Электрическое напряжение — справочник студента

В таблице представлены основные расчетные формулы по электротехнике для расчета тока, напряжения, сопротивления, мощности и других парметров электрических схем.

Измеряемые величины Формулы Обозначение и единицы измерения
Сопротивление проводника омическое (при постоянном токе)
  • — омическое сопротивление, Ом;
  • — удельное сопротивление, Ом
  • — длина, м;
  • s — сечение, мм2
Активное сопротивление при переменном токе r — активное сопротивление, Ом; k — коэффициент, учитывающий поверхностный эффект, а в магнитных проводниках — также явление намагничивания
Зависимость омического сопротивления проводника от температуры Электрическое напряжение - Справочник студента , — сопротивление проводника в омах соответственно при температуре и °C
Индуктивное (реактивное) сопротивление Электрическое напряжение - Справочник студента
  1. — индуктивное
  2. сопротивление, Ом;
  3. — угловая скорость; при частоте/= 50 Гц; = 314;
  4. — емкостное сопротивление, Ом;
  5. f— частота, Гц;
  6. L — коэффициент самоиндукции (индуктивность), Гц;
  7. С — емкость, Ф;
  8. Z — полное сопротивление, Ом
Емкостное (реактивное) сопротивление Электрическое напряжение - Справочник студента
Полное реактивное сопротивление
Полное сопротивление переменному току Электрическое напряжение - Справочник студента или Электрическое напряжение - Справочник студента
Емкость пластинчатого конденсатора Электрическое напряжение - Справочник студента
  • С — емкость, Ф;
  • S — площадь между двумя
  • электродами, см
  • n — число пластин;
  • — диэлектрическая постоянная изоляции;
  • b — толщина слоя диэлектрика, см
  1. Общая емкость цепи:
  2. а) при последовательном соединении емкостей
  3. б) при параллельном соединении емкостей
Электрическое напряжение - Справочник студента Электрическое напряжение - Справочник студента , , — отдельные емкости, Ф
Закон Ома; цепь переменного тока с реактивным сопротивлением или I — ток в цепи, А; U — напряжение цепи, В;
1-й закон Кирхгофа (для узла)
  • — токи в отдельных ответвлениях, сходящихся в одной
  • точке, А; i = 1, 2… n;
  • Е — ЭДС, действующая в контуре, В;
  • r — сопротивление отдельных
  • участков, Ом
  • — ток первой ветви, А;
  • — ток второй ветви А;
  • — сопротивление первой ветви, Ом;
  • — сопротивление второй ветви, Ом
2-й закон Кирхгофа (для замкнутого контура)
Распределение тока в двух параллельных ветвях цепи переменного тока
Закон электромагнитного индукции для синусоидального тока Электрическое напряжение - Справочник студента
  1. — наведенная ЭДС, В;
  2. f — частота, Гц;
  3. w — число витков обмотки;
  4. В — индукция магнитного поля в стали, Тс;
  5. S — сечение магнитопровода, см2
Электродинамический эффект тока для двух параллельных проводников Электрическое напряжение - Справочник студента
  • F — сила, действующая на 1 (см) длины проводника, кГ;
  • , — амплитудные значения токов в параллельных проводниках, А;
  • а — расстояние между проводниками, си;
  • —длина проводника, см
Подъемная сила электромагнита
  1. Р — подъемная сила, кГ;
  2. В3 — индукция в воздушном
  3. зазоре; В3 = 1000 Гс (электромагниты для подъема стружки и мелких деталей); В3 = 8000 — 10 000 Гс (электромагниты для подъема крупных деталей)
  4. S — сечение стального сердечника, см2
Тепловой эффект тока или
  •   — количество выделяемого
  • тепла, кал;
  • t— время протекания тока, сек;
  • r — сопротивление, Ом;
  • А — количество вещества, от-
  • ложившегося на электроде, мг;
  • α — электрохимический эквивалент вещества
Химический эффект тока
  1. Зависимости в цепи переменного тока при частоте 50 Гц:
  2. а) период изменения тока
  3. б) угловая скорость
  • [радиан] или 360°
  1. Т — период изменения тока, сек;
  2. f — частота тока, Гц;
  3. — угловая скорость
  • Зависимости токов и напряжений в цепи переменного тока:
  • а) ток в цепи
  • б) напряжение в цепи
    • I — полный ток в цепи, А;
    • — активная составляющая
    • тока, А;
    • — реактивная составляющая тока, А;
    • — угол сдвига (град) во времени между током и напряжением в цепи;
    • U— напряжение в цепи, В;
    • — активная составляющая
    • напряжения, В;
    • — реактивная составляющая напряжения, В
    1. Соотношения токов и напряжений в трехфазной системе:
    2. а) соединение в звезду
    3. б) соединение в треугольник
    1. — ток линейный, А;
    2. — ток фазный, А;
    3. — напряжение линейное, В;
    4. — напряжение фазное, В
    Коэффициент мощности
    • Р — активная мощность, Вт;
    • Q — реактивная мощность, нар;
    • S —полная мощность, B*А;
    • r — активное сопротивление,
    • z — полное сопротивление, Ом
    Мощность в цепи постоянного тока
      • Мощность в цепи переменного тока:
      • а) цепь однофазно тока
      • б) цепь трехфазного тока
        Энергия в цепи постоянного тока
        1. — активная энергия, Вт*ч;
        2. — реактивная энергия, вар*ч;
        3. t —время ч
        • Энергия в цепи переменного тока:
        • а) цепь однофазного тока
        • б) цепь трехфазного тока

          Другие статьи:

          alt

          Узнай стоимость своей работы

          Бесплатная оценка заказа!

