Formula za izračunavanje napona strujom i otpora

Kod projektiranja sklopova raznih uređaja, radio amateri moraju napraviti precizne izračune uz pomoć mjernih instrumenata i formula. U elektrotehnici su formule izračunate količine električne energije (formule za napon, otpor, struju i tako dalje).

Opće informacije o električnoj struji

Električna struja je proces kretanja nabijenih čestica (slobodni elektroni), koji ima vektor usmjerenosti. Čestice se kreću pod djelovanjem snage električnog polja, koji ima smjer vektora. Ovo polje obavlja rad na pomicanju ovih čestica. Sila struje, napona i otpora utječu na rad električnog polja.

Fizički smisao

Podrazumijeva se fizičko značenje trenutni rad na mjestu, koji korelira s vrijednošću naboja. Pozitivan naboj se kreće s jedne točke s jednim potencijalom na drugi, a potencijal se u ovom trenutku razlikuje od prethodnog. Kao rezultat toga, javlja se potencijalna razlika, nazvana naponom ili EMF (elektromotorna sila).

Da bi se u potpunosti razumio ovaj fizički proces i da se otkrije fizičko značenje stresa, potrebno je nacrtati analogiju s cijevom. Recimo da je cijev napunjena vodom, a na njega je pričvršćen slavina za tapkanje vode. Ova cijev također je opremljena dizalicom za punjenje vode moćnom pumpom.

Da biste pokazali analogiju, trebate otvoriti slavinu, voda počinje istjecati, a možete zaključiti da postoji mali pritisak. U drugom slučaju ispusni klip nije potpuno otvoren i voda se skuplja pomoću crpke. Cijev stvara pritisak i povećava se tlak. Tlačna pumpa je, iu ovom primjeru, snaga električnog polja.

Električna energija, ako nije kontrolirana i ne zna o štetnim učincima na ljudsko tijelo, može stvoriti mnoge probleme, od onečišćenja aparata i požara, a završava prijetnjom ljudskom životu i zdravlju. Sigurnost je vrlo važna u bilo kojem području.

Štetni učinak na čovjeka

Struja je vrlo opasna i uzrokuje nesreće. Radioamateri često su izloženi riziku od električnog udara. Neki radioamateri pokušavaju naglasiti prste i zanemariti sigurnosne tehnike. Većina ih smatra životno opasnim naponom od 500 V, a 110 i 220 - ne štetno za zdravlje. Utjecaji iz izvora struje niske snage (transformator s niskom snagom, kondenzator), prema njihovom mišljenju, nisu opasni.

Prema sigurnosnim mjerama opreza pri radu s električnom energijom, pogrešno su, ali postoji druga strana na ovo pitanje: tijelo svake osobe je individualno, ima različite parametre. Iz ove izjave proizlazi da su smrtonosne karakteristike struje (napona i struje) individualne za svaku osobu. Može pogoditi 36 V, a drugi ne prodrijeti i 220 V.

Učinak električne energije na ljudsko tijelo ovisi o nekoliko čimbenika: snazi ​​i učestalosti, vremenu i putu prolaska kroz tijelo, otporu tijela ili tijela, preko koje struja teče.

Istraživači su utvrdili da magnituda smrtonosne struje koja utječe na srce je više od 100 mA. Struje od 50 mA do 100 mA uzrokuju gubitak svijesti tijekom kratkog dodira na površinu koja provodi struju. Struje do 50 mA mogu uzrokovati ozljede, poput pada s ljestvice, oslobađanje vodiča iz ruke itd.

Utjecaj na faktor poraza još uvijek ima otpor ljudskog tijela. Otpor za svakog pojedinca je teško odrediti, a njegov raspon je od 30 kOhm do 200 kOhm. Ova vrijednost ovisi o različitim čimbenicima: debljini kože, vlage tijela i okoliša, umora, neuroemocionalnog stanja, bolesti i ostalih čimbenika. Otpornost se naglo smanjuje uz visoku vlagu i radi na mokrim područjima.

Napon izračun formula opasna po život, uz pretpostavku da je desni kanal = 2K Ohm i I = 60 mA, je kako slijedi: U = I * R = 0,06 *, 2000 120 V. U tom slučaju opasni napon može se smatrati 120 V ili više.

