По какой формуле вычисляется мощность электрического тока
Она выглядит как
P = A / t = I x U,
обозначения следующие:
- P – мощность тока в ваттах (Вт);
- A – его работа на данном участке цепи в джоулях (Дж);
- t – время, за которое совершена работа (в секундах);
- U – напряжение электричества для участка цепи в вольтах (В);
- I – сила в амперах (А).
Верное определение мощности критически важно для соблюдения правил техники безопасности при эксплуатации электросети и исключения возгораний. Это может произойти, если проводка выбрана неправильно
Для измерения необходимо использовать специальные приборы, но это возможно не всегда.
Определение мощности для переменного тока:
- с помощью амперметра;
- по формуле P= U х I с использованием значений в указанный момент времени;
- по формуле P= U х I x сos φ, если есть сдвиг фаз.
Символ φ обозначает коэффициент мощности. Когда к сети подключен только свет или приборы для нагревания, он равен 1, для более сложного и мощного оборудования промышленного типа цифра составляет 0,8. Формула для расчета мощности через сопротивление в сети постоянного тока – P = IU.
Электрический ток и нагрузка
В игру вступает закон Ома. Как я уже писал, это самый важный закон во всей электронике. Что такое лампочка по сути? Это вольфрамовая проволока в стеклянной колбе с вакуумом. Вольфрам – это металл, поэтому он может проводить через себя электрический ток. Но вся шутка в том, что при некотором напряжении он нагревается и начинает светиться. То есть отдать энергию космосу в виде тепла и излучения.
В холодном состоянии вольфрамовая нить имеет меньшее сопротивление, чем нить накаливания, более чем в десять раз. Таким образом, лампочка – это как резистор в электрической цепи. В этой статье я взял лампочку, чтобы наглядно показать нагрузку. Заряд – от слова «заряд». Источнику энергии не нравится, когда он должен излучать энергию. Любит работать без нагрузки
Теперь давайте рассмотрим гидравлику и механику.
У нас есть трубка, по которой вода течет бурным потоком. К трубке прикреплена вертушка, похожая на водяное колесо. Лопасти поворотного стола вращают вал.
Рисовал рисунок по всем догмам рисунка: основной вид и его разрез справа.
Если к валу ничего не прилипает, струя воды резко течет через трубку и раскручивает колесо, которое, в свою очередь, раскручивает вал. Это можно назвать режимом холостого хода водяного колеса, то есть режимом холостого хода.
Но что будет, если мы начнем использовать вращение вала в наших интересах? Например, можем ли мы соединить вал водяного колеса с валом мини-мельницы с помощью муфты?
Думаю, многие из моих читателей сразу догадаются, что водяное колесо начнет тормозить, раз уж мы заставили его работать. Наше дерево больше не сможет простаивать. Скорость будет ниже. То есть в нашем случае у нас есть нагрузка на дерево. Что будет с протеканием воды в трубе? Он замедлится, так как лопасти вала не позволят воде бесшумно течь по трубке. Следовательно, общий поток воды в трубу будет меньше, чем ДО минимума вала.
Что, если загрузить купе так, чтобы он поднимал грузовой лифт?
Думаю, вся структура будет нацелена именно на это. То есть большая нагрузка станет для дерева невыносимой. А если бы мы сделали лопасти поворотного стола так, чтобы они полностью перекрывали диаметр трубы, поток жидкости вообще прекратился бы.
Давайте рассмотрим другой пример. Все та же картина:
Предположим, мы прикрепили наждак к валу, и электродвигатель был удален из этой конструкции. И мы решили кое-что отполировать.
Итак, что мы получаем в результате? Если слегка надавить на шлифовальный круг, шлифовальный круг начнет замедляться и вращаться с другой скоростью. Если надавить на круг сильнее, скорость вала уменьшится еще больше. Если сила нашего дерева слабая, мы можем получить ее сильным давлением на круг, полностью остановив дерево. Так что ничего резкого не будет…
Вернемся к мини-мельнице снова
Что будет, если поток воды в трубе увеличится в несколько раз? Мельница так повернется, что ее нахрен сломает! Что делать, если поток воды в трубе очень слабый? Конечно, мельница будет измельчать одно-два зерна в час. Хотя, опять же, при большом течении воды мы легко можем поднять лифт.
