Загрузка...Сила тока электрической лампы накаливания в амперах
Сила тока электрической лампы накаливания в амперах
Зная работу, совершаемую током за некоторый промежуток времени, можно рассчитать и мощность тока, под которой, так же как и в механике, понимают работу, совершаемую за единицу времени. Из формулы , определяющей работу постоянного тока, следует, что мощность его
Таким образом, мощность постоянного тока на любом участке цепи выражается произведением силы тока на напряжение между концами участка.
Нередко говорят о мощности электрического тока, потребляемой из сети, желая этим выразить мысль, что при помощи электрического тока («за счет тока») совершается работа моторов, нагреваются плитки и т. д. В соответствии с этим на приборах нередко обозначается их мощность, т. е. мощность тока, необходимая для нормального действия этих приборов. Так, например, 220-вольтовая электроплитка мощности 500 Вт есть плитка, для нормальной работы которой требуется ток около 2,3 А при напряжении 220 В (так как ).
Если в формуле (58.1) ток выражен в амперах, а напряжение в вольтах, то мощность получится в джоулях в секунду (Дж/с), т. е. в ваттах (Вт) (см. том I). На практике употребляют также более крупную единицу мощности киловатт: . Таким образом, один ватт есть мощность, выделяемая током один ампер в проводнике, между концами которого поддерживается напряжение один вольт. В электротехнике применяется единица работы, называемая киловатт-часом (кВт×ч): один киловатт-час равен работе, совершаемой током мощности один киловатт в течение одного часа. Нетрудно сосчитать, что . В киловатт-часах обычно выражают энергию, на которую электростанции подают счета потребителям электроэнергии. Конечно, такой единицей работы можно пользоваться не только в электротехнике, но и для оценки работы любой машины, например пароходного или автомобильного двигателя.
58.1. Какое количество теплоты выделяет 25-ваттная электрическая лампочка за секунду?
58.2. Цена одного киловатт-часа электрической энергии равна 4 коп. Во что обходится один час горения электрической лампочки, потребляющей ток 0,2 А при напряжении 220 В?
58.3. Определите сопротивление электрической лампочки, рассчитанной на напряжение 220 В и потребляющей мощность 25 Вт.
58.4. Две электрические 220-вольтовые лампочки расходуют соответственно мощность 15 и 100 Вт. Какая из лампочек потребляет больший ток? У какой из лампочек больше сопротивление? Определите для каждой лампочки силу тока и сопротивление (когда нить лампочки накалена).
58.5. Для освещения квартиры требуется ток 5 А при напряжении 220 В. Какая мощность при этом расходуется?
58.6. Объясните, почему провода, подводящие ток к электрической лампочке, практически не нагреваются, в то время как нить лампочки раскаляется добела?
58.7. Чередующиеся куски медной, железной и никелиновой проволоки одинакового диаметра спаяны между собой на стык и включены в цепь тока. Какие проволоки будут нагреваться сильнее? Какие из этих проволок будут нагреваться сильнее, если они включены параллельно?
58.8. Можно ли включить в сеть с напряжением 220 В последовательно две лампы одинаковой мощности, рассчитанные на 110 В? Можно ли так же включить две 110-вольтовые лампы разной мощности, например 25 и 100 Вт? Каково будет при этом напряжение на каждой из ламп и что произойдет?
58.9. Для освещения новогодней елки от сети 220 В хотят использовать гирлянды маленьких лампочек, рассчитанные на напряжение 110 В, включив их последовательно. Можно ли сделать это, если: а) гирлянды одинаковы; б) одна гирлянда составлена из 6-вольтовых, а другая из 8-вольтовых лампочек одинаковой мощности; в) гирлянды составлены из 6- и 8-вольтовых лампочек различной мощности, подобранных так, чтобы общая мощность, поглощаемая каждой из гирлянд, была одной и той же?
58.10. Молния – это электрический ток, проходящий в течение примерно 0,001 с между двумя облаками или облаком и Землей. Разность потенциалов на концах этих тел достигает миллиарда вольт, а сила тока в среднем равна 20 кА. Подсчитайте, во что обошлась бы одна молния по цене 4 коп. за 1 кВт×ч. Учитывая, что в среднем на поверхность Земли падает 100 молний в секунду, подсчитайте общий запас энергии, идущий на возникновение молний за год.
58.11. Во сколько раз повышение температуры при прохождении электрического тока по железным проводам больше, чем по медным того же сечения, если через них проходит ток одинаковой силы? Рассмотрите случай, когда провода хорошо изолированы, так что теплоотдачей их можно пренебречь, а ток сравнительно невелик и проходит в течение короткого времени, так что оба провода нагреваются слабо и их температурными коэффициентами сопротивления и теплоемкостями также можно пренебречь. Удельные теплоемкости меди и железа равны 0,40 и 0,46 кДж/(кг×К), их плотности равны и кг/м3. Воспользуйтесь также табл. 2 (§ 47).