          Оценим за полчаса!
          Читайте также:  Недостатки рынка - справочник студента

          Источник: https://eti.su/articles/spravochnik/spravochnik_614.html

          Основные электрические законы

          Электрическое напряжение - Справочник студента

          В предыдущей статье мы познакомились с основными электрическими понятиями, такими как электрический ток, напряжение, сопротивление и мощность. Настал черед основных электрических законов, так сказать, базиса, без знания и понимания которых невозможно изучение и понимание электронных схем и устройств.

          Закон Ома

          Электрический ток, напряжение, сопротивление и мощность, безусловно, между собой связаны. А взаимосвязь между ними описывается, без сомнения, самым главным электрическим законом – законом Ома. В упрощенном виде этот закон называется: закон Ома для участка цепи. И звучит этот закон следующем образом:

          «Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи».

          Электрическое напряжение - Справочник студента

          Для практического применения формулу закона Ома можно представить в виде вот такого треугольника, который помимо основного представления формулы, поможет определить и остальные величины.

          Электрическое напряжение - Справочник студента

          Работает треугольник следующим образом. Чтобы вычислить одну из величин, достаточно закрыть ее пальцем. Например:

          alt

          Узнай стоимость своей работы

          Бесплатная оценка заказа!

          Оценим за полчаса!

          Электрическое напряжение - Справочник студента

          В предыдущей статье мы проводили аналогию между электричеством и водой, и выявили взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением. Также хорошей интерпретацией закона Ома может послужить следующий рисунок, наглядно отображающий сущность закона:

          Электрическое напряжение - Справочник студента

          На нем мы видим, что человечек «Вольт» (напряжение) проталкивает человечка «Ампера» (ток) через проводник, который стягивает человечек «Ом» (сопротивление).

          Вот и получается, что чем сильнее сопротивление сжимает проводник, тем тяжелее току через него проходить («сила тока обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи» – или чем больше сопротивление, тем хуже приходится току и тем он меньше).

          Но напряжение не спит и толкает ток изо всех сил (чем выше напряжение, тем больше ток или – «сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению»).

          Когда фонарик начинает слабо светить, мы говорим – «разрядилась батарейка». Что с ней произошло, что значит разрядилась? А значит это, что напряжение батарейки снизилось и оно больше не в состоянии «помогать» току преодолевать сопротивление цепей фонарика и лампочки. Вот и получается, что чем больше напряжение – тем больше ток.

          Последовательное подключение – последовательная цепь

          При последовательном подключении потребителей, например обычных лампочек, сила тока в каждом потребителе одинаковая, а вот напряжение будет отличаться. На каждом из потребителей напряжение будет падать (снижаться).

          Электрическое напряжение - Справочник студента

          А закон Ома в последовательной цепи будет иметь вид:

          Электрическое напряжение - Справочник студента

          При последовательном соединении сопротивления потребителей складываются. Формула для расчета общего сопротивления:

          Электрическое напряжение - Справочник студента

          Параллельное подключение – параллельная цепь

          При параллельном подключении, к каждому потребителю прикладывается одинаковое напряжение, а вот ток через каждый из потребителей, в случае, если их сопротивление отличается – будет отличаться.

          Электрическое напряжение - Справочник студента

          Закон Ома для параллельной цепи, состоящей из трех потребителей, будет иметь вид:

          Электрическое напряжение - Справочник студента

          При параллельном соединении общее сопротивление цепи всегда будет меньше значения самого маленького отдельного сопротивления. Или еще говорят, что «сопротивление будет меньше наименьшего».

          • Общее сопротивление цепи, состоящей из двух потребителей, при параллельном соединении:
          • Общее сопротивление цепи, состоящей из трех потребителей, при параллельном соединении:
          • Для большего числа потребителей расчет производится исходя из того, что при параллельном соединении проводимость (величина обратная сопротивлению) рассчитывается как сумма проводимостей каждого потребителя.

          Электрическая мощность

          Мощность – это физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии. Рассчитывается мощность по следующей формуле:

          Таким образом зная, напряжение источника и измерив потребляемый ток, мы можем определить мощность потребляемую электроприбором. И наоборот, зная мощность электроприбора и напряжение сети, можем определить величину потребляемого тока. Такие вычисления порой необходимы.

          Например, для защиты электроприборов используются предохранители или автоматические выключатели. Чтобы правильно подобрать средство защиты нужно знать потребляемый ток.