Мощность некоторых электрических приборов
При оснащении современной квартиры часто приходится решать задачи по согласованию нагрузок в отдельных линиях. Необходимо правильно встраивать защитный автомат, чтобы предотвратить аварийные ситуации. Начинают с уточнения параметров проводки. Далее проверяют группы подсоединенной бытовой техники. Типичные параметры потребляемой мощности (Вт):
- персональный компьютер – 170-1 250;
- ноутбук – 40-280;
- ЖКИ телевизор – 120-265;
- утюг – 450-1850;
- кондиционер – 1 200 – 2 500.
Какой автомат подойдет, определяют с учетом всех значимых факторов
Особое внимание уделяют нагрузкам с высокими значениями реактивной составляющей мощности
Мощность электрического тока расчет и формулы
Для вычисления мощности тока в ваттах, силу тока в амперах умножаем на напряжение в вольтах. Обозначить мощность электрического тока латинским символом P, то приведенное выше правило можно записать в виде математической формулы P = I × U (1).
Воспользуемся этой формулой на практике. Необходимо вычислить, какая мощность электрического тока требуется для накала нити лампы, если напряжение накала равно 4 в, а ток накала 75 мА. Р= 0,075 А × 4 В = 0,3 Вт Мощность электрического тока можно определить и другим способом. Например, нам известны сила тока и сопротивление цепи, а напряжение величина неизвестная, тогда мы воспользуемся соотношением из закона Ома: U=I × R Подставим правую часть формулы (1) IR вместо напряжения U. P = I× U = I×IR или Р = I2×R.
Рассмотрим пример расчета: какая мощность теряется в реостате сопротивлением в 5 Ом, если через него идет ток, силой 0,5 А. Пользуясь формулой (2), вычислим:. P= I2 × R = 0,52×5 =0,25×5 = 1,25 Вт. Кроме того, мощность электрического тока можно рассчитать если известны напряжение и сопротивление, а сила тока величина неизвестна.
Для этого вместо силы тока I в формулу подставляется отношение U/R и тогда формула приобретает следующий вид: Р = I × U=U2/R (3) Разберем очередной практический пример с использованием этой формулы, при 2,5 вольта падения напряжения на реостате сопротивлением в 5 Ом поглощаемая реостатом мощность будет определяться: Р = U2/R=(2,5)2/5=1,25 Вт; Выводы: Для нахождения мощности необходимо знать любые две из величин, из закона Ома. Мощность электрического тока равна работе тока, производимой в течение времени. P = A/t
Основные электротехнические формулы
Работа электрического тока
Проходя по цепи, ток совершает работу. Как например, водный поток направить течь, на лопасти генератора, то пон будет совершать работу, вращая лопасти. Так же и ток совершает работу, двигаясь по проводнику. И эта работа тем выше, чем больше величина сила тока и напряжения. Работа электрического тока, совершаемая на участке цепи, прямо пропорциональна силе тока, напряжению и времени действия тока. Работа электрического тока обозначается латинским символом A. Так как, произведение I×U есть мощность, то формулу работы электрического тока можно записать: A = P×t
Единицей измерения работы электрического тока, является ватт в секундах или в джоулях. Поэтому, если мы хотим вычислить, какую работу осуществил ток, идя по цепи в течение временного интервала, мы должны умножить мощность на время Рассмотрим практический пример, через реостат с сопротивлением 5 Ом идет ток силой 0,5 А. Нужно вычислить, какую работу совершит ток в течение четырех часов. Работа в течение одной секунды будет: P=I2R = 0,52×5= 0,25×5 =1,25 Вт,
Тогда за 4 часа t=14400 секунд. Следовательно: А = Р×t= 1,25×14 400= 18 000 вт-сек. Ватт-секунда или один джоуль считаетсяя слишком малой велечиной для измерения работы. Поэтому на практике применяют единицу, называемую ватт-час (втч). Один ватт-час это эквивалентно 3 600 Дж. В электротехнике используются и еще большие единицы, гектоваттчас (гвтч) и киловаттчас (квтч): 1 квтч =10 гвтч =1000 втч = 3600000 Дж, 1 гвтч =100 втч = 360 000 Дж, 1 втч = 3 600 Дж.