Učestalost struje je još jedna opasna karakteristika s oštećenjima. Kako se frekvencija povećava, opasnost se smanjuje u izravnom omjeru. Tekuća također ima toplinski učinak, tako da je nemoguće uzeti u obzir visoke frekvencijske struje kao sigurne.

Ozljede zbog struje nazivaju se električnim ozljedama. Svaka od njih ima manju ili veću opasnost. Najopasnije su ozljede primljene od električnog luka, koji ima visoku temperaturu od 5 do 12 tisuća stupnjeva Celzijusa. Vrste električnih ozljeda:

1. Električne opekline nastaju kada toplina utječe na tkiva ljudskog tijela, kroz koje struja teče.
2. Spaljene površine na koži pojavljuju se kada je u izravnom kontaktu s dijelom vodiča koji struji. Pogođeno područje dobiva siva ili blijedo siva boja.
3. Metalizacija kože - impregnacija kože s metalnim česticama u slučaju kratkog spoja ili zavarivanja.
4. Mehanička oštećenja - spazam spontanih mišića, što dovodi do pada. Kod pada, prijelome se javljaju, zglobovi zglobova, itd.
5. Elektroftalmia - upala sluznice očiju kada je izložena elektroškim zračenjem.

Postoji još jedna vrsta poraza - električni šok. Ovaj tip ozljede može se podijeliti u 5 grupa: bez gubitka soznaniya- s gubitkom svijesti povezane sa srčanim poremećajima ili kliničke smrti bez nee- i strujnog udara.

Jedinice mjerenja

Rad električnog polja na naplatu mjeri se u J (Joule), puni u Cl (privjesak). Ovdje, kao što je označeno napon ili jedinicu mjere: omjer tih vrijednosti (za kretanje u J u električnog naboja u Cl), te je razlika potencijala, mjereno volti (V), te je označen s U. razlika potencijala je:

1. Varijabla (amplituda i polaritet variraju s vremenom, ovisno o karakterističnoj frekvenciji).
2. Constant (ima konstantnu vrijednost amplitude i polaritet je konstantna vrijednost).

I također jedinice imaju prefiksi, primjerice kV (kilovolti = 1000B) i MB (megavolt = 1000000V). Postoje vrlo niske vrijednosti, na primjer, mV (millivolt = 0.001V).

AC i DC strujni krugovi

U DC i AC sklopovima, U ima različita svojstva i proizvodi druge učinke na vodiče. Za konstantan napon postoje zakoni za izračunavanje njegovih svojstava, ali za različite metode izračuna pokazatelja značajno se razlikuju. Detaljnije ćemo analizirati sve razlike i sličnosti.

Izračun i analiza lanaca provodi se pomoću Ohmovog zakona: ukupna struja je izravno proporcionalna naponu i obrnuto je proporcionalna zbroju otpora kruga i izvora napajanja.

Posljedica zakona pod uvjetom zanemarivanja unutarnji otpor opskrbe električnom energijom: DC dijela snaga sklop je direktno proporcionalna EMF i obrnuto razmjerna otporu tog dijela.

Snimanje Ohm zakon, čiji je napon slijedi formulu, struje i otpora: I = U / (+ Rvn RTS), gdje - struja intenzitet, U - EMF RTS - otpornost spoja, Rvn - otpornost unutarnji izvor napajanja.

Formula struje kroz otpor i napon: I = U / Rц.

Formula za napon električne struje: U = I * Rc.

Za izračunavanje snage, U mora se pomnožiti pomoću I: P = U * I = U * U / R, gdje je P snaga.

Varijabilni jednofazni napon

U krugovima za izmjeničnu struju pojavljuju apsolutno druge pojave i procese, za njih vrijede i drugi zakoni. Postoje takve osnovne vrste:

1. Trenutni (potencijalna razlika u određenom vremenskom intervalu: u = u (t)).
2. Vršna vrijednost (maksimalna vrijednost U trenutno u vrijeme: u (t) = sin UM * (wt + f), gdje je w - kutna frekvencija, t - i određenom vremenskom F - početna faza kut napona).
3. Prosječna vrijednost (za sinusoid je nula).
4. Rms-Uq (U za cijelo oscilacijsko razdoblje i za sinusoid izgleda kao: Uq = 0,707 * Um).
5. Prosječno ispravljen je uv (prosječna vrijednost modula U: Um je približno jednaka 0.9 * Uq).

