Напруга, потужність та опір в електричному ланцюзі

Електричним ланцюгом вважається комплекс певних елементів і пристроїв, спеціально призначених для протікання електричного струму, в яких можна описати електромагнітні процеси, завдяки таким поняттям, як напруга і сила струму. Зображення електричного кола умовними знаками називається електричною схемою.

Напруга в електричному ланцюзі

Для розгляду напруги електричного кола є сенс визначити таке поняття, як електричний струм. Електрострум характеризується зарядженими частинками, які перебувають у якомусь із провідників у впорядкованому русі. Для його виникнення заздалегідь формується електричне поле, що надає певний вплив на заряджені частинки і приводить їх у рух. Виникнення зарядів при цьому спостерігатиметься виключно у тому випадку, коли різні речовини між собою тісно контактують.

У деяких окремо взятих видах речовин заряди вільно переміщатимуться серед різних частин, водночас, в інших речовинах це не здійснюється. У цих випадках провідні речовини називають провідниками, а непровідні вважаються діелектриками (або ізоляторами). При цьому у фізиці подібний поділ лише умовний. Здібністю проводити електрику мають будь-які речовини, але одним вона властива більшою мірою, іншим – меншою.

Електричний струм, як явище вільних зарядів у упорядкованому русі, характеризується силою струму, рівнозначною кількості електрики (заряду), що проходить за одиницю часу через поперечний переріз речовини.Таким чином, якщо за $dt$ за перерізом речовини переноситься якийсь заряд $dq = dq + dq$, то струм буде виражений у формулі:

Відповідно до характеру свого прояву, електричні заряди бувають: позитивними та негативними. Струм у тілі, яке було наелектризовано, існуватиме недовго, що пояснюється поступовим згасанням заряду самого по собі. З метою тривалішого існування струму в провіднику потрібно забезпечення постійної підтримки в ньому електричного поля.

Від чого залежить опір і як він впливає на параметри електричного кола

Опір одна із найважливіших характеристик електричної ланцюга. Від нього залежать такі параметри, як струм та напруга. Давайте розберемося, від чого залежить опір і як воно впливає на роботу електричного кола.

По-перше, опір залежить від матеріалу, з якого виготовлено провідника. У різних матеріалів різна провідність – здатність пропускати електричний струм. Чим вище провідність, тим нижчий опір і навпаки.

Опір залежить від розмірів провідника

Ще один важливий фактор, що впливає на величину опору – це розміри самого провідника, яким проходить електричний струм. Чим довше провідник і що менше його поперечний переріз, то вище його опір. Це можна пояснити тим, що при збільшенні довжини та зменшенні перерізу зростає кількість зіткнень електронів з атомами матеріалу провідника, що утруднює проходження струму.

Температура також має значення

На величину опору впливає температура провідника. При підвищенні температури інтенсивність теплового руху атомів зростає, і вони частіше стикаються з електронами, що рухаються.Це призводить до збільшення опору більшості провідникових матеріалів.

Таким чином, підбиваючи підсумок, від чого залежить опір, можна сказати, що на нього впливають: матеріал провідника, його розміри (довжина та поперечний переріз) та температура.

Як опір впливає струм і напруга

А тепер давайте розберемося, як опір впливає на інші параметри електричного кола - струм та напруга. Всі ці величини пов'язані законом Ома для ділянки ланцюга:

де U – напруга, I – сила струму, R – опір.

З цієї формули видно, що при незмінному напрузі, що вищий опір, то менше сила струму. А що нижчий опір, то більше вписувалося струм.

Також із формули випливає, що однаковий струм може протікати в ланцюгах з різною напругою, якщо їх опори також різні. Наприклад, струм 1 А може протікати при напрузі 12 і опорі 12 Ом, а також при напрузі 24 і опорі 24 Ом.

Як безпечно працювати з електрикою

Розібравшись з тим, як опір впливає на основні параметри електричного кола, давайте поговоримо про те, як безпечно працювати з електроприладами.

• Використовуйте розетки із заземленням, щоб унеможливити ураження струмом у разі несправності.



• Регулярно перевіряйте справність електропроводки та розеток.



• При роботі з електроінструментом використовуйте засоби індивідуального захисту – діелектричні рукавички та взуття.



