Архив метки: напряжение

Расчёт мощности

Что такое электрическая мощность?

Прежде всего давайте вспомним, о чём говорит такая характеристика цепи как ток — она говорит нам о количестве зарядов прошедших через поперечное сечение проводника за одну секунду. Напряжение указывает нам на силу, так сказать наших зарядов, а вот мощность говорит нам о работе которую делают эти заряды за одну секунду. Работа измеряется у нас в Джоулях и получается следующее:

1Вт = Дж / 1сек

Мощность — это произведение тока на напряжение.

Формулы для расчёта мощности.

P = U · I

 P = I^2 · R

Р = U^2 / R

P- мощность

I — ток

R — сопротивление

 

Из формул можно заметить, что можно рассчитывать мощность зная только ток с сопротивлением или напряжение с сопротивлением.

Формула ватт

Расчёт мощности на примере. 

Нужно найти мощность сетевого тена с сопротивлением 50 Ом.

Есть два варианта решения:

  1. В первом варианте нам нужно для начала рассчитать ток проходящий через этот тэн. Зная что в сети 220 вольт рассчитаем по закону ома I=U/R  I = 220 вольт / 50 Ом = 4.4 Ампера.Мощность P = U · I P=4.4 A * 220 в= 968 Вт плюс зная, что в сети как правило напряжение превышает 220 вольт можно смело округлить мощность тэна к 1Квт.
  2. Для второго варианта воспользуемся формулой Р = U^2 / R так как напряжение сети нам уже известно P = 220^2 / 50 = 968 Вт аналогично можно округлить до 1Квт.

Контрольные вопросы:

Рассчитайте мощность сетевой лампочки накаливания с сопротивлением 400 Ом.

Ответ

Будем рассчитывать по формуле

Р = U^2 / R

P = 220^2/400=121 Ватт

[свернуть]

Закон Ома применение на практике

В уроке про Закон Ома мы узнали, что ток зависит от напряжения и сопротивления. С увеличением напряжения ток растет с увеличением сопротивления ток уменьшается.

Ниже приведена формула для участка цепи для полной цепи мы рассмотрим после того как познакомимся с внутренним сопротивлением источника тока.

И так, для практики нам понадобится: Мультиметр, 3 резистора на 25 Ом и 1 на 50 Ом.

Соберите схему рис 1.

Рис 1

Измерьте напряжение на R2 оно должно составлять порядка 0.75 вольта далее воспользуемся законом Ома и расчетаем ток протекающий через этот резистор.

I=U/R               I=0.75 v/25 Om =30 mA.

Знание того ,что в последовательной цепи идет один и тот же ток, который в нашем случае составляет 30mA позволяет рассчитать напряжение на резисторе R1.

U=I*R            U=30 mA*50 Om=1.5 v

Вот видите насколько крут Закон Ома, без замера тока в цепи мы смогли его рассчитать, а так же без замеров определить напряжение на резисторе.

Давайте сделаем замеры, что бы убедится в правильности расчётов. Замерьте напряжение на R1 оно должно составить около 1.5 вольт и измерьте ток в цепи который будет составлять около 30mA.

В последовательной цепи амперметр можно подключать в любом месте так как ток в такой цепи везде одинаков.

Соберите схему ниже

 

Так, давайте представим, что мы не знаем сопротивление резисторов R1 и R2, а знаем напряжение и ток проходящий через них.

Дано: U1=2 Вольта U2=1 Вольт Ток I=40mA

Найти: R1-? R2-?

Решение: R=U/I        R1=2/0.04= 50 Om       R2=1/0.04=25 Om

Попрактикуйтесь заменяя резисторы другим номиналам и изменяя их количество в цепи делая контрольные замеры.

В следующем уроке мы по практикуем закон Ома рассчитывая сопротивление для индикаторного светодиода.

Вывод: Между током, сопротивлением и напряжением есть зависимость которая выражена законом Ома.

Напряжённость участка цепи на практике

Это практический урок по теме «напряжение»  в котором мы узнали каким образом появляется сама напряжённость.

Нам понадобится: 3 резистора на 25 Ом и 1 на 50 Ом, мультиметр и две батарейки типа АА.

И так, ЭДС создаёт напряжённость на участках цепи в зависимости от их сопротивления. Чем больше сопротивление участка тем большее напряжение достанется ему от ЭДС.

Значит, если в цепи все участки имеют равное сопротивление, то и их напряжённость будет равна.

  1. Соберите схему 1.

схема 1 Равная напряженность

Как видите все резисторы имеют номинал в 25 Ом и следовательно ЭДС должно создать на них одинаковую напряжённость.

Измерьте напряжение на каждом резисторе, оно должно быть одинаковым с учетом погрешности резисторов сопротивление которых не всегда идеально его номиналу.

