Чем выше напряжение тем ниже ток
Перейти к содержимому

Чем выше напряжение тем ниже ток

  • автор:

Ток и напряжение: Разбираем основные различия

Ток и напряжение

Одно из самых удивительных и полезных изобретений человечества — электричество. Он позволяет нам освещать наши дома, заряжать наши устройства, общаться с другими, слушать музыку, смотреть фильмы и многое другое. Тем не менее, что такое электричество и как оно работает? Мы должны понять два основных понятия: ток и напряжение, чтобы ответить на этот вопрос.

Ток и напряжение — это две величины, которые характеризуют электрический процесс. Ток — это поток электрических зарядов, а напряжение — это разность потенциалов между двумя точками. Ток и напряжение тесно связаны друг с другом, и без них не может существовать электричества. Однако они не одно и то же, и имеют разные свойства и единицы измерения.

В этой статье мы разберем основные различия между током и напряжением и узнаем, как они влияют на работу различных электрических устройств. Кроме того, мы рассмотрим различные типы тока и напряжения и дадим советы о том, как безопасно и эффективно использовать электричество в повседневной жизни.

Определение тока и напряжения

Ток и напряжение — это две величины, которые характеризуют электрический процесс. Вот их определения:

Определение тока

Ток — это поток электрических зарядов, которые перемещаются по проводнику под действием напряжения. Единица измерения тока — ампер (А). Формула для расчета тока:

I = \frac

где I — сила тока, Q — количество заряда, а t — время.

Ток переменный и постоянный

Постоянный ток — это ток, который течет в одном направлении без изменения величины и полярности. Постоянный ток создается источниками постоянного напряжения, такими как батарейки, аккумуляторы, солнечные панели и т.д. Постоянный ток используется в устройствах, которые требуют стабильного и низкого напряжения, например, в смартфонах, планшетах, ноутбуках, фонариках, часах и т.д.

Переменный ток — это ток, который меняет свое направление и величину периодически. Переменный ток создается источниками переменного напряжения, такими как генераторы, трансформаторы, розетки и т.д. Переменный ток используется в устройствах, которые требуют высокого и регулируемого напряжения, например, в лампочках, чайниках, холодильниках, телевизорах, компьютерах и т.д.

Определение напряжения

Напряжение — это разность потенциалов между двумя точками в электрической цепи. Потенциал — это энергия, которую имеет единица заряда в данной точке. Единица измерения напряжения — вольт (В). Формула для расчета напряжения:

U = \frac

где U — напряжение, W — работа, а Q — количество заряда.

Аналогия с водопроводом

Аналогия с водопроводом — это один из способов понять ток и напряжение. Вот как она работает:

  1. Представьте, что электрическая цепь — это система труб, по которым течет вода. Ток — это поток воды, а напряжение — это разница в давлении между двумя точками в трубе.
  2. Чтобы вода текла по трубе, нужно создать разницу в давлении. Это можно сделать, например, подключив насос к одному концу трубы и кран к другому. Насос будет создавать высокое давление воды, а кран — низкое. Разница в давлении будет заставлять воду течь от насоса к крану. Это аналогично тому, как источник напряжения (например, батарейка) создает разность потенциалов между двумя точками в цепи, заставляя заряды двигаться от положительного полюса к отрицательному.
  3. Сила тока зависит от того, насколько сильно различается давление воды и насколько трудно вода проходит по трубе. Если увеличить давление воды, то вода будет течь быстрее, и ток увеличится. Если уменьшить давление воды, то вода будет течь медленнее, и ток уменьшится. Это аналогично тому, как ток прямо пропорционален напряжению по закону Ома. Если увеличить напряжение, то заряды будут двигаться быстрее, и ток увеличится. Если уменьшить напряжение, то заряды будут двигаться медленнее, и ток уменьшится.
  4. Сила тока также зависит от того, насколько трудно вода проходит по трубе. Если труба узкая, то вода будет течь медленнее, и ток уменьшится. Если труба широкая, то вода будет течь быстрее, и ток увеличится. Это аналогично тому, как ток обратно пропорционален сопротивлению по закону Ома. Если сопротивление большое, то заряды будут двигаться медленнее, и ток уменьшится. Если сопротивление маленькое, то заряды будут двигаться быстрее, и ток увеличится.

Основные различия

Есть две величины, которые описывают электрический процесс: ток и напряжение. Вот основное различие между ними:

Ток — это поток электрических зарядов, а напряжение — это разность потенциалов между двумя точками. Ток показывает, сколько заряда проходит через проводник в единицу времени, а напряжение показывает, какая работа совершается над зарядом при его перемещении.

Связь друг с другом

Ток и напряжение связаны друг с другом законом Ома, который гласит:

I = \frac

, где I — сила тока, U — напряжение, а R — сопротивление. Сопротивление — это свойство проводника, которое препятствует течению тока. Закон Ома показывает, что ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению. Это значит, что при постоянном сопротивлении ток увеличивается, если увеличить напряжение, и уменьшается, если уменьшить напряжение. А при постоянном напряжении ток увеличивается, если уменьшить сопротивление, и уменьшается, если увеличить сопротивление.

