Vzorec na výpočet napätia cez prúd a odpor

Pri navrhovaní obvodov rôznych zariadení musia rádioamatéri vykonať presné výpočty pomocou meracích prístrojov a vzorcov. V elektrotechnike sa vzorky používajú na výpočet množstva elektrickej energie (vzorce pre napätie, odpor, prúd a podobne).

Všeobecné informácie o elektrickom prúde

Elektrický prúd je proces pohybu nabitých častíc (voľných elektrónov), ktorý má vektor smeru. Častice sa pohybujú pod pôsobením sily elektrického poľa, ktorá má vektorový smer. Toto pole vykonáva prácu na vysídlení týchto častíc. Sila prúdu, napätia a odporu ovplyvňujú činnosť elektrického poľa.

Fyzický zmysel

Podľa fyzického významu sa rozumie súčasnej prevádzky na mieste, ktorý koreluje s hodnotou poplatku. Pozitívny náboj sa pohybuje z jedného miesta s jedným potenciálom na druhý a potenciál v tomto bode sa líši od predchádzajúceho. V dôsledku toho vzniká potenciálny rozdiel, nazývaný napätie alebo EMF (elektromotorická sila).

Aby sme pochopili tento fyzický proces a zistili fyzický význam stresu, je potrebné urobiť analógiu s trubičkou. Povedzme, že rúra je naplnená vodou a do ňou je naskrutkovaná kohúta na odber vody. Táto rúra je tiež vybavená žeriavom na naplnenie vody silným čerpadlom.

Ak chcete preukázať analógiu, musíte úplne otvoriť kohútik, voda sa začne vylievať a môžete vyvodzovať, že existuje malý tlak. V druhom prípade vypúšťací kohút nie je úplne otvorený a voda sa zachytáva čerpadlom. Rúrka vytvára tlak a zvyšuje tlak. Tlakové čerpadlo je av tomto príklade intenzita elektrického poľa.

Elektrina, ak nie je kontrolovaná a nevie o škodlivých účinkoch na ľudský organizmus, môže spôsobiť mnohé problémy, od spalovania spotrebičov a požiarov až po ohrozenie ľudského života a zdravia. Bezpečnosť je veľmi dôležitá vo všetkých oblastiach.

Zničujúci vplyv na človeka

Elektrina je veľmi nebezpečná a je príčinou nehôd. Rádioamatéri sú často vystavení riziku úrazu elektrickým prúdom. Niektorí rádioamatérov sa snažia zdôrazniť prsty a zanedbávať bezpečnostné techniky. Väčšina z nich považuje život ohrozujúce napätie 500 V a 110 a 220 - nie je škodlivé pre zdravie. Vplyvy nízkonapäťových zdrojov prúdu (výkonový transformátor s nízkym výkonom, kondenzátor) podľa ich názoru nie sú nebezpečné.

Podľa bezpečnostných opatrení pri práci s elektrickou energiou sa mýlia, ale na túto otázku je ďalšia stránka: telo každej osoby je individuálne, má iné parametre. Z tohto tvrdenia vyplýva, že smrteľné charakteristiky elektriny (napätie a prúd) sú individuálne pre každú osobu. Jeden môže zasiahnuť 36 V a druhý neprenikne a 220 V.

Účinok elektrickej energie na ľudské telo závisí od viacerých faktorov: pevnosť a frekvencia, čas a cesta prechodu cez telo, odpor tela alebo oblasti tela, nad ktorým preteká prúd.

Výskumníci zistili, že veľkosť smrteľného prúdu ovplyvňujúceho srdce je viac ako 100 mA. Proudy od 50 mA do 100 mA spôsobujú stratu vedomia počas krátkeho dotyku na povrch, ktorý vedie prúd. Prúdenie až do 50 mA môže spôsobiť zranenia, ako napríklad pádu z rebríka, uvoľnenie vodiča z ruky atď.

Vplyv na poruchový faktor stále má odpor ľudského tela. Odolnosť pre každého jednotlivca je ťažké určiť a jeho rozsah je od 30 kOhm do 200 kOhm. Táto hodnota závisí od rôznych faktorov: hrúbka kože, vlhkosť tela a životné prostredie, únava, neuro-emocionálny stav, choroba a ďalšie faktory. Odolnosť prudko klesá s vysokou vlhkosťou a prácou vo vlhkých priestoroch.

napätie výpočtovej vzorec životu nebezpečná, za predpokladu, že RCH = 2K Ohm a I = 60 mA, je nasledujúci: U = I * R = 0,06 * 2000 = 120 V. V tomto prípade nebezpečné napätie môže byť považovaná za 120 V alebo vyššej.

