формула, расчёт силы тока, напряжения и сопротивления

Безаварийная работа устройства зависит от соответствия технических характеристик прибора нормам питающей сети. Зная напряжение, сопротивление и силу тока в цепи, электрик поймёт, как найти мощность. Формула расчёта важного параметра зависит от свойств сети, в которую подключается потребитель.

• Труд электричества
• Производительность постоянного тока
• Мощность переменной сети
  • Активный компонент
  • Реверсивные потери
  • В полную силу
  • Критерий полезности

Труд электричества

Механические устройства и электрические приборы предназначены для выполнения работы. Согласно второму закону Ньютона, кинетическая энергия, которая воздействует на материальную точку в течение определённого промежутка времени, совершает полезное действие. В электродинамике поле, созданное разностью потенциалов, переносит заряды на участке электрической цепи.

Объём, производимой током работы, зависит от интенсивности электричества.

В середине XIX века Д. П. Джоуль и Э. Х. Ленц решали одинаковую проблему. В проводимых опытах кусок проволоки с высоким сопротивлением разогревался, когда через него пропускался ток. Учёных интересовал вопрос, как вычислить мощность цепи. Для понимания процесса, происходящего в проводнике, следует ввести следующие определения:

• P — мощность.
• A — работа, совершаемая зарядом в электрической цепи.
• U — падение напряжения в проводнике.
• I — сила тока.
• Q — количество электрических зарядов, переносимых в единицу времени.

Мощность — это работа, производимая током в проводнике за какой-то временной период. Утверждение описывает формула: P = A ∕ ∆t.

На участке цепи разность потенциалов в точках a и b совершает работу по перемещению электрических зарядов, которая определяется уравнением: A = U ∙ Q. Ток представляет собой суммарный заряд, прошедший в проводнике за единицу времени, что математически выражается соотношением: U ∙ I = Q ∕ ∆t.

После преобразований получается формула мощности электрического тока: P = A ∕ ∆t = U ∙ Q ∕ ∆t = U ∙ I. Можно утверждать, что в цепи проводится работа, которая зависит от мощности, определяемой током и напряжением на контактах подключённого электрического устройства.

Производительность постоянного тока

В линейной цепи без конденсаторов и катушек индуктивности соблюдается закон Ома. Немецкий учёный обнаружил взаимосвязь тока и напряжения от сопротивления цепи. Открытие выражается уравнением: I = U ∕ R. При известном значении сопротивления нагрузки мощность вычисляется двумя способами: P = I ² ∙ R или P = U ² ∕ R.

Если ток в цепи течёт от плюса к минусу, то энергия сети поглощается потребителем. Такой процесс проистекает при зарядке аккумуляторной батареи. Если движение тока совершается в противоположном направлении, то мощность отдаётся в электрическую цепь. Так происходит в случае питания сети от работающего генератора.

Мощность переменной сети

Расчёт переменных цепей отличается от вычисления параметра производительности в линии постоянного тока. Это связано с тем, что напряжение и ток изменяются во времени и по направлению.

В цепи со сдвигом фаз тока и напряжения, рассматриваются следующие виды мощности:

1. Активная.
2. Реактивная.
3. Полная.

Активный компонент

Активная часть полезной мощности учитывает скорость невозвратного преобразования электричества в тепловую или магнитную энергию. В линии тока с одной фазой активная составляющая вычисляется по формуле: P = U ∙ I ∙ cos ϕ.

В международной системе единиц СИ величина производительности измеряется в ваттах. Угол ϕ определяет смещение напряжения по отношению к току. В трёхфазной цепи активная часть складывается из суммы мощностей каждой отдельной фазы.

Реверсивные потери

Для работы конденсаторов, катушек индуктивности, обмоток электродвигателей затрачивается сила сети. Из-за физических свойств таких устройств энергия, которая определяется реактивной мощностью, возвращается в цепь. Величина отдачи рассчитывается при помощи уравнения: V = U ∙ I ∙ sin ϕ.

Единицей измерения принят ватт. Возможно использование внесистемной меры подсчёта var, название которой составлено из английских слов volt, amper, reaction. Перевод на русский язык соответственно означает «вольт», «ампер», «обратное действие».