Измерение

Ток и напряжение измеряются разными приборами. Для измерения тока используется амперметр, который подключается последовательно в цепь. Для измерения напряжения используется вольтметр, который подключается параллельно в цепь.

Единицы измерения

Ток и напряжение — это две величины, которые измеряются в стандартных единицах СИ (Международная система единиц). Вот их единицы измерения:

Ток измеряется в амперах (А), которые определяются как количество заряда, проходящего через проводник в единицу времени. Один ампер равен одному кулону заряда в секунду:

1 \text < А>= 1 \frac>>

Напряжение измеряется в вольтах (В), которые определяются как работа, совершаемая над единицей заряда при его перемещении между двумя точками. Один вольт равен одному джоулю работы на один кулон заряда:

1\text < В>= 1 \frac>>

Ток и напряжение связаны с фундаментальными электрическими величинами, такими как заряд, потенциал, энергия и сопротивление. Заряд — это свойство частиц, которое определяет их взаимодействие с электрическим полем. Потенциал — это энергия, которую имеет единица заряда в данной точке. Энергия — это способность совершать работу. Сопротивление — это свойство проводника, которое препятствует течению тока. Из этих величин можно вывести формулы для тока и напряжения, которые мы уже рассмотрели выше.

Применение в повседневной жизни

Ток и напряжение — это величины, которые важны для работы многих электрических устройств в нашей повседневной жизни. Вот некоторые примеры:

  1. Лампочка — это устройство, которое преобразует электрическую энергию в световую. Лампочка состоит из нити, которая подключена к двум контактам, и стеклянной колбы, которая заполнена газом. Когда по нити течет ток, она нагревается и излучает свет. Напряжение определяет, насколько ярко светит лампочка. Чем выше напряжение, тем больше ток течет по нити, и тем больше энергии она излучает. Если напряжение слишком высокое, нить может перегореть. Если напряжение слишком низкое, лампочка может не светить вообще.
  2. Электрический чайник — это устройство, которое преобразует электрическую энергию в тепловую. Электрический чайник состоит из резервуара для воды, нагревательного элемента, термостата и выключателя. Когда включается чайник, по нагревательному элементу течет ток, и он нагревает воду. Напряжение определяет, насколько быстро нагревается вода. Чем выше напряжение, тем больше ток течет по нагревательному элементу, и тем больше тепла он выделяет. Если напряжение слишком высокое, нагревательный элемент может сгореть. Если напряжение слишком низкое, вода может не закипеть вообще.
  3. Компьютер — это устройство, которое преобразует электрическую энергию в информацию. Компьютер состоит из множества компонентов, таких как процессор, память, жесткий диск, видеокарта и т.д. Каждый компонент работает с определенным напряжением, которое подается через блок питания. Напряжение определяет, насколько быстро и стабильно работает компьютер. Чем выше напряжение, тем больше ток течет по компонентам, и тем больше производительность они показывают. Если напряжение слишком высокое, компоненты могут перегреться или выйти из строя. Если напряжение слишком низкое, компьютер может не запуститься или зависнуть.
  4. Телевизор — это устройство, которое преобразует электрическую энергию в изображение и звук. Телевизор состоит из экрана, динамиков, приемника сигнала и других компонентов. Когда включается телевизор, по его компонентам течет ток, и они обрабатывают информацию, поступающую от антенны, кабеля или спутника. Напряжение определяет, насколько четко и ярко отображается изображение и насколько громко звучит звук. Чем выше напряжение, тем больше ток течет по компонентам, и тем лучше качество телевизионного сигнала. Если напряжение слишком высокое, компоненты могут перегреться или повредиться. Если напряжение слишком низкое, телевизор может не показывать изображение или звук вообще.
  5. Холодильник — это устройство, которое преобразует электрическую энергию в холод. Холодильник состоит из компрессора, конденсатора, испарителя, термостата и выключателя. Когда включается холодильник, по его компонентам течет ток, и они создают цикл охлаждения, используя хладагент. Напряжение определяет, насколько эффективно работает холодильник. Чем выше напряжение, тем больше ток течет по компонентам, и тем сильнее они охлаждают воздух внутри холодильника. Если напряжение слишком высокое, компоненты могут износиться или сломаться. Если напряжение слишком низкое, холодильник может не поддерживать нужную температуру вообще.
  6. Смартфон — это устройство, которое преобразует электрическую энергию в коммуникацию. Смартфон состоит из процессора, памяти, дисплея, камеры, микрофона, динамика, аккумулятора и других компонентов. Когда включается смартфон, по его компонентам течет ток, и они обрабатывают данные, поступающие от сети, интернета или других устройств. Напряжение определяет, насколько быстро и надежно работает смартфон. Чем выше напряжение, тем больше ток течет по компонентам, и тем лучше производительность и функциональность смартфона. Если напряжение слишком высокое, компоненты могут перегреться или выйти из строя. Если напряжение слишком низкое, смартфон может не заряжаться или выключиться вообще.