Frekvencia prúdu je ďalšou nebezpečnou charakteristikou so škodlivým účinkom. Keď sa frekvencia zvyšuje, nebezpečenstvo klesá v priamom pomere. Prúd má tiež tepelný účinok, takže nie je možné považovať vysokofrekvenčné prúdy za bezpečné.

Úrazy spôsobené elektrickou energiou sa nazývajú poranenia elektrickým prúdom. Každý z nich nesie menšie alebo väčšie nebezpečenstvo. Najnebezpečnejšie sú zranenia získané z elektrického oblúka, ktorý má vysokú teplotu 5 až 12 tisíc stupňov Celzia. Druhy poranení elektrickým prúdom:

1. Elektrické popáleniny sa vyskytujú, keď teplo ovplyvňuje tkanivá ľudského tela, cez ktoré preteká prúd.
2. Spálené miesta na koži sa vyskytujú, keď sú v priamom kontakte s prúdovou časťou vodiča. Dotknutá oblasť získa šedú alebo svetlošedú farbu.
3. Metalizácia pokožky - impregnácia pokožky kovovými časticami v prípade skratu alebo zvárania.
4. Mechanické poškodenie - spontánny svalový kŕč, ktorý vedie k pádu. Pri páde dochádza k zlomeninám, zlomeninám kĺbov atď.
5. Elektroftalmia - zápal sliznice očí pri vystavení elektrickému oblúkovému žiareniu.

Existuje iný druh porážky - zásah elektrickým prúdom. Tento typ porážky možno rozdeliť do piatich skupín: bez straty vedomia, so stratou vedomia súvisiacim s porušením srdcovej činnosti alebo bez nej, klinickou smrťou a zásahom elektrickým prúdom.

Jednotky merania

Práca elektrického poľa pri prenose náboja sa meria v J (Joule), náboj v Cl (prívesok). Tu, rovnako ako v označovaný napätia alebo mernú jednotku: pomer týchto hodnôt (pre pohyb v J do elektrického náboja v Cl) a je potenciálny rozdiel, merané vo voltoch (V) a je označovaný U. Potenciálny rozdiel je:

1. Premenná (amplitúda a polarita závisia od času v závislosti od charakteristickej frekvencie).
2. Konštanta (má konštantnú hodnotu amplitúdy a polarita je konštantná hodnota).

A tiež jednotky merania majú predpony, napríklad kV (Kilovolt = 1000V) a MV (megavolt = 1000000V). Existujú veľmi nízke hodnoty, napríklad mV (milivolt = 0,001 V).

Obvody AC a DC

V obvodoch jednosmerného a striedavého prúdu má U rôzne vlastnosti a spôsobuje ďalšie účinky na vodiče. Pre konštantné napätie existujú zákony na výpočet jeho charakteristík, ale premenlivé metódy výpočtu ukazovateľov sú výrazne odlišné. Budeme podrobnejšie analyzovať všetky rozdiely a podobnosti.

Výpočet a analýza reťazcov sa vykonáva pomocou Ohmovho zákona: celkový prúd je priamo úmerný napätiu a je nepriamo úmerný súčtu odporu obvodu a zdroja energie.

Následkom zákona bolo, že vnútorný odpor zdroja elektrickej energie je zanedbávaný: prúd okruhu je priamo úmerný emf a nepriamo úmerný odporu tohto úseku.

Záznam Ohm právo, ktorého napätie sleduje vzorec, prúd a odpor: I = U / (RVN + RTS), kde I - intenzita prúdu, U - EMF Rts - obvod odporu, RVN - interný napájací zdroj odpor.

Vzorec prúdu cez odpor a napätie: I = U / Rτ.

Vzorec pre napätie elektrického prúdu: U = I * Rz.

Na výpočet výkonu musí byť U vynásobený hodnotou I: P = U * I = U * U / R, kde P je výkon.

Variabilné jednofázové napätie

V obvodoch pre striedavý prúd sa vyskytujú absolútne iné javy a procesy, pre ktoré platia iné zákony. Existujú také základné typy:

1. Okamžitý (potenciálny rozdiel v určitom časovom intervale: u = u (t)).
2. Hodnota amplitúdy (maximálna hodnota okamžitého U v čase: u (t) = Um * sin (wt + f), kde w je uhlová frekvencia, t je špecifický časový moment a f je uhol počiatočnej fázy napätia.
3. Priemerná hodnota (pre sínusoid je nula).
4. Hodnota rms-Uq (U pre celé obdobie oscilácie a pre sinusoid vyzerá takto: Uq = 0.707 * Um).
5. Priemerná hodnota je Uv (priemerná hodnota modulu U: Um je približne rovná 0,9 * Uq).