Если напряжение опережает ток, то смещение фаз считается больше нуля. В противном случае сдвиг фаз отрицательный. В зависимости от значения sin ϕ реактивная составляющая носит положительный или отрицательный характер. Присутствие в цепи индуктивной нагрузки позволяет говорить о реверсивной части больше нуля, а подключённый прибор потребляет энергию. Использование конденсаторов делает реактивную производительность минусовой, и устройство добавляет энергию в сеть.

Во избежание перегрузок и изменения установленного коэффициента мощности в цепи устанавливаются компенсаторы. Такие меры снижают потери электроэнергии, понижают искажения формы тока и позволяют использовать провода меньшего сечения.

В полную силу

Полная электрическая мощность определяет нагрузку, которую потребитель возлагает на сеть. Активная и реверсивная составляющие объединяются с полной мощностью уравнением: S = √ (P ² + V ²).

С индуктивной нагрузкой показатель V ˃ 0, а использование конденсаторов делает V ˂ 0. Отсутствие конденсаторов и катушек индуктивности делает реактивную часть равной нулю, что возвращает формулу к привычному виду: S = √ (P ² + V ²) = √ (P ² + 0) = √ P ² = P = U ∙ I. Полная мощность измеряется внесистемной единицей «вольт-ампер». Сокращённый вариант — В ∙ А.

Критерий полезности

Коэффициент мощности характеризует потребительскую нагрузку с точки зрения присутствия реактивной части работы. В физическом смысле параметр определяет сдвиг тока от приложенного напряжения и равен cos ϕ. На практике это означает количество тепла, выделяемого на соединительных проводниках. Уровень нагрева способен достигать существенных величин.

В энергетике коэффициент мощности обозначается греческой буквой λ. Диапазон изменения от нуля до единицы или от 0 до 100%. При λ = 1 подаваемая потребителю энергия расходуется на работу, реактивная составляющая отсутствует. Значения λ ≤ 0,5 признаются неудовлетворительными.

Безотказная работа приборов в электрической линии обусловлена правильным расчётом технических параметров. Найти мощность тока в цепи помогает набор формул, выведенных из законов Джоуля — Ленца и Ома. Принципиальная схема, грамотно составленная с учётом особенностей применяемых устройств, повышает производительность электросети.

Формула мощности электрического тока

03.04.201715. 08.2019

При создании новой проводки часто возникает необходимость рассчитать мощность электроприборов, находящихся в одной комнате или на одной линии. У многих людей с этим возникают проблемы. В этой статье мы разберем, какая формула мощности электрического тока используется для подсчета и как правильно ей пользоваться.

Содержание:

• 1 Введение
• 2 Рассчитываем силу тока
• 3 Немного теории
• 4 Виды

Введение

Подсчет мощности силы тока потребления необходим для того, чтобы правильно рассчитать сечение проводов, купить автоматы и защитить систему от перегрузок и возгорания. Расчет общей суммы также поможет владельцу правильно выбрать стабилизатор на вход в квартиру. Неверные расчеты могут привести к серьезным последствиям, поэтому внимательно отнеситесь к информации, описанной в нашей статье.

Основные правила и понятия

Рассчитываем силу тока

В работающей сети силу тока можно легко узнать при помощи мультиметра, переключив его в режим амперметра. Но этот вариант подходит только в том случае, если все уже работает. Мы же пытаемся сделать расчет согласно проекту, поэтому хитрость с амперметром нам не подходит.

Для чего нужно знать силу тока? Для правильного выбора сечения кабеля и автомата. Считается она по формуле I=P/(U×cosφ), где I — это сила тока, P — мощность прибора, U — напряжение в сети. Представленная выше формула справедлива для однофазной сети. Для трехфазной используется I=P/(1,73×U×cosφ). Косинус Фи в нашем случае показывает коэффициент мощности.

Пример: на одной линии висит холодильник мощностью 150 Вт, микроволновка (800 Вт), электрочайник (1300 Вт) и блендер (1500 Вт). Все это включено одновременно. Находим действующую силу тока: I=(150+800+1300+1500)/220*0.95=17.94 Ампера. Для подобной нагрузки необходим кабель на 2.5 мм2 и автомат на 25 Ампер.

