Şu andaki gücü nedir? Akım gücü nasıl hesaplanır - ev elektrikçisi için pratik ipuçları

Yeni "" bölümünde materyaller yayınlamaya başlıyoruz ve bugünkü makalemizde onsuz hiçbir tartışmanın yapılamayacağı temel kavramlardan bahsedeceğiz. elektronik cihaz veya diyagramlar. Tahmin edebileceğiniz gibi demek istediğim akım, gerilim ve direnç😉 Ayrıca bu niceliklerin ilişkisini belirleyen yasayı da göz ardı etmeyeceğiz ama kendimizi de aşmayalım, yavaş yavaş ilerleyelim.

Öyleyse konseptle başlayalım Gerilim.

Gerilim.

A-tarikatı Gerilim Bir birim pozitif yükü düşük potansiyeli olan bir noktadan yüksek potansiyeli olan bir noktaya taşımak için harcanan enerjidir (veya iştir (yani, ilk nokta ikinciye göre daha negatif bir potansiyele sahiptir). Fizik dersinden, bir elektrostatik alanın potansiyelinin, alandaki bir yükün potansiyel enerjisinin bu yüke oranına eşit bir skaler miktar olduğunu hatırlıyoruz. Küçük bir örneğe bakalım:

Uzayda bir sabit var Elektrik alanı gerilimi eşit olan e. Uzakta bulunan iki noktayı düşünün D birbirinden. Yani iki nokta arasındaki voltaj, bu noktalardaki potansiyel farktan başka bir şey değildir:

Aynı zamanda elektrostatik alan kuvveti ile iki nokta arasındaki potansiyel fark arasındaki bağlantıyı da unutmayın:

Sonuç olarak stres ve gerilimi birbirine bağlayan bir formül elde ediyoruz:

Elektronikte, düşünüldüğünde çeşitli şemalar, voltaj hala noktalar arasındaki potansiyel fark olarak kabul edilir. Buna göre bir devredeki voltajın devredeki iki noktayla ilişkili bir kavram olduğu anlaşılmaktadır. Yani örneğin “dirençteki voltaj” tamamen doğru değildir. Ve eğer bir noktada voltajdan bahsederlerse, o zaman bu nokta ile arasındaki potansiyel farkı kastediyorlar. "toprak". Elektronik çalışmalarındaki en önemli başka bir kavrama, yani kavram kavramına bu şekilde sorunsuz bir şekilde ulaştık. "Toprak":) İşte burada "toprak" elektrik devrelerinde çoğunlukla sıfır potansiyel noktasının dikkate alınması kabul edilir (yani bu noktanın potansiyeli 0'a eşittir).

Miktarı karakterize etmeye yardımcı olan birimler hakkında birkaç kelime daha söyleyelim Gerilim. Ölçü birimi Volt (V). Gerilim kavramının tanımına bakıldığında büyüklükte bir yükün hareket ettirilmesi gerektiğini kolaylıkla anlayabiliriz. 1 kolye Potansiyel farkı olan noktalar arasında 1 Volt, eşit iş yapmak gerekir 1 Joule. Bununla her şey net görünüyor ve yolumuza devam edebiliriz 😉

Sırada bir konseptimiz daha var: akım.

Bir devredeki akım, akım gücü.

Nedir elektrik ?

Eylem devam ederse ne olacağını düşünelim Elektrik alanı yüklü parçacıklar, örneğin elektronlar düşecek... Belirli bir iletkenin bağlı olduğu bir iletken düşünün. Gerilim:

Elektrik alan şiddeti yönünden ( e) şu sonuca varabiliriz: title="Rendered by QuickLaTeX.com" height="16" width="60" style="vertical-align: -4px;"> (вектор напряженности всегда направлен в сторону уменьшения потенциала). На каждый электрон начинает действовать сила:!}

Burada e elektronun yüküdür.

