Формула силы тока через сопротивление и напряжение – Закон Ома — физика процесса на примере движения воды. Формулы зависимости сопротивления, напряжения, силы тока и мощности

Содержание

Закон Ома — физика процесса на примере движения воды. Формулы зависимости сопротивления, напряжения, силы тока и мощности


Существует всего 2 базовых формулы которые помогут вам понять взаимосвязь между силой тока(Амер), напряжением(Вольт), сопротивлением (Ом) и мощностью (Ватт).

Зная хотя бы два из перечисленных параметра вы всегда можете рассчитать два других.

 


ЗАКОН ОМА







Базовая формула

P=I*E

E=I*R

 

Расчет напряжения

E=P/I

E=I*R

E=SQR(P*R)

Расчет силы тока

I=P/E

I=E/R

I=SQR(P/R)

Расчет мощности

P=I*E

P=E 2 /R

P=I 2 *R

Расчет сопротивления

R=E 2 /P

R=E/I

R=P/I 2

P — Мощность (Ватт)
E — Напряжение (Вольт)
I — Сила тока (Ампер)
R — Электрическое сопротивление (Ом)
SQR — квадратный корень

 




Для справки:


Мы используем переменную E для обозначения напряжения, иногда вы можете встретить  обозначение V для напряжения. Не дайте себя запутать названиям переменных.


Изменение сопротивления:


На следующей схеме вы видите разность сопротивлений между системами изображенными на правой и левой стороне рисунка. Сопротивление давлению воды в кране противодействует задвижка, в зависимости от степени открытия задвижки изменяется сопротивление.


Сопротивление в проводнике изображено в виде сужения проводника, чем более узкий проводник тем больше он противодействует прохождению тока.


Вы можете заметить что на правой и на левой стороне схемы напряжение и давление воды одинаково.


Вам необходимо обратить внимание на самый важный факт.


В зависимости от сопротивления  увеличивается и уменьшается сила тока.


Слева при полностью открытой задвижке мы видим самый большой поток воды. И при самом низком сопротивлении, видим самый большой поток электронов (Ампераж) в проводнике.


Справа задвижка закрыта намного больше и поток воды тоже стал намного больше.


ужение проводника тоже уменьшилось вдвое, я значит вдвое увеличилось сопротивление протеканию тока. Как мы видим через проводник из за выского сопротивления протекает в два раза меньше электронов.




Для справки


Обратите внимание что сужение проводника изображенное на схеме используется только для примера сопротивления протеканию тока. В реальных условиях сужения проводника не сильно влияет на протекающий ток. Значительно большее сопротивление могут оказывать полупроводники и диэлектрики.


Сужающийся проводник на схеме изображен лишь для примера, для понимания сути происходящего процесса.

Формула закона Ома — зависимость сопротивления и силы тока


I = E/R

Как вы видите из формулы, сила тока обратнапропорциональна сопротивлению цепи.


Больше сопротивление = Меньше ток

 


* при условии что напряжение постоянно.

 


Изменение напряжения.


На изображенной схеме во всех системах сопротивление имеет одинаковую величину.

В этот раз на картинке изменяется сопротивление/давление.


Вы можете увидеть что при увеличении напряжения приводит к увеличению протекающего тока даже при постоянном сопротивлении.

Формула закона Ома — зависимость напряжения и силы тока


I = E/R

Обратите внимание что сила тока протекающего в проводнике прямопропорциональна напряжению.

Больше напряжение = Больше сила тока


 


* при условии что сопротивление постоянно.

 


Математический рассчет




Рассмотрим пример.

У нас есть аккумуляторная батарея с напряжением питания 12 Вольт. К ней напрямую подключен резистор (сопротивление) 10 Ом. Для того что бы рассчитать какая мощность приложена к нашему резистору, можно воспользоваться формулой.

P = E2/R

P = 122/10

P = 144/10.
P = 14.4 watts

Мощность рассеиваемая на резисторе состовляет 14,4 Ватта.