Как найти мощность устройств, работающих на одной линии? Нужно сложить все паспортные данные на этих потребителей. Косинус Фи принят за 0,95, что является наиболее приближенным к реальности, хотя в некоторых случаях его принимают за 1.

Если в сеть подключаются “жирные” потребители, такие как бойлер, духовой шкаф, электрокотел или электрический твердый пол, то разумнее использовать коэффициент фи на уровне 0,8. Соответственно, для одной фазы считается напряжение на 220 вольт, для трех фаз — 380 вольт.

Немного теории

Теперь давайте рассмотрим действующую формулу электрической мощности. Прежде всего разберем, что это вообще такое. Мощностью называют скорость, с которой энергия перетекает из одного вида в другой, преобразуется или потребляется. Она измеряется в ваттах. Ток силой в один ампер обладает мощностью в один ватт при имеющейся разности потенциалов в один ватт.

Силу тока можно замерить амперметром или мультиметром

Для подсчета используется формула P = I*U. Этот показатель показывает, сколько “кушает” прибор при работе.

Внимание: существуют различные виды мощности. Их необходимо отличать, чтобы правильно собрать проводку и рассчитать нормативы для закупки кабелей и автоматов.

Виды

Существует два основных типа показателей:

1. Номинальная. Та, которую устройство потребялет за единицу времени. Для холодильника это 150 ватт, для микроволновки, в зависимости от настроек — 600-800 ватт, для лампочки 65 или 99 ватт и пр.
2. Стартовая. Формула расчета мощности этого типа не отличается от классической, несмотря на то, что стартовая может превышать на порядок номинальную. К примеру, тот же холодильник в момент старта потребляет до 2 кВт энергии, необходимой на запуск двигателя и всех систем.

Главное, что нужно знать о стартовой мощности — она временная и краткосрочная, но ее нужно обязательно учитывать при создании проводки. Обычно для этого делается запас. К примеру, кабель на 2,5 квадрата выдерживает до 4,5 кВт и на него ставится автомат на 25А. Поэтому, если у вас суммарный коэффициент по линии доходит до 4 или 4.3, то лучше не рисковать и поставить дополнительную линию, чем в один прекрасный момент ваша проводка просто сгорит.

Зная, чему равна мощность электрического тока для каждого устройства, находящегося на линии, выделите те, которые вполне могут работать одновременно. Почитайте о технических характеристиках своих устройств, после чего сложите мощность всех подключенных. Затем добавьте к получившемуся числу 30% на всякие тяги и помехи — вот это и станет запасом для стартовых неприятностей.

Расчет электрической мощности

Мы можем рассчитать электрическую мощность, умножив напряжение и силу тока. Когда мы подаем напряжение на электрическую цепь, цепь потребляет ток. Величина электрического тока зависит от напряжения и полного сопротивления цепи.

Закон Ома для определения силы тока

Если мы наблюдаем приведенную выше схему, напряжение и сопротивление цепи известны. Ток, протекающий в электрической цепи, можно определить по закону Ома.

Таким образом, ток в приведенной выше цепи равен;

Теперь мы знаем значение электрического тока. Если мы умножим это значение тока на напряжение, мы получим уравнение мощности , и с помощью этого уравнения мы можем рассчитать электрическую мощность, используя это уравнение мощности. Произведение этих двух величин и есть мощность, потребляемая электрической цепью.

Формула мощности

Формула мощности приведена ниже.

Потребляемая цепью электрическая мощность составляет 36 Вт. Другими словами, эта электрическая мощность представляет собой тепло, которое рассеивается через резистор.

Наблюдение- Мощность, потребляемая цепью, зависит от величины напряжения и сопротивления. Если мы будем поддерживать постоянное сопротивление и изменять напряжение, мощность в цепи будет увеличиваться. Увеличение мощности схемы происходит по двум причинам.

• Увеличение напряжения
• Увеличение тока из-за увеличения напряжения

Таким образом, напряжение является движущей силой тока, и можно сказать, что причиной увеличения мощности является только напряжение при условии сопротивления цепь постоянная.

Теперь мы обсудим, как увеличивается мощность с увеличением напряжения.

Мощность при увеличении напряжения батареи

При увеличении напряжения ток будет увеличиваться. Здесь мы считаем, что сопротивление цепи не меняется и оно фиксировано.