Ve elektron negatif yüklü bir parçacık olduğu için kuvvet vektörü, alan kuvveti vektörünün yönünün tersi yönde yönlendirilecektir. Böylece kuvvetin etkisi altında parçacıklar kaotik hareketin yanı sıra yönsel hareket de kazanırlar (şekilde hız vektörü V). Sonuç olarak ortaya çıkıyor elektrik 🙂

Akım, bir elektrik alanının etkisi altında yüklü parçacıkların düzenli hareketidir.

Önemli olan nokta, elektronun ters yönde hareket etmesine rağmen akımın daha pozitif potansiyele sahip bir noktadan daha negatif potansiyele sahip bir noktaya doğru aktığının varsayılmasıdır.

Yük taşıyıcı olarak yalnızca elektronlar hareket edemez. Örneğin elektrolitlerde ve iyonize gazlarda akımın akışı öncelikle pozitif yüklü parçacıklar olan iyonların hareketiyle ilişkilidir. Buna göre, onlara etki eden kuvvet vektörünün (ve aynı zamanda hız vektörünün) yönü, vektörün yönü ile çakışacaktır. e. Ve bu durumda hiçbir çelişki ortaya çıkmayacak çünkü akım tam olarak parçacıkların hareket ettiği yönde akacaktır :)

Bir devredeki akımı tahmin etmek için akım gücü gibi bir miktar buldular. Bu yüzden, mevcut güç (BEN) bir elektrik yükünün bir noktadaki hareket hızını karakterize eden bir miktardır. Akımın birimi Amper. İletkendeki akım gücü eşittir 1 Amper, eğer için 1 saniye başından sonuna kadar enine kesit yük iletkenden geçer 1 kolye.

Kavramları zaten ele aldık akım ve voltajŞimdi bu miktarların nasıl ilişkili olduğunu bulalım. Ve bunun için ne olduğunu araştırmalıyız iletken direnci.

İletken/devre direnci.

Dönem " rezistans”zaten kendisi için konuşuyor 😉

Bu yüzden, rezistans– bir iletkenin engelleyici özelliklerini karakterize eden fiziksel miktar ( direnmek) elektrik akımının geçişi.

Uzunlukta bir bakır iletken düşünün ben kesit alanına eşit olan S:

İletken direnci çeşitli faktörlere bağlıdır:

Spesifik direnç tablo halindeki bir değerdir.

Bir iletkenin direncini hesaplayabileceğiniz formül aşağıdaki gibidir:

Bizim durumumuzda eşit olacak 0,0175 (Ohm * metrekare mm/m) – direnç bakır İletkenin uzunluğu şöyle olsun 0,5 m ve kesit alanı eşittir 0,2 metrekare mm. Daha sonra:

Örnekten de anladığınız gibi ölçü birimi rezistans dır-dir Ohm 😉

İLE iletken direnci her şey açık, ilişkiyi incelemenin zamanı geldi gerilim, akım ve devre direnci.

Ve burada tüm elektroniklerin temel yasası yardımımıza koşuyor: Ohm kanunu:

Bir devredeki akım, voltajla doğru orantılıdır ve söz konusu devre bölümünün direnciyle ters orantılıdır.

En basit elektrik devresini ele alalım:

Ohm kanununa göre bir devredeki gerilim ve akım şu şekilde ilişkilidir:

Gerilim 10 V ve devre direnci 200 ohm olsun. Daha sonra devredeki akım şu şekilde hesaplanır:

Gördüğünüz gibi her şey zor değil :)

Belki de bugünün makalesini burada bitireceğiz, ilginiz için teşekkür ederiz, yakında görüşürüz! 🙂

Elektrik akımı, yüklü parçacıkların bir iletken boyunca belirli bir yönde yönlendirilmiş hareketidir.

İletken akımı

Bir iletkende akımın oluşabilmesi için, bir ortamda serbest elektrik yüklerinin bulunması gerekir. Bu yükler, q yükünün büyüklüğünün alan kuvveti E ile çarpımına eşit olan belirli bir F kuvveti ile hareket etmeye zorlanır.

Pozitif yüklerin hareket yönü akımın yönü olarak alınır.

Bu alanda bulunan bir iletkenin herhangi iki noktası arasındaki potansiyel farkı sıfır değilse, bir elektrik alanı vardır.

Ancak böyle bir alanda elektrik yüklerinin yönlendirilmiş hareketi iletkenin uçlarındaki potansiyellerin aynı olmasına yol açacaktır. Yüklerin hareketi duracak. Sonuç olarak elektrik alanı da ortadan kalkacaktır. Bir elektrik alanının varlığını sürdürmek için akım kaynağı adı verilen bir cihaza ihtiyaç vardır. Akım kaynağı piller, akümülatörler, elektrik jeneratörleri, güneş panelleri olabilir.

Doğru ve alternatif akım

DC

Sabit akım, yönü ve büyüklüğü zamanla değişmeyen bir akımdır. Doğru akımın zaman eksenine göre grafiği düz bir çizgidir.

Bir iletkende doğru akımın oluşturulduğu elektrik alanına sabit denir.

En basit DC kaynağı kimyasal element(pil veya galvanik hücre). Böyle bir kaynaktaki akımın yönü kendiliğinden değişemez.

Alternatif akım

Değişken akım, doğru akımdan farklı olarak büyüklüğü ve yönü zamanla belirli bir düzene göre değişen bir akımdır. Üstelik bu değişiklikler belli süreler sonra tekrarlanıyor.

Bir grafik oluşturursanız alternatif akım, o zaman sinüzoid şeklinde olduğunu göreceğiz.

Olayın meydana geldiği zaman dilimi tam döngü akımdaki değişikliklere denir dönem. 1 saniyede tamamlanan periyotların sayısına denir AC frekansı. Maksimum değer sırasındaki akım tam dönem isminde genlik akım değeri. Seçilen herhangi bir zamandaki mevcut değer çağrılır anlık akım değeri.

Alternatif akımın kaynakları alternatif akım jeneratörleridir.

Aydınlatma ve endüstriyel amaçlar için alternatif akım üretilir güçlü jeneratörler içten yanmalı motorlar, buhar veya su türbinleri tarafından tahrik edilenler.

Mevcut güç

Mevcut güç birim zamanda bir iletkenin kesitinden akan yüke eşit bir miktardır.

İÇİNDE uluslararası sistem birim (SI) akım amper cinsinden ölçülür.

Bir devrenin bir bölümü için, Ampere yasasına göre akım gücü, devrenin bölümüne uygulanan U voltajıyla doğru orantılıdır ve bu bölüm R'nin iletkeninin direnciyle ters orantılıdır.

Bu formül doğru akım için geçerlidir.

Akım gücü özel bir cihaz - bir ampermetre kullanılarak ölçülür.

alternatif akım voltajı Harmonik kanuna göre değişiklikler

U = U m çünkü ωt

Alternatif bir elektrik alanının etkisi altında bir iletkende alternatif bir elektrik akımı ortaya çıkar. Alternatif akım salınımlarının frekansı ve fazı, voltaj salınımlarının frekansı ve fazıyla örtüşür.

Alternatif akımın anlık değeri formülle ifade edilir

ben = ben m çünkü ωt

Nerede Ben– anlık akım değeri

Ben- akımın genlik değeri

ω - açısal frekans

ω = 2πf

F– AC frekansı

Akımın genlik değeri eşittir ben m = U m /R

Alternatif akımın etkin değeri, alternatif akım devresindeki bir iletkendeki ortalama gücün, doğru akım devresindeki aynı iletkendeki güce eşit olduğu değerdir.

ben D = 1,44 benm

Hemen hemen tüm elektrikli ekipmanlar endüstriyel Girişimcilik, Aletler AC şebekesinden güç alırlar.

Akım yüklü parçacıkların tek yönde hareketidir. Mevcut gücü pratikte özel ölçüm aletlerini kullanarak bulabilir veya ilk verilere sahipseniz önceden türetilmiş hazır formülleri kullanarak hesaplayabilirsiniz.

Sembollerin açıklaması:

• I – Amper (A) veya 1 Coulomb/saniye cinsinden ölçülen elektrik gücünün tanımı;
• q – iletken boyunca hareket eden yük, ölçü birimi Coulomb (C);
• t – saniye (ler) cinsinden ölçülen şarj geçiş aralığı.

• E – elektromotor kuvvet, EMF, Volt;
• R – dış direnç, Ohm;
• r – iç direnç, Ohm.

Ohm yasaları doğru akımı hesaplamak için geçerlidir, ancak alternatif elektriğin gücünün büyüklüğünü bilmek istiyorsanız elde edilen değerlerin ikiye bölünmesi gerekir.

• Avantajı, okumaların hassasiyeti ve doğruluğu ile düşük enerji tüketimi olan manyetoelektrik ölçüm yöntemi. Bu yöntem yalnızca doğru akımın büyüklüğünü belirlemek için kullanılabilir.
• Elektromanyetik, bir elektromanyetik alandan manyetik modüler bir sensörden gelen bir sinyale dönüştürme yöntemiyle alternatif ve doğru akımların gücünün belirlenmesidir.
• Dolaylı, bir voltmetre kullanılarak voltaj belirli bir dirençte bulunur.

Tüketilen akımın belirlenmesi, direnç veya voltajın ölçülmesi kadar sıklıkla gerekli değildir, ancak bulmadan fiziksel miktar akım, güç tüketimi hesaplanamıyor.

Elektrik akımı, elektrik yüklerinin yönlendirilmiş hareketidir. Akımın büyüklüğü, birim zamanda iletkenin kesitinden geçen elektrik miktarına göre belirlenir.

Elektrik akımını iletkenden geçen elektrik miktarıyla henüz tam olarak karakterize edemiyoruz. Nitekim bir iletkenin içinden bir saatte bir coulomb'a eşit miktarda elektrik geçebilir, bir saniyede de aynı miktarda elektrik geçebilir.

İkinci durumda elektrik akımının yoğunluğu, aynı miktarda elektrik çok daha kısa sürede geçtiği için birinciden önemli ölçüde daha büyük olacaktır. Bir elektrik akımının yoğunluğunu karakterize etmek için, bir iletkenden geçen elektrik miktarına genellikle birim zaman (saniye) başına atıfta bulunulur. Bir iletkenden bir saniyede geçen elektrik miktarına akım şiddeti denir. Sistemdeki akımın birimi amperdir (A).

Akım gücü, bir iletkenin kesitinden bir saniyede geçen elektrik miktarıdır.

Mevcut güç gösterilir İngilizce mektup BEN.

Amper, A ile gösterilen bir elektrik akımı birimidir (bir tanesi). 1 A, sonsuz uzunlukta ve ihmal edilebilecek kadar küçük dairesel kesit alanına sahip iki paralel düz iletkenden geçerken, değişmeyen bir akımın gücüne eşittir. Boşlukta birbirinden 1 m uzaklıktaki bir iletkenin 1 m uzunluğundaki bir iletken kesiti üzerinde metre uzunluğu başına 2 · 10 –7 N'ye eşit bir etkileşim kuvvetine neden olacaktır.

Bir iletkenin kesitinden saniyede bir coulomb elektrik geçerse, iletkendeki akım gücü bir ampere eşittir.

Amper, her saniyede bir iletkenin kesitinden bir coulomb'a eşit miktarda elektriğin geçtiği elektrik akımının gücüdür: 1 amper = 1 coulomb/1 saniye.

Yardımcı birimler sıklıkla kullanılır: 1 miliamper (mA) = 1/1000 amper = 10 -3 amper, 1 mikroamper (mA) = 1/1000000 amper = 10 -6 amper.