V trojfázových prúdových obvodoch existujú dva typy napätia: lineárne (fázové) a fázové (fázové nuly). Pri pripojení v reťazci "trojuholníka" sú fázy a lineárne U rovnaké. V prípade spojenia "hviezda" je fáza jedna 1,732050808 krát menšia ako lineárna.

Odporúčania pre výber zariadenia

Pri výpočtoch je potrebné merať hodnoty elektrickej energie. Existujú špeciálne zariadenia, ktoré pomáhajú pri presných výpočtoch. Na meranie potenciálneho rozdielu sa používa voltmetr.

Voltmetr (volt - jednotka merania EMF, meter - I measure) je zariadenie na meranie EMF v obvode, paralelne prepojené s oblasťou, na ktorú je potrebné merať.

V konkrétnom prípade je potrebné použiť toto alebo toto zariadenie. Pre presnejšie výpočty sa zakúpia zariadenia s vysokou presnosťou. Klasifikácia voltmetrov:

1. Princíp činnosti: elektromechanický (spínač) a elektronický.
2. Účel: DC a AC, impulzné, selektívne a univerzálne.
3. Konštrukcia: panel, prenosný a stacionárny.

Analógový elektromechanický voltmetr má veľké chyby merania v obvodoch s vysokým odporom, ale dokázala sa v obvodoch s nízkym ohmom a možnosť modernizácie (zvýšenie nameraných hodnôt U vďaka prídavnému odporu).

Usmerňovač voltmetra má vyššiu triedu presnosti. Skladá sa z meracieho zariadenia samotného (má citlivosť na jednosmerný prúd) a usmerňovacieho zariadenia. Nie sú veľmi rozšírené kvôli vysokým chybám a používajú sa ako signalizačné zariadenia (približná hodnota U).

Digitálne voltmetre Používajú sa v kombinovaných prístrojoch - multimetre. Vstupné napätie na svorkách (sondy) prístroja sa prevedie na signál pomocou analógovo-digitálneho meniča (ADC). Na displeji sa zobrazí displej. Tento druh zariadení bol široko používaný pre svoju vysokú presnosť a všestrannosť.

Impulzný voltmetr Je potrebné ho aplikovať pri meraní amplitúd impulzných signálov a jednotlivých impulzov.

Hlavné použitie je meranie fázovo citlivý voltmeter kvadratúrnej zložiek kombinovanej napätia (prítomnosť reálne a imaginárne časti) primárneho harmonické. Zvyčajne sú vybavené 2 indikátormi na identifikáciu imaginárnych a skutočných častí. Boli široko používané pri meraní AFC (charakteristika amplitúdovej fázy) pre výber častí a nastavenie zosilňovačov.

Voltmetre podskupiny B2 (voltmetre pre konštantné napätie) a B7 (univerzálne) sa používajú na meranie menovitého napätia.

Na určenie striedavého napätia je potrebné používať zariadenia z podskupiny B3 alebo univerzálneho typu (B7). V týchto voltmetroch sa však často používajú špeciálne meniče od striedavého napätia k konštantnému.

B3 a B7 sú vypočítané iba na určenie harmonického napätia koreňového stredného štvorca. V týchto elektrických meracích prístrojoch je možné použiť detektory (konvertory): vrchol, usmerňovač a kvadratické. Najlepšou možnosťou je voltmetr na kvadratickom detektore, zatiaľ čo nameraná hodnota je výstup priamo bez akejkoľvek transformácie. Meracie prístroje na detektoroch špičiek a usmerňovačov prepočítavajú hodnoty, čím sa znižuje presnosť meraní. Na meranie periodického neharmonického napätia vyberte voltmetr na kvadratickom detektore.

Týmto spôsobom, výpočet stresu zohráva dôležitú úlohu v elektrotechnike. Výpočty pre premenné a konštantné obvody elektrického prúdu sa značne líšia, v dôsledku čoho je potrebné najprv určiť typ prúdu a potom vykonať výpočty. Pri práci s elektrickou energiou je však potrebné dodržiavať aj bezpečnostné opatrenia. Koniec koncov, jeho hlavné ustanovenia sú založené na horkej skúsenosti ľudstva.