• Не використовуйте пошкоджені електроприлади.



• Не тягніть за електричний шнур, виймаючи вилку з розетки.

Дотримуючись цих простих правил, ви зможете безпечно використовувати електроприлади та уникнути неприємних наслідків від ураження електричним струмом.

Отже, ми розібралися, від чого залежить опір, як воно впливає на струм та напругу в електричному ланцюзі. Також ми дізналися про основні правила безпечної роботи з електроприладами. Сподіваюся, ця інформація була вам корисною і дозволить більш усвідомлено використовувати електрообладнання у побуті та на виробництві.

Підбір оптимального опору

При проектуванні електричних кіл важливо правильно підібрати опір її елементів. Це дозволить забезпечити ефективну та безпечну роботу всієї системи. Для різних ділянок ланцюга може знадобитися різний за величиною опір.

Наприклад, для лінії електропередачі, що з'єднує джерело живлення та приймач, потрібно вибрати мінімально можливий опір проводів. Це дозволить мінімізувати втрати енергії у вигляді тепла на лінії. А ось для забезпечення безпеки в деяких місцях ланцюга, навпаки, потрібно збільшити опір, щоб обмежити силу струму в аварійних ситуаціях.

Застосування резисторів

Для регулювання опору в електричних ланцюгах використовуються спеціальні елементи – резистори. Це можуть бути як прості резистори з фіксованим опором, так і змінні резистори (реостати та потенціометри), що дозволяють плавно змінювати величину опору.

Резистори застосовуються для цілого ряду завдань:

• Обмеження струму в ланцюзі та захист від перевантажень.



• Дільники напруги у вимірювальних приладах та датчиках.



• Встановлення потрібного режиму роботи електронних пристроїв.



• Узгодження вихідного опору джерела із вхідним опором навантаження.

Таким чином, застосування резисторів дає можливість точного налаштування параметрів електричного кола для вирішення конкретних завдань.

Види резисторів та їх застосування

Існує безліч різновидів резисторів, що відрізняються принципом дії, конструкцією, діапазоном опорів та сферою застосування.

Дротові резистори виготовляються із спеціальних сплавів у вигляді дроту певної довжини та діаметру. Вони відрізняються компактністю та надійністю.

Резистори на плівці є тонкою плівкою з резистивного матеріалу, нанесену на керамічну підкладку. Використовуються в радіоелектронній апаратурі завдяки малим розмірам та низькій вартості.

Варістори мають опір, що залежить від прикладеної до них напруги. Застосовуються для стабілізації та обмеження напруги, захисту від перенапруг.

Терморезистори та фоторезистори змінюють свій опір залежно від температури та освітленості відповідно. Використовуються в датчиках вимірювання цих параметрів.

Таким чином, застосування різних типів резисторів дозволяє гнучко вирішувати широке коло завдань регулювання параметрів електричних ланцюгів і сигналів в радіоелектронній апаратурі і системах автоматики.

Послідовне та паралельне з'єднання резисторів

Для отримання потрібної величини опору резистори можуть з'єднуватись послідовно або паралельно.

При послідовному з'єднанні опору резисторів складаються. Це дозволяє отримати більший загальний опір ланцюга.

Паралельне з'єднання навпаки призводить до зменшення повного опору за рахунок складання провідностей окремих резисторів.

Комбінуючи послідовне і паралельне з'єднання резисторів у складних електричних ланцюгах, інженери можуть досягти різних значень опору для вирішення конкретних практичних завдань.

Урок №2. Напруга та опір. Закон Ома. Потужність та робота.

В електротехніці опір є властивість провідника чинити більш-менш великий опір струму. Воно залежить від природи провідника, тобто. від числа електронів, що легко відокремлюються від його атомів. Опір залежить також від довжини провідника: що більше його довжина, то більше вписувалося опір. Нарешті, воно залежить від перерізу провідника: чим більше перетин, тим більше електронів може проходити одночасно і, отже, опір буде меншим. Опір вимірюється в омах (Ом), тисячах Ом, або кілоом (Кім) та мільйонах Ом або мегаом (Мом). 1 Ом - це приблизно опір, який має мідний дріт завдовжки 62 м та перерізом 1 мм.кв.