Мощность электрического тока
Как рассчитать сопротивление и мощность
Допустим, требуется подобрать токоограничивающий резистор для блока питания схемы освещения. Нам известно напряжение питания бортовой сети «U», равное 24 вольта и ток потребления «I» в 0,5 ампера, который нельзя превышать. По выражению (9) закона Ома вычислим сопротивление «R». R=24/0,5=48 Ом. На первый взгляд номинал резистора определен. Однако, этого недостаточно. Для надежной работы семы требуется выполнить расчет мощности по току потребления.
Согласно действию закона Джоуля — Ленца активная мощность «Р» прямо пропорционально зависит от тока «I», проходящего через проводник, и приложенного напряжения «U». Эта взаимосвязь описана формулой Р=24х0,5=12 Вт.
Проведенный расчет мощности резистора по току его потребления показывает, что в выбираемой схеме надо использовать сопротивление величиной 48 Ом и 12 Вт. Резистор меньшей мощности не выдержит приложенных нагрузок, будет греться и со временем сгорит. Этим примером показана зависимость того, как на мощность потребителя влияют ток нагрузки и напряжение в сети.
Похожие калькуляторы
Возможно вам пригодятся ещё несколько калькуляторов по данной теме:
- Площадь поверхности куба: калькулятор. Рассчитайте онлайн площадь поверхности куба по длине ребер, диагонали куба или диагоналям его сторон.
- Калькулятор закона Ома. Рассчитайте сопротивление, силу тока и напряжение в зависимости от известных параметров.
- Калькулятор коэффициента трения. Рассчитайте коэффициент трения по углу наклона или через массу силу трения.
- Калькулятор средней скорости. Рассчитайте онлайн среднюю скорость автомобиля или бегуна по времени и расстоянию.
- Калькулятор объема трубы. Рассчитайте онлайн объем трубы в куб. м. или литрах в зависимости от диаметра и длины трубопровода.
- Калькулятор перевода в тонны. Иногда может потребовать перевести одну единицу веса в другую, например, в тонны. И для этой цели очень пригодится специальный калькулятор.
Электроэнергия и источник питания
Теперь давайте подробнее рассмотрим нашу схему. Для удобства немного расширим его по пространству, игнорируя ГОСТ на обозначение источника питания:
Как мы помним из прошлой статьи, электрический ток идет из точки с более высоким потенциалом, то есть из плюса, в точку с меньшим потенциалом, то есть из минуса. Или проще: от большего к меньшему. На данный момент наш переключатель разомкнут. Можно сказать, что мы «разрубили» нашу схему переключателем. Электрики и электронщики говорят, что цепь «сломана». Нет тока, свет не горит.
Но здесь ловким движением руки мы ловко нажимаем на переключатель, и наша цепь замыкается:
Дорога открыта для электрического тока и течет от плюса к минусу через лампочку накаливания, которая начинает ярко светиться.
Вроде бы все понятно, но не до конца. Кто или что заставляет лампочку светиться? Он не только сверкает, но и согревает!
Что было первым во Вселенной? Говорят время, даже если я думаю энергия). Энергия ниоткуда не приходит и никуда не исчезает. Это закон сохранения энергии, так что «бреют» любители вечных двигателей).
В этом эксперименте наша лампочка загорается и нагревается. Оказывается, лампочка излучает и тепловую, и световую энергию. Вы ведь не забыли, что лучи света передают энергию? Например, в повседневной жизни мы используем солнечные батареи, чтобы получать электрический ток от лучей.
Но теперь вопрос в следующем. Если лампочка излучает световую и тепловую энергию, откуда она ее берет? Очевидно из источника энергии. Фраза «источник энергии» уже говорит сама за себя. Наша лампочка питается напрямую от источника по проводке. Энергия, протекающая по проводам, называется электричеством.
А откуда БП? Здесь уже есть несколько способов выработки электроэнергии. Это может быть падающая струя воды, которая вращает мощные лопасти поворотного стола, который работает как генератор. Это могут быть химические реакции в аккумуляторах и акумах. Также это может быть солнечная панель или даже некий элемент типа Пельтье, способный генерировать электрический ток под действием разницы температур. Способов много, но эффект один. Поднимите ЭДС.
