Ce este tensiunea și curentul?
Astăzi vom vorbi despre cele mai de bază concepte de curent, tensiune, fără înțelegere comună ceea ce face imposibilă construirea oricărui dispozitiv electric.
Deci, ce este tensiunea?
Mai simplu spus Voltaj- diferenta de potential intre doua puncte circuit electric , măsurată în Volți. Este de remarcat faptul că tensiunea este întotdeauna măsurată între două puncte! Adică, când se spune că tensiunea de pe piciorul controlerului este de 3 volți, înseamnă că diferența de potențial dintre piciorul controlerului și masă este aceeași de 3 volți.
Pământul (Masa, Zero) este un punct schema electrica cu potential 0 Volt. Cu toate acestea, este de remarcat faptul că tensiunea nu este întotdeauna măsurată în raport cu pământul. De exemplu, prin măsurarea tensiunii dintre două borne ale controlerului, vom obține diferența de potențiale electrice ale acestor puncte din circuit. Adică, dacă există 3 volți pe un picior (adică punct dat are un potențial de 3 volți față de pământ), iar pe al doilea potențial de 5 volți (din nou potențial față de pământ), obținem o valoare a tensiunii egală cu 2 volți, care este egală cu diferența de potențial dintre punctele 5 și 3 volți .
Din conceptul de tensiune rezultă următorul concept - curent electric. Din cursul de fizică generală ne amintim că curentul electric este mișcarea direcționată a particulelor încărcate de-a lungul unui conductor, măsurată în Amperi. Particulele încărcate se mișcă datorită diferenței de potențial dintre puncte. Este în general acceptat că curentul curge dintr-un punct cu o sarcină mare către un punct cu o sarcină mai mică. Adică tensiunea (diferența de potențial) este cea care creează condițiile pentru fluxul de curent. În absența tensiunii, curentul este imposibil, adică nu există curent între punctele cu potențial egal.
Pe drum, curentul întâmpină un obstacol sub formă de rezistență, care îi împiedică curgerea. Rezistența se măsoară în ohmi. Vom vorbi mai multe despre asta în lecția următoare. Cu toate acestea, următoarea relație a fost stabilită de mult timp între curent, tensiune și rezistență:
Unde I - curent în amperi, U - tensiune în volți, R - rezistență în ohmi.
Această relație se numește legea lui Ohm. Următoarele concluzii din legea lui Ohm sunt de asemenea adevărate:
Dacă mai aveți întrebări, adresați-le în comentarii. Doar datorită întrebărilor dumneavoastră vom putea îmbunătăți materialul prezentat pe acest site!
Atâta tot, în lecția următoare vom vorbi despre rezistență.
Orice copiere, reproducere, citare a materialului, sau părți ale acestuia, este permisă numai cu acordul scris al administrației MKPROG .RU. Copierea, citarea, reproducerea ilegală se pedepsește prin lege!
Ne amintim de la lecțiile de fizică liceu postulat de bază. Arata cam asa.
Puterea curentă este o mărime care caracterizează cantitativ mișcarea ordonată a particulelor încărcate
Pentru a înțelege această definiție, mai întâi trebuie să aflați ce este „mișcarea ordonată a particulelor încărcate”. Exact asta este curentul electric. Astfel, puterea curentului permite o măsurare numerică a curentului electric.
De exemplu, o cantitate dată sarcini electrice poate călători de-a lungul conductorului timp de 1 oră sau 1 secundă. Este clar că în al doilea caz intensitatea trecerii sarcinilor va fi mult mai mare. În consecință, curentul va fi mai mare. Din moment ce în sistem international Unitatea de timp SI este considerată a fi 1 secundă, apoi ajungem la definiția puterii curentului.
Puterea curentă este cantitatea de electricitate care trece prin secţiune transversală dirijor într-o secundă.
Unitate de curent
Unitatea de măsură a curentului este Amper. Amperi este puterea curentului electric la care trece o cantitate de electricitate egală cu un coulomb prin secțiunea transversală a conductorului în fiecare secundă: 1 amper = 1 coulomb/1 secundă.
Unități de măsură suplimentare întâlnite cel mai frecvent în sectorul energetic:
- 1 mA (miliamperi) = 0,001 A;
- 1 pA (microamp) = 0,000001 A;
- 1 kA (kiloamperi) = 1000 A.
Acum știm cum se măsoară curentul.
Măsurarea curentului
Un dispozitiv este folosit pentru a măsura puterea curentului Ampermetru. Pentru măsurarea curenților foarte mici se folosesc miliampermetrele și microampermetrele.