Говорячи про провідники, ми маємо на увазі речовини, матеріали і насамперед метали, що відносно добре проводять струм. Однак не всі речовини, звані провідниками, однаково добре проводять електричний струм, тобто вони, як кажуть, мають неоднакову провідність струму. Пояснюється це тим, що при своєму русі вільні електрони стикаються з атомами та молекулами, причому різні атоми та молекули різною мірою заважають руху електронів. Інакше кажучи, одні речовини надають руху електронів більший опір, інші — менший. З усіх матеріалів, що широко застосовуються в електротехніці та радіотехніці, найменший опір має мідь. Тому електричні дроти і роблять найчастіше з міді. Ще менший опір має срібло, але це досить дорогий метал. Залізо, алюміній і різні металеві сплави мають великий опір, тобто гіршу електропровідність.

Опір провідника залежить як від властивостей його матеріалу, а й від розміру самого провідника.Товстий провідник має менший опір, ніж тонкий з такого ж матеріалу; короткий провідник має менший опір, ніж довгий; так само як широка та коротка труба надає меншу перешкоду руху води, ніж тонка та довга. Крім того, опір металевого провідника залежить від його температури: чим нижча температура, тим менший опір. За одиницю електричного опору прийнято ом (пишуть Ом) — на ім'я німецького фізика Г. Ома.

Опір 1 Ом – порівняно невелика електрична величина. Такий опір струму чинить, наприклад, відрізок мідного дроту діаметром 0,15 мм і довжиною 1 м. Опір нитки розжарювання лампочки ліхтарика близько 10 Ом, нагрівального елемента електроплитки — кілька десятків ом. У радіотехніці частіше доводиться мати справу з великими опорами, у високоомного телефону, наприклад, воно більше 2000 Ом; у напівпровідникового діода, включеного в напрямі, що не пропускає струм, — кілька сотень тисяч ом.
? Знаєте, який опір має ваше тіло? Від 1000 до 20000 Ом.А опір резисторів — спеціальних деталей, про які я ще говоритиму в цій бесіді, можуть бути до декількох мільйонів ом і більше. Ці деталі, як ви знаєте, на схемах позначають як прямокутників.
У математичних формулах опір позначають латинською літерою R. Таку ж літеру ставлять і біля графічних позначень резисторів на схемах. Для вираження великих опорів резисторів використовують більші одиниці: кілоом (скорочено пишуть кОм), рівний 1000 Ом, і мегаом (скорочено пишуть МОм), рівний 1000000 Ом, або 1000 кОм.

Опір вимірюють спеціальними приладами – омметрами. На схемах омметр позначають кружком із грецькою літерою? (омега) усередині.

Електрична напруга

Напруга – це певною мірою тиск, який чинить на електрони різниця в електричному стані кінців провідника. Відношення електронів та протонів визначає електричний стан або потенціал атома. Уявіть, що у вас два атоми. У першому не вистачає трьох електронів, у другому – п'ятьох. Обидва позитивні. Але другий атом позитивніший, ніж перший. Але хоча обидва атоми позитивні, можна сказати, що щодо другого перший є негативним.

Іншими словами. Все у житті відносно. Наприклад, із двох людей, які мають гроші, той, хто має 10 рублів, бідний у порівнянні з іншим, у якого їх сотні, але багатий у порівнянні з третім, у якого все «багатство» — 1000 рублів боргу.

У світі атомів той атом, який позбавлений трьох електронів, менш негативний по відношенню до того, до якого не вистачає десяти електронів, і позитивний по відношенню до того, що має надлишок у два електрони. Потенціали цих трьох атомів є різними. Практично різницю потенціалів, або, що рівнозначно, напруга, вимірюється в вольтах (В).

За одиницю електричної напруги, електрорушійної сили (ЕРС) прийнято вольт (на честь італійського фізика А. Вольта). У формулах напругу позначають латинською буквою U (читається «у»), а саму одиницю – вольт – буквою В. Наприклад, пишуть: U = 4,5; U = 220 В. Одиниця вольт характеризує напругу на кінцях провідника, ділянці електричного ланцюга чи полюсах джерела струму. Напруга 1 — це така електрична величина, яка в провіднику опором 1 Ом створює струм, рівний 1 А. Батарея 3336Л, призначена для плоского кишенькового електричного ліхтаря, складається з трьох елементів, з'єднаних послідовно.На етикетці батареї можна прочитати, що її напруга 4,5 В. Значить, напруга кожного елемента батареї 1,5 В. Напруга батареї «Крона» 9 В, а напруга електроосвітлювальної мережі може бути 127 або 220 В. Напруга вимірюють (вольтметром), підключаючи прилад однойменними затискачами до полюсів джерела струму або паралельно ділянці ланцюга, резистори або іншого навантаження, на якому необхідно виміряти напругу, що діє на ній. На схемах вольтметр позначають латинською літерою V в кружку, а поруч - PU.