Закон Джоуля-Ленца
В том случае, если на участке цепи не производится никаких механических работ и ток не вызывает химического воздействия, нагревается только проводник. Нагретый проводник передает тепло окружающим телам.
Закон, определяющий количество тепла, выделяемого проводником с током в окружающую среду, был впервые экспериментально установлен английским ученым Д. Джоулем (1818–1889) и русским Э. Х. Ленцем (1804–1865). Закон Джоуля-Ленца формулируется следующим образом:
Закон Джоуля-Ленца
Количество тепла, выделяемого проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени, в течение которого ток проходит через проводник.
Q = I2RΔt
Количество тепла измеряется в Джоулях (Дж).
Пример № 2. Определите, сколько тепла было выделено за 2 минуты от проводника с напряжением 12 В и сопротивлением 2 Ом.
Мы используем закон Ома и закон Джоуля-Ленца:
Q = I2RΔt = (UR ..) 2Δt = U2R..Δt = 1222 .. = 72 (Дж)
Что такое мощность электрического тока
Каждое физическое действие совершается под действием силы. С его помощью проложен определенный путь, значит работа сделана. С другой стороны, работа A, выполненная в данный момент времени t, будет значением мощности, выраженным формулой:
Другое понятие мощности связано со скоростью преобразования энергии конкретной системы. Одним из таких преобразований является сила электрического тока, с помощью которой также выполняется множество различных работ. Сначала его подключают к электродвигателям и другим устройствам, совершающим полезные действия.
Из приведенной формулы силы тока видно, что мощность одинаково зависит от силы тока и напряжения. Отсюда следует, что одинаковое значение этого параметра может быть получено за счет большого тока и низкого напряжения и, наоборот, при высоком напряжении и малом токе.
Эта функция позволяет передавать электроэнергию на большие расстояния от источника к потребителям. Во время передачи ток преобразуется с помощью трансформаторов, установленных на подъемных и нисходящих подстанциях.
Синус угла означает сдвиг фаз между рабочим током и падением напряжения. Q — реактивная мощность, измеренная в Вар (реактивный вольт-ампер). Эти расчеты помогают эффективно решить вопрос о том, как найти мощность электрического тока, а существующая для этого формула позволяет быстро выполнять расчеты.
Обе силы можно ясно увидеть на простом примере. Для изготовления нагревательных элементов трубчатого электронагревателя (ТЭНа) используется материал с высоким сопротивлением. Когда через него протекает ток, все электричество преобразуется в тепло. Этот пример очень точно показывает активную электрическую мощность.
Конденсаторы обладают такими же свойствами из-за их электрической емкости при возврате накопленного заряда. Здесь также значения тока и напряжения изменяются, только в противоположном направлении. Эта энергия индуктивности и емкости со сдвигом фаз по отношению к значениям тока сети и есть реактивная электрическая мощность.
Из-за противоположного влияния индуктивности и емкости по отношению к фазовому сдвигу может выполняться компенсация реактивной мощности, тем самым повышая эффективность и качество источника питания.
Упражнения
Упражнение №1
В цепь с напряжением в $127 \space В$ включена электрическая лампа, сила тока в которой равна $0.6 \space А$. Найдите мощность тока в лампе.
Дано:$U = 127 \space В$$I = 0.6 \space А$
$P — ?$
Посмотреть решение и ответ
Скрыть
Решение:
Мощность электрического тока в лампе рассчитывается по формуле: $P = UI$.
$P = 127 \space В \cdot 0.6 \space А = 76.2 \space Вт$.
Ответ: $P = 76.2 \space Вт$.
Упражнение №2
Электроплитка рассчитана на напряжение $220 \space В$ и силу тока $3 \space А$. Определите мощность тока в плитке.
Дано:$U = 220 \space В$$I = 3 \space А$
$P — ?$
Посмотреть решение и ответ
Скрыть
Решение:
Мощность электрического тока в плитке рассчитаем по формуле: $P = UI$.
$P = 220 \space В \cdot 3 \space А = 660 \space Вт$.
Ответ: $P = 660 \space Вт$.