Если вы хотите определить величину тока протекающего через проводник, мы используем другую формулу

I = E/R

I = 12/10
I = 1.2 amps

Сила тока протекающего через цепь составляет 1,2 Ампера

—————-

Калькуляторы зависимости напряжения, силы тока и сопротивления.

 


1. Калькулятор рассеиваемой мощности  и протекающей силы тока в зависимости от сопротивления и приложенного напряжения.


 




Демо закона Ома в реальном времени.

Для справки

В данном примере вы можете увеличивать напряжение и сопротивление цепи. Данные изменения в реальном времени будут изменять силу тока протекающего в цепи и мощность рассеиваемую на сопротивлении.

Если рассматривать аудио системы — вы должны помнить что усилитель выдает определенное напряжение на определенную нагрузку (сопротивление). Соотношение двух этих величин определяет мощность.

Усилитель может выдать ограниченную величину напряжения в зависимости от внутреннего блока питания и источника тока. Так же точно ограничена и мощность которую может подать усилитель на определенную нагрузку (к примеру 4 Ома).

Для того что бы получить больше мощности, вы можете подключить к усилителю нагрузку с меньшим сопротивлением (к примеру 2 Ома). Учтите что при использовании нагрузки с меньшим сопротивлением — скажем в два раза (было 4 Ома, стало 2 Ома) — мощность тоже возрастет в два раза.(при условии что данную мощность может обеспечить внутренний блок питания и источник тока).

Если мы возьмем для примера моно усилитель мощностью 100 Ватт на нагрузку 4 Ома, зная что он может выдать напряжение не более 20 Вольт на нагрузку.

Если вы поставите на нашем калькуляторе бегунки

Напряжение 20 Вольт

Сопротивление 4 Ома

Вы получите

Мощность 100 Ватт  

 

Если вы сдвинете бегунок сопротивления на величину 2 Ома, вы увидите как мощность удвоится и составит 200 Ватт.

В общем примере источником тока является аккумуляторная батарея (а не усилитель звука) но зависимости силы тока, напряжения, сопротивления и сопротивления одинаковы во всех цепях.

 


 

www.insidecarelectronics.com

Основы электроники. Ток, напряжение, сопротивление. Напряжение через сопротивление и мощность

Основы электроники. Ток, напряжение, сопротивление.

Эта статья положит начало новой рубрике под названием «Основы электроники» на нашем сайте) Рубрика эта, как, собственно, видно из названия, посвящена будет электронике – от самых азов до всяческих тонкостей при разводке плат и составлении принципиальных электрических схем. Итак начнем!

А начнем мы с рассмотрения основополагающих понятий электроники – тока, напряжения и сопротивления.

Напряжение.

По определению напряжение – это энергия или работа, которая тратится на перемещение единичного положительного заряда из точки с низким потенциалом в точку с более высоким потенциалом. Напряжение представляет собой разность потенциалов между двумя точками. Сразу же остановимся и рассмотрим подробнее понятие – электрический потенциал.

Для определения электрического потенциала необходимо выбрать точку нулевого потенциала, относительно которой будет вестись отсчет. Обычно за ноль потенциала принимают минус питания – это так называемая «земля». Рассмотрим простейшую цепочку, состоящую из источника напряжения и нагрузки – то есть резистора.Пусть напряжение источника равно 10 В, а сопротивление – 5 Ом.

Земля будет точкой отсчета, потенциал в этой точке равен 0. Тогда электрический потенциал в точке 1 будет равен напряжению источника питания, то есть 10 В. Соответственно, в точке 2 потенциал снова уменьшится до нуля, а напряжение на нагрузке будет равно 10 В (разность потенциалов между точками 1 и 2). Вроде бы все несложно и понятно, но это довольно важный момент, надо сразу уяснить для себя понятия напряжения и разности потенциалов, разницу и взаимосвязь между ними.

Так, что там еще по поводу напряжения.. Измеряется оно в Вольтах, но это, наверное, вряд ли для кого то станет большим открытием 😉

Ток.