Безопасность и эффективность

Ток и напряжение — это величины, которые влияют на безопасность и эффективность использования электрических устройств. Вот некоторые аспекты, которые нужно учитывать:

  • Ток и напряжение могут быть опасны для человека, если он коснется проводника, по которому течет ток, или источника напряжения. Это может привести к удару, ожогу, поражению или даже смерти. Чем больше ток и напряжение, тем больше риск получить травму. Поэтому нужно избегать контакта с открытыми проводами, розетками, батарейками и другими источниками электричества. Также нужно использовать защитное оборудование, такое как перчатки, обувь, очки и т.д., если работать с электричеством.
  • Ток и напряжение могут быть опасны для электрических устройств, если они не соответствуют их характеристикам и требованиям. Это может привести к перегреву, короткому замыканию, повреждению или даже взрыву. Чем больше разница между фактическим и необходимым током и напряжением, тем больше риск испортить устройство. Поэтому нужно правильно подбирать источники питания, адаптеры, зарядные устройства и другие аксессуары для электрических устройств. Также нужно соблюдать электрические стандарты, такие как напряжение сети, частота тока, мощность и т.д., в зависимости от страны и региона.

Заключение

В этой статье мы рассмотрели основные различия между током и напряжением, как они связаны друг с другом, и то, как они могут быть использованы в повседневной жизни. Понимание этих идей будет полезно не только тем, кто работает в области электротехники, но и тем, кто хочет лучше понять, как работают современные электрические системы.

  • 29.12.2023

Законы постоянного тока

«Все, кина не будет. Электричество кончилось». Наверное, никого не оставит равнодушным популярная фраза из широко известного фильма «Джентльмены удачи». Ведь действительно: немного раздражает, когда сидишь за просмотром любимого сериальчика, вдруг — бамс! Вырубили свет, и зарядки ноута, как назло, не хватило. И не добудешь электричество в домашних условиях, а жаль… Но вот понять, как оно работает — это мы сможем сделать в статье.

Электрический ток

В наше время трудно себе представить жизнь без электричества. Телевизор не посмотреть, телефон не зарядить, чай не попить… Ни один электроприбор в доме не будет работать без электричества. А объявление об отключении электроэнергии, вызывает тихий ужас.

Электричество — это форма энергии, которая существует в виде статических или подвижных электрических зарядов.

Поток. И то и другое представляет собой направленное движение частиц. Из чего состоит вода? Из молекул. Когда эти молекулы движутся в одном направлении, то они образуют поток воды, который течет, например, по трубам.

Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц.

Чтобы электрический ток существовал, необходимо выполнение следующих условий:

  • наличие свободных заряженных частиц;
  • наличие электрического поля;
  • наличие замкнутой электрической цепи.

Основными количественными характеристиками электрического тока являются сила тока и напряжение.

Напряжение

Чтобы внутри цепи существовал электрический ток, цепь должна быть замкнута и между концами участка цепи должно существовать напряжение.

Напряжение — скалярная (не имеющая направления) физическая величина, значение которой равно работе тока на участке цепи, совершаемой при переносе единичного электрического заряда из одной точки в другую.

Единица измерения UВ (Вольт) = \(\frac\)

Электрический ток — результат «труда» множества частиц. Они любят работать – не ленятся перемещаться из одного конца цепи в другой. И чем больше они будут работать, тем большее напряжение получится. Так запоминаем связь напряжения (U) с работой (A).

Услышав слова из известной песни Димы Билана «Это ты, это я, между нами молния, С электрическим разрядом 220 Вольт…» любой физик (и электрик) приобретает новую пару седых волосинок. Такое напряжение очень опасно для человека. Однако, 220 Вольт — это то самое напряжение в наших розетках!

Прибор для измерения напряжения — вольтметр. Он включается в цепь параллельно. Пример подключения представлен на рисунке:

Сила тока

Это еще одна немаловажная характеристика электрического тока.

Сила тока — это физическая величина, показывающая, какой заряд переносится через рассматриваемую площадь поперечного сечения за единицу времени .

Единица измерения IА (ампер) = \(\frac\).

Представим, что внутри проводника «бежит» в одном направлении огромное количество заряженных частиц. Так вот, чем больше общий заряд частиц, пробегающих через поперечное сечение проводника за единицу времени, тем больше будет значение силы тока. Это поможет вам запомнить зависимость силы тока (I) от электрического заряда (q).

Если сила тока в цепи не изменяется, то величина заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника, прямо пропорциональна времени его протекания. В этой зависимости сила тока выступит в роли коэффициента пропорциональности.

Прибор для измерения силы тока — амперметр. Он включается в цепь последовательно. Пример подключения представлен на рисунке:

Направление тока совпадает с направлением движения положительно заряженных частиц.

Давайте разберемся, как можно определить направление тока в цепи на примере.

Задача. На рисунке изображена электрическая цепь с источником тока и сопротивлением R. Определите направление тока в данной цепи (по часовой стрелке/против часовой стрелки).

Решение:

Обратите внимание, «большая» пластина реостата расположена справа (именно она и направляет ток), а «маленькая» слева. Положительно заряженные частицы двигаются от катода к аноду (от положительно заряженной пластинки к отрицательно заряженной), а направление тока всегда совпадает с направлением положительно заряженных частиц. Значит, ток в цепи направлен по часовой стрелке.

Ответ: по часовой стрелке

Электрическое сопротивление

Оно является электрической характеристикой проводника.

Сопротивление — физическая величина, характеризующая электрические свойства участка цепи.

Единица измерения RОм.