Упражнение №3
Пользуясь таблицей 1, вычислите, какую работу совершает за $1 \space ч$ электрический ток в лампе карманного фонаря, осветительной лампе мощностью $200 \space Вт$, в лампе звезды башни Кремля.
Дано:$t = 1 \space ч$$P_1 = 1 \space Вт$$P_2 = 200 \space Вт$$P_3 = 5000 \space Вт$
СИ:$t = 3600 \space с$
$A_1 — ?$$A_2 — ?$$A_3 — ?$
Посмотреть решение и ответ
Скрыть
Решение:
Мощность тока по определению равна работе, которую ток совершает за единицу времени: $P = \frac{A}{t}$.
Выразим отсюда работу и рассчитаем ее для каждой лампы:$A = Pt$.
Работа тока в лампе карманного фонаря:$A_1 = P_1 t$,$A_1 = 1 \space Вт \cdot 3600 \space с = 3600 \space Дж = 3.6 \space кДж$.
Работа тока в осветительной лампе:$A_2 = P_2 t$,$A_2 = 200 \space Вт \cdot 3600 \space с = 720 \space 000 \space Дж = 720 \space кДж$.
Работа тока в лампе звезды башни Кремля:$A_3 = P_3 t$,$A_3 = 5000 \space Вт \cdot 3600 \space с = 18 \space 000 \space 000 \space Дж = 18 \space МДж$.
Ответ: $A_1 = 3.6 \space кДж$, $A_2 = 720 \space кДж$, $A_3 = 18 \space МДж$.
Упражнение №4
Рассмотрите один-два электроприбора, используемые в квартире. Найдите по паспорту приборов их мощность. Определите работу тока в них за $10 \space мин$.
Если вы не можете найти паспорт прибора, внимательно рассмотрите его. Часто производители указывают мощность на самом устройстве. Мы возьмем пылесос мощностью $2000 \space Вт$ и фен для волос мощностью $2200 \space Вт$ (рисунок 2).
Рисунок 2. Бытовые приборы с известной мощностью
Дано:$t = 10 \space мин$$P_1 = 2000 \space Вт$$P_2 = 2200 \space Вт$
СИ:$t = 600 \space с$
$A_1 — ?$$A_2 — ?$
Посмотреть решение и ответ
Скрыть
Решение:
Мощность тока по определению равна работе, которую ток совершает за единицу времени: $P = \frac{A}{t}$.
Выразим отсюда работу и рассчитаем ее для каждого прибора:$A = Pt$.
Работа тока в пылесосе, совершенная за $10 \space мин$ его использования:$A_1 = P_1t$,$A_1 = 2000 \space Вт \cdot 600 \space с = 1 \space 200 \space 000 \space Дж = 1.2 \space МДж$.
Работа тока в фене для волос, совершенная за $10 \space мин$ его использования:$A_2 = P_2t$,$A_2 = 2200 \space Вт \cdot 600 \space с = 1 \space 320 \space 000 \space Дж = 1.32 \space МДж$.
Ответ: $A_1 = 1.2 \space МДж$, $A_2 = 1.32 \space МДж$.
Что такое мощность в электричестве: просто о сложном
Вспомнилась былина об Илье Муромце, когда он приложил всю свою мощь к соловью разбойнику. У бедолаги сразу посыпались искры из глаз, как пламя с верхней картинки на проводке с неправильным монтажом.
Простыми словами: мощность в электричестве — это силовая характеристика энергии, которой оценивают, как способности генераторных установок ее вырабатывать, так возможности потребителей и транспортных магистралей.
Все эти участки должны быть точно смонтированы и налажены для обеспечения безопасной работы. Как только в любом месте возникает неисправность, так сразу развивается авария во всей схеме.
Если говорить о домашнем электрическом оборудовании, то приходится постоянно соблюдать баланс между:
- включенными в сеть приборами;
- конструкцией проводов и кабелей;
- настройкой защитных устройств.
Только комплексное решение этих трех вопросов может обеспечить безопасность проводки и жильцов.
Как рассчитать электрическую мощность в быту
Формулы расчета мощности в электричестве позволяют выполнить качественную оценку безопасности каждого из перечисленных выше пунктов.