Simboluri ale ampermetrului și miliampermetrului
Pentru a măsura curentul, trebuie să conectați ampermetrul la circuitul deschis, adică în serie. Curentul măsurat trece de la sursă prin ampermetru și receptor. Acul ampermetrului arată curentul din circuit. Unde exact să porniți ampermetrul în circuit este irelevant, deoarece puterea curentului într-un circuit închis simplu (fără ramuri) va fi aceeași în toate punctele circuitului.
Dispozitiv ampermetru
În tehnologie există curenți foarte mari (mii de amperi) și foarte mici (milionimi de amperi).
De exemplu, puterea curentului unui aragaz electric este de aproximativ 4 - 5 amperi, lămpile cu incandescență - de la 0,3 la 4 amperi (și mai mult). Curentul care trece prin fotocelule este de doar câțiva microamperi. În firele principale ale substațiilor care furnizează energie electrică rețelei de tramvai, curentul ajunge la mii de amperi.
Conceptul de putere a curentului este baza ingineriei electrice moderne. Fără aceste cunoștințe de bază, este imposibil să faceți calcule pentru circuite, să efectuați operații electrice, să preveniți, să identificați și să eliminați deteriorarea circuitului.
Cum apare
Pentru a înțelege ce este puterea curentului, ar trebui să cunoașteți condiția apariției acesteia - existența particulelor cu o încărcare gratuită. Se deplasează prin conductor (secțiunea transversală) dintr-un punct în altul. Fizica curentului constă în mișcarea ordonată a electronilor, asupra cărora este acționat un câmp electric de la o sursă de energie. Cu cât sunt transferate mai multe particule încărcate și cu cât se mișcă mai repede într-o direcție, cu atât mai multă sarcină va ajunge la destinație.
Pe lângă sursa de alimentare, elementele unui circuit închis sunt fire de legătură prin care trece electricitatea și consumatorii de energie (instalații, rezistențe).
Informații suplimentare.În conductoarele metalice, electronii acționează ca un transmițător de sarcină în conductorii gazoși, ionii acționează în conductorii lichidi, transferul particulelor încărcate se realizează folosind ambele tipuri de particule. Încălcarea ordinii de trecere indică o mișcare haotică a sarcinilor, în care circuitul va deveni dezactivat.
Definiţie
Puterea curentului într-un conductor este cantitatea de electricitate deplasată printr-o secțiune transversală într-un interval de timp unitar. Pentru a crește această valoare, trebuie să scoateți lampa din circuit sau să măriți câmpul magnetic creat de baterie.
Unitatea de măsură a curentului electric conform sistemului SI (Systeme International) este amperul (A), numit după remarcabilul om de știință francez al secolului al XIX-lea, Andre-Marie Ampere.
Informații suplimentare. Amperiul este o măsură electrică destul de impresionantă. O valoare curentă de până la 0,1 A reprezintă un pericol de moarte pentru viața umană. Un bec de uz casnic care arde de 100 W transmite aproximativ 0,5 A de energie electrică Într-un încălzitor de cameră, această valoare ajunge la 10 A unui calculator portabil va avea nevoie de o miime de amper.
În practica ingineriei electrice, măsurătorile cantităților mici pot fi exprimate în micro și miliamperi.
Puterea curentului este determinată de un dispozitiv de măsurare (amperi sau galvanometru), conectându-l secvenţial la secţiunea dorită a circuitului. Cantitățile mici sunt măsurate cu un micro- sau miliampermetru. Principalele metode de găsire a cantității de energie electrică folosind instrumente sunt:
- Magnetoelectric – cu o valoare constantă a curentului. Această metodă se caracterizează prin precizie sporită și consum redus de energie;
- Electromagnetic – pentru cantități staționare și în schimbare. Când se utilizează această metodă, curentul din circuit este găsit ca rezultat al transformării câmp magneticîn semnalul de ieșire al senzorului de modulație;
- Indirect - bazat pe măsurarea tensiunii la o rezistență cunoscută. Apoi, calculați valoarea dorită folosind legea lui Ohm, prezentată mai jos.
Conform definiției, puterea curentă (eu) poate fi găsit folosind formula:
I = q/t, unde:
- q – sarcina care trece prin conductor (C);
- t este durata timpului petrecut în mișcarea particulelor (s).
Formula pentru puterea curentului este următoarea: valoarea necesară I este raportul dintre sarcina trecută prin conductor și perioada de timp utilizată.
Fiţi atenți! Puterea curentului este determinată nu numai prin sarcină, ci și prin formule de calcul bazate pe legea lui Ohm, care spune: puterea electricității este direct proporțională cu tensiunea conductorului și invers proporțională cu rezistența acestuia.