Ток – скорость перемещения заряда в определенной точке, измеряют эту величину Амперами. Тут тоже есть момент, который важно понять раз и навсегда. Если напряжение мы меряем МЕЖДУ двумя точками, то ток всегда проходит через какую-либо ТОЧКУ схемы, либо через какой-либо элемент схемы. И если говорить о напряжении в какой-то точке схемы, то подразумевается напряжение между этой точкой и землей (потенциал в нашей точке минус потенциал земли, равный 0).

Существует один важный закон для токов, называется он первым законом Кирхгофа и заключается он в том, что «сумма втекающих в точку токов равна сумме вытекающих из этой же точки токов». Для полного понимания смотрим на схему:Тут у нас втекающие токи – , , , а вытекающие – , . И по первому закону Кирхгофа мы имеем:
+ + = + .Вот как-то так =)

Сопротивление.

Сопротивление помогает связать напряжение и ток в цепи. Есть такая потрясающая штука – закон Ома, который говорит нам, что «Сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению рассматриваемого участка цепи». Поясним на простеньком примере:Итак, по закону Ома имеем:Таким образом, можно сказать, что резистор позволяет нам преобразовать ток в напряжение, ну и, соответственно, напряжение в ток.

Рассмотрим возможные соединения резисторов, а именно, последовательное соединение резисторов и параллельное.Имеем три резистора, соединенных последовательно. Общее сопротивление равно сумме каждого из сопротивлений в отдельности, то есть: = + + .Для параллельного соединения резисторов формула выглядит иначе:Очевидно, что при последовательном соединении резисторов общее сопротивление всегда получается большим, чем сопротивление отдельно взятого резистора, а при параллельном соединении резисторов, наоборот, общее сопротивление получается меньшим, чем сопротивление отдельных резисторов. Это важно запомнить и иметь ввиду при разработке электрических схем.

И еще важный момент – не нужно зацикливаться на точном определении значений сопротивления резисторов. Напротив, очень важно выработать способность быстро прикидывать в голове какой резистор нужно засунуть в схему в каждом конкретном случае.

Думаю тут еще надо рассмотреть такую вещь как делитель напряжения, раз уж речь идет о резисторах и сопротивлениях. Делители напряжения, кстати, очень широко используются в схемах, можете взять какую-нибудь и обязательно там найдете с десяток делителей. Но что-то я забежал вперед, сначала рассмотрим, что же это такое. Простейший делитель напряжения – это схема, которая на выходе создает напряжение, равное части напряжения, которое имеется на входе.
Ток в цепи:Тогда что же будет на выходе? Правильно:

xn—-7sbeb3bupph.xn--p1ai

Формула силы тока через мощность и напряжение. Закон Ома

Как узнать ток зная мощность и напряжение

Наверное, каждый кто делал или делает ремонт электрики сталкивался с проблемой определения той или иной электрической величины. Для кого-то это становится настоящим камнем преткновения, а для кого-то все предельно ясно и каких-либо сложностей при определении той или иной величины нет. Данная статья посвящена именно первой категории – то есть для тех, кто не очень силен в теории электрических цепей и тех показателей, которые для них характерны.

Итак, для начала вернемся немного в прошлое и постараемся вспомнить школьный курс физики, касательно электрики. Как мы помним, основные электрические величины определяются на основании всего одного закона – закона Ома. Именно этот закон является базой проведения абсолютно для любых расчетов и имеет вид:

Отметим, что в данном случае речь идет о расчете самой простейшей электрической цепи, которая выглядит следующим образом:

Подчеркнем, что абсолютно любой расчет ведется именно посредством этой формулы. То есть путем не сложных математических вычислений можно определить ту или иную величину зная при этом два иных электрических параметра. Как бы там ни было, наш ресурс призван упростить жизнь тому кто делает ремонт, а поэтому мы упростим решение задачи определения электрических параметров, вывив основные формулы и предоставив возможность произвести расчет электрических цепей онлайн .