Пользоваться ими не сложно. Я уже приводил в предыдущих статьях шпаргалку электрика, где они помещены в наглядной форме для цепей постоянного тока.
Они полностью справедливы для активной составляющей мощности переменного тока, совершающей полезную работу. Кстати, кроме нее есть еще и бесполезная — реактивная, связанная с потерями энергии. Ее описанию посвящен второй раздел.
Такие вычисления удобно делать с помощью онлайн калькулятора. Он избавляет от рутинных математических вычислений и арифметических ошибок.
При любом из способов для расчета активной мощности требуется знать две из трех электрических величин:
- силу тока I;
- приложенное напряжение U;
- сопротивление участка цепи R.
Как измерить электрическую мощность дома
Существует еще одна возможность оценки активной мощности: ее измерение в действующей схеме специальными приборами: ваттметрами.
Точные замеры может обеспечить промышленный лабораторный ваттметер. Он изготавливается как прибор, работающий на аналоговых сигналах,так и с помощью цифровых технологий.
В бытовой проводке точные вычисления не нужны. Для нее выпускаются различные виды более простых ваттметров.
Популярностью пользуются приборы, которые можно вставить в розетку и подключить к ним шнур питания от потребителя, включить их в работу и сразу снять показания на дисплее в ваттах.
Их так и называют: ваттметр розетка. Они измеряют чисто активную мощность переменного тока.
Такие приборы избавляют электрика от выполнения сложных операций под напряжением, когда требуется замерять:
- действующее напряжение;
- силу тока;
- угол сдвига фаз между векторами тока и напряжения.
Потом все данные дополнительно требуется вводить в формулу расчета мощности по току и напряжению, делать по ней вычисления.
Этот метод можно упростить, если внимательно наблюдать за показаниями электрического счетчика индукционной системы с вращающимся диском. Он считает совершенную работу: потребленную мощность за определенную время.
Однако скорость вращения диска как раз и характеризует величину потребления. Надо просто посчитать сколько раз он обернется за минуту и перевести в ватты по табличке, расположенной на корпусе.
Таблица перевода Ампер – Ватт
Для перевода ватт в амперы необходимо воспользоваться предыдущей формулой, развернув её. Чтобы вычислить ток, необходимо разделить мощность на напряжение: I = P/U. В следующей таблице представлена сила тока для приборов с различным напряжением — 6, 12, 24, 220 и 380 вольт.
Таблица соотношения ампер и ватт, в зависимости от напряжения.
| 6В | 12В | 24В | 220В | 380В | |
| 5 Вт | 0,83А | 0,42А | 0,21А | 0,02А | 0,008А |
| 6 Вт | 1,00А | 0,5А | 0,25А | 0,03А | 0,009А |
| 7 Вт | 1,17А | 0,58А | 0,29А | 0,03А | 0,01А |
| 8 Вт | 1,33А | 0,66А | 0,33А | 0,04А | 0,01А |
| 9 Вт | 1,5А | 0,75А | 0,38А | 0,04А | 0,01А |
| 10 Вт | 1,66А | 0,84А | 0,42А | 0,05А | 0,015А |
| 20 Вт | 3,34А | 1,68А | 0,83А | 0,09А | 0,03А |
| 30 Вт | 5,00А | 2,5А | 1,25А | 0,14А | 0,045А |
| 40 Вт | 6,67А | 3,33А | 1,67А | 0,13А | 0,06А |
| 50 Вт | 8,33А | 4,17А | 2,03А | 0,23А | 0,076А |
| 60 Вт | 10,00А | 5,00А | 2,50А | 0,27А | 0,09А |
| 70 Вт | 11,67А | 5,83А | 2,92А | 0,32А | 0,1А |
| 80 Вт | 13,33А | 6,67А | 3,33А | 0,36А | 0,12А |
| 90 Вт | 15,00А | 7,50А | 3,75А | 0,41А | 0,14А |
| 100 Вт | 16,67А | 3,33А | 4,17А | 0,45А | 0,15А |
| 200 Вт | 33,33А | 16,66А | 8,33А | 0,91А | 0,3А |
| 300 Вт | 50,00А | 25,00А | 12,50А | 1,36А | 0,46А |
| 400 Вт | 66,66А | 33,33А | 16,7А | 1,82А | 0,6А |
| 500 Вт | 83,34А | 41,67А | 20,83А | 2,27А | 0,76А |
| 600 Вт | 100,00А | 50,00А | 25,00А | 2,73А | 0,91А |
| 700 Вт | 116,67А | 58,34А | 29,17А | 3,18А | 1,06А |
| 800 Вт | 133,33А | 66,68А | 33,33А | 3,64А | 1,22А |
| 900 Вт | 150,00А | 75,00А | 37,50А | 4,09А | 1,37А |
| 1000 Вт | 166,67А | 83,33А | 41,67А | 4,55А | 1,52А |
Используя таблицу также легко определить мощность, если известны напряжение и сила тока. Это пригодится не только для расчёта потребляемой энергии, но и для выбора специальной техники, отвечающей за бесперебойную работу или предотвращающей перегрев.