U trofaznim strujnim krugovima postoje 2 vrste napona: linearni (faza-faza) i faza (faza-nula). Kada su spojeni u lanac "trokuta", faza i linearni U jednaki su. U slučaju "zvijezde" veze, faza 1 je 1.732050808 puta manja od linearne.

Preporuke za odabir uređaja

Za izračune potrebno je izmjeriti vrijednosti električne energije. Postoje posebni uređaji koji pomažu u točnom izračunavanju. Za mjerenje potencijalne razlike koristi se voltmetar.

Voltmetar (volt - mjerna jedinica EMF, mjerač mjerača I) je uređaj za mjerenje EMF u krugu, povezan paralelno s područjem na kojemu je potrebno izmjeriti.

Za određeni slučaj potrebno je koristiti ovaj ili taj uređaj. Za preciznije izračune kupljeni su uređaji visoke klase točnosti. Razvrstavanje voltmetara:

1. Princip rada: elektromehanički (prekidač) i elektronički.
2. Svrha: DC i AC, puls, selektivni i univerzalni.
3. Dizajn: ploča, prijenosna i stacionarna.

Analogni elektromehanički voltmetar ima velike pogreške u mjerenju u krugovima s visokim otporom, ali se dokazalo u nisko-ohmskim krugovima i mogućnosti modernizacije (povećanje mjernih vrijednosti U zbog dodatnog otpornika).

Ispravljač voltmetra ima višu razinu točnosti. Sastoji se od same mjerne naprave (ima osjetljivost na istosmjernu struju) i ispravljački uređaj. Nisu vrlo široko rasprostranjene zbog visokih pogrešaka, a koriste se kao signalni uređaji (približna vrijednost U).

Digitalni voltmetri Koriste se u kombiniranim instrumentima - multimetarima. Dolazni napon na stezaljke (sonde) instrumenta pretvara se u signal koristeći analogno-digitalni pretvarač (ADC). Na digitalnom zaslonu se prikazuje zaslon. Ova vrsta uređaja je naširoko koristi zbog svoje visoke točnosti i svestranosti.

Pulsni voltmetar Potrebno ga je primijeniti prilikom mjerenja amplituda pulsnih signala i pojedinačnih impulsa.

Glavna primjena voltmetara osjetljiva na fazu je mjerenje kvadraturnih komponenti kompleksnog napona (prisutnost zamišljenih i stvarnih dijelova) primarne harmonike. Obično su opremljeni s 2 pokazatelja za prepoznavanje zamišljenih i stvarnih dijelova. Oni su naširoko korišteni u mjerenju AFC (karakteristika amplitudne faze) za odabir dijelova i podešavanje pojačala.

Voltmetri podgrupa B2 (voltmetri za konstantni napon) i B7 (univerzalni) koriste se za mjerenje nazivnog napona.

Za određivanje AC napona, potrebno je koristiti uređaje iz podskupine B3 ili univerzalnog tipa (B7). Međutim, često se u tim voltmetrima koriste posebni pretvarači od izmjeničnog napona do konstantne.

B3 i B7 izračunavaju se samo za određivanje harmonijskog napona korijenskog srednjeg kvadrata. U ovim električnim mjernim instrumentima moguće je koristiti detektore (pretvornike): vrh, ispravljač i kvadratni. Najbolja opcija je voltmetar na kvadratnom detektoru, dok se izmjerena vrijednost izravno emitira bez ikakvih transformacija. Mjerni instrumenti na piku i ispravljački detektori preračunavaju vrijednosti, čime se smanjuje točnost mjerenja. Za mjerenje periodičkog ne-harmonijskog napona, odaberite voltmetar na kvadratnom detektoru.

Na taj način, Izračun stresa igra važnu ulogu u elektrotehnici. Izračuni za varijabilne i konstantne krugove električne struje znatno se razlikuju, zbog čega je potrebno najprije utvrditi vrstu struje, a zatim izvršiti izračune. No također je potrebno pridržavati se sigurnosnih mjera pri radu s električnom energijom. Uostalom, njegove glavne odredbe temelje se na gorko iskustvo čovječanstva.