          Предохранители, применяемые в бытовой технике, как правило подлежат ремонту и для их восстановления достаточно подобрать и заменить проволоку.

          Применив закон Ома, можно рассчитать мощность и по другой формуле:

          При расчетах надо учитывать, что часть потребляемой электроэнергии расходуется на нагрев и преобразуется в тепло. При работе греются не только электрообогреватели, но и телевизоры, и компьютеры и другая бытовая техника.

          Читайте также:  Графическое построение pi-орбиталей - справочник студента
          1. И в завершение, в качестве бонуса, вот такая шпаргалка, которая поможет определить любой из основных электрических параметров, по уже известным.

          Источник: http://imolodec.com/wiki/basic-electrical-laws

          Электрическое напряжение: определение, формулы и как измеряется

          В данной статье мы подробно разберем что такое напряжение, как просто его представить и измерить.

          Определение

          Напряжение — это электродвижущая сила, которая толкает свободные электроны от одного атома к другому в том же направлении.

          В первые дни электричества напряжение было известно как электродвижущая сила (ЭДС). Именно поэтому в уравнениях, таких как закон Ома, напряжение представлено символом Е.

          Алессандро Вольта

          Единицей электрического потенциала является вольт, названный в честь Алессандро Вольта, итальянского физика, жившего между 1745 и 1827 годами.

          Алессандро Вольта был одним из пионеров динамического электричества. Исследуя основные свойства электричества, он изобрел первую батарею и углубил понимание электричества.

          Представление напряжения

          Легче всего понять напряжении, представив давлении в трубе. При более высоком напряжении (давлении) будет течь более сильный ток. Хотя важно понимать, что напряжение (давление) может существовать без тока (потока), но ток не может существовать без напряжения (давления).

          Электрическое напряжение - Справочник студента

          Напряжение часто называют разностью потенциалов, потому что между любыми двумя точками в цепи будет существовать разница в потенциальной энергии электронов. Когда электроны протекают через батарею, их потенциальная энергия увеличивается, но когда они протекают через лампочку, их потенциальная энергия будет уменьшаться, эта энергия покинет цепь в виде света и тепла.

          Возьмите, например, обычную 1,5-вольтовую батарею AA, между двумя клеммами (+ и -) есть разность потенциалов 1,5 Вольт.

          Электрическое напряжение - Справочник студента

          Напряжение или разность потенциалов — это просто измерение количества энергии (в джоулях) на единицу заряда (кулона). Например, в 1,5-вольтовой батарее AA каждый кулон (заряд) будет получать 1,5 вольт или джоулей энергии.

          • Напряжение = [Джоуль ÷ Кулон]
          • 1 вольт = 1 джоуль на кулон
          • 100 вольт = 100 джоулей на кулон
          • 1 кулон = 6 200 000 000 000 000 000 электронов (6,2 × 10 18 )

          В чем измеряется напряжение

          Мы измеряем напряжение в единицах «Вольт», которые обычно обозначаются просто буквой «V» на чертежах и технической литературе. Часто необходимо количественно определить величину напряжения, это делается в соответствии с единицами СИ, наиболее распространенные величины напряжения, которые вы увидите:

          • мегавольт (мВ)
          • киловольт (кВ)
          • вольт (В)
          • милливольт (мВ)
          • микровольт (мкВ)

          Напряжение всегда измеряется в двух точках с помощью устройства, называемого вольтметром. Вольтметры являются либо цифровыми, либо аналоговыми, причем последний является наиболее точным.

          Вольтметры обычно встроены в портативные цифровые мультиметровые устройства, как показано ниже, они являются распространенным и часто важным инструментом для любого электрика или инженера-электрика.

          Обычно вы найдете аналоговые вольтметры на старых электрических панелях, таких как распределительные щиты и генераторы, но почти все новое оборудование будет поставляться с цифровыми счетчиками в качестве стандарта.

          Электрическое напряжение - Справочник студента Портативный цифровой мультиметр с функцией вольтметраЭлектрическое напряжение - Справочник студента

          На электрических схемах вы увидите устройства вольтметра, обозначенные буквой V внутри круга, как показано ниже:

          Электрическое напряжение - Справочник студента

          Расчет напряжения

          В электрических цепях напряжение может быть рассчитано в соответствии с треугольником Ома. Чтобы найти напряжение (V), просто умножьте ток (I) на сопротивление (R).

          Напряжение (V) = ток (I) * сопротивление (R)

          V = I *R

          Пример

          1. Ток в цепи (I) = 10 АСопротивление цепи (R) = 2 Ом
          2. Напряжение (V) = 10 А * 2 Ом
          3. Ответ: V = 20В

          Электрическое напряжение - Справочник студента

          Резюме

          • Напряжение — это сила, которая перемещает электроны от одного атома к другому
          • Напряжение также известно как разность потенциалов
          • Напряжение измеряется в единицах «вольт» (В)
          • Батареи увеличивают потенциальную энергию электронов
          • Лампочки и другие нагрузки уменьшают потенциальную энергию электронов
          • Напряжение измеряется с помощью вольтметра
          • Напряжение цепи можно рассчитать путем умножения тока и сопротивления

          Источник: https://meanders.ru/naprjazhenie.shtml

          Электрический ток

          Основные теоретические сведения

          Электрический ток. Сила тока. Сопротивление

          К оглавлению…

          В проводниках при определенных условиях может возникнуть непрерывное упорядоченное движение свободных носителей электрического заряда. Такое движение называется электрическим током. За направление электрического тока принято направление движения положительных свободных зарядов, хотя в большинстве случае движутся электроны – отрицательно заряженные частицы.

