Как рассчитать ток зная сопротивление и напряжение: Электрическое сопротивление. Закон Ома для участка электрической цепи — урок. Физика, 8 класс.

Как рассчитать силу тока, потребляемую бытовым прибором?

Главная » Познавательное

Познавательное

Автор Савельев Николай На чтение 3 мин Просмотров 2.7к. Опубликовано 16.12.2020 Обновлено 16.12.2020

Если вам необходимо узнать силу тока, которую потребляет прибор, то вы можете воспользоваться одной из двух формул для расчета силы тока. Одна формула позволяет рассчитать силу тока, используя мощность и напряжение, а вторая используя сопротивление и напряжения.

Расчет через мощность

Чтобы рассчитать потребляемую силу тока, нужно разделить мощность (P) данного электрического устройства на напряжение (U), поступающее от источника питания. Сила тока (I), протекающего по проводнику, измеряется в амперах (А). Эквивалентом напряжения в источнике питания является вольт (В). Наконец, мощность, производимая электричеством, измеряется в ваттах (Вт).  Все эти измерения взаимосвязаны при расчете потребления электроэнергии.

Первым делом нужно выяснить мощность устройства. Любое устройство, потребляющее электрическую энергию, называется нагрузкой. Примерами нагрузок являются лампочка, электроплита, холодильник, кондиционер или любое другое устройство. Мощность в ваттах часто печатается на шильдике самого устройства, если на шильдике такой информации нет, то посмотрите в техническом паспорте или инструкции, которые обычно идут в комплекте. На худой конец, вы можете найти информацию в интернете, зная производителя и модель устройства.

Шильдик с комбоусилителя моей гитары. Источник: Собственное фото

Напряжение нам известно, обычно оно в пределах 220 — 230 В. Если ваш прибор питается от аккумулятора, то напряжение можно посмотреть на его корпусе. Батареи типа «крона» имеют напряжение 9 вольт, а небольшие батарейки типов C, AA или AAA, работают от 1 до 3 вольт, в зависимости от размера и состава.

I=P/U

Формула расчета силы тока через мощность и напряжение

На примере комбоусилителя для моей электрогитары мы можем рассчитать потребляемую им силу тока следующим образом: 28 Вт / 230 В = 0,12 А.

Почему в российской розетке не 220, а 230 Вольт? Решил разобраться

Расчет через сопротивление

Электричество, протекающее по проводам, можно сравнить с водой, протекающей по руслу реки. Чем шире русло, тем меньше сопротивление и тем большее количество протекает по руслу за единицу времени. Протекание тока в проводнике ограничено сопротивлением тока, которое, в свою очередь, измеряется в Омах.

Источник: pixabay

Для расчета силы тока через сопротивление, мы можем использовать закон Ома. Сопротивление приборов зачастую также указано на шильдике устройства. Сопротивление же проводов, соединяющих розетку и прибор можно не учитывать и считать его бесконечно малым.

I = UR

Закон Ома

Закон Ома гласит, что напряжение равно силе тока, умноженной на сопротивление, поэтому, если вы разделите напряжение вашего источника питания на сопротивление нагрузки, вы найдете силу тока в амперах. Например, если мы подключим стиральную машину с сопротивлением 40 Ом к розетке 220 В, то выясним, что машинка потребляет ток, равный 5,5 А.

Остались вопросы? Пишите в комментариях, разберемся вместе!

Оцените автора

Как рассчитать мощность тока по формулам с примерами расчетов: определения и разъяснения

Такое физическое понятие, как мощность тока, играет важную роль в электрике. Зная его значение, проводят выбор трансформаторов и генераторов доя больших предприятий.

В домашних условиях мощность также важна. Опираясь на нее, можно максимально правильно подобрать технику и провести электрическую сеть.

Рассмотрим способы расчета при помощи известных силы тока, напряжения и сопротивления.

