Vzorec pro výpočet napětí přes proud a odpor

Při navrhování obvodů různých zařízení potřebují rádioamatéři přesné výpočty pomocí měřících přístrojů a vzorců. V elektrotechnice se používají vzorce pro výpočet množství elektřiny (vzorce pro napětí, odpor, proud a podobně).

Obecné informace o elektrickém proudu

Elektrický proud je proces pohybu nabitých částic (volných elektronů), který má vektor direktivity. Částice se pohybují pod působením síly elektrického pole, která má vektorový směr. Toto pole provádí práci na posunutí těchto částic. Síla proudu, napětí a odpor ovlivňují činnost elektrického pole.

Fyzický smysl

Podle fyzického významu se rozumí aktuální provoz na místě, který koreluje s hodnotou poplatku. Pozitivní náboj se pohybuje z jednoho místa s jedním potenciálem k druhému a potenciál v tomto bodě se liší od předchozího. Výsledkem je potenciální rozdíl, nazvaný napětí nebo EMF (elektromotorická síla).

Abychom plně porozuměli tomuto fyzickému procesu a zjistili fyzický význam stresu, je třeba nakreslit analogii s trubicí. Řekněme, že potrubí je naplněno vodou a k němu je přišroubována kohouta pro klepání na vodu. Toto potrubí je také vybaveno jeřábem pro naplnění vody silným čerpadlem.

Chcete-li ukázat analogii, musíte otevřít kohoutek zcela, voda začne vytékat a vy můžete konstatovat, že je malý tlak. Ve druhém případě není odtokový kohout zcela otevřený a voda je sbírána čerpadlem. Trubka vytváří tlak a tlak se zvyšuje. Tlakové čerpadlo je a v tomto příkladu je intenzita elektrického pole.

Elektřina, pokud není kontrolovaná a neví o škodlivých účincích na lidské tělo, může způsobit řadu problémů, od spalování spotřebičů až po požáry a končící ohrožením lidského života a zdraví. Bezpečnost je v každém oboru velmi důležitá.

Zhoubný účinek na člověka

Elektřina je velmi nebezpečná a je příčinou nehod. Rádioamatéři jsou často vystaveni riziku úrazu elektrickým proudem. Někteří rádioamatéři se snaží zdůraznit prsty a zanedbávat bezpečnostní techniky. Většina z nich považuje život ohrožující napětí 500 V a 110 a 220 - zdraví škodlivé. Dopady nízkonapěťových zdrojů (nízkopříkonový výkonový transformátor, kondenzátor) podle jejich názoru nejsou nebezpečné.

Podle bezpečnostních opatření při práci s elektřinou se mýlí, ale na tuto otázku je další stránka: tělo každého člověka je individuální, má jiné parametry. Z tohoto tvrzení vyplývá, že smrtelné vlastnosti elektrické energie (napětí a proud) jsou individuální pro každou osobu. Jeden může zasáhnout 36 V a druhý neprochází a 220 V.

Opatření elektřiny na lidském těle, je závislá na několika faktorech: na sílu a frekvence, doba a cesta skrz tělo, tělo nebo část těla odporu, skrz který protéká proud.

Výzkumníci zjistili, že velikost letálního proudu ovlivňujícího srdce je více než 100 mA. Proudy od 50 mA do 100 mA způsobují ztrátu vědomí během krátkého dotyku na povrch, který vede proud. Proudy až do 50 mA mohou způsobit zranění, jako například pádu z žebříku, uvolnění vodiče z ruky apod.

Vliv na poruchový faktor má stále odpor lidského těla. Odolnost pro každého jednotlivce je obtížné určit a jeho rozsah je od 30 kOhm do 200 kOhm. Tato hodnota závisí na různých faktorech: tloušťce kůže, vlhkost a životní prostředí, únavu, neuro-emoční stav, nemoc a další faktory. Odolnost prudce klesá s vysokou vlhkostí a pracuje ve vlhkých oblastech.

napětí výpočetní vzorec životu nebezpečná, za předpokladu, že RCH = 2K Ohm a I = 60 mA, je následující: U = I * R = 0,06 * 2000 = 120 V. V tomto případě nebezpečné napětí může být považována za 120 V nebo vyšší.

Frekvence proudu je další nebezpečná charakteristika s poškozujícím účinkem. Jak se frekvence zvyšuje, nebezpečí klesá v přímém poměru. Proud má také tepelný účinek, takže nelze považovat vysokofrekvenční proudy za bezpečné.

Úrazy způsobené elektřinou se nazývají poranění elektrickým proudem. Každý z nich nese menší nebo větší nebezpečí. Nejnebezpečnější jsou zranění získaná z elektrického oblouku, který má vysokou teplotu od 5 do 12 tisíc stupňů Celsia. Druhy poranění elektrickým proudem:

1. Elektrické popáleniny se vyskytují, když teplo postihuje tkáně lidského těla, kterými protéká proud.
2. Spálené oblasti na pokožce se vyskytují, když jsou v přímém kontaktu s proudovou částí vodiče. Dotčená oblast získává šedou nebo světle šedou barvu.
3. Metallizace kůže - impregnace pokožky kovovými částicemi v případě zkratu nebo svařování.
4. Mechanické poškození - spontánní svalový křeč, vedoucí k pádu. Při pádu se objevují zlomeniny, modřiny kloubů atd.
5. Elektroftalmie - zánět sliznice očí při vystavení záření elektrickým obloukem.

Existuje další druh porážky - úraz elektrickým proudem. Tento typ porážky lze rozdělit do 5 skupin: bez ztráty vědomí, ztráty vědomí spojené s porušením srdeční činnosti nebo bez ní, klinickou smrtí a úrazem elektrickým proudem.

Jednotky měření

Práce elektrického pole při přenosu náboje měří v J (Joule), v důvěře Cl (přívěsek). Zde, stejně jako v označován napětí nebo měrnou jednotku: poměr těchto hodnot (pro pohyb v J do elektrického náboje v Cl) a je potenciální rozdíl, měřeno ve voltech (V) a je označován U. Potenciální rozdíl je:

1. Proměnná (amplituda a polarita se liší podle času v závislosti na charakteristické frekvenci).
2. Konstanta (má konstantní hodnotu amplitudy a polarita je konstantní hodnota).

A také mají jednotky prefixy, například kV (kilovoltový = 1000B) a MB (megavoltové = 1000000V). Existují velmi nízké hodnoty, například mV (milivolt = 0,001 V).

Obvody AC a DC

U stejnosměrných a střídavých obvodů má U různé vlastnosti a na straně vodičů působí další účinky. Pro konstantní napětí existují zákony pro výpočet jeho charakteristik, ale pro různé způsoby výpočtu ukazatelů se výrazně liší. Budeme podrobněji analyzovat všechny rozdíly a podobnosti.

Výpočet a analýza řetězců se provádí pomocí Ohmova zákona: celkový proud je přímo úměrný napětí a je nepřímo úměrný součtu odporu obvodu a zdroje energie.

Důsledkem zákona bylo, že vnitřní odpor elektrického zdroje je zanedbáván: proud obvodu je přímo úměrný emf a nepřímo úměrný odporu tohoto úseku.

Záznam Ohm právo, jehož napětí sleduje vzorec, proud a odpor: I = U / (RVN + RTS), kde I - intenzita proudu, U - EMF Rts - obvod odporu, RVN - interní napájecí zdroj odpor.

Vzorec proudu přes odpor a napětí: I = U / Rτ.

Vzorec pro napětí elektrického proudu: U = I * Rz.

Pro výpočet výkonu musí být U vynásobeno I: P = U * I = U * U / R, kde P je výkon.

Variabilní jednofázové napětí

V obvodech střídavého proudu se objevují naprosto jiné javy a procesy, pro ně jsou platné i jiné zákony. Existují tyto základní typy:

1. Okamžitý (potenciální rozdíl v určitém časovém intervalu: u = u (t)).
2. Hodnota amplitudy (maximální hodnota okamžitého U v okamžiku času: u (t) = Um * sin (wt + f), kde w je úhlová frekvence, t je specifický časový okamžik a f je úhel počáteční fáze napětí).
3. Průměrná hodnota (pro sinusoid je nula).
4. Hodnota rms-Uq (U pro celé období oscilace a pro sinusoid vypadá jako: Uq = 0.707 * Um).
5. Průměrná rektifikovaná hodnota je Uv (průměrná hodnota modulu U: Um je přibližně 0,9 * Uq).