          Количественной мерой электрического тока служит сила тока I – скалярная физическая величина, равная отношению заряда q, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени t, к этому интервалу времени:

          Если ток не постоянный, то для нахождения количества прошедшего через проводник заряда рассчитывают площадь фигуры под графиком зависимости силы тока от времени.

          Если сила тока и его направление не изменяются со временем, то такой ток называется постоянным. Сила тока измеряется амперметром, который включается в цепь последовательно. В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в амперах [А]. 1 А = 1 Кл/с.

          Средняя сила тока находится как отношение всего заряда ко всему времени (т.е. по тому же принципу, что и средняя скорость или любая другая средняя величина в физике):

          Электрическое напряжение - Справочник студента

          Если же ток равномерно меняется с течением времени от значения I1 до значения I2, то можно значение среднего тока можно найти как среднеарифметическое крайних значений:

          Плотность тока – сила тока, приходящаяся на единицу поперечного сечения проводника, рассчитывается по формуле:

          Электрическое напряжение - Справочник студента

          При прохождении тока по проводнику ток испытывает сопротивление со стороны проводника. Причина сопротивления – взаимодействие зарядов с атомами вещества проводника и между собой. Единица измерения сопротивления 1 Ом. Сопротивление проводника R определяется по формуле:

          где: l – длина проводника, S – площадь его поперечного сечения, ρ – удельное сопротивление материала проводника (будьте внимательны и не перепутайте последнюю величину с плотностью вещества), которое характеризует способность материала проводника противодействовать прохождению тока. То есть это такая же характеристика вещества, как и многие другие: удельная теплоемкость, плотность, температура плавления и т.д. Единица измерения удельного сопротивления 1 Ом·м. Удельное сопротивление вещества – табличная величина.

          Сопротивление проводника зависит и от его температуры:

          Электрическое напряжение - Справочник студента

          где: R0 – сопротивление проводника при 0°С, t – температура, выраженная в градусах Цельсия, α – температурный коэффициент сопротивления. Он равен относительному изменению сопротивления, при увеличении температуры на 1°С. Для металлов он всегда больше нуля, для электролитов наоборот, всегда меньше нуля.

          Диод в цепи постоянного тока

          Диод – это нелинейный элемент цепи, сопротивление которого зависит от направления протекания тока. Обозначается диод следующим образом:

          Электрическое напряжение - Справочник студента

          Стрелка в схематическом обозначении диода показывает, в каком направлении он пропускает ток. В этом случае его сопротивление равно нулю, и диод можно заменить просто на проводник с нулевым сопротивлением.

          Если ток течет через диод в противоположном направлении, то диод обладает бесконечно большим сопротивлением, то есть не пропускает ток совсем, и является разрывом в цепи.

          Тогда участок цепи с диодом можно просто вычеркнуть, так как ток по нему не идет.

          Закон Ома. Последовательное и параллельное соединение проводников

          К оглавлению…

          Немецкий физик Г.Ом в 1826 году экспериментально установил, что сила тока I, текущего по однородному металлическому проводнику (то есть проводнику, в котором не действуют сторонние силы) сопротивлением R, пропорциональна напряжению U на концах проводника:

          Величину R принято называть электрическим сопротивлением. Проводник, обладающий электрическим сопротивлением, называется резистором. Это соотношение выражает закон Ома для однородного участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

          Проводники, подчиняющиеся закону Ома, называются линейными. Графическая зависимость силы тока I от напряжения U (такие графики называются вольт-амперными характеристиками, сокращенно ВАХ) изображается прямой линией, проходящей через начало координат.

          Следует отметить, что существует много материалов и устройств, не подчиняющихся закону Ома, например, полупроводниковый диод или газоразрядная лампа.

          Даже у металлических проводников при достаточно больших токах наблюдается отклонение от линейного закона Ома, так как электрическое сопротивление металлических проводников растет с ростом температуры.

          Проводники в электрических цепях можно соединять двумя способами: последовательно и параллельно. У каждого способа есть свои закономерности.

          1. Закономерности последовательного соединения:

          Электрическое напряжение - Справочник студента

          Формула для общего сопротивления последовательно соединенных резисторов справедлива для любого числа проводников. Если же в цепь последовательно включено n одинаковых сопротивлений R, то общее сопротивление R0 находится по формуле:

          • 2. Закономерности параллельного соединения:
          • Формула для общего сопротивления параллельно соединенных резисторов справедлива для любого числа проводников. Если же в цепь параллельно включено n одинаковых сопротивлений R, то общее сопротивление R0 находится по формуле:

          Электроизмерительные приборы

          Для измерения напряжений и токов в электрических цепях постоянного тока используются специальные приборы – вольтметры и амперметры.