Для оцінки напруги застосовують і більшу одиницю - кіловольт (пишуть кВ), що відповідає 1000 В, а також дрібніші одиниці - мілівольт (пишуть мВ), рівний 0,001 В, і мікровольт (пишуть мкВ), рівний 0,001 мВ. Ці напруги вимірюють відповідно кіло — вольтметрами, мілівольтметрами і мікровольтметрів. Такі прилади, як і вольтметри, підключають паралельно до джерел струму або ділянок ланцюгів, на яких треба виміряти напругу. З'ясуємо тепер, у чому різниця понять «напруга» та «електрорушійна сила». Електрорушійною силою називають напругу, що діє між полюсами джерела струму, доки до нього не підключено зовнішнє ланцюг-навантаження, наприклад лампочка розжарювання або резистор. Як тільки буде підключено зовнішній ланцюг і в ньому виникне струм, напруга між полюсами стане меншою. Так, наприклад, новий гальванічний елемент, що не був ще у вживанні, має ЕРС не менше 1,5 В. При підключенні до нього навантаження напруга на його полюсах стає рівним приблизно 1,3-1,4 ст. У міру витрачання енергії елемента живлення зовнішнього ланцюга його напруга поступово зменшується.Елемент вважається таким, що розрядився і, отже, непридатним для подальшого застосування, коли напруга знижується до 0,7 В, хоча, якщо відключити зовнішній ланцюг, його ЕРС буде більше цієї напруги. А як оцінюють змінну напругу? Коли говорять про змінну напругу, наприклад про напругу електроосвітлювальної мережі, то мають на увазі його чинне значення, що становить приблизно, як і значення змінного струму, що діє, 0,7 амплітудного значення напруги.

Закон Ома

На малюнку показана схема знайомого вам найпростішого електричного ланцюга. Цей замкнутий ланцюг складається з трьох елементів: джерела напруги - батареї GB, споживача струму - навантаження R, якою може бути, наприклад, нитка розжарення електричної лампи або резистор, і провідників, що з'єднують джерело напруги з навантаженням. До речі, якщо цей ланцюг доповнити вимикачем, то вийде повна схема кишенькового електричного ліхтаря.

Навантаження R, що має певний опір, є ділянкою ланцюга. Значення струму на цій ділянці ланцюга залежить від діючого на ньому напруги та його опору: чим більша напруга і менше опір, тим більшим струм буде по ділянці ланцюга. Ця залежність струму від напруги та опору виражається такою формулою:

де I - Струм, виражений в амперах, А; U - напруга у вольтах, В; R - Опір в омах, Ом. Читається цей математичний вираз так: струм на ділянці ланцюга прямо пропорційний напрузі на ньому і обернено пропорційний його опору. Це основний закон електротехніки, який називається законом Ома (на прізвище Г. Ома), для ділянки електричного ланцюга. Використовуючи закон Ома, можна за двома відомими електричними величинами дізнатися невідому третю.Ось кілька прикладів практичного застосування закону Ома.