Что такое Сила тока. Ампер [А]
Сила тока представляет собой скорость, с которой электрический заряд течёт по проводнику. Один ампер равен заряду в один кулон, который проходит через проводник за одну секунду. Один кулон представляет собой очень большой заряд, поэтому в большинстве устройств эта величина измеряется в миллиамперах.
Сила тока зависит от сечения проводника и его длины. Это необходимо учитывать при планировке сооружений, а также выборе электрических приборов. Хотя большинству не следует задумываться на этот счёт, поскольку это задача инженеров и проектировщиков.
Сколько Ватт в 1 Ампере?
Для определения мощности цепи также важно понятие напряжения. Это электродвижущая сила, перемещающая электроны
Она измеряется в вольтах. Большинство приборов имеют в документации эту характеристику.
Чтобы определить мощность при силе тока в один ампер, необходимо узнать напряжение сети. Так, для розетки в 220 вольт получится: P = 1*220 = 220 Вт. Формула для расчёта: P = I*U, где I — сила тока, а U — напряжение. В трёхфазной сети нужно учитывать поправочный коэффициент, отражающий процент эффективности работы. В большинстве случаев он составляет от 0,67 до 0,95.
Работа электрического тока
Проходя по цепи, ток работает. Например, если поток воды направлен на лопасти генератора, пони будет работать за счет вращения лопастей. Точно так же работает ток, движущийся по проводнику. И работа эта тем больше, чем больше величина тока и напряжения. Работа электрического тока, выполняемая на участке цепи, прямо пропорциональна силе тока, напряжению и времени действия тока. Работа электрического тока обозначается латинским символом A. Поскольку произведение I × U – это мощность, формулу для работы электрического тока можно записать: A = P × t
Единицей измерения работы электрического тока является ватт в секундах или джоулях. Следовательно, если мы хотим рассчитать работу, совершаемую током, работающим в цепи в течение временного интервала, нам нужно умножить мощность на время. Рассмотрим практический пример, используя реостат с сопротивлением 5 Ом, ток 0,5 А. Необходимо посчитать, какую работу ток будет делать за четыре часа. Запуск в течение одной секунды будет: P = I2R = 0,52 × 5 = 0,25 × 5 = 1,25 Вт,
Итак, через 4 часа t = 14400 секунд. Следовательно: A = P × t = 1,25 × 14 400 = 18 000 ватт-сек. Ватт-секунда или джоуль считаются слишком малыми для измерения работы. Поэтому на практике используется единица измерения, которая называется ватт-час (Втч). Один ватт-час равен 3600 Дж. В электротехнике используются еще более крупные единицы: гектоватт-часы (ГВтч) и киловатт-часы (кВтч): 1 кВтч = 10 ГВтч = 1000 Втч = 3600000 Дж, 1 ГВтч = 100 Втч = 360 000 Дж, 1 Втч = 3600 Дж.
Мощность электрического тока
Как рассчитать сопротивление и мощность
Допустим, вы хотите выбрать токоограничивающий резистор для питания цепи освещения. Нам известно напряжение питания бортовой сети «U», равное 24 Вольт, и потребляемый ток «I» 0,5 Ампер, которые нельзя превышать. По выражению (9) закона Ома рассчитываем сопротивление «R». R = 24 / 0,5 = 48 Ом. На первый взгляд определяется номинал резистора. Однако этого недостаточно. Для надежной работы семы необходимо рассчитывать мощность по потребляемому току.