Определение в физике

Согласно школьному курсу физики, мощность является величиной скалярной. То есть в каждый момент времени она характеризуется определенным числом.

Определение гласит, что она равняется отношению выполненной работы за промежуток времени, к этому же времени. Формула имеет следующий вид: P=dA/dt, гдеdA – это работа, а dt – промежуток времени, потраченный на ее выполнение.

Для бытового использования достаточно знать, что она показывает, насколько быстро будет выполнена работа.

В электрических схемах и в инструкциях к товарам она может обозначаться тремя вариантами: P, W и N. Единицами измерения мощности являются Ватты. При достаточно больших значениях могут использовать киловатты.

Напряжение электричества можно рассчитать при помощи формулы: P=UI, где U – это напряжение цепи, а I – ток, который проходит на заданном участке. Таким образом, зная напряжение и силу тока, можно рассчитать потребление.

При постоянном токе

Существуют два вида тока: постоянный и переменный. Рассмотрим первый вариант.

Постоянный ток на всем промежутке времени не изменяется по величине и направлению.Это наиболее простой вид для расчетов. Для определения достаточно подставить имеющиеся данные в формулу P=UI.

Использую закон Ома для постоянного тока I=U/R, где R – сопротивление проводника, можно преобразовать формулу. 2*R.

При переменном токе

Ток, который со временем меняет свое значение и направление, называется переменным. В этом случае понятие делится на полную, активную и реактивную части. Также присутствует коэффициент мощности. Рассмотрим эти понятия детальнее.

Активная часть рассчитывается при помощи формулы P=UIcosФ, где Ф – это измеряемая в градусах разница между начальными фазами двух изменяемых величин. Иными словами, Ф означает сдвиг фаз. Единицами измерения активного напряжения являются Ватты.

Чтобы определить значение полной части, достаточно подставить имеющиеся силу тока и напряжение в формулу S=UI. Измеряется она в Ваттах либо Вольт-Амперах.

Реактивная составная исходит из формулы Q=UIsinФ. 2), где sqrt – это квадратный корень из значения в скобках. Это выражение подходит для однофазной сети.

Если проводка имеет три фазы, то вид формулы слегка меняется. Так, для определения полной составной используют те же силу тока и фазное напряжение: S=3UI. Если напряжение на фазах неизвестно, то используют линейное значение: S=1.73UI. Цифра 1.73 – это корень из 3.

Аналогичным способом происходит видоизменение для активной и реактивной мощностей. Так, для первого вида имеем: P=3UIcosФ или P=1.73UIcosФ. Реактивная рассчитывается по формуле: Q=3UIsinФ илиQ=1.73UIsinФ.

Зная теорию, можно определить необходимую мощность и, опираясь на это значение, произвести монтаж сети или покупку нужной техники.

Расчет мощности для электродвигателя

Электродвигатель преобразовывает электрическую энергию в механическую. Часто используется на предприятиях.  Для подбора трансформаторов или самой проводки к нему, необходимо знать механическую мощность на валу. Необходимая для расчетов информация подается в паспорте прибора или на торце. Рассмотрим пример.

Согласно поданной информации: Р=160 киловатт, КПД=94%, cosФ=0.9, U=380 Вольт. Зная эти значения, можно без труда определить активную мощность: P=P/n, где n=КПД/100=0.94. Тогда получим P=160000/0.94=170213 Вт.

Полная мощность будет равна S=P/cosФ=170213/0.9=189126 Вт. Опираясь на это значение, выбирают необходимые трансформаторы и параметры электрической сети.

При разных типах соединений

В зависимости от сложности схемы и количества элементов в ней, бывают соединения параллельные и последовательные.

При необходимости определить значение мощности на конкретном участке, тип соединения играет большую роль. Так, при последовательном виде нужно будет знать напряжение, а при параллельном – силу тока. Рассмотрим два разных случая.