Перший приклад: На ділянці ланцюга, що має опір 5 Ом, діє напруга 25 В. Треба дізнатися значення струму на цій ділянці ланцюга.
Рішення: I = U/R = 25/5 = 5 А.
Другий приклад: На ділянці ланцюга діє напруга 12, створюючи в ньому струм, рівний 20 мА. Який опір цієї ділянки ланцюга? Насамперед струм 20 мА потрібно висловити в амперах. Це буде 0,02 А. Тоді R = 12/0,02 = 600 Ом.
Третій приклад: Через ділянку ланцюга опором 10 ком тече струм 20 мА. Яка напруга, що діє на цій ділянці ланцюга? Тут, як і в попередньому прикладі, струм повинен бути виражений в амперах (20 мА = 0,02 А), опір в омах (10кОм = 10000 Ом). Отже, U = IR = 0,02 х 10000 = 200 В. На цоколі лампи розжарювання кишенькового плоского ліхтаря виштамповано: 0,28 А і 3,5 В. Про що говорять ці відомості? Про те, що лампочка буде нормально світитися при струмі 0,28 А, який обумовлюється напругою 3,5 В, Користуючись законом Ома, неважко підрахувати, що нитка лампочки, що розжарюється, має опір R = 3,5 / 0,28 = 12,5 Ом . Це, наголошую, опір розжареної нитки лампочки. А опір остиглої нитки значно менше. Закон Ома справедливий не тільки для ділянки, але і для всієї електричної ланцюга. У цьому випадку значення R підставляється сумарний опір всіх елементів ланцюга, в тому числі і внутрішній опір джерела струму. Однак при найпростіших розрахунках ланцюгів зазвичай нехтують опором з'єднувальних провідників та внутрішнім опором джерела струму.
У зв'язку з цим наведу ще один приклад: Напруга електроосвітлювальної мережі 220 Ст.Який струм потече в ланцюги, якщо опір навантаження дорівнює 1000 Ом? Рішення: I = U/R = 220/1000 = 0,22 А. Приблизно такий струм споживає електричний паяльник.
Всіми цими формулами, що випливають із закону Ома, можна скористатися і для розрахунку ланцюгів змінного струму, але за умови, якщо в ланцюгах немає котушок індуктивності та конденсаторів.
Закон Ома і похідні від нього розрахункові формули досить легко запам'ятати, якщо користуватися цією графічною схемою, т.з. трикутник закону Ома:

>Користуватися цим трикутником легко, досить чітко запам'ятати, що горизонтальна лінія у трикутнику означає знак поділу (за аналогією дробової межі), а вертикальна лінія у трикутнику означає знак множення.

Тепер розглянемо таке питання: як впливає на струм резистор, що включається до ланцюга послідовно з навантаженням чи паралельно до неї? Розберемо такий приклад. У нас є лампочка від круглого електричного, ліхтаря, розрахована на напругу 2,5 В та струм 0,075 А. Чи можна живити цю лампочку від батареї 3336Л, початкова напруга якої 4,5 В? Неважко підрахувати, що розжарена нитка цієї лампочки має опір трохи більше 30 Ом. Якщо ж живити її від свіжої батареї 3336Л, то через нитку розжарення лампочки, за законом Ома, піде струм, що майже вдвічі перевищує той струм, на який вона розрахована. Такого навантаження нитка не витримає, вона пережариться і зруйнується. Але цю лампочку все ж таки можна живити від батареї 336Л, якщо послідовно в ланцюг включити додатковий резистор опором 25 Ом, як це показано на рис.

І тут загальний опір зовнішньої ланцюга дорівнюватиме приблизно 55 Ом, тобто. 30 Ом – опір нитки лампочки Н плюс 25 Ом – опір додаткового резистора R.У ланцюзі, отже, потече струм, що дорівнює приблизно 0,08 А, тобто. майже такий самий, на який розрахована нитка розжарювання лампочки. Цю лампочку можна живити від батареї з більш високою напругою і навіть від електроосвітлювальної мережі, якщо підібрати резистор відповідного опору. У цьому прикладі додатковий резистор обмежує струм у ланцюзі до потрібного значення. Чим більшим буде його опір, тим меншим буде і струм у ланцюгу. В даному випадку в ланцюг було включено послідовно два опори: опір нитки лампочки та опір резистора. А при послідовному з'єднанні опорів струм однаковий у всіх точках ланцюга. Можна включати амперметр у будь-яку точку ланцюга, і він буде показувати одне значення. Це можна порівняти з потоком води у річці. Русло річки різних ділянках може бути широким чи вузьким, глибоким чи дрібним. Однак за певний проміжок часу через поперечний переріз будь-якої ділянки русла річки завжди проходить однакова кількість води.
Додатковий резистор, що включається в ланцюг послідовно з навантаженням (як, наприклад, на рис. вище), можна розглядати як резистор, що «гасить» частина напруги, що діє в ланцюзі. Напруга, яка гаситься додатковим резистором або, як кажуть, падає на ньому, буде тим більшим, чим більший опір цього резистора. Знаючи струм і опір додаткового резистора, падіння напруги на ньому легко підрахувати все за тією ж знайомою формулою U = IR, Тут U - падіння напруги, В; I - струм у ланцюзі, A; R - опір додаткового резистора, Ом. Стосовно нашого прикладу резистор R (на рис.) погасив надлишок напруги: U = IR = 0,08 х 25 = 2 В. Решта напруги батареї, що дорівнює приблизно 2,5 В, впала на нитки лампочки.Необхідний опір резистора можна знайти за іншою знайомою вам формулою R = U/I, де R - опір додаткового резистора, Ом, що шукається; U-напруга, яку необхідно погасити,; I - струм у ланцюзі, А. Для нашого прикладу опір додаткового резистора дорівнює: R = U/I = 2/0,075, 27 Ом. Змінюючи опір, можна зменшувати або збільшувати напругу, яка падає на додатковому резисторі, і таким чином регулювати струм в ланцюзі. Але додатковий резистор R такого ланцюга може бути змінним, тобто. резистором, опір якого можна змінювати (див. мал. Нижче).