Formula legii lui Ohm vă va ajuta să găsiți puterea curentă, care arată ca raportul:
I = U / R, aici:
- U – tensiune (V);
- R – rezistență (Ohm).
Această relație stabilită de mărimi fizice este utilizată pentru diferite calcule:
- luând în considerare caracteristicile sursei de alimentare;
- pentru calcule în circuite de curent de orice direcție;
- pentru circuite multifazate.
Fiţi atenți! Dacă conductoarele sunt conectate în serie, atunci electricitatea fiecăruia dintre ele este egală. O conexiune paralelă oferă un număr de amperi, care este suma valorilor curente ale fiecărui conductor.
Cum să găsiți puterea (rata de transfer sau conversie a energiei) folosind valoarea curentă? Pentru a face acest lucru, trebuie să utilizați formula:
P = U*I, unde valorile înmulțite au fost menționate mai sus.
Specie
Cu electricitate constantă și alternativă, puterea sa variază. Pentru un lanț cu mișcarea particulelor într-o direcție constantă, toți parametrii rămân neschimbați. O specie variabilă este capabilă să-și schimbe amploarea cu aceeași direcție sau cu schimbarea direcției. Cantitatea de energie electrică în acest caz este:
- instantanee, în funcție de amplitudinea și frecvența oscilațiilor asociate cu frecvența unghiulară;
- amplitudine - valoarea maximă a curentului instantaneu pentru o anumită perioadă;
- eficient - la conversia energiei, cantitatea de căldură de la ambele tipuri de curent este aceeași.
Rețelele electrice de uz casnic au scurgeri AC, transformată în constantă la trecerea prin sursa de alimentare a unui aparat electric (calculator, televizor).
Mărimea curentului este un concept strâns legat de energia electrică, care este de mare importanță pentru viața de zi cu zi, economie nationala, obiecte strategice. Mai mult, industria energiei electrice este baza economică a statului și vectorul determinant al dezvoltării în interiorul țării și la nivel internațional.
Video
În inginerie electrică, curentul electric este mișcarea particulelor încărcate de-a lungul unui conductor. Această cantitate nu este caracterizată doar de cantitatea de energie electrică care trece printr-un conductor, deoarece un curent de putere diferită și egală poate fi trecut prin același conductor pentru perioade diferite de timp. De aceea nu totul este atât de simplu pe cât pare. Se recomandă să vă familiarizați cu definiții mai detaliate ale curentului electric, cu ce este egal și cum este calculat. Acest articol va explica cum să găsiți curentul într-un conductor și va da formula pentru această ecuație.
Având în vedere cantitatea de energie electrică care circulă printr-un anumit conductor pe diverse intervale de timp, va deveni clar că într-o perioadă scurtă de timp curentul va curge mai intens, așa că mai trebuie introdusă o definiție. Înseamnă curentul care curge într-un conductor pe secundă de timp.
Mărimi de bază care caracterizează fluxul de electroni
Dacă formulăm o definiție bazată pe toate cele de mai sus, atunci puterea curentului electric este cantitatea de electricitate care trece prin secțiunea transversală a conductorului pe secundă. Valoarea este marcată cu litera latină „I”.
Galvanometru pentru măsurarea curenților mici
Important! Experții definesc puterea unui curent electric ca un amper atunci când un coulomb de electricitate trece prin secțiunea transversală a unui conductor într-o secundă.
Adesea, în inginerie electrică, puteți vedea alte unități pentru măsurarea curentului electric: miliamperi, microamperi și așa mai departe. Acest lucru se datorează faptului că astfel de cantități vor fi destul de suficiente pentru a alimenta circuitele moderne. 1 amperi este foarte mare valoare, deoarece o persoană poate fi ucisă de un curent de 100 de miliamperi și, prin urmare, o priză electrică nu este mai puțin periculoasă pentru o persoană decât, de exemplu, o mașină cu viteză.
Schemă care definește conceptul luat în considerare
Dacă se cunoaște cantitatea de electricitate care a trecut prin conductor într-o anumită perioadă de timp, atunci forța (nu puterea) poate fi calculată folosind formula prezentată în imagine.
Când rețeaua electrică este închisă și nu are ramificații, aceeași cantitate de energie electrică curge prin fiecare secțiune transversală pe secundă. Teoretic, acest lucru este justificat după cum urmează: sarcina nu se poate acumula într-un anumit loc, iar puterea curentului electric este aceeași peste tot.
Tipuri de curenți
Surse curente
O sursă de curent electric este un dispozitiv electric care transformă un anumit tip de energie în energie electrică. Astfel de dispozitive sunt împărțite în fizice și chimice.