Перед нами последовательное соединение с заданными параметрами. Согласно законам физики, найдем общую силу тока: I=U/(I1+I2)=12/20=0. 6 А. Общую мощность для всей сети находим из формулы: P=UI=0.6*10=6 Вт. В нашем случае сопротивление на обоих резисторах имеет одинаковое значение. В этом случае напряжение будет равно: U=IR=0.6*10=6 В. Тогда мощность на резисторах вычислим по формуле: P=UI=6*0.6=3.6 Вт.

Рассмотрим случай с параллельным соединением.Отличается расчёт тем, что нужно находить силу тока на каждом участке: I1=U/R1=12 А, I2=U/R2=6 А. Аналогично на каждом из участков будет разное значение мощности: P1=12*6=72 Вт, P2=12*12=144 Вт. Общая мощность будет равна: P=UI=12*(6+12)=216 Вт.

Чтобы убедиться в правильности расчетов, можно использовать аналогичные формулы с использованием сопротивления. Для начала нужно найти общее сопротивление цепи: R=(R1*R2)/(R1+R2)=0. 66 Ом. При помощи полученного значения находим силу тока I=12/0.66=18 А. Мощность находим при помощи формулы P=12*18=216 Вт. Цифры сошлись, значит все расчеты проведены правильно.

Как видим, мощность можно вычислить несколькими способами. Отличаться они будут заданными исходными параметрами и самим видом электрической цепи. Правильно определить мощность несложно. Достаточно лишь тщательно и без спешки произвести математические расчеты.

Калькулятор закона Ома

Введите любые два известных параметра цепи в приведенный ниже калькулятор закона Ома и рассчитайте оставшиеся два значения в соответствии с законом Ома.

Напряжение (В) :		Вольт
Ток (I)		Ампер Миллиампер
Сопротивление (R)		ОмКилоОмМегаОм
Мощность (П)		Вт

     

 

---

 

Закон Ома является наиболее фундаментальным законом, который регулирует взаимосвязь между напряжением (V), током (I) и сопротивлением (R). Он был определен немецким ученым Георгом Симоном Омом и поэтому назван в его честь. Закон гласит, что « для любой цепи электрический ток (I) прямо пропорционален напряжению (V) и обратно пропорционален сопротивлению (R)

».

 

Это самый фундаментальный закон, из которого были выведены все остальные понятия; возможно, это будет первый закон, который знакомят всех, кто интересуется электроникой. Концепция этого закона очень проста, это просто означает, что напряжение в любых двух точках цепи всегда будет равно произведению сопротивления между двумя точками и током, протекающим через цепь. Математически это можно выразить как

В = IR

Где, V=напряжение I=ток и R=сопротивление

 

Эту формулу также можно переписать в следующем виде:

В=ИК

И=В/Р

Р = В/И

 

Используя эти три формулы, вы можете рассчитать значение напряжения, тока или сопротивления.

Как только вы узнаете любой из этих двух параметров, вы также можете рассчитать мощность, используя приведенные ниже формулы 9.0003

П=ВИ

П=И 2 Р

Р= В 2 /Р

 

Давайте проверим наш принцип закона Ом на двух вышеуказанных цепях. Источник напряжения для обеих цепей 12В. Но у нас есть два разных значения сопротивления для цепей: тот, что слева, использует 110 Ом, а тот, что справа, использует 220 Ом.

Рассчитаем ток, который должен протекать по цепи для обеих цепей. Мы знаем формулы I = V/R.

Для левой стороны Цепь I = V/R, что равно I = 12/110, и это дает нам 0,109 А, что составляет ~ 0,11 А, если проверить это с помощью амперметра (см. Амперметр на рисунке выше), мы получим значение Dame. .

Для правой стороны цепи I = 12/220, и это дает нам 0,54 А, что составляет ~ 0,5 А, если проверить это с помощью амперметра (см. Амперметр на рисунке выше), мы получим значение Dame.