U třífázových proudových obvodů existují 2 typy napětí: lineární (fázová fáze) a fáze (fáze-nula). Při připojení v řetězci "trojúhelník" jsou fáze a lineární U stejné. V případě "hvězdicového" připojení je fáze jedna 1,732050808 krát menší než lineární.

Doporučení pro výběr zařízení

Pro výpočty je nutné měřit hodnoty hodnot elektrické energie. Existují speciální zařízení, která pomáhají provádět přesné výpočty. Pro měření potenciálního rozdílu se používá voltmetr.

Voltmetr (volt - jednotka měření EMF, měřidlo - I měření) je zařízení pro měření EMF v obvodu, paralelně zapojené do oblasti, na kterou je třeba měřit.

V konkrétním případě je nutné použít toto nebo toto zařízení. Pro přesnější výpočty se zakoupí zařízení s třídou s vysokou přesností. Klasifikace voltmetrů:

1. Princip činnosti: elektromechanický (spínač) a elektronický.
2. Účel: DC a AC, impulsní, selektivní a univerzální.
3. Design: panel, přenosný a stacionární.

Analogový elektromechanický voltmetr má velké chyby měření v obvodech s vysokou odolností, ale dokázala se v nízkoohmických obvodech a možnost modernizace (zvýšení měřených hodnot U v důsledku dodatečného odporu).

Voltmetr usměrňovače má vyšší třídu přesnosti. Skládá se z měřícího zařízení samotného (má citlivost na stejnosměrný proud) a usměrňovače. Nejsou rozšířeny kvůli vysokým chybám a používají se jako signalizační zařízení (přibližná hodnota U).

Digitální voltmetry Používají se v kombinaci přístrojů-multimetrů. Vstupní napětí na svorkách (sondy) přístroje se přemění na signál pomocí převodníku analogově-digitálního (ADC). Na displeji se zobrazí displej. Tento druh zařízení byl široce používán kvůli své vysoké přesnosti a všestrannosti.

Impulsní voltmetr Je nutné ji aplikovat při měření amplitud pulsních signálů a jednotlivých impulzů.

Hlavní použití je měření fázově citlivý voltmetr kvadraturních složek kombinované napětí (přítomnost reálné a imaginární části) primárního harmonické. Jsou obvykle vybaveny dvěma indikátory pro identifikaci imaginárních a skutečných částí. Byly široce používány při měření AFC (charakteristika amplitudové fáze) pro výběr částí a nastavení zesilovačů.

Pro měření stejnosměrného napětí použit nominální hodnota voltmetry B2 podskupinu (voltmetry pro stejnosměrné napětí) a B7 (univerzální).

K určení střídavého napětí je nutné používat zařízení z podskupiny B3 nebo univerzálního typu (B7). V těchto voltmetrech se však často používají speciální měniče od střídavého napětí k konstantě.

B3 a B7 jsou vypočteny pouze pro určení harmonického napětí kořenového středního čtverce. V těchto elektrických měřicích přístrojích lze použít detektory (měniče): špička, usměrňovač a kvadratický. Nejlepší volbou je voltmetr na kvadratickém detektoru, zatímco naměřená hodnota je výstup přímo bez jakýchkoliv transformací. Měřící přístroje na detektorech špiček a usměrňovačů přepočítají hodnoty, čímž se snižuje přesnost měření. Pro měření periodického neharmonického napětí zvolte voltmetr na kvadratickém detektoru.

Tímto způsobem, výpočet napětí hraje důležitou roli v elektrotechnice. Výpočty pro variabilní a konstantní elektrických proudových obvodech se velmi liší, přičemž nejprve nutné zjistit aktuální typ a provádět výpočty. Při práci s elektřinou je však nutné dodržovat i bezpečnostní opatření. Koneckonců, jeho hlavní ustanovení jsou založena na horké zkušenosti lidstva.