Principiul de funcționare al surselor chimice se bazează pe conversia energiei chimice în energie electrică. Această transformare are loc în mod independent și nu necesită participare externă. În funcție de reînnoirea elementelor și de tipul reacțiilor, acestea sunt împărțite în:
- Primare (baterii) Sursele primare nu pot fi utilizate a doua oară dacă sunt descărcate, deoarece reacțiile chimice care apar în ele sunt ireversibile. Ele sunt împărțite în celule de combustibil și semi-pile de combustibil. Cele cu combustibil sunt similare cu bateriile, dar chimicale se umplu separat, ca și mâncarea reacție chimică ies afara. Acest lucru îi ajută să lucreze mult timp. Semi-combustibil include unul dintre elemente chimice, iar al doilea ajunge treptat pe parcursul utilizării. Durata de viață a acestora este determinată de furnizarea de substanțe neregenerabile. Dacă regenerarea prin încărcare este posibilă pentru un astfel de element, atunci acesta își reia capabilitățile ca baterie.
Bateriile - ca surse chimice primare de curent
- Bateriile secundare (bateriile) sunt supuse unui ciclu de încărcare înainte de utilizare. Încărcarea pe care o primesc în timpul procesului poate fi transportată împreună cu dispozitivele. După ce încărcarea este consumată, aceasta poate fi regenerată datorită încărcării și reversibilității reacției chimice. De asemenea, sunt clasificate drept secundare elementele regenerabile care sunt încărcate mecanic sau chimic și își restabilesc capacitatea de a alimenta dispozitivele. Ele sunt proiectate în așa fel încât după o anumită perioadă de timp necesită înlocuirea anumitor piese pentru ca reacția să continue.
Tipuri de surse de energie electrică
Important! Trebuie înțeles că împărțirea în baterii și acumulatori este condiționată. Proprietățile bateriei se pot manifesta, de exemplu, în bateriile alcaline, care pot fi reînviate la o anumită stare de încărcare.
De asemenea, în funcție de tipul de reactivi, sursele chimice sunt împărțite în:
- Acid.
- Salină.
- Alcalin.
Sursele fizice de curent electric se bazează pe conversia energiei mecanice, precum și a energiei nucleare, termice sau luminoase în energie electrică.
Generator industrial de curent trifazat
Puterea curentă - cu ce este egală, în ce unități este măsurată, cum să găsiți puterea curentă folosind formula
După cum a devenit deja clar, puterea unui curent electric este o mărime fizică care arată sarcina care trece printr-un conductor pe unitatea de timp. Formula de bază pentru calcularea acesteia arată astfel: I = q/t, unde q este sarcina care curge de-a lungul conductorului în coulombi și t este intervalul de timp în secunde.
De asemenea, puteți calcula puterea curentului electric folosind legea lui Ohm. Afirmă că această valoare este egală cu tensiunea rețelei în volți împărțită la rezistența sa în ohmi. În acest sens, există o formulă de acest fel - I = U/R. Această lege este aplicabilă pentru calcularea valorilor DC.
Pentru a calcula parametrii variabili ai energiei electrice, trebuie să împărțiți valorile găsite la rădăcină pătrată din doi.
Pentru informația dumneavoastră! Aceasta este o metodă de măsurare mai practică și trebuie utilizată frecvent, deoarece toate aparatele din casă sau birou sunt alimentate de prize care furnizează curent alternativ. Acest lucru se face deoarece este mai ușor de lucrat și mai convenabil de transformat.
Legea lui Ohm în tabel
Important! Un exemplu clar de funcționare a curentului electric alternativ poate fi observat atunci când lămpile fluorescente sunt aprinse. Până când se aprind complet, vor clipi pentru că curentul se mișcă înainte și înapoi în ele.
Unitatea de măsură a curentului este amperul. Este definită ca puterea unui curent constant care trece prin conductoare paralele infinite de cea mai mică secțiune transversală circulară (cu o suprafață circulară minimă a secțiunii transversale), separate de 1 metru și situate într-un spațiu de vid fără aer. Această interacțiune pe o lungime de un metru a acestor conductori este egală cu 2 × 10 cu puterea a șaptea minus a lui Newton. Dacă un coulomb de sarcină trece printr-un conductor într-o secundă de timp, atunci curentul din acesta este egal cu un amper.
Bateriile reîncărcabile sunt surse secundare, dar sunt indisolubil legate de baterii
De ce trebuie să măsurați curentul?
Puterea curentului într-un conductor sau secțiune a unui circuit electric este măsurată pentru a avea o idee despre caracteristicile unui conductor sau circuit dat. Deoarece puterea curentului este unul dintre principalii parametri ai electricității, este indisolubil legată de alte valori, cum ar fi tensiunea și rezistența. Mai mult, așa cum a devenit deja clar, aceste trei cantități se pot determina proporțional reciproc.
Panoul solar este, de asemenea, o sursă care convertește energia luminoasă
Calculele puterii curentului electric se fac în diferite cazuri:
- La aşezarea reţelelor electrice.
- La crearea dispozitivelor.
- În scop educativ.
- Atunci când alegeți piesele potrivite pentru a efectua anumite acțiuni.
Diagrama dispozitivului generator de curent
Dispozitiv electric pentru măsurarea curentului
Pentru a măsura puterea curentului electric, utilizați dispozitiv special numit ampermetru. Dacă este necesar să se măsoare curenți de diferite puteri, atunci se recurge la utilizarea miliampermetrelor și macroampermetrelor. Pentru a măsura valoarea necesară cu acesta, acesta este conectat la circuit în serie. Curentul care trece prin dispozitiv va fi schimbat de acesta, iar datele vor fi afișate pe un afișaj digital sau cântare analogice.
Important! Merită să ne amintim că puteți porni ampermetrul în orice parte a rețelei, deoarece puterea curentului într-un circuit închis simplu fără ramificații este aceeași în toate punctele.
Testerele și multimetrele moderne conțin funcția de măsurare a curentului electric, astfel încât nu este nevoie să recurgeți la dispozitive mari destinate utilizării industriale
Puterea curentului acasă poate fi măsurată folosind un multimetru
Astfel, puterea curentului electric este o caracteristică fundamentală a particulelor în mișcare. Nu numai că arată clar ce tensiune și rezistență sunt în rețea, dar determină și alte cantități importante, cum ar fi EMF etc.
3451
În articolul precedent, ne-am uitat la curentul electric. În acest articol ne vom uita la unitățile de măsură. Cum putem trăi fără ele? Dar pentru a nu complica lucrurile, le vom lua în considerare doar pe cele mai necesare, iar pe viitor, în principiu, vor fi necesare doar ele.
Știm deja că curentul electric este mișcarea particulelor. Pentru ca aceste particule să se miște, este necesară o forță externă direcționată (de exemplu, un câmp electric). Și această forță care mișcă particulele trebuie menținută.
Sursa de alimentare (sursa de tensiune, sursa de curent) are doua borne sau doi poli. Care au o diferență de potențial. Diferența de potențial, dacă este explicată în cuvinte simple, este o sursă de particule care tind unele la altele. Adică, dacă este posibil, particulele de la terminalul (-) vor tinde către terminalul (+).
Să ne uităm la poză.
plasați cursorul sau faceți clic pentru a anima
În imagine vedem sursa de alimentare și conductorul. Dacă trecem mouse-ul peste imagine, sursa de energie se „învârte”, adică se menține un fel de forță acolo pentru a transfera particulele. Conductorul nu este conectat la sursa de alimentare, adică circuitul nu este închis. Pentru ca un curent electric să apară, circuitul trebuie să fie închis.
Să ne uităm la un exemplu.
Într-un conductor ia naștere un curent electric, adică mișcarea ordonată a particulelor. Când particulele încărcate se mișcă, ce vedem?
- 1. Câte particule se mișcă.
- 2. Ce energie este cheltuită în mișcarea particulei.
Puterea curentă
Puterea curentului este o cantitate egală cu raportul dintre cantitatea de sarcină care trece prin secțiunea transversală a unui conductor și timpul de trecere a acestuia. Adică, acesta este răspunsul la prima noastră întrebare, câte sarcini trec prin secțiunea transversală a unui conductor într-un anumit timp.
Unitatea de măsură a curentului este Amperi (A).
Simbol: I
Imaginea de mai jos arată acest moment:
Voltaj
Puterea actuală este mai mult un indicator cantitativ. Pentru ca particulele să se miște, este necesară energie (muncă).
Voltaj ( tensiune electrică) este energia consumată la mutarea unei sarcini. Cu cuvinte simple, aceasta este forța (presiunea) care mișcă sarcinile de-a lungul unui conductor. Astfel am răspuns la a doua întrebare.
Unitatea de măsură pentru tensiunea curentă este Volt (V).
Simbol: U
Acum știm ce putere curentă, tensiunea curentă și simbolurile lor sunt. De asemenea, aș dori să adaug că exemplul apei într-o țeavă este adesea folosit pentru a explica aceste procese. Țevi înăuntru în acest caz, acesta este conductorul, presiunea care împinge apa este tensiunea și cantitatea de apă (prin secțiunea transversală) este curentul.