У цьому випадку за допомогою движка резистора можна плавно змінювати напругу, що підводиться до навантаження Н, а значить, плавно регулювати струм, що протікає через це навантаження. За допомогою реостатів регулюють струми в ланцюгах приймачів, телевізорів і підсилювачів. У багатьох кінотеатрах реостати використовували для плавного гасіння світла в залі для глядачів. Є, проте, й інший спосіб підключення навантаження до джерела струму з надмірною напругою - теж з допомогою змінного резистора, але включеного потенціометром, тобто. дільником напруги, як показано на рис.

Тут R1 - резистор, включений потенціометром, a R2 - навантаження, якою може бути та ж лампочка розжарювання або якийсь інший прилад. На резистори R1 відбувається падіння напруги джерела струму, яке частково або повністю може бути подано до навантаження R2. Коли двигун резистора знаходиться в крайньому нижньому положенні, до навантаження напруга взагалі не подається (якщо лампочка, вона горіти не буде). У міру переміщення двигуна резистора вгору ми будемо подавати все більшу напругу до навантаження R2 (якщо це лампочка, її нитка буде розжарюватися).Коли ж двигун резистора R1 виявиться у крайньому верхньому положенні, до навантаження R2 буде подано всю напругу джерела струму (якщо R2 - лампочка кишенькового ліхтаря, а напруга джерела струму велика, нитка лампочки перегорить). Можна досвідченим шляхом знайти таке положення двигуна змінного резистора, при якому до навантаження буде подано необхідну напругу. Змінні резистори, що включаються потенціометрами, широко використовують для регулювання гучності приймачів і підсилювачів. Резистор може бути безпосередньо підключений паралельно до навантаження. У такому разі струм на цій ділянці ланцюга розгалужується і йде двома паралельними шляхами: через додатковий резистор та основне навантаження. Найбільший струм буде у галузі з найменшим опором. Сума струмів обох гілок дорівнюватиме струму, що витрачається на живлення зовнішнього ланцюга. До паралельного з'єднання вдаються в тих випадках, коли треба обмежити струм не в усьому ланцюзі, як при послідовному включенні додаткового резистора, а тільки на якій ділянці. Додаткові резистори підключають, наприклад, паралельно міліамперметрів, щоб ними можна було вимірювати великі струми. Такі резистори називають шунтуючими або шунтами. Слово шунт означає відгалуження.

Потужність та робота

На нагрівання нитки розжарення електричної чи електронної лампи, електропаяльника, електроплитки чи іншого приладу витрачається кілька електроенергії. Цю енергію, що віддається джерелом струму (або одержуване від нього навантаженням) протягом 1 с, називають потужністю струму.

За одиницю потужності струму прийнято ват (Вт). Ватт це потужність, яку розвиває постійний струм 1А при напрузі 1В. У формулах потужність струму позначають латинською літерою Р (читається пе).Електричну потужність у ватах отримують множенням напруги у вольтах струм у амперах, тобто. P = UI.