Из-за действия закона Джоуля-Ленца активная мощность «P» прямо пропорциональна току «I», проходящему через проводник, и приложенному напряжению «U». Эта связь описывается формулой P = 24×0,5 = 12 Вт.
Расчет мощности резистора исходя из его потребляемого тока показывает, что в выбранной схеме необходимо использовать резистор на 48 Ом и 12 Вт. Резистор меньшей мощности не выдержит приложенных нагрузок, он нагреется и выгорают со временем. В этом примере показана зависимость того, как ток нагрузки и напряжение в сети влияют на мощность потребителя.
Методы измерения электрической мощности
Как показано выше, для вычисления электрической мощности достаточно знать ток и напряжение. Для замеров можно использовать амперметр и вольтметр, перемножив их показания.
Принцип измерения электрической мощности
А можно использовать специальный прибор – ваттметр, который замеряет обе величины одновременно и перемножает их. Классический ваттметр электродинамической системы состоит из двух катушек, подвижной и неподвижной. Эти катушки включаются на измерение напряжения и тока, соответственно, параллельно и последовательно с нагрузкой.
Два варианта включения ваттметра
При прохождении тока и подаче напряжения обе катушки создают магнитные поля, которые взаимодействуют между собой в определенном направлении. Результирующий вращающий момент пропорционален мощности электрического тока (происходит перемножение величин механическим способом), и он ведет к отклонению стрелки, прикреплённой к подвижной катушке, на определенный угол. Этот угол можно считать по шкале, которая обычно градуируется сразу в единицах мощности.
В современных цифровых измерителях мощности используется тот же принцип, только ток измеряется другим способом. Последовательно с нагрузкой включается шунтовой резистор. Он имеет небольшое сопротивление, и на нагрузку практически не влияет. Когда через шунт идет ток, на нем падает небольшое напряжение, которое, как следует из закона Ома, прямо пропорционально протекающему току. Это напряжение измеряется и пересчитывается в ток.
Замеренные ток и напряжение перемножаются, пересчитываются в мощность (при этом учитывается угол сдвига между током и напряжением), масштабируются и выводятся на дисплей в удобной для восприятия форме.
Измерение тока в цифровом ваттметре
Рекомендуем прочесть:
- Как замерить ампераж тока мультиметром
- Как найти силу тока по формулам и приборам
Мощность электрического тока расчет и формулы
Чтобы рассчитать текущую мощность в ваттах, умножьте ток в амперах на напряжение в вольтах. Обозначьте мощность электрического тока латинским символом P, так что приведенное выше правило можно записать в виде математической формулы P = I × U (1).
Мы используем эту формулу на практике. Необходимо рассчитать, сколько электрического тока необходимо для нагрева нити лампы, если напряжение нити составляет 4 В, а ток нити – 75 мА. P = 0,075 А × 4 В = 0,3 Вт. Мощность электрического тока можно определить и другим способом. Например, мы знаем силу тока и сопротивление цепи, но напряжение неизвестно, поэтому воспользуемся соотношением закона Ома: U = I × R Подставим правую часть формулы (1) IR вместо напряжения U. P = I × U = I × IR или P = I2 × R.
Рассмотрим пример расчета: какая мощность теряется в реостате с сопротивлением 5 Ом, если через него протекает ток, с силой 0,5 А. По формуле (2) рассчитываем:. P = I2 × R = 0,52 × 5 = 0,25 × 5 = 1,25 Вт. Кроме того, мощность электрического тока может быть рассчитана, если напряжение и сопротивление известны, но величина тока неизвестна.
Для этого вместо силы тока I в формулу подставляется соотношение U / R, поэтому формула принимает следующий вид: P = I × U = U2 / R (3) Давайте проанализируем другой практический пример, используя эту формулу при падении напряжения на реостате с сопротивлением 5 Ом 2,5 вольт мощность, потребляемая реостатом, будет определяться: P = U2 / R = (2,5) 2/5 = 1,25 Вт; Вывод: Чтобы найти мощность, необходимо знать любые две величины закона Ома. Мощность электрического тока равна произведенной с течением времени работе тока. P = A / t
Основные электрические формулы