2. Замените R3 на резистор в 50 Ом и измерьте напряжение на нём и на остальных резисторах. И тут уже более наглядно видна зависимость напряжённости участка от его сопротивления.

схема 2 Разная напряжённость участков цепи

3. Уберите из цепи один резистор в 25 Ом и измерьте напряжение на оставшихся резисторах. Так как резистор в 50 Ом вдвое больше по сопротивлению чем 25 Ом то и на нем будет вдвое больше напряжение.

схема 3 зависимость напряжения от сопротивления участка цепи

Вывод: ЭДС распределяется по цепи в зависимости от сопротивления её участков, чем большее сопротивление участка относительно других участков тем большее напряжение будет на нём.

Гальванический элемент своими руками.

Гальванический элемент своими руками.

Цель эксперимента: Сделать гальванический элемент.

Нам понадобится: Соль, теплая вода, бумага, 3 монеты, 3 кружочка оцинковки, мультиметр, светодиод.

  1. Растворяем 3 чайных ложки на не большое количество воды, 100 мл. будет достаточно.
  2. Складываем бумагу, что бы потолще была и вырезаем в ней 3 кружочка таким же размером как и монета.
  3. Смачиваем бумагу в солевом растворе.
  4. Делаем «бутерброд» из наших элементов как показано на рисунке.

Чем больше слоёв, тем больше напряжение.

(следите за тем, что бы бумага с одного слоя не соприкасалась с другим)

  1. По меряйте напряжение мультиметром между крайними пластинами.
  2. Подключите светодиод к крайним пластинам как на фото.

(длинная ножка светодиода должна соприкасаться с монетой, а короткая с оцинковкой)

  1. Оставив гальванический элемент на несколько часов в собранном виде, мы сможем наблюдать коррозию металлов, образующуюся за счет химической реакции в ходе которой выделяется электричество.

Вывод: Электричество можно получать химическим путём.

Напряжение

Напряжение – это часть ЭДС от источника энергии, которая достаётся участку цепи.

То есть сумма всех напряжений на участках цепи будет равна ЭДС источника энергии.

Напряжение как и ЭДС измеряется в вольтах.

Напряжение на участках цепи образуется из за разности потенциалов и чем больше сопротивление участка тем больше эта разность потенциалов в следствии чего, напряженность участка увеличивается.

Откуда образуется разность потенциалов, на участке цепи?

Образуется она за счет более медленного движения зарядов перед нагрузкой.

Так, стоп! В прошлом уроке говорилось, что ток в последовательной цепи на всём ее протяжении одинаков, а тут говорится каком-то медленном движении зарядов перед нагрузкой…

Все верно ток одинаков во всей последовательной цепи, а вот скорость движения зарядов по цепи разная на участках с маленьким сопротивлением заряды движутся медленнее, но большим потоком, а вот на нагрузке они движутся быстро и меньшим потоком(количеством) и так получается, что на участке с маленьким и большим сопротивлением проходит одинаковое количество зарядов в секунду. Ускорение зарядов на нагрузке происходит из за более большой разности потенциалов между точками до и после нагрузки.

Напряжение можно рассматривать как часть ЭДС  доставшееся этому участку цепи и его можно использовать для потребителей энергии.

Выше приведенная «фишка» с делением напряжения которая так и называется делитель напряжения. Нагрузка на выходе делителя должна быть не большой, с потреблением измеряемом в единицах миллиампер.

В общем:

ЭДС- это разность потенциалов на источнике энергии.

Напряжение – это разность потенциалов на нагрузке или участке цепи , и чем больше сопротивление участка или нагрузки тем больше ЭДС отдаст напряжения этому участку.

Контрольные вопросы.

    1. В чём измеряется напряжение? 
      Ответ

      В вольтах

      [свернуть]
    2. Различие ЭДС и напряжения?
      Ответ

      ЭДС указывает на работоспособность зарядов источника энергии ,а напряжение указывает на разность потенциалов на участке цепи.

      [свернуть]
    3. От чего зависит напряжение на участке цепи?
      Ответ

      От сопротивления участка цепи, чем оно больше тем большая часть ЭДС источника энергии достанется этому участку и чем больше ЭДС источника энергии и тем будет большая напряженность его участков цепи.

      [свернуть]

Закон Ома

Закон ома рассказывает о зависимости напряжения, тока и сопротивления между собой.

Вот собственно и сам закон Ома : Ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению цепи.

  • Чем больше напряжение, тем больше ток.
  • Чем больше сопротивление тем меньше ток.

Так, если вы не поняли выше изложенное перечитайте ещё пару раз повнимательней, а если так и не чего не «дошло» тогда вам поможет язык математики или практика.

Закон ома для участка цепи.

 

Контрольные вопросы будут после экспериментов .