Удельное сопротивление проводника (p) можно посмотреть в специальной таблице в справочнике или в интернете. Для каждого материала будет свое значение. Мы приведем для примера лишь фрагмент такой таблицы.

Таблица удельных сопротивлений (p) некоторых проводников

Металл Удельное сопротивление,
Ом * \(мм^2\)/ м
Серебро 0,0016
Медь 0,017
Золото 0,023
Алюминий 0,028
Вольфрам 0,055
Железо 0,1

Сопротивление — это внешнее свойство, зависящее от количества присутствующего материала, от геометрических характеристик проводника и от самого материала, из которого сделан проводник.

Удельное сопротивление — это внутреннее свойство проводника, которое не зависит от его размера, а зависит от химического состава вещества и температуры.

Получается, что прежде всего на то, каким будет сопротивление, влияют размеры проводника, его форма, материал, из которого он сделан.

Удельное сопротивление проводника зависит также от температуры. Когда температура твердых тел увеличивается, то удельное сопротивление возрастает. А в растворах и расплавах — наоборот, уменьшается. В экзаменационных задачах случаи с изменением удельного сопротивления не рассматриваются, а вот в олимпиадных задачах такое встретить можно.

Давайте поразмышляем: что чему сопротивляется?

Причина электрического сопротивления кроется во взаимодействии зарядов разного знака при протекании тока по проводнику. Это взаимодействие можно сравнить с силой трения, стремящейся остановить движение заряженных частиц.

Чем сильнее взаимодействие свободных электронов с положительными ионами в узлах кристаллической решетки проводника, тем больше сопротивление проводника.

Проводник с определенным постоянным сопротивлением называется резистор.

Вернемся к сравнению электрического тока с водой: как молекулы воды из крана движутся сверху вниз, так и электрический ток имеет определенное направление — от катода к аноду. Электрический заряд условно в нашем примере аналогичен массе воды, а напряжение — напору воды из крана.

Зависимость силы тока от сопротивления участка цепи и напряжения на его концах

Установить зависимость силы тока в проводнике от напряжения на его концах можно экспериментально. Меняя значение поданного на концы проводника тока, убедимся в том, что сила тока растет вместе с напряжением. Интересно, что такая зависимость для различных сопротивлений сохраняет свой вид. Это прямая пропорциональность.

Причем угол наклона графика для большего сопротивления меньше.

Аналогично, проводя измерение силы тока при изменении сопротивления проводника, поддержим постоянное напряжение на его концах. Опытным путем установим, что такая зависимость является обратной пропорциональной.

Объединив эти зависимости в одну, получим один из основных законов, описывающих явление постоянного электрического тока.

Закон Ома

Сила тока, напряжение и сопротивление связаны между собой соотношением, которое называется законом Ома:

Для упрощенного понимания закона Ома можно использовать данный треугольник. Чтобы вспомнить формулу для нахождения той или иной величины, нужно ее закрыть рукой. Если оставшиеся открытыми величины стоят бок о бок, то они перемножаются друг с другом (U=IR). А если одна величина стоит выше другой, то в таком случае мы делим их друг на друга (I=U/R или R=U/I)

Данный закон справедлив для участка цепи, на который не действуют сторонние силы.

Разберем задачу из контрольно-измерительных материалов ЕГЭ (номер 12).

Ниже на рисунке приведена схема электрической цепи, в которой провода можно считать идеальными. Определите сопротивление резистора, если показания амперметра 0,2 А, а вольтметра — 8 В.

Решение:
Вольтметр подключен параллельно резистору. Следовательно, он показывает напряжение на резисторе U.

Амперметр подключен последовательно. Следовательно, он показывает силу тока I на всей цепи.

Чтобы найти сопротивление на резисторе, воспользуемся законом Ома:
I=\(\frac\), где R — сопротивление резистора.

Выразим R и подставим значения:
R=\(\frac\)
R=\(\frac\)=40 (Ом)

Ответ: 40

В общем случае, когда заряд меняется со временем, рассматривают силу тока как производную заряда от времени. По сути сила тока показывает скорость изменения заряда со временем.

Учитывая понятие производной функции, получим геометрический смысл зависимости силы тока от времени. Заряд, прошедший через поперечное сечение проводника за данное время, можно определить как площадь фигуры, ограниченной графиком зависимости скорости от времени.

Электрический ток так и остался бы весьма интересным физическим явлением, занимающим умы физиков, если бы не нашлось ему столь широкого применения, поскольку ток может выполнить работу.

Работа и мощность электрического тока

Вернемся к понятию работы. Мы говорили, что при перемещении заряда по проводнику электрическое поле совершает работу (А):

Если мы выразим заряд из формулы силы тока q = It, то получим формулу для расчета работы электрического поля (А) при протекании постоянного тока (или просто работы тока):

Единица измерения АДж (Джоуль).

В быту ток совершает работу длительное время, поэтому при определении затраченной электрической энергии используют единицу измерения кВт*ч. Киловатт в час — это энергия, которая потребляется устройством мощностью 1 кВт (1000 Вт) в течение 1 часа. Учитывая, что 1 ч = 3600 с, получим:

1 кВт*ч = 1000 Вт * 3600 с = 3600000 Дж = 3600 кДж

Если же работу тока рассчитать за единицу времени, то мы получим мощность постоянного электрического тока.