İletkenin kesitinden belirli bir süre boyunca geçen elektrik miktarı biliniyorsa, akım şiddeti şu formül kullanılarak bulunabilir: I=q/t

Eğer elektrik akımı dalları olmayan kapalı bir devreden geçiyorsa, iletkenlerin kalınlığına bakılmaksızın herhangi bir kesitten (devrenin herhangi bir yerinden) saniyede aynı miktarda elektrik geçer. Bu, yüklerin iletkenin herhangi bir yerinde birikemeyeceği gerçeğiyle açıklanmaktadır. Buradan, Akım gücü elektrik devresinin her yerinde aynıdır.

Çeşitli dallara sahip karmaşık elektrik devrelerinde, bu kural (kapalı bir devrenin tüm noktalarında sabit akım) elbette geçerliliğini korur, ancak yalnızca genel devrenin basit sayılabilecek bireysel bölümleri için geçerlidir.

Mevcut ölçüm

Akımı ölçmek için ampermetre adı verilen bir cihaz kullanılır. Çok küçük akımları ölçmek için miliampermetreler ve mikroampermetreler veya galvanometreler kullanılır. İncirde. Şekil 1. elektrik devrelerindeki bir ampermetre ve miliampermetrenin geleneksel grafiksel gösterimini göstermektedir.

Pirinç. 1. Efsane ampermetre ve miliammetre

Pirinç. 2. Ampermetre

Akımı ölçmek için açık devreye bir ampermetre bağlamanız gerekir (bkz. Şekil 3). Ölçülen akım kaynaktan ampermetre ve alıcıdan geçer. Ampermetre iğnesi devredeki akımı gösterir. Ampermetrenin tam olarak nerede açılacağı, yani tüketiciden önce (sayma) veya ondan sonra tamamen kayıtsızdır, çünkü basit bir kapalı devredeki (dalsız) akım gücü devrenin tüm noktalarında aynı olacaktır.

Pirinç. 3. Ampermetreyi açın

Bazen yanlışlıkla tüketiciden önce bağlanan bir ampermetrenin, tüketiciden sonra bağlanan ampermetreden daha büyük bir akım gücü göstereceğine inanılır. Bu durumda tüketicide “akımın bir kısmının” onu aktive etmek için harcandığı kabul edilir. Bu elbette yanlıştır ve nedeni de budur.

Metal bir iletkendeki elektrik akımı, elektronların iletken boyunca düzenli hareketinin eşlik ettiği elektromanyetik bir süreçtir. Ancak enerji elektronlar tarafından değil, elektromanyetik alan, iletkeni çevreleyen.

Basit bir elektrik devresinde iletkenlerin herhangi bir kesitinden tam olarak aynı sayıda elektron geçer. Elektrik enerjisi kaynağının bir kutbundan ne kadar elektron gelirse gelsin, aynı sayıda elektron tüketiciden geçecek ve elbette kaynağın diğer kutbuna gidecektir, çünkü elektronlar maddi parçacıklar olarak enerji sırasında tüketilemezler. onların hareketi.

Pirinç. 4. Multimetre ile akımın ölçülmesi

Teknolojide çok yüksek akımlar (binlerce amper) ve çok küçük akımlar (bir amperin milyonda biri) vardır. Örneğin mevcut güç elektrikli soba yaklaşık 4 - 5 amper, akkor lambalar - 0,3 ila 4 amper (ve daha fazlası). Fotosellerden geçen akım yalnızca birkaç mikroamperdir. Tramvay ağına elektrik sağlayan trafo merkezlerinin ana tellerinde akım binlerce ampere ulaşıyor.

