bagi litar RC

Litar elektronik sering menggunakan litar RC untuk memberikan kelewatan masa atau memanjangkan isyarat nadi. Litar paling mudah terdiri daripada hanya perintang dan kapasitor (oleh itu asal istilah litar RC).

Prinsip pengendalian litar RC ialah kapasitor bercas dilepaskan melalui perintang bukan serta-merta, tetapi dalam tempoh masa tertentu. Lebih besar rintangan perintang dan/atau kapasitor, lebih lama kapasitansi akan diambil untuk dinyahcas. Pereka bentuk litar sangat kerap menggunakan litar RC untuk mencipta pemasa dan pengayun mudah atau mengubah bentuk gelombang.

Bagaimanakah anda boleh mengira pemalar masa bagi litar RC? Oleh kerana litar ini terdiri daripada perintang dan kapasitor, nilai rintangan dan kemuatan digunakan dalam persamaan. Kapasitor biasa mempunyai kapasitansi pada susunan mikrofarad atau kurang, dan unit sistem adalah farad, jadi formula beroperasi dalam nombor pecahan.

T=RC

Dalam persamaan ini, T bermaksud masa dalam saat, R bermaksud rintangan dalam ohm, dan C bermaksud kapasitansi dalam farad.

Biarkan, sebagai contoh, mempunyai perintang 2000 ohm disambungkan kepada kapasitor 0.1 µF. Pemalar masa rantai ini akan sama dengan 0.002 s, atau 2 ms.

Untuk memudahkan anda pada mulanya menukar unit kapasitans ultra-kecil kepada farad, kami telah menyusun jadual:

Pengiraan kekerapan dan panjang gelombang

Kekerapan isyarat ialah kuantiti yang berkadar songsang dengan panjang gelombangnya, seperti yang akan dilihat daripada formula di bawah. Formula ini amat berguna apabila bekerja dengan elektronik radio, contohnya, untuk menganggar panjang sekeping wayar yang dirancang untuk digunakan sebagai antena. Dalam semua formula berikut, panjang gelombang dinyatakan dalam meter dan frekuensi dalam kilohertz.

Pengiraan kekerapan isyarat

Katakan anda ingin belajar elektronik untuk membina transceiver anda sendiri dan berbual dengan peminat yang serupa dari bahagian lain dunia pada rangkaian radio amatur. Kekerapan gelombang radio dan panjangnya bersebelahan dalam formula. Dalam rangkaian radio amatur anda sering boleh mendengar kenyataan bahawa pengendali berfungsi pada panjang gelombang itu dan itu. Berikut ialah cara mengira kekerapan isyarat radio berdasarkan panjang gelombang:

Kekerapan = 300000 / panjang gelombang

Panjang gelombang dalam formula ini dinyatakan dalam milimeter, dan bukan dalam kaki, arshin atau burung kakak tua. Kekerapan diberikan dalam megahertz.

Pengiraan panjang gelombang isyarat

Formula yang sama boleh digunakan untuk mengira panjang gelombang isyarat radio jika frekuensinya diketahui:

Panjang gelombang = 300000 / Frekuensi

Hasilnya akan dinyatakan dalam milimeter, dan frekuensi isyarat ditunjukkan dalam megahertz.

Mari kita berikan contoh pengiraan. Biarkan seorang amatur radio berkomunikasi dengan rakannya pada frekuensi 50 MHz (50 juta kitaran sesaat). Menggantikan nombor ini ke dalam formula di atas, kita mendapat:

6000 milimeter = 300000/ 50 MHz

Walau bagaimanapun, lebih kerap mereka menggunakan unit sistem panjang - meter, jadi untuk melengkapkan pengiraan kita hanya perlu menukar panjang gelombang kepada nilai yang lebih mudah difahami. Oleh kerana terdapat 1000 milimeter dalam 1 meter, hasilnya ialah 6 m. Ternyata amatur radio itu menala stesen radionya kepada panjang gelombang 6 meter. Sejuk!