          Вольтметр предназначен для измерения разности потенциалов, приложенной к его клеммам. Он подключается параллельно участку цепи, на котором производится измерение разности потенциалов.

          Любой вольтметр обладает некоторым внутренним сопротивлением RB.

          Для того чтобы вольтметр не вносил заметного перераспределения токов при подключении к измеряемой цепи, его внутреннее сопротивление должно быть велико по сравнению с сопротивлением того участка цепи, к которому он подключен.

          Амперметр предназначен для измерения силы тока в цепи. Амперметр включается последовательно в разрыв электрической цепи, чтобы через него проходил весь измеряемый ток. Амперметр также обладает некоторым внутренним сопротивлением RA. В отличие от вольтметра, внутреннее сопротивление амперметра должно быть достаточно малым по сравнению с полным сопротивлением всей цепи.

          ЭДС. Закон Ома для полной цепи

          К оглавлению…

          Для существования постоянного тока необходимо наличие в электрической замкнутой цепи устройства, способного создавать и поддерживать разности потенциалов на участках цепи за счет работы сил неэлектростатического происхождения.

          Такие устройства называются источниками постоянного тока. Силы неэлектростатического происхождения, действующие на свободные носители заряда со стороны источников тока, называются сторонними силами.

          Природа сторонних сил может быть различной.

          В гальванических элементах или аккумуляторах они возникают в результате электрохимических процессов, в генераторах постоянного тока сторонние силы возникают при движении проводников в магнитном поле.

          Под действием сторонних сил электрические заряды движутся внутри источника тока против сил электростатического поля, благодаря чему в замкнутой цепи может поддерживаться постоянный электрический ток.

          При перемещении электрических зарядов по цепи постоянного тока сторонние силы, действующие внутри источников тока, совершают работу. Физическая величина, равная отношению работы Aст сторонних сил при перемещении заряда q от отрицательного полюса источника тока к положительному к величине этого заряда, называется электродвижущей силой источника (ЭДС):

          Таким образом, ЭДС определяется работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда. Электродвижущая сила, как и разность потенциалов, измеряется в вольтах (В).

          Закон Ома для полной (замкнутой) цепи: сила тока в замкнутой цепи равна электродвижущей силе источника, деленной на общее (внутреннее + внешнее) сопротивление цепи:

          Сопротивление r – внутреннее (собственное) сопротивление источника тока (зависит от внутреннего строения источника). Сопротивление R – сопротивление нагрузки (внешнее сопротивление цепи).

          1. Падение напряжения во внешней цепи при этом равно (его еще называют напряжением на клеммах источника):
          2. Важно понять и запомнить: ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока не меняются, при подключении разных нагрузок.
          3. Если сопротивление нагрузки равно нулю (источник замыкается сам на себя) или много меньше сопротивления источника, то тогда в цепи потечет ток короткого замыкания:

          Сила тока короткого замыкания – максимальная сила тока, которую можно получить от данного источника с электродвижущей силой ε и внутренним сопротивлением r. У источников с малым внутренним сопротивлением ток короткого замыкания может быть очень велик, и вызывать разрушение электрической цепи или источника.

          Например, у свинцовых аккумуляторов, используемых в автомобилях, сила тока короткого замыкания может составлять несколько сотен ампер. Особенно опасны короткие замыкания в осветительных сетях, питаемых от подстанций (тысячи ампер).

          Чтобы избежать разрушительного действия таких больших токов, в цепь включаются предохранители или специальные автоматы защиты сетей.

          Несколько источников ЭДС в цепи

          • Если в цепи присутствует несколько ЭДС подключенных последовательно, то:
          • 1. При правильном (положительный полюс одного источника присоединяется к отрицательному другого) подключении источников общее ЭДС всех источников и их внутреннее сопротивление может быть найдено по формулам:
          • Например, такое подключение источников осуществляется в пультах дистанционного управления, фотоаппаратах и других бытовых приборах, работающих от нескольких батареек.
          • 2. При неправильном (источники соединяются одинаковыми полюсами) подключении источников их общее ЭДС и сопротивление рассчитывается по формулам:
          • В обоих случаях общее сопротивление источников увеличивается.

          При параллельном подключении имеет смысл соединять источники только c одинаковой ЭДС, иначе источники будут разряжаться друг на друга. Таким образом суммарное ЭДС будет таким же, как и ЭДС каждого источника, то есть при параллельном соединении мы не получим батарею с большим ЭДС. При этом уменьшается внутреннее сопротивление батареи источников, что позволяет получать большую силу тока и мощность в цепи:

          В этом и состоит смысл параллельного соединения источников. В любом случае при решении задач сначала надо найти суммарную ЭДС и полное внутреннее сопротивление получившегося источника, а затем записать закон Ома для полной цепи.

          Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца

          К оглавлению…

          Работа A электрического тока I, протекающего по неподвижному проводнику с сопротивлением R, преобразуется в теплоту Q, выделяющееся на проводнике. Эту работу можно рассчитать по одной из формул (с учетом закона Ома все они следуют друг из друга):

          Читайте также:  Стоячие световые волны - справочник студента

          Закон преобразования работы тока в тепло был экспериментально установлен независимо друг от друга Дж.Джоулем и Э.Ленцем и носит название закона Джоуля–Ленца. Мощность электрического тока равна отношению работы тока A к интервалу времени Δt, за которое эта работа была совершена, поэтому она может быть рассчитана по следующим формулам:

          Работа электрического тока в СИ, как обычно, выражается в джоулях (Дж), мощность – в ваттах (Вт).

          Энергобаланс замкнутой цепи

          К оглавлению…

          1. Рассмотрим теперь полную цепь постоянного тока, состоящую из источника с электродвижущей силой ε и внутренним сопротивлением r и внешнего однородного участка с сопротивлением R. В этом случае полезная мощность или мощность, выделяемая во внешней цепи:
          2. Максимально возможная полезная мощность источника достигается, если R = r и равна:
          3. Если при подключении к одному и тому же источнику тока разных сопротивлений R1 и R2 на них выделяются равные мощности то внутреннее сопротивление этого источника тока может быть найдено по формуле:
          4. Мощность потерь или мощность внутри источника тока:
          5. Полная мощность, развиваемая источником тока:
          6. КПД источника тока:

          Электролиз

          К оглавлению…

          Электролитами принято называть проводящие среды, в которых протекание электрического тока сопровождается переносом вещества. Носителями свободных зарядов в электролитах являются положительно и отрицательно заряженные ионы.

          К электролитам относятся многие соединения металлов с металлоидами в расплавленном состоянии, а также некоторые твердые вещества.

          Однако основными представителями электролитов, широко используемыми в технике, являются водные растворы неорганических кислот, солей и оснований.

          Прохождение электрического тока через электролит сопровождается выделением вещества на электродах. Это явление получило название электролиза.

          Электрический ток в электролитах представляет собой перемещение ионов обоих знаков в противоположных направлениях.

          Положительные ионы движутся к отрицательному электроду (катоду), отрицательные ионы – к положительному электроду (аноду).

          Ионы обоих знаков появляются в водных растворах солей, кислот и щелочей в результате расщепления части нейтральных молекул. Это явление называется электролитической диссоциацией.

          Закон электролиза был экспериментально установлен английским физиком М.Фарадеем в 1833 году. Закон Фарадея определяет количества первичных продуктов, выделяющихся на электродах при электролизе. Итак, масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна заряду Q, прошедшему через электролит:

          • Величину k называют электрохимическим эквивалентом. Он может быть рассчитан по формуле:
          • где: n – валентность вещества, NA – постоянная Авогадро, M – молярная масса вещества, е – элементарный заряд. Иногда также вводят следующее обозначение для постоянной Фарадея:

          Электрический ток в газах и в вакууме

          К оглавлению…

          Электрический ток в газах

          В обычных условиях газы не проводят электрический ток. Это объясняется электрической нейтральностью молекул газов и, следовательно, отсутствием носителей электрических зарядов.

           Для того чтобы газ стал проводником, от молекул необходимо оторвать один или несколько электронов. Тогда появятся свободные носителя зарядов — электроны и положительные ионы.

          Этот процесс называется ионизацией газов.

          Ионизировать молекулы газа можно внешним воздействием — ионизатором. Ионизаторами может быть: поток света, рентгеновские лучи, поток электронов или α-частиц.

          Молекулы газа также ионизируются при высокой температуре.

          Ионизация приводит к возникновению в газах свободных носителей зарядов — электронов, положительных ионов, отрицательных ионов (электрон, объединившийся с нейтральной молекулой).

          Если создать в пространстве, занятом ионизированным газом, электрическое поле, то носители электрических зарядов придут в упорядоченное движение – так возникает электрический ток в газах. Если ионизатор перестает действовать, то газ снова становится нейтральным, так как в нем происходит рекомбинация – образование нейтральных атомов ионами и электронами.

          Электрический ток в вакууме

          Вакуумом называется такая степень разрежения газа, при котором можно пренебречь соударением между его молекулами и считать, что средняя длина свободного пробега превышает линейные размеры сосуда, в котором газ находится.

          Электрическим током в вакууме называют проводимость межэлектродного промежутка в состоянии вакуума.

          Молекул газа при этом столь мало, что процессы их ионизации не могут обеспечить такого числа электронов и ионов, которые необходимы для ионизации.

          Проводимость межэлектродного промежутка в вакууме может быть обеспечена лишь с помощью заряженных частиц, возникших за счет эмиссионных явлений на электродах.

          Источник: https://educon.by/index.php/materials/phys/elektricheskij-tok

          Электрическое напряжение. Определение, виды, единицы измерения

          Электрическое напряжение - Справочник студента

          В чем измеряется

          Единицей напряжения называют вольт (В). Один Вольт выражается в разности потенциалов двух точек электрического поля, силы которого совершают работу в 1 Дж для перемещения заряда в 1 Кл из первой точки во вторую. Измеряют напряжение специальным прибором — вольтметром.