Якщо, наприклад, джерело постійного струму напругою 4,5 створює в ланцюгу струм 0,1 А, то потужність струму буде: р = 4,5 х 0,1 = 0,45 Вт. Користуючись цією формулою, можна, наприклад, підрахувати потужність, що споживається лампочкою кишенькового ліхтаря, якщо 3,5 помножити на 0,28 А. Отримаємо близько 1 Вт. Змінивши цю формулу так: I = P/U, можна дізнатися струм, що протікає через електричний прилад, якщо відомі споживана ним потужність і напруга, що підводиться до нього. Який, наприклад, струм через електричний паяльник, якщо відомо, що при напрузі 220 В він споживає потужність 40 Вт? I = P/I = 40/220 = 0,18 А. Якщо відомий струм і опір ланцюга, але невідома напруга, потужність можна підрахувати за такою формулою: P = I2R. Коли ж відомі напруга, що діє в ланцюгу, і опір цього ланцюга, для підрахунку потужності використовують таку формулу: Р = U2/R. Але ват – порівняно невелика одиниця потужності.

Коли доводиться мати справу з електричними пристроями, приладами або машинами, що споживають струми в десятки, сотні ампер, використовують одиницю потужності кіловат (пишуть кВт), що дорівнює 1000 Вт. Потужності електродвигунів заводських верстатів, наприклад, можуть становити від кількох одиниць до десятків кіловат. Кількісна витрата електроенергії оцінюють ват - секундою, що характеризує одиницю енергії - джоуль.

Витрата електроенергії визначають множенням потужності, що споживається приладом, на час роботи в секундах. Якщо, наприклад, лампочка електричного ліхтарика (її потужність, як ми вже знаємо, близько 1 Вт) горіла 25 с, значить, витрата енергії склала 25 ват — секунд. Однак ват – секунда величина дуже мала.Тому на практиці використовують більші одиниці витрати електроенергії: ват - годину, гектоватт - годину і кіловат - годину. Щоб витрата енергії була виражена у ватах - годинах або кіловат - годинах, потрібно відповідно потужність у ватах або кіловатах помножити на час у годинах. Якщо, наприклад, прилад споживає потужність 0,5 кВт протягом 2 год, витрата енергії складе 0,5 Х 2 = 1 кВт год; 1 кВт год енергії буде також витрачено, якщо ланцюг споживатиме (або витрачатиме) потужність 2 кВт протягом півгодини, 4 кВт протягом чверті години і т.д. Електричний лічильник, встановлений у будинку чи квартирі, де ви живете, враховує витрати електроенергії в кіловат - годинах. Помноживши свідчення лічильника на вартість 1 кВт-год (сума в коп.), Ви дізнаєтесь, на яку суму витрачено енергії за тиждень, місяць.

При роботі з гальванічними елементами або батареями говорять про їхню електричну ємність в ампер — годиннику, яка виражається добутком значення розрядного струму на тривалість роботи в годиннику. Початкова ємність батареї 3336Л, наприклад, 0,5 Ач. Підрахуй: скільки часу буде батарея безперервно працювати, якщо розряджати її струмом 0,28 А (струм лампочки ліхтаря)? Приблизно одну і три чверті години. Якщо ж цю батарею розряджати інтенсивніше, наприклад, струмом 0,5 А, вона працюватиме менше 1 год. хімічних джерел струму. Початкова ємність, а також рекомендований розрядний струм або опір зовнішнього ланцюга, що визначає розрядний струм елемента або батареї, іноді вказують на їх етикетках або в довідковій літературі.

У цьому уроці я спробував систематизувати і викласти максимум необхідної для радіоаматора-початківця інформації з основ електротехніки, без яких далі немає сенсу, що те, продовжувати вивчати. Урок, вийшов мабуть найтриваліший, але й найважливіший. Раджу поставитися до цього уроку серйозніше, обов'язково завчити виділені визначення, якщо щось, незрозуміло, перечитуйте кілька разів, щоб вникнути в суть сказаного. Як практична робота, можете поексперементувати зі схемами зображеними на малюнках, тобто з батарейками лампочками і змінним резистором. Це піде вам на користь. А взагалі, у цьому уроці, звичайно ж, весь акцент потрібно зробити не на практику, а на засвоєння теорії.

Зміст курсу та наступний урок можете знайти тут.

За матеріалами сайту lessonradio.narod.ru