Мощность — величина, обозначающая интенсивность передачи электрической энергии.

Единица измерения PВт (Ватт).

Средняя мощность тока равна:

Теперь мы знаем все про мощность и работу тока, а значит, нужно отработать это на практике. Тем более что такие задачи встречаются в ЕГЭ (номер 12).

Задача.
Какую работу совершит электрический ток в электродвигателе вентилятора за 20 мин., если сила тока в цепи 0,2 А, а напряжение 12 В?

Решение.

Вспомним формулу для работы тока A=U*I*t , где U=12 В — напряжение в электродвигателе, I=0,2 A — сила тока, t=20 мин.=1200 с. — время.

Все данные нам уже известны, поэтому можем подставить их в формулу для работы тока и получить ответ.

Ответ: 2880 Дж

Мощность электроприбора всегда указывается в документации, прилагающейся к нему. Кроме того, нередко ее пишут на самом приборе. Можете заглянуть в любую инструкцию к утюгу или стиральной машине. Там вы увидите, что утюг имеет мощность 1000 Вт, а обычная энергосберегающая лампочка, всего 40 Вт (на то она и сберегающая). Чем больше мощность прибора, тем больше энергии он будет потреблять. Примеры мощностей различных приборов представлены на рисунке.

Закон Джоуля — Ленца

Теперь свяжем работу тока и теплоту, которая выделяется на проводнике за некоторое время t.

Почему так происходит?

Электрический ток оказывает тепловое действие на проводник. Количество теплоты, которое при этом выделяется, будет рассчитываться по закону Джоуля — Ленца :

Количество теплоты, выделяемое за время в проводнике с током, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивления проводника:

Единица измерения QДж (Джоуль).

В электронагревательных приборах используются проводники с высоким сопротивлением, что обеспечивает выделение тепла на определенном участке.

Так, проволоку из нихрома (сплав никеля с хромом) применяют в электронагревательных элементах, работающих при температуре до 1000 ℃ (резисторах, например). Нихром относится к классу сплавов с высоким электрическим сопротивлением, что определяет его применение в качестве электрических нагревателей. Этот сплав используется также в печах обжига и сушки и различных аппаратах теплового воздействия, например, в фенах, паяльниках или обогревателях.

Кто первый ввел понятие «электрический ток» в науку? Ответ: Андре-Мари Ампер.

Еще немного про электричество…

  • Постоянный электрический ток используется в работе двигателей электротранспорта, схемах автомобилей, электронике и др.
  • Электричество есть и в нашем организме. Мышечные клетки сердца при сокращении производят электроэнергию, эти импульсы можно измерить с помощью электрокардиограммы (ЭКГ).
  • Бенджамин Франклин (да-да, президент Америки) провел множество опытов в 18 веке и создал громоотвод. Также он является человеком, который вывел закон сохранения электрического заряда.
  • В древности люди считали, что, если молния ударила в курган, значит, там зарыто сокровище.

Термины

Источник тока — устройство, разделяющее положительные и отрицательные заряды.

Сторонние силы — силы неэлектрического происхождения, вызывающие разделение зарядов в источнике тока.

Фактчек

  • Сила тока — это физическая величина, показывающая, какой заряд переносится через рассматриваемую площадь поперечного сечения за единицу времени: \(I = \frac\).
  • Напряжение — скалярная физическая величина, равная отношению полной работы кулоновских и сторонних сил А при перемещении положительного заряда на участке цепи к значению этого заряда: \(U = \frac\).
  • Сопротивление — физическая величина, характеризующая электрические свойства участка цепи: \(R = \frac\).
  • Мощность — величина, обозначающая интенсивность передачи электрической энергии: \(P = \frac\).
  • Закон Ома: сила тока в однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению при постоянном сопротивлении и обратно пропорциональна сопротивлению участка при постоянном напряжении: \(I = \frac\).
  • Закон Джоуля— Ленца: количество теплоты Q, выделяемое за время t в проводнике с током, пропорционально произведению квадрата силы тока I на этом участке и сопротивления R проводника: Q = I 2 Rt.
  • Работа электрического поля при протекании постоянного тока (или просто работа тока): А = UIt.

Проверь себя

Задание 1.
Упорядоченное движение заряженных частиц — это:

  1. электрическое поле
  2. электрический ток
  3. электрическая мощность
  4. работа тока

Задание 2.
Удельное сопротивление проводника:

  1. зависит от температуры
  2. не зависит от температуры
  3. зависит от силы протекающего через проводник тока
  4. не зависит от напряжения

Задание 3.
Формула для расчета силы тока:

Задание 4.
Что такое мощность электрического тока?

  1. работа за единицу времени
  2. отношение заряда к единице времени
  3. произведение силы тока на сопротивление
  4. тепло, выделяемое на резисторе

Задание 5.
В чем причина электрического сопротивления?

  1. во взаимодействии зарядов одинакового знака
  2. в отсутствии взаимодействия между зарядами
  3. во взаимодействии зарядов разного знака
  4. в передаче тепла

Ответы: 1.— 2; 2. — 1; 3.— 4; 4.— 1; 5. — 3.

Чем больше сила тока тем больше напряжение, верно?

