Напряжение, сопротивление, ток и мощность.
Электричество само по себе невидимо, хотя от этого его опасность ничуть не меньше. Даже наоборот: как раз потому и опаснее. Ведь если бы мы его видели, как видим, например, воду, льющуюся из крана, то наверняка бы избежали множества неприятностей.
Вода. Вот она, водопроводная труба, и вот закрытый кран. Ничего не течет, не капает. Но мы точно знаем: внутри вода. И если система исправно работает, то вода эта там находится под давлением. 2, 3 атмосферы, или сколько там? Неважно. Но давление там есть, иначе система бы не работала. Где-то гудят насосы, гонят воду в систему, создают это самое давление.
А вот наш провод электрический. Где-то далеко, на другом конце тоже гудят генераторы, вырабатывают электричество. И в проводе от этого тоже давление... Нет-нет, не давление, конечно, тут в этом проводе напряжение. Оно тоже измеряется, но в своих единицах: в вольтах.
Давит в трубах на стенки вода, никуда не двигаясь, ждет, когда найдется выход, чтобы ринуться туда мощным потоком. И в проводе молча ждет напряжение, когда замкнется выключатель, чтобы потоки электронов двинулись выполнять свое предназначение.
И вот открылся кран, потекла струя воды. По всей трубе течет, двигаясь от насоса к расходному крану. А как только замкнулись контакты выключателя, в проводах потекли электроны. Что это за движение? Это ток. Электроны текут. И это движение, этот ток тоже имеет свою единицу измерения: ампер.
И еще есть сопротивление. Для воды это, образно говоря, размер отверстия в выпускном кране. Чем больше отверстие, тем меньше сопротивление движению воды. В проводах почти также: чем больше сопротивление провода, тем меньше ток.
Вот, как-то так, если образно представлять себе основные характеристики электричества. А с точки зрения науки все строго: существует так называемый закон Ома. Гласит он следующим образом: I = U/R.
I - сила тока. Измеряется в амперах.
U - напряжение. Измеряется в вольтах.
R - сопротивление. Измеряется в омах.
Есть еще одно понятие - мощность, W. С ним тоже просто: W = U*I. Измеряется в ваттах.
Собственно, это вся необходимая и достаточная для нас теория. Из этих четырех единиц измерения в соответствии с вышеприведенными двумя формулами можно вывести некоторое множество других:
№ | Задача | Формула | Пример |
1 | Узнать силу тока, если известны напряжение и сопротивление. | I = U/R | I = 220 в / 500 ом = 0.44 а. |
2 | Узнать мощность, если известны ток и напряжение. | W = U*I | W = 220 в * 0.44 а = 96.8 вт. |
3 | Узнать сопротивление, если известны напряжение и ток. | R = U/I | R = 220 в / 0.44 а = 500 ом. |
4 | Узнать напряжение, если известны ток и сопротивление. | U = I*R | U = 0.44 а * 500 ом = 220 в. |
5 | Узнать мощность, если известны ток и сопротивление. | W = I2*R | W = 0.44 а * 0.44 а * 500 ом = 96.8 вт. |
6 | Узнать мощность, если известны напряжение и сопротивление. | W = U2/R | W = 220 в * 220 в / 500 ом = 96.8 вт. |
7 | Узнать силу тока, если известны мощность и напряжение. | I = W/U | I = 96.8 вт / 220 в = 0,44 а. |
8 | Узнать напряжение, если известны мощность и ток. | U = W/I | U = 96.8 вт / 0.44 а = 220 в. |
9 | Узнать сопротивление, если известны мощность и напряжение. | R = U2/W | R = 220 в * 220 в / 96.8 вт = 500 ом. |
10 | Узнать сопротивление, если известны мощность и ток. | R = W/I2 | R = 96.8 вт / (0,44 а * 0,44 а) = 500 ом. |
Ты скажешь: - Зачем мне это все надо? Формулы, цифры... Я ж не собираюсь заниматься расчетами.
А я так отвечу: - Перечитай предыдущую статью Электроснабжение. Основы.. Как можно быть уверенным, не зная простейших истин и расчетов? Хотя, собственно, в бытовом практическом плане наиболее интересна только формула 7, где определяется сила тока при известных напряжении и мощности. Как правило, эти 2 величины известны, а результат (сила тока) безусловно необходим для определения допустимого сечения провода и для выбора защиты.
Есть еще одно обстоятельство, о котором следует упомянуть в контексте этой статьи. В электроэнергетике используется так называемый "переменный" ток. То есть, те самые электроны движутся в проводах не всегда в одном направлении, они постоянно меняют его: вперед-назад-вперед-назад... И эта смена направления движения - 100 раз в секунду.
Погоди, но ведь везде говорится, что частота 50 герц! Да, именно так и есть. Частота измеряется в количестве периодов за секунду, но в каждом периоде ток меняет свое направление дважды. Иначе сказать, в одном периоде две вершины, которые характеризуют максимальное значение тока (положительное и отрицательное), и именно в этих вершинах происходит смена направления.
Не будем вдаваться в подробности более глубоко, но все же: почему именно переменный, а не постоянный ток?
Вся проблема в передаче электроэнергии на большие расстояния. Тут как раз вступает в силу неумолимый закон Ома. При больших нагрузках, если напряжение 220 вольт, сила тока может быть очень большой. Для передачи электроэнергии с таким током потребуются провода очень большого сечения.
Выход здесь только один: поднять напряжение. Седьмая формула говорит: I = W/U. Совершенно очевидно, что если мы будем подавать напряжение не 220 вольт, а 220 тысяч вольт, то сила тока уменьшится в тысячу раз. А это значит, что сечение проводов можно взять намного