Elektrik mühendisliğinde genel olarak basit bir devrenin, tek kaynak ve tek eşdeğer dirençli bir devreye indirgenen bir devre olduğu kabul edilir. Zinciri kullanarak yuvarlayabilirsiniz. eşdeğer dönüşümler seri, paralel ve karışık bağlantılar. Bunun istisnası, daha karmaşık yıldız ve üçgen bağlantıları içeren devrelerdir. DC devrelerinin hesaplanması Ohm ve Kirchhoff kanunları kullanılarak üretilir.

örnek 1

İki direnç, dahili dirençli 50 V DC voltaj kaynağına bağlanır R = 0,5Ohm. Direnç değerleri R1 = 20 ve R2= 32Ohm. Devredeki akımı ve dirençler üzerindeki voltajı belirleyin.

Dirençler seri bağlı olduğundan eşdeğer direnç toplamına eşit olacaktır. Bunu bilerek, devredeki akımı bulmak için Ohm yasasını tam devre için kullanacağız.

Artık devredeki akımı bilerek, her bir dirençteki voltaj düşüşünü belirleyebilirsiniz.

Çözümün doğruluğunu kontrol etmenin birkaç yolu vardır. Örneğin, devredeki emk toplamının, içindeki gerilimlerin toplamına eşit olduğunu belirten Kirchhoff yasasını kullanarak.

Ancak Kirchhoff yasasını kullanarak tek devreye sahip basit devreleri kontrol etmek uygundur. Daha uygun bir şekilde kontrol güç dengesidir.

Devrenin bir güç dengesi sağlaması gerekir, yani kaynakların verdiği enerji, alıcıların aldığı enerjiye eşit olmalıdır.

Kaynak gücü, emk ve akımın ürünü olarak tanımlanır ve alıcı tarafından alınan güç, voltaj düşüşü ve akımın ürünü olarak tanımlanır.

Güç dengesini kontrol etmenin avantajı, Kirchhoff yasalarına dayalı karmaşık ve hantal denklemler oluşturmanıza gerek olmamasıdır; devredeki EMF'yi, voltajları ve akımları bilmek yeterlidir.

Örnek 2

Paralel bağlı iki direnç içeren bir devrenin toplam akımı R 1 =70 Ohm ve R 2 =90 Ohm, 500 mA'ya eşittir. Dirençlerin her birindeki akımları belirleyin.

Seri bağlı iki direnç, bir akım bölücüden başka bir şey değildir. Bölücü formülünü kullanarak her bir dirençten geçen akımları belirleyebiliriz, devredeki voltajı bilmemize gerek yoktur; sadece toplam akıma ve dirençlerin direncine ihtiyacımız vardır.

Dirençlerdeki akımlar

Bu durumda, bir düğümde birleşen akımların toplamının sıfıra eşit olduğunu söyleyen Kirchhoff'un birinci yasasını kullanarak sorunu kontrol etmek uygundur.

Mevcut bölücü formülünü hatırlamıyorsanız sorunu başka bir şekilde çözebilirsiniz. Bunu yapmak için, bağlantı paralel olduğundan her iki direnç için de ortak olacak devredeki voltajı bulmanız gerekir. Bunu bulmak için önce devre direncini hesaplamanız gerekir.

Ve ardından gerginlik

Gerilimleri bildiğimiz için dirençlerden geçen akımları bulacağız.

Gördüğünüz gibi akımlar aynı çıktı.

Örnek 3

Şemada gösterilen elektrik devresinde R 1 =50Ohm, R 2 =180Ohm, R 3 =220Ohm. Direncin serbest bıraktığı gücü bulun R 1, dirençten geçen akım R 2, direnç boyunca voltaj R 3 Devre terminallerindeki voltajın 100 V olduğu biliniyorsa.

Direnç R1 tarafından harcanan DC gücünü hesaplamak için, tüm devre için ortak olan I1 akımını belirlemek gerekir. Terminallerdeki voltajı ve devrenin eşdeğer direncini bilerek onu bulabilirsiniz.

Devredeki eşdeğer direnç ve akım

Dolayısıyla R'ye tahsis edilen güç 1