Снова возьмем тот же случай с батареей, подключенной к резистивной цепи. Мы видели, что мощность схемы составляет 36 Вт при напряжении батареи 12 вольт и силе тока 3 ампера.

Теперь подключаем еще одну батарею 12 вольт последовательно с имеющейся батареей 12 вольт, тогда общее напряжение 24 вольта. Питание 24 вольта подается на такое же сопротивление цепи 4 Ом.

Текущая цепь будет;

Мы можем рассчитать электрическую мощность, используя следующую формулу.

Взаимосвязь между напряжением и мощностью

Теперь мы сведем значения напряжения и мощности в таблицу, чтобы понять увеличение мощности при повышении напряжения батареи.

Напряжение батареи (В)	Мощность (Ватт)
12	36
24	144

Если мы посмотрим на показания, мы обнаружим, что при удвоении напряжение, мощность увеличивается до 4 раза по при фиксированном сопротивлении. Мы можем обосновать эту зависимость с помощью закона Ома.

Из приведенного выше уравнения видно, что мощность, потребляемая цепью, пропорциональна квадрату напряжения при фиксированном сопротивлении.

Теперь вы можете легко рассчитать мощность, используя приведенную выше концепцию. Мощность схемы 36 ватт при напряжении 12 вольт. Теперь посчитаем мощность при напряжении 48 вольт.

Повышение напряжения от исходного значения;

= 48/12 = 4 раза

Увеличение мощности пропорционально квадрату напряжения, поэтому теперь мощность будет;

P= (4) ² X 36
P= 576 Вт

Таблица, показывающая напряжение и соответствующую мощность при фиксированном значении сопротивления.

Напряжение (В)	Мощность (Ватт)
1	90 005 0,25
2	1
3	2,25
4	4
5 90 006	6,25
8	16
12	36
24	144
36	324
48	576
72	1296
96 9000 6	2304

Если мы нарисуем график между напряжением и мощностью при постоянном сопротивлении, то график будет таким:

Связь между током и мощностью

Мы можем рассчитать мощность, если известны ток и сопротивление. Связь между током и мощностью можно установить с помощью закона Ома.

Закон Джоуля Против. Закон Ома

Джеймс Прескотт Джоуль впервые обнаружил математическую зависимость между рассеиваемой мощностью и током через сопротивление. Он составил уравнение мощности (P = I2R), которое правильно известно как Закон Джоуля.

Уравнение мощности очень тесно связано с законом Ома.

Уравнения мощности для расчетов электроэнергии

Ниже приведены уравнения мощности.

Читать далее

Похожие сообщения:

Пожалуйста, подпишитесь на нас и поставьте лайк:

Формула мощности — уравнения с примерами

Большинству вещей вокруг нас для эффективной работы требуется энергия. Здесь слово мощность используется для обозначения всего, что обеспечивает необходимую силу или энергию для правильной работы. Например, многие устройства, такие как мобильные телефоны, компьютеры, вентиляторы и т. д., работают от электричества, и если мы не зарядим аккумулятор нашего телефона, он выключится. Точно так же, если в доме нет электричества, вентилятор не может работать. Следовательно, электричество является источником энергии для таких устройств. Кроме того, эта сила может быть и в какой-то другой форме, например, в виде физических или человеческих ресурсов.

Преимущества формулы мощности

Формула мощности служит многим целям, например:

• Формула мощности помогает определить работу, выполняемую конкретным объектом или человеком в определенное время.

• Помогает определить, какой объект более эффективен, а какой менее эффективен. Например, если x и y выполняют одну и ту же задачу и x выполняет ее за 4 часа, а y выполняет ту же задачу за 6 часов. Это означает, что «х» более эффективен, чем «у». Это просто потому, что у x больше мощности, чем у.

• Из приведенного примера также можно понять, как мощность может помочь в определении количества выполненной работы и в какое время она была совершена. И, зная об эффективности работы кого-то или чего-то, мы также можем сделать некоторые правильные выводы и решения в отношении того же самого.

Краткий обзор формул мощности.

• Проще говоря, мощность чего угодно можно получить, разделив работу, которую выполнил объект, на время, затраченное объектом на выполнение этой работы. Это общая идея власти, есть много случаев, когда формула власти меняется.