если на него подается 220 вольт, он потребляет 440 ватт, ток при этом — 2 ампера.
если на него подать 110 вольт — он будет потреблять те же 440 ватт, но ток вырастет до 4 ампер.

закон Ома не дейтсвует ни на комп, ни на телевизор. Даже для обычной лампочки он не выполняется.

Инженер-констрикторВысший разум (189561) 12 лет назад
А точно комп от 110 В будет работать?

Mikhail Levin Искусственный Интеллект (615377) обычно — да. более того, я тут как-то открыл для себя, что все UPS’ы, что я попробовал в режиме генерации выдают не 220, а 140! Может проверить.

Дарья ПоповаМудрец (12276) 12 лет назад

дело здесь не в законе Ома. а в связи величин мощности, силы тока и напряжения

и мощность будет равна произведению силы тока на напряжение = (сила тока) х сопротивление, но для ПОСТОЯННОГО тока

а для ПЕРЕМЕННОГО (который, собссна, и подается в бытовые сети) формула для мощности постоянного тока оказывается неприменимой

Дарья Попова Мудрец (12276) а вообще-то закон Ома действует в определенных рамках, при сравнительно малых напряжении и силе тока, и вольт-амперная характеристика может быть и нелинейной

тундра чертоваМудрец (18854) 12 лет назад
Действительно. Как и любой другой закон, закон Ома дуракам не писан и для них не выполняется.

Mikhail Levin Искусственный Интеллект (615377) ну вообще-то закон ома — такой очень особенный физический закон, который вообще никогда не выполняется. вдумайтесь: он говорит, что ток и напряжение пропорциональны. Все бы ничего, но коэффициент пропорциоанльности — не постоянный, а может зависеть от температуры, от особенностей проводника, от направления тока. Но если коэффициент не постоянный — у вас вообще любые величины можно считать пропорциональными! Например, вес человека и число букв в его фамилии.

Про высокое напряжение

ScorpionXXX

Просмотр профиля

29.5.2007, 1:50

Группа: Пользователи
Сообщений: 412
Регистрация: 31.12.2006
Пользователь №: 7989

Хотелось бы узнать какие преимущества дает повышение напряжение в сети. Ну допустим от города к городу может идти от 6 до 110 и выше Кв. Дело только в падение напряжение в проводах или еще есть причины?
И какой ток идет по проводам между одной подстанции и другой. Ну допустим с АЭС идет питанет 110Кв на один понижающий трансформатор 1100.4 нагрузка на которого состовляет 600А. Значит такой же ток идет из АЭС по проводам до подстанции? Как же тогда АЭС питающие целые регионы?
Заранее спасибо.

VELZEVUL

Просмотр профиля

29.5.2007, 4:04

Группа: Пользователи
Сообщений: 199
Регистрация: 10.6.2005
Из: г. Верхнеудинск
Пользователь №: 2855

Смысл увеличения напряжения заключается как раз в уменьшении тока (обратнопропорционально)

Spiro — Spero

Евгений

Просмотр профиля

29.5.2007, 8:21

Группа: Пользователи
Сообщений: 1314
Регистрация: 16.12.2003
Пользователь №: 550

Цитата(ScorpionXXX)
Хотелось бы узнать какие преимущества дает повышение напряжение в сети.

Мощность не трансформируется. Если электрочайник потребляет киловатт, то (упрощенно) после всех трансформаций от генератора электростанции он заберет этот же киловатт. А так как мощность (упрощенно) это ток умноженный на напряжение, то при повышении питающего напряжения снижается ток. А когда ток маленький, уменьшаются потери. Есть еще преимущества, но не смогу я наверное доступно рассказать про дальние передачи, поэтому грузить не стану.

Ну допустим от города к городу может идти от 6 до 110 и выше Кв.

Есть такое глубоко приблизительное правило: напряжение передачи в киловольтах примерно равно длине в километрах. Так что передачи между городами редко будут на напряжении менее 35 кВ.

И какой ток идет по проводам между одной подстанции и другой.

Везде по-разному. Ну вот смотрю ОИК — одна из двух ВЛ-110 кВ, питающих одну из подстанций населенного пункта в 120 тыс. населения в данный момент 69 А.

Ну допустим с АЭС идет питанет 110Кв на один понижающий трансформатор 1100.4 нагрузка на которого состовляет 600А. Значит такой же ток идет из АЭС по проводам до подстанции?

Как правило такой глубокий ввод не делается. Сомневаюсь даже, что существует трансформатор 110/0,4. Но если нужно питать нагрузку в 600 А по 0,4, то по очень грубым прикидкам на 110 кВ будет передаваться 2,5 А.

ScorpionXXX

Просмотр профиля

30.5.2007, 2:13

Группа: Пользователи
Сообщений: 412
Регистрация: 31.12.2006
Пользователь №: 7989

Я вообще немного не допонимаю теорию. Объясните пожалуйста. Дак чем больше напряжение тем меньше ток? А как же закон ома? А какже лампочка расчитанная на мощиность 60Вт и напряжение 24В сгорает если вкрутить ее на 220, ведь ток будет больше и убьет ее.
Мои коллеги считают чем больше напряжение тем меньше ток и все время исходят из этого. Но ведь ели я возьмусь за 12в, то мне ничего не будет, если за 220в ударит током а если за 10Кв, то из меня будет пепел. Ведь прохождение по мне тока увеличивается с увеличением напряжение, а с трансформаторами иное дело.
Или я что-то путаю?