Как определить силу электрического тока, как узнать, вычислить какой ток в схеме, цепи.
Известно, что электрический ток заряженных частиц лежит в основе работы всей электротехники. Знание его величины дает понимание о режиме работы той или иной цепи, схемы. Если для специалиста электрика, электронщика не составит особого труда определить силу тока, то для новичка это может оказаться проблемой. В этой теме давайте с вами рассмотрим, какими именно способами можно узнать, вычислить, найти электрический ток используя как непосредственные измерения так и формулы.
Основными электрическими величинами являются напряжение, ток, сопротивление, мощность. Пожалуй главной формулой электрика является формула закона Ома. Она имеет вид I=U/R (ток равен напряжение деленное на сопротивление). Данную формулу приходится использовать повсеместно. Из нее можно вывести две другие: R=U/I и U=I*R. Зная любые две величины всегда можно вычислить третью. Напомню, что при использовании формул нужно пользоваться основными единицами измерения. Для тока это амперы, для напряжения это вольты и для сопротивления это омы.
К примеру, вам нужно быстро определить силу тока, которую потребляем электрочайник. Напряжение нам известно, это 220 вольт. Берем в руки мультиметр, электронный тестер, меряем сопротивление в омах. Далее мы просто напряжение перемножаем на это сопротивление. В итоге мы получаем искомую силу тока в амперах. Хочу уточнить, что данная форума работает только для цепей с активной нагрузкой (обычные нагреватели, лампы накаливания, светодиоды и т.д.). Для реактивной нагрузки формула имеет иной вид, где уже используется такие величины как индуктивность, емкость, частота.
Силу тока можно определить и по другой формуле, которая в себе содержит напряжение и мощность. Она имеет вид: I=P/U (сила тока равна электрическая мощность деленная на напряжение). То есть, 1 ампер равен 1 ватт деленный на 1 вольт. Две других формулы, выходящие из этой, имеют такой вид: P=U*I и U=P/I. Если вам известны любые две величины из тока, напряжения и мощности, всегда можно вычислить третью.
Помимо формул силу тока можно определить и практическим путем, через обычное измерение тестером, мультиметром. Для новичков сообщаю, что силу тока нужно измерять в разрыв электрической цепи. То есть, к примеру, у нас схема, прибор, с него выходит кабель с двумя проводами питания. Берем измеритель, выставляем на нем нужный диапазон измерения. Далее, один щуп измерителя мы прикладываем к одному из проводов питания устройства, а другой щуп измерителя к одному из контактов самого электропитания. Ну, и оставшийся провод, идущий от устройства мы также подсоединяем ко второму контакту питания. После включения самого устройства на измерителе появится величина тока, которую он потребляет при своей работе.
При измерении силы тока нужно помнить, что имеет значение какой вид тока течет по цепи (переменный или постоянный). Допустим, на большинство электротехники подается переменное напряжение, следовательно и измерять на входе ток нужно переменного типа. Внутри устройств обычно стоят блоки питания, которые снижают сетевое напряжение до меньших величин и делают его постоянным. Значит ту часть электрической цепи, что стоит после выпрямляющего диодного моста (делающая из переменного тока постоянный) уже нужно измерять как постоянный ток. Если вы попытаетесь измерить силу тока не своего типа, то и показания вы получите неверные.
Напряжение измеряют по другому. Измерительные щупы уже прикладываются не в разрыв цепи, как это делается у тока, а параллельно контактам питания. И в этом случае тип напряжения имеет значение (переменное или постоянное). Так что будьте внимательны, когда выставляете тип тока (напряжения) и их предел на тестере.
Электрический предохранитель
Предохранитель — коммутационный электрический аппарат, предназначенный для отключения защищаемой цепи размыканием или разрушением специально предусмотренных для этого токоведущих частей под действием тока, превышающего определённое значение.
Предохранитель включается последовательно с потребителем электрического тока и разрывает цепь тока при превышении им номинального тока, — тока, на который рассчитан предохранитель.
По принципу действия при разрыве тока в защищаемой цепи предохранители разделяются на четыре класса — плавкие, электромеханические, электронные и использующие нелинейные обратимые свойства по изменению сопротивления после воздействия сверхтока у некоторых проводящих полупроводниковых материалов (самовосстанавливающиеся предохранители).
В плавких предохранителях при превышении тока свыше номинального происходит разрушение токопроводящего элемента предохранителя (расплавление, испарение), традиционно этот процесс называют «перегоранием» или «сгоранием» предохранителя.
Автоматический выключатель защиты сети снабжён датчиками протекающего тока (электромагнитными и/или тепловыми), при превышении тока сверх номинального, разрывают цепь размыканием контактов, обычно, движение контактов на размыкание производится посредством предварительно взведённой пружины.
В электронных предохранителях защищаемую цепь разрывают бесконтактные ключи.
В самовосстанавливающихся предохранителях, при превышении тока, на несколько порядков увеличивается удельное электрическое сопротивление полупроводникового материала токопроводящего элемента предохранителя, что снижает ток цепи, после снятия тока и их охлаждения восстанавливают своё сопротивление.
Под термином электрический предохранитель или, обычно, предохранитель, подразумевается наиболее часто используемый и дешёвый плавкий предохранитель.
Предохранители повсеместно используются для защиты любого электрооборудования, например, для исключения перегрева проводов бытовой электрической сети в случае коротких замыканий.
Отсутствие предохранителей или неграмотное их применение может привести к пожару.
Предохранители на принципиальных электрических схемах обозначаются аббревиатурой «FU» (международное обозначение, от англ. to fuse — плавить) или «Пр» (графическое изображение в советских и российских стандартах по ЕСКД совпадает с IEEE/ANSI, второй вариант на рисунке [1] ). В компьютерном тексте используется символ ⏛ (номер в Юникоде U+23DB, HTML-код ⏛)
Содержание
Плавкие предохранители [ править | править код ]
Принципы работы плавкого предохранителя [ править | править код ]
В плавких предохранителях в качестве разрушаемого экстратоками токопроводящего элемента применяются чистые металлы (медь, цинк, свинец, железо и др.) и некоторые сплавы — (ковар, сталь и др.).
Все чистые металлы и практически все металлические сплавы имеют положительный температурный коэффициент электрического сопротивления, то есть при повышении температуры сопротивление плавкого элемента увеличивается. Именно положительный температурный коэффициент сопротивления обуславливает защитные свойства плавкого предохранителя. При токах ниже защитного номинального тока тепло, выделяемое в плавком элементе, стационарно рассеивается в окружающую среду. При этом температура плавкого элемента устанавливается немного выше температуры среды. При токах свыше номинального тока в плавком элементе развивается тепловая неустойчивость — повышение температуры ведёт к увеличению активного сопротивления плавкого элемента, что вызывает ещё больший разогрев его, так как мощность на ветви в последовательной электрической цепи есть I 2 ⋅ R .
Также важным электрическим параметром плавкого предохранителя, помимо номинального тока, является так называемый параметр защиты, определяемый по время-токовой характеристике.
Экспериментально установлено, что область токов, вызывающих «сгорание» плавкого предохранителя лежит выше линии на графике в декартовых координатах ток — время срабатывания (сгорания, разрыва цепи), уравнение этой линии приближённо удовлетворяет условию
В профессиональных спецификациях на предохранители параметр k
Конструкции плавких предохранителей и их держатели [ править | править код ]
Основными элементами предохранителя являются: плавкая вставка (плавкий элемент), корпус, в который устанавливается плавкая вставка и которая может заменяться при перегорании (у предохранителей на малые токи плавкая вставка не сменная, конструкция является одноразовой, и при срабатывании производится замена целиком предохранителя в держателе), контактная часть, дугогасительное устройство и дугогасительная среда.
Плавкая вставка внутри патрона помещается в специальную дугогасящую среду (например, кварцевый песок), которая при сгорании плавкой вставки интенсивно охлаждает и деионизирует электрическую дугу, не давая выйти плазме наружу через корпус. У некоторых типов предохранителей корпус изготавливается из газогенерирующего материала (например, фибры), под тепловым действии дуги происходит интенсивное газовыделение, образующиеся газы способствуют гашению дуги внутри корпуса.
В предохранителях на малые токи плавкие вставки могут иногда помещаются в среду инертных газов в герметичном корпусе (для исключения окисления плавкой вставки со временем: находящаяся под током плавкая вставка нагревается, и интенсивнее происходит процесс окисления).
Предохранители для защиты полупроводниковых приборов (быстродействующие) имеют дополнительные элементы конструкции для ускорения срабатывания: при этом разрыв электрической цепи внутри предохранителя производится электродинамическими силами и натянутыми пружинами. Ускорение срабатывания предохранителя производится также с использованием металлургического эффекта.
Различается номинальный ток плавкой вставки и номинальный ток патрона (для одного патрона выпускаются несколько номиналов вставок одинакового габарита и на разный ток).
Разновидности предохранителей [ править | править код ]
Разрушающийся защитный элемент плавкого предохранителя или некоторую сменную конструкцию с этим элементом обычно называют вставкой. Сменная вставка заменяется на новую после её сгорания.