          Таким образом, значение 220 В подразумевает, что электрическое поле данной сети способно совершить работу (потратить энергию) в 220 Дж для «протаскивания» зарядов через цепь и нагрузку.

          От чего зависит напряжение?

          • Напряжение участка цепи зависит от:
          • • Материала проводника;
          • • Подключенной нагрузки (сопротивления);
          • • Температуры;

          Виды напряжения Электрическое напряжение - Справочник студента

          Постоянное напряжение

          Напряжение в электрической сети постоянно, когда с одной ее стороны всегда положительный потенциал, а с другой – отрицательный. Электрический ток в этом случае имеет одно направление и является постоянным.

          Напряжение в цепи постоянного тока определяется как разность потенциалов на его концах.

          При подключении нагрузки в цепь постоянного тока важно не перепутать контакты, иначе устройство может выйти из строя. Классическим примером источника постоянного напряжения являются батарейки.

          Применяют сети постоянного тока, когда не требуется передавать энергию на большие расстояния: во всех видах транспорта – от мотоциклов до космических аппаратов, в военной технике, электроэнергетике и телекоммуникациях, при аварийном электрообеспечении, в промышленности (электролиз, выплавка в дуговых электропечах и т.д.).

          Переменное напряжение

          Если периодически менять полярность потенциалов, либо перемещать их в пространстве, то и электрический ток устремится в обратном направлении. Количество таких изменений направления за определенное время показывает характеристика, называемая частотой. Например, стандартные 50 герц означают, что полярность напряжения в сети меняется за секунду 50 раз.

          Электрическое напряжение - Справочник студента

          Напряжение в электрических сетях переменного тока является временной функцией.

          Чаще всего используется закон синусоидальных колебаний.

          Так получается за счет того, что переменный ток возникает в катушке асинхронных двигателей за счет вращения вокруг нее электромагнита. Если развернуть вращение по времени, то получается синусоида.

          Переменный ток применяют при необходимости передавать энергию на значительные расстояния. В этих случаях эффективно использование трехфазных сетей: потери электроэнергии в проводах минимальны, простая электрогенерация (благодаря трехфазным электродвигателям без коллектора), выгодно экономически.

          Трехфазный ток получают в трехфазных электродвигателях

          . В них имеются сразу три катушки проводов, расположенных равномерно по кругу – через 120 градусов. Поэтому и синусоиды трехфазного тока отстают друг от друга на этот угол. Геомертическое представление трехфазного напряжения и тока выглядит в виде векторной диаграммы.

          Трехфазная электросеть состоит из четырех проводов – трех фазных и одного нулевого. напряжение между проводами нулевым и фазным равно 220 В и называется фазным.

          Между фазными напряжение также существует, называется линейным и равно 380 В (разность потенциалов между двумя фазными проводами).

          В зависимости от вида подключения в трехфазной сети можно получить или фазное напряжение, или линейное.

          Источник: https://pue8.ru/elektrotekhnik/816-elektricheskoe-napryazhenie-opredelenie-vidy-edinitsy-izmereniya.html

          Основы электротехники для начинающих

          Существует множество понятий, которые нельзя увидеть собственными глазами и потрогать руками. Наиболее ярким примером служит электротехника, состоящая из сложных схем и малопонятной терминологии. Поэтому очень многие просто отступают перед трудностями предстоящего изучения этой научно-технической дисциплины. Получить знания в этой области помогут основы электротехники для начинающих.

          Понятия и свойства электрического тока

          Электрические законы и формулы требуются не только для проведения каких-либо расчетов. Они нужны и тем, кто на практике выполняет операции, связанные с электричеством. Зная основы электротехники можно логическим путем установить причину неисправности и очень быстро ее устранить.

          Электрическое напряжение - Справочник студента

          • Нагревание проводника, по которому протекает ток.
          • Изменение химического состава проводника под действием тока.
          • Оказание силового воздействия на соседние токи, намагниченные тела и соседние токи.

          Электрический ток может быть постоянным и переменным. В первом случае все его параметры остаются неизменными, а во втором – периодически происходит изменение полярности от положительной к отрицательной. В каждом полупериоде изменяется направление потока электронов. Скорость таких периодических изменений представляет собой частоту, измеряемую в герцах

          Сколько миллиампер в ампере

          Основные токовые величины

          При возникновении в цепи электрического тока, происходит постоянный перенос заряда через поперечное сечение проводника. Величина заряда, перенесенная за определенную единицу времени, называется силой тока, измеряемой в амперах.

          Для того чтобы создать и поддерживать движение заряженных частиц, необходимо воздействие силы, приложенной к ним в определенном направлении. В случае прекращения такого действия, прекращается и течение электрического тока. Такая сила получила название электрического поля, еще она известна как напряженность электрического поля.

          Именно она вызывает разность потенциалов или напряжение на концах проводника и дает толчок движению заряженных частиц. Для измерения этой величины применяется специальная единица – вольт.

          Существует определенная зависимость между основными величинами, отраженная в законе Ома, который будет рассмотрен подробно.

          Важнейшей характеристикой проводника, непосредственно связанной с электрическим током, является сопротивление, измеряемое в омах. Данная величина является своеобразным противодействием проводника течению в нем электрического тока.

          В результате воздействия сопротивления происходит нагрев проводника. С увеличением длины проводника и уменьшением его сечения, значение сопротивления увеличивается. Величина в 1 Ом возникает, когда разность потенциалов в проводнике составляет 1 В, а сила тока – 1 А.

          Закон Ома

          Данный закон относится к основным положениям и понятиям электротехники. Он наиболее точно отражает зависимость между такими величинами, как сила тока, напряжение, сопротивление и мощность. Определения этих величин уже были рассмотрены, теперь нужно установить степень их взаимодействия и влияния друг на друга.

          Для того чтобы вычислить ту или иную величину, необходимо воспользоваться следующими формулами:

          1. Сила тока: I = U/R (ампер).
          2. Напряжение: U = I x R (вольт).
          3. Сопротивление: R = U/I (ом).

          Зависимость этих величин, для лучшего понимания сути процессов, часто сравнивается с гидравлическими характеристиками. Например, внизу бака, наполненного водой, устанавливается клапан с примыкающей к нему трубой.

          При открытии клапана вода начинает течь, поскольку существует разница между высоким давлением в начале трубы и низким – на ее конце. Точно такая же ситуация возникает на концах проводника в виде разности потенциалов – напряжения, под действием которого электроны двигаются по проводнику.

          Таким образом, по аналогии, напряжение представляет собой своеобразное электрическое давление.

          Силу тока можно сравнить с расходом воды, то есть ее количеством, протекающим через сечение трубы за установленный период времени. При уменьшении диаметра трубы уменьшится и поток воды в связи с увеличением сопротивления.

          Этот ограниченный поток можно сравнить с электрическим сопротивлением проводника, удерживающим поток электронов в определенных рамках.

          Взаимодействие тока, напряжения и сопротивления аналогично гидравлическим характеристикам: с изменением одного параметра, происходит изменение всех остальных.

          Короткое замыкание: формула для расчета

          Энергия и мощность в электротехнике

          В электротехнике существуют еще и такие понятия, как энергия и мощность, связанные с законом Ома. Сама энергия существует в механической, тепловой, ядерной и электрической форме.

          В соответствии с законом сохранения энергии, ее невозможно уничтожить или создать. Она может лишь преобразовываться из одной формы в другую.

          Например, в аудиосистемах осуществляется преобразование электроэнергии в звук и теплоту.

          Любые электрические приборы потребляют определенное количество энергии на протяжении установленного промежутка времени.

          Эта величина индивидуальна для каждого прибора и представляет собой мощность, то есть объем энергии, который может потребить тот или иной прибор.

          Этот параметр вычисляется по формуле P = I x U, единицей измерения служит ватт. Он означает перемещение одного ампера одним вольтом через сопротивление в один ом.

          Таким образом, основы электротехники для начинающих помогут на первых порах разобраться с основными понятиями и терминами. После этого будет значительно легче использовать полученные знания на практике.

          Электрика для чайников: основы электроники

          Источник: https://electric-220.ru/news/osnovy_ehlektrotekhniki_dlja_nachinajushhikh/2016-12-03-1133

          Классы напряжения в России

          Класс напряжения — это номинальное междуфазное напряжение электрической сети, для работы в которой предназначено электрооборудование. В класс напряжения входит определённый диапазон напряжений, в котором электрооборудование данного класса может нормально функционировать.

          Классы электрического напряжения в России

          Класс напряжения электрооборудования, кВ. Наибольшее рабочее напряжение электрооборудования, кВ. Номинальное напряжение электрической сети, кВ. Наибольшее длительно допускаемое рабочее напряжение в электрической сети, кВ.
          0,22 0,23 0,22 0,23
          0,4 0,45 0,4 0,45
          0,69 0,73 0,69 0,73
          1 1,1 1,0 1,1
          3 3,6 3,0 3,5
          3,15 3,5
          3,3 3,6
          6 7,2 6,0 6,9
          6,6 7,2
          10 12,0 10,0 11,5
          11,0 12,0
          15 17,5 13,8 15,2
          15,0 17,5
          15,75 17,5
          20 24,0 18,0 19,8
          20,0 23,0
          22,0 24,0
          24 26,5 24,0 26,5
          27 30,0 27,0 30,0
          35 40,5 35,0 40,5
          110 126,0 110,0 126,0
          150 172,0 150,0 172,0
          220 252,0 220,0 252,0
          330 363,0 330,0 363,0
          500 525,0 500,0 525,0
          750 787,0 750,0 787,0
          1150 1150 1150 1150

          Примечания

          1. ГОСТ 29322-92. СТАНДАРТНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ.

          Просмотров всего: 6 987, Просмотров за день: 20

          Источник: https://www.el-info.ru/biblioteka/enciklopediya/klassy-napryazheniya-v-rossii/

          Ссылка на основную публикацию