• Существует одна формула силы, называемая «законом Ома», по имени ученого, который дал эту формулу. Формула выглядит так: P = VI, и она приведена в главе книги, посвященной электричеству. В формуле P = VI, p обозначает мощность, V обозначает разность потенциалов, а I обозначает ток.

• Закон Ома также имеет вариант, который выглядит как P = r × l2 или V2/R, это формула для электрической мощности. Здесь R — сопротивление, V — разность потенциалов, а l — ток.

• Есть еще одна формула, которая называется уравнением механической мощности, или просто уравнением мощности. Формула P = E/t, где P означает мощность, E означает энергию, а t означает время в секундах. Эта формула гласит, что мощность – это потребление энергии в единицу времени.

Есть много других формул мощности, которые вы можете легко найти в PDF-файле, который Vedantu предоставляет бесплатно.

Если мы посмотрим вокруг себя, то обнаружим несколько вещей, для запуска или работы которых требуется питание. Эта сила может быть чем угодно в виде электричества, физических, человеческих ресурсов и т. д. Основная повестка дня остается прежней: способность выполнять работу в определенное время.

Формулу порошка можно определить как работу, выполненную любым конкретным объектом или источником за заданное время.

Предположим, что два человека A и B выполняют одну и ту же задачу, но A закончил ее раньше B, тогда что это значит?

Это просто означает, что A более эффективен, чем B, и эффективность прямо пропорциональна мощности, поэтому мы можем сказать, что A эффективнее, чем B. Это именно то, что представляет собой мощность, она определяется как работа, выполненная телом в данное время.

Мощность = Работа, выполненная объектом или телом / Общее затраченное время.

Формула мощности различается в соответствии с требуемыми формулировками, например, она может быть разной для силовых объектов, а также может отличаться для электронных устройств.

 

Формула мощности для различных отношений и единиц измерения:

P = VI

Эта формула мощности взята из главы об электричестве. Формула дана великим ученым по имени Ом, и эта формула названа в его честь и также известна как закон Ома.

Утверждается, что мощность прямо пропорциональна разности потенциалов проводника. Здесь P обозначает мощность, V обозначает разность потенциалов, а I обозначает ток. Единицей СИ является ватт. Единицей V является вольт, а для I — столбец.

Формула электроэнергии

P = R × I2 или V2 / R: Эти формулы являются вариантом закона Ома. Здесь R обозначает сопротивление, V обозначает разность потенциалов, а I обозначает ток.

В нем указано, что мощность прямо пропорциональна квадрату разности потенциалов и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

 

 Уравнение мощности

P = E/t: Эту формулу также называют уравнением механической мощности. Здесь E обозначает энергию в джоулях, а t обозначает время в секундах.

Эта формула гласит, что потребление энергии в единицу времени называется мощностью.

 

  P = w/t

Это самая распространенная и основная формула силы, о которой мы узнали очень рано. Эта формула получена из теоремы работы-энергии.

В нем говорится, что работа, совершаемая в единицу времени, называется мощностью. Здесь W обозначает работу в джоулях, t обозначает время в секундах.

 

 P = F × s/t

В этой формуле F обозначает силу, приложенную к объекту, s обозначает перемещение объекта, а t обозначает общее время.

В нем говорится, что общее время, необходимое объекту для перемещения из одного места в другое при приложении к нему внешней силы, называется мощностью.

Формула силы различна для разных полей, как указано выше, но смысл ее остается практически одинаковым для всех.

 

NCERT Тематические решения для всех классов

Вывод некоторых формул мощности:2 × R

Или,

P = V × V / R

P = V2 / R.   (следовательно, доказано)

Здесь

P = Сила объекта или тела.

В = Разность потенциалов между двумя концами проводника.

I = ток, протекающий по цепи.

R = Сопротивление провода.

 

Формула мощности

P = F × s/t

Как мы знаем,

Мощность = работа за время

P = w/t

Работа = сила ( F ) × перемещение (с)

P = F × s/t

Здесь

P = мощность.

F = Сила, приложенная к корпусу.

Вт = Работа тела.

t = общее время.

с = полное перемещение тела.

Преимущества формулы мощности — уравнения с примерами.

• В предмете науки уравнения играют жизненно важную роль, и поэтому уравнения должны пониматься лучше.