 

Точно так же вы можете попробовать рассчитать значение сопротивления (с известными напряжением и током) или напряжением (с известными током и сопротивлением), используя приведенный выше калькулятор закона Ом . Этот калькулятор также предоставит вам номинальную мощность цепи, используя приведенные выше формулы.

 

Калькулятор закона

Ом | Ecomsa

Другими словами, «R» является постоянной и независимой единицей тока; «V» имеет незначительную текучесть тока при более высоком сопротивлении, а «I» прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна его сопротивлению. Следовательно, закон Ома фокусируется на свойстве некоторых материалов. Однако это не электромагнитный закон, как закон Гаусса. На языке математики это переводится как V = IR 9.0003

 

История закона Ома

Еще до того, как был создан калькулятор сопротивления, закон Ома родился в 1827 году немецким физиком Георгом Симоном Омом. Он провел обширное исследование в области гальванических последовательностей, обнаружив некоторые значения напряжения и тока, протекающие по простым электрическим цепям. В настоящее время это расследование привело к принятию закона, носящего его имя.

В связи с этим Ом получил много признаний и наград: Мюнхенский университет пожаловал ему кафедру профессора физики в 1849 г., и Королевское общество – Лондон наградил его медалью Копли в 1941 году. Тем не менее, высшая награда была названа в его честь единице электрического сопротивления, Ом.

 

Особенности закона Ома

• Электрическое сопротивление : это противодействие или затруднение тока в замкнутой цепи, которые уменьшают свободный поток электронов. Единицей сопротивления является ом (R o Ω), что означает, что сопротивление, оказываемое проводником, когда по нему циркулирует ампер (напряженность) и между его крайними точками, дает разность потенциалов (напряжение) в один вольт.
• Ом : это единица электрического сопротивления, и один ом равен одному амперу тока, который протекает при приложении напряжения в один вольт. Все цепи имеют определенную степень противодействия (или сопротивления) протеканию тока, что приводит к формуле Ома R = V/I. Другими словами, увеличение тока при том же напряжении уменьшит сопротивление.
• Вольт : это единица электродвижущей силы или электрического давления (В), регулярно применяемая к цепи с сопротивлением один Ом, которая производит ток в один ампер. Короче говоря, воду, протекающую по медной трубе, можно считать равной напряжению, протекающему по электрическому кабелю; потому что для его движения требуется сила, а сопротивление этому потоку измеряется в амперах.

Ампер : это стандартная единица электрического тока, который создается при напряжении в один вольт в цепи с сопротивлением в один ом.

 

Формула Ватта, формула Ома и формула Ампера – понимание закона Ома изменяется обратно пропорционально. При увеличении сопротивления ток уменьшается, а при уменьшении сопротивления ток увеличивается. В обоих случаях величина напряжения требует постоянного поддержания.

Следовательно, закон Ома работает для цепей и пассивных участков цепей, которые а) имеют исключительно активные нагрузки (но не индуктивные или емкостные) или б) имеют постоянный режим. В обоих случаях на значение сопротивления проводника может влиять температура. Следовательно, с точки зрения физики, любое устройство или материал, включенный в электрическую цепь, вызывает сопротивление в протекании тока. Это сопротивление может быть увеличено или уменьшено в зависимости от используемого материала.

Чтобы рассчитать сопротивление материала определенной длины и толщины, мы должны применить формулу Ома:

Значение R равно rho (ρ), умноженному на длину проводника (L) и деленному на длину проводника сечения или толщины (площадь S). Где rho (ρ) — постоянная, называемая удельным сопротивлением; L — длина жильного кабеля в метрах, а S — сечение или толщина жильного кабеля в мм2.

Для получения дополнительной информации мы предоставляем таблицу с некоторыми значениями rho (ρ) в зависимости от типа проводящего материала:

Для расчета номиналов резисторов нам уже известна постоянная удельного сопротивления (ρ), поэтому мы должны определить длину проводника (L) и сечение (S).