Для защиты электрических цепей устройствами неоднократной защиты экономически целесообразно применять автоматические выключатели — восстанавливающие электрическую цепь манипуляцией (автоматические выключатели).
В слаботочных низковольтных цепях применяются самовосстанавливающиеся предохранители.
Электричество и закон Ома
Напряжение, сила тока, мощность и сопротивление являются понятиями электротехники, которые должен знать любой специалист по компьютерам.
- Напряжение — величина работы, необходимой для перемещения электронов по цепи. Напряжение измеряется в вольтах (В). Блок питания подает напряжение нескольких значений.
- Сила тока — это величина, соответствующая количеству электронов, перемещающихся по цепи. Сила тока измеряется в амперах (А). Блок питания компьютера подает различный ток на на линии с разным выходным напряжением.
- Мощность — это величина работы, необходимой для перемещения электронов по электрической цепи (напряжение), умноженная на количество электронов, перемещающихся по этой цепи в секунду (ток). Эта величина изменяется в ваттах (Вт). Компьютерные блоки питания характеризуются по мощности.
- Сопротивление — физическая величина, характеризующая свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока. Измеряется в Омах. Более низкое сопротивление позволяет проходить по цепи большему току и, соответственно, большему количеству электроэнергии. Хороший предохранитель имеет низкое сопротивление, почти равное 0 Ом.
В основном уравнении, известном также как закон Ома, показаны взаимоотношения этих трех величин. Закон Ома гласит, что напряжение равно произведению силы тока и сопротивления: V = IR.
В электросистеме мощность равна произведению напряжения и силы тока: P = VI.
Повышение силы тока или напряжения в электрической цепи приводит к увеличению мощности.
Например, представьте себе простую цепь, состоящую из лампы накаливания, рассчитанной на напряжение 9 В, подключенной к батарее с напряжением 9 В. Мощность, рассеиваемая лампой накаливания, составляет 100 Вт. Используя уравнение P = VI, можно подсчитать, какая сила тока в амперах необходима для того, чтобы лампа, рассчитанная на напряжение 9 В, работала с мощностью 100 Вт.
Решим это уравнение. Нам известно, что P = 100 Вт, а V = 9 В.
I = P/V = 100 Вт / 9 В = 11,11 A
Что произойдет, если для получения мощности 100 Вт используются лампа накаливания, рассчитанная на напряжение 12 В, и источник питания с напряжением 12 В?
I = P/V = 100 Вт / 12 В = 8,33 A
Система производит ту же мощность, но сила тока меньше.
Можно использовать Треугольник Ома, показанный на рисунке 1, для подсчета напряжения, силы тока или сопротивления, если две оставшиеся величины известны. Чтобы увидеть необходимую формулу, закройте неизвестную переменную и выполните подсчет по полученной формуле. Например, если известны напряжение и сила тока, закройте R, чтобы получить формулу V / I. Подсчитайте V / I, чтобы найти R. Можно использовать схему «Закон Ома», показанную на рисунке 2, для подсчета любой из четырех основных величин электрической цепи при наличии двух известных величин.
Для компьютеров обычно используются блоки питания с выходной мощностью в диапазоне от 250 до 800 Вт. Тем не менее, некоторым компьютерам требуются блоки питания мощностью 1200 Вт и более. При сборке компьютера выбирайте блок питания таким образом, чтобы его мощности хватило для всех компонентов. Каждый компонент компьютера потребляет определенную мощность. Сведения о мощности приведены в документации, предоставляемой изготовителем оборудования. Приобретайте блок питания, мощность которого превышает потребности уже установленных компонентов. Блок питания с более высокой мощностью имеет больший запас, следовательно, к нему можно подключить дополнительные устройства.
С тыльной стороны большинства блоков питания находится небольшой переключатель, называемый переключателем напряжения. Он позволяет устанавливать входное напряжение блока питания равным 110 В / 115 В или 220 В / 230 В. Блок питания, оснащенный таким переключателем, называется блоком питания, рассчитанным на работу с двумя номинальными напряжениями. Необходимое положение переключателя напряжения определяется страной, где используется данный блок питания. Неверный выбор положения переключателя напряжения может привести к повреждению блока питания и других деталей компьютера. Если блок питания не оснащен подобным переключателем, он определяет необходимое напряжение и переходит на него автоматически.
Академия Cisco проводит аторизированные тренинги, практикумы Cisco, компьютерные курсы Cisco Киев (курсы циско Киев, Cisco курсы Киев, курсы циско), курсы CCNA (CCNA курсы, курсы CCNA киев) — курсы Cisco (Cisco курсы), занимается подготовкой специалистов для реализации высокоинтеллектуальных проектов в области инфокоммуникационных технологий.