Евгений

Просмотр профиля

30.5.2007, 7:35

Группа: Пользователи
Сообщений: 1314
Регистрация: 16.12.2003
Пользователь №: 550

Когда 60-Ваттную лампочку 24 В включаешь на 220, через ее нить действительно протечет ток выше расчетного, который эту спираль сожгет. При этом мощность лампочки будет не 60 Вт, а выше (лень считать). Тут надо понять, что такое трансформатор. Транс это такое устройство, которое передает мощность. Сколько со вторичной обмотки забирают, столько на первичную обмотку должно прийти. Если на вторичке транса 110/10 мы подключим 60 Вт, то с первичной тоже 60 Вт будет забираться. Но ток равен (упрощенно) мощности поделенной на напряжение. Поэтому 60 Вт на высокой стороне это в 11 раз меньший ток, чем на низкой.
В общем противоречия с законом Ома нет, просто не надо путать нагрузку и трансформатор.
Да. Не умею объяснять. Если не поймешь — пиши, попробую еще.
Коллеги помогайте, кто «на пальцах» умеет объяснять такие вещи?

gomed12

Просмотр профиля

30.5.2007, 13:42

Группа: Пользователи
Сообщений: 6963
Регистрация: 24.5.2007
Из: Москва, Ю. Бутово
Пользователь №: 8743

Вот такую картинку нарисовал, токи из расчета 10А/кв мм

Видно, для передачи мощности 1000 кВт при напряжении 380 В необходимо суммарное сечение 250 кв.мм, а при напряжении 10кВ -всего 15 кв. мм, а при 110 кВ необходимо сечение 1,5 кв.мм .

Лёха

Просмотр профиля

31.5.2007, 12:19

Группа: Пользователи
Сообщений: 147
Регистрация: 11.10.2006
Пользователь №: 7098

Основная формула: Мощность = напряжение*ток, отсюда ток=мощность/напряжение.
Чтобы не рассказывать про станции, подстанции, линии и пр. , попробую рассказать на простом примере.
Возьмите дома чайник. Допустим мощностью 2000 Вт. Возьмите удлинитель. Если подключить удлинитель в розетку, чайник в удлинитель, то в удлинителе потечёт ток = 2000/(220*1,4) = 6.5 А, в чайнике соответственно тоже потечёт ток 6,5 А.
Теперь, если к розетке сначала подключить трансформатор, повышающий напряжение с 220 до 1000 В, далее тот же удлинитель, в конце удлинителя поставить трансформатор, понижающий с 1000 до 220 В, к которому подключить чайник. Что теперь получится. В чайнике течёт ток= 2000/(220*1,4) = 6.5 А (мощность чайника осталась та же, напряжение, к которому он подключен осталось то же, и ток остался такой же, как и был). А вот в удлинителе будет протекать ток = 2000/(1000*1,4)=1,4 А. То есть напряжение на удлинителе подняли примерно в пять раз, мощность, передаваемая по удлинителю осталась такая же, поэтому ток в нём упал прмерно в 5 раз.
Собствено, по аналогии, если ваша АЭС пощностью 2 Гига Ватт будет передавать мощность при напряжении 0,4 КВ по удлинителям, то ток в этих удлинителях будет достигать 3 000 000 Ампер. Представьте, какое сечение должно быть у этих удлинителей. А если поднять напряжение до 500 000 Вольт, то ток будет примерно 2 500 А.

doro

Просмотр профиля

1.6.2007, 15:05

Группа: Пользователи
Сообщений: 628
Регистрация: 28.3.2007
Из: Краснодар
Пользователь №: 8432

Вообще-то, вопрос даже не из вузовского курса общей электротехники, а из школьного курса физики. Троечка, небось, была? Поскольку всю систему взаимодействия между током, магнитным потоком, индукцией и напряжением в формате форума объяснить трудно, приведем аналогию из механики. Больше сила — больше ускорение или скорость? не всегда так. Используем рычаг. В простейшем виде — лом, в более сложном — домкрат. Конец лома двигаем с небольшими усилиями и большой скоростью (относительно, конечно), груз с помощью этого же лома движется куда медленнее, но масса его может быть куда больше, чем если его двигать невооруженными руками. Ну. а далее — подъем автомобиля с помощью домкрата. Вот и здесь: напряжение — сила, ток — скорость или ускорение, сопротивление — масса груза, мощность — и в электротехнике, и в механике мощность. А рычаг — разница в витках обмоток трансформатора.

ScorpionXXX

Просмотр профиля

2.6.2007, 3:22

Группа: Пользователи
Сообщений: 412
Регистрация: 31.12.2006
Пользователь №: 7989

Ладно. Всем спасибо за разьяснения.

SergAn

Просмотр профиля

2.6.2007, 9:19

Группа: Пользователи
Сообщений: 552
Регистрация: 13.12.2006
Из: Н.Новгород
Пользователь №: 7881

Лёха писал

Допустим мощностью 2000 Вт. Возьмите удлинитель. Если подключить удлинитель в розетку, чайник в удлинитель, то в удлинителе потечёт ток = 2000/(220*1,4) = 6.5 А, в чайнике соответственно тоже потечёт ток 6,5 А.