Как узнать ток зная мощность и напряжение?

В данном случае формула вычисления выглядит следующим образом:

Расчет силы тока онлайн:

(Не целые числа вводим через точку. Например: 0.5)

Как узнать напряжение зная силу тока?

Для того, чтобы узнать напряжение, зная при этом сопротивление потребителя тока можно воспользоваться формулой:

Расчет напряжения онлайн:

Если же сопротивление неизвестно, но зато известна мощность потребителя, то напряжение вычисляется по формуле:

Определение величины онлайн:

Как рассчитать мощность зная силу тока и напряжения?

Здесь необходимо знать величины действующего напряжения и действующей силы тока в электрической цепи. Согласно формуле предоставленной выше, мощность определяется путем умножения силы тока на действующее напряжение.

Расчет цепи онлайн:

Как определить потребляемую мощность цепи имея тестер, который меряет сопротивление?

Этот вопрос был задан в комментарие в одном из материалов нашего сайта. Поспешим дать ответ на этот вопрос. Итак, для начала измеряем тестером сопротивление электроприбора (для этого достаточно подсоединить щупы тестера к вилке шнура питания). Узнав сопротивление мы можем определить и мощность, для чего необходимо напряжение в квадрате разделить на сопротивление.

Формула расчета сечения провода и как определяется сечение провода

Довольно много вопросов связано с определением сечения провода при построении электропроводки. Если углубиться в электротехническую теорию, то формула расчета сечения имеет такой вид:

Конечно же, на практике, такой формулой пользуются довольно редко, прибегая к более простой схеме вычислений. Эта схема довольно проста: определяют силу тока, которая будет действовать в цепи, после чего согласно специальной таблице определяют сечение. Более детально по этому поводу можно почитать в материале – «Сечение провода для электропроводки »

Приведем пример. Есть бойлер мощностью 2000 Вт, какое сечение провода должно быть, чтобы подключить его к бытовой электропрводке? Для начала определим силу тока, которая будет действовать в цепи:

Как видим, сила тока получается довольно приличной. Округляем значение до 10 А и обращаемся к таблице:

Таким образом, для нашего бойлера потребуется провод сечением 1,7 мм. Для большей надежности используем провод сечением 2 или 2,5 мм.

Автор — Антон Писарев

Мощность электрического тока

Наконец, мощность электрического тока может быть вычислена и в том слу­чае, когда известны напряжение и сопротивление, а сила тока неизвестна. Мощность электрического тока — это отношение произведенной им работы ко времени в течение которого совершена работа.

Итак, для начала вернемся немного в прошлое и постараемся вспомнить школьный курс физики, касательно электрики. Подчеркнем, что абсолютно любой расчет ведется именно посредством этой формулы. То есть путем не сложных математических вычислений можно определить ту или иную величину зная при этом два иных электрических параметра.

Эта схема довольно проста: определяют силу тока, которая будет действовать в цепи, после чего согласно специальной таблице определяют сечение. Есть бойлер мощностью 2000 Вт, какое сечение провода должно быть, чтобы подключить его к бытовой электропрводке? Как видим, сила тока получается довольно приличной. Чтобы уберечь себя от проблем с электропроводкой в процессе эксплуатации необходимо изначально правильно рассчитать и выбрать сечение кабеля ибо от этого будет зависеть и пожаробезопасность здания.

Мощность электрического тока

Если в уже действующей цепи силу тока можно измерить специальными приборами (амперметром), то как быть при проектировании? Ведь мы не можем измерить силу тока в цепи, которой еще нет. В этом случае пользуются расчетным методом. Рассчитывается мощность на этапе планирования электропроводки в квартире. Даже наоборот: как раз потому и опаснее. Вода. Вот она, водопроводная труба, и вот закрытый кран. Ничего не течет, не капает.

Где-то гудят насосы, гонят воду в систему, создают это самое давление. А вот наш провод электрический. И в проводе молча ждет напряжение, когда замкнется выключатель, чтобы потоки электронов двинулись выполнять свое предназначение. И вот открылся кран, потекла струя воды. По всей трубе течет, двигаясь от насоса к расходному крану. А как только замкнулись контакты выключателя, в проводах потекли электроны.

И еще есть сопротивление. А с точки зрения науки все строго: существует так называемый закон Ома. Гласит он следующим образом: I = U/R. I — сила тока. Измеряется в амперах. Измеряется в вольтах.

Собственно, это вся необходимая и достаточная для нас теория. Ты скажешь: — Зачем мне это все надо? Формулы, цифры… Основы. Как можно быть уверенным, не зная простейших истин и расчетов? Как правило, эти 2 величины известны, а результат (сила тока) безусловно необходим для определения допустимого сечения провода и для выбора защиты.

В электроэнергетике используется так называемый «переменный» ток. То есть, те самые электроны движутся в проводах не всегда в

xn—-7sbeb3bupph.xn--p1ai

Формулы для расчета электрических величин.

Проводя диагностику и ремонт холодильников Стинол, мастер периодически сталкивается с необходимостью проводить измерения электрических величин. По результатам измерения делаются выводы о работоспособности той или иной детали электрооборудования холодильника.
На практике, рассматривая какую-либо электрическую нагрузку, полезно заранее знать, какое сопротивление соответствует какой мощности и ток какой величины потечет через эту нагрузку при подаче на нее питающего напряжения 220 Вольт. Если немного упростить теорию, все это не сложно вычислить, пользуясь формулами, приведенными ниже.

Обозначения:
I — Сила тока в цепи, единицы измерения — Амперы (А)
U — Напряжение, единицы измерения — Вольты (В)
R — Сопротивление нагрузки, единицы измерения — Омы (Ом)
P — Электрическая мощность нагрузки, единицы измерения — Ватты (W)

Эти электрические величины связаны друг с другом следующими формулами:

I=U/R
P=IU

Электрооборудование холодильников Стинол рассчитано на питание от сети переменного тока напряжением 220 Вольт. Соответственно, вместо «U» в формулы можем смело подставлять число 220. Путем нехитрых перестановок получаем следующую кучу формул на любой случай:


I=220/R
I=P/220
R=220/I
R=48400/P
P=220·I
P=48400/R

Важно!   В цепях переменного тока данные формулы справедливы только для активной нагрузки, сопротивление которой переменному току не зависит от его частоты. Для реактивных потребителей (емкости и индуктивности) эти равенства выполняться уже не будут. А это значит, что по большому счету, при ремонтах холодильников Стинол всю эту математику мы можем применять только к нагревателям системы No Frost. А различные электродвигатели (мотор-компрессор, вентилятор, микродвигатель таймера и т.п.), являясь нагрузкой реактивной (индуктивной) автоматически из подобных рассчетов выпадают.

Во время работы удобно иметь под рукой табличку для быстрого взаимного пересчета электрической мощности, сопротивления и силы тока. Подобная табличка представлена ниже, в свое время она была составлена мной для быстрого ориентирования в параметрах нагревателей оттайки различных импортных холодильников. Специалисту по ремонту холодильников Стинол она тоже может оказаться полезной.

Пользоваться таблицей достаточно просто:
• Измерив мультиметром сопротивление нагревателя, и найдя соответствующую строчку в таблице, сразу становится ясно, какой мощностью он обладает и какой ток потечет через него при подаче питающего напряжения 220 Вольт.
• Узнав при помощи токовых клещей, какой ток потребляет нагреватель, по таблице можно выяснить его сопротивление и мощность.
• Узнав по маркировке нагревателя его мощность, легко выяснить его сопротивление и ток.

сила тока, Амощность, Wсопротивление, Ом
0.012.222k
0.05114.4k
0.1222.2k
0.2441.1k
0.366733
0.488550
0.5110440
0.6132366
0.7154314
0.8176275
0.9198244
1220220
1.1242200
1.2264183
1.3286169
1.4308157
1.5330146
1.6352138
1.7374129
1.8396122
1.9418116
2440110
2.1462105
2.2484100
2.350696
2.452892
2.555088
2.657285
2.759481
2.861679
2.963876
366073
3.168271
3.270469

Распечатать таблицу удобно с этой страницы

www.stinol-repair.ru

Формулы. Постоянный электрический ток | FizPortal

Постоянный электрический ток. Основные формулы.

Сила и плотность электрического тока

I = Δq/Δt = dq/dt,
j = I/S,
[I] = A, [j] = A/м2,
где Δq, dq − заряд прошедший через поперечное сечение проводника за время Δt, dt, S − площадь поперечного сечения проводника.

Плотность тока в проводнике

j = qonvcp,
где vcp − средняя скорость упорядоченного движения зарядов в проводнике, n − концентрация зарядов, qo − заряд частицы − носителя заряда (в металле qo = e).

ЭДС (электродвижущая сила)

E = A/q,
где q − единичный положительный заряд, A − работа сторонних сил по переносу заряда q от отрицательного к положительному полюсу источника.

Сопротивление однородного линейного проводника (R)

R = ρl/S, [R] = 1 Ом.

Проводимость проводника

G = 1/R = S/(ρl), [G] = Ом−1.

Удельная электрическая проводимость

σ = 1/ρ, [σ] = (Ом•м)−1,
здесь ρ − удельное электрическое сопротивление, S − площадь поперечного сечения проводника, l − его длина.

Сопротивление проводников при последовательном соединении

R = R1 + R2 + … + Rn = ΣRi.

Сопротивление проводников при параллельном соединении

1/R = 1/R1 + 1/R2 + … + 1/Rn = Σ1/Ri,
где Ri − сопротивление i-го проводника, n − число проводников.

Зависимость удельного сопротивления ρ от температуры

ρ = ρo(1 + αt), [ρ] = Ом•м,
где α − температурный коэффициент сопротивления [α] = K−1, ρo − удельное сопротивление проводника при 273 К (0 °С).

Закон Ома для однородного участка цепи

U = IR, I = U/R,

Закон Ома для неоднородного участка цепи

φ1 − φ2 = E12 − IR,

Закон Ома для замкнутой цепи

E = I(R + r), I = E/(R + r),
где U − напряжение на участке цепи, r − внутреннее сопротивление источника тока, R − сопротивление цепи (участка цепи), φ1 − φ2 − разность потенциалов на концах участка цепи, E12 − алгебраическая сумма ЭДС источников тока, входящих в участок, E − алгебраическая сумма ЭДС всех источников тока цепи.

Последовательное соединение одинаковых элементов ЭДС батареи

Eб = nE,
внутреннее сопротивление батареи
rб = nr,
ток в полной цепи
I = nE/(R + nr),
где E − ЭДС одного элемента, n − число элементов.

Параллельное соединение одинаковых элементов ЭДС батареи

Eб = E,
внутреннее сопротивление батареи
rб = r/n,
ток в полной цепи
I = E/(R + r/n),
где n − число элементов.

Работа постоянного тока за время t

A = IUt = I2Rt = U2t/R.

Мощность тока

P = IU = I2R = U2/R.

 За время t в цепи постоянного тока выделяется теплота (закон Джоуля-Ленца)

Q = I2Rt.

Электрический ток в электролитах (законы Фарадея)

m = kq,
k = M/(NAeZ) = M/(FZ),
где m − масса вещества, выделившегося на электроде, k − электрохимический эквивалент вещества, q − электрический заряд, прошедший через электролит.
 Если ток в цепи постоянен, то
q = IΔt
и
m = kIΔt.

Обобщенный закон

m = MIΔt/(FZ),
здесь Δt − промежуток времени, за который заряд проходит через электролит, Z − валентность иона, F = eNA = 96500 Кл/моль − постоянная Фарадея.
 Закон Ома справедлив для электролитов.

fizportal.ru