Вопрос не по теме: что это за коэф. 1,4 в формуле I=P/U ?

Опыт растет пропорционально выведенному из строя оборудованию!

Лёха

Просмотр профиля

3.6.2007, 16:23

Группа: Пользователи
Сообщений: 147
Регистрация: 11.10.2006
Пользователь №: 7098

что это за коэф. 1,4 в формуле I=P/U ?

Квадратный корень из двух.
3.6.2007, 23:14

Г-н «Vip». Думаю, г-н «SergAn» знает, что 1,4 – это квадратный корень из двух. Уверен, что вопрос был: «а при чем здесь квадратный корень из двух?» В общем-то, все просто: Ваш пример правилен во всем, кроме расчетов. Ну нет в формуле I=P/U никаких коэффициентов. Было бы трехфазное напряжение, был бы квадратный корень из трех.

Лёха

Просмотр профиля

4.6.2007, 21:51

Группа: Пользователи
Сообщений: 147
Регистрация: 11.10.2006
Пользователь №: 7098

Ну нет в формуле I=P/U никаких коэффициентов.

Ещё как есть. Просто не многие про них знают.
5.6.2007, 0:56

Да что Вы говорите? Так расскажите, просветите, будьте так любезны. Только про cos и к.п.д. – не надо: считаем, нагрузка активная, к.п.д. 100%.

5.6.2007, 1:05

P.S. Прошу прощения, забыл. Про токи Фуко и про скин-эффект тоже, не надо. Хотя для высокого напряжения это, быть может и актуально, но для 2кВт и 220В – не очень.

5.6.2007, 5:26
Цитата(ScorpionXXX)
Дак чем больше напряжение тем меньше ток? А как же закон ома??

Так никто и не объяснил. И про рычаги, и про удлиннители, и про корень из двух. И почему закон Ома не действует.

Попробую заехать с другого конца.

Провод может пропустить через себя ток не более определенного — из-за того, что обладает внутренним сопротивлением и на этом сопротивлении в соответствии с законом Кулона будет выделяться тепло. Чем больше ток, тем больше — пока провод не расплавится.

На бытовом уровне потери энергии на нагревание проводов обычно незаметны. А если взять уровень повыше, то что получится?
Берем провод с удельным сопротивлением 1/1000 ома на метр. В масштабах квартиры пару тысячных — мелочь, можно пренебречь. А на километр — уже 1 ом. Через 24 км сопротивление проводов будет равно сопротивлению чайника .
Другими словами, потери на нагревание проводов пропорциональны квадрату тока.

Сопротивление провода не зависит от напряжения.

Значит, по одному и тому же проводу в соответствии с формулой P=U*I (или P=U*U/R) при большем напряжении можно передать бОльшую мощность при равном токе. Причем при удвоении напряжения допустимая мощность вырастет вчетверо и тэ дэ — почти по квадратичному закону. Я говорю «почти», поскольку тут начинают вступать в силу другие законы электротехники.

Для повышения переменного напряжения хитроумный Никола Тесла придумал устройство под названием «трансформатор». В нем напряжение повышается, а ток пропорционально понижается. А мощность остается прежней.
Если напряжение увеличить в сто раз, ток уменьшится в сто. Потери на нагрев провода — в 10000. Значит, можно взять провода потоньше

А корень из двух действительно не при чем.

5.6.2007, 5:28
Цитата(ScorpionXXX)
Дак чем больше напряжение тем меньше ток? А как же закон ома??

Так никто и не объяснил. И про рычаги, и про удлиннители, и про корень из двух. И почему закон Ома не действует.

Попробую заехать с другого конца.

Провод может пропустить через себя ток не более определенного — из-за того, что обладает внутренним сопротивлением и на этом сопротивлении в соответствии с законом Кулона будет выделяться тепло. Чем больше ток, тем больше — пока провод не расплавится.

На бытовом уровне потери энергии на нагревание проводов обычно незаметны. А если взять уровень повыше, то что получится?
Берем провод с удельным сопротивлением 1/1000 ома на метр. В масштабах квартиры пару тысячных — мелочь, можно пренебречь. А на километр — уже 1 ом. Через 24 км сопротивление проводов будет равно сопротивлению чайника .
Другими словами, потери на нагревание проводов пропорциональны квадрату тока.

Сопротивление провода не зависит от напряжения.

Значит, по одному и тому же проводу в соответствии с формулой P=U*I (или P=U*U/R) при большем напряжении можно передать бОльшую мощность при равном токе. Причем при удвоении напряжения допустимая мощность вырастет вчетверо и тэ дэ — почти по квадратичному закону. Я говорю «почти», поскольку тут начинают вступать в силу другие законы электротехники.

Для повышения переменного напряжения хитроумный Никола Тесла придумал устройство под названием «трансформатор». В нем напряжение повышается, а ток пропорционально понижается. А мощность остается прежней.
Если напряжение увеличить в сто раз, ток уменьшится в сто. Потери на нагрев провода — в 10000. Значит, можно взять провода потоньше

А корень из двух действительно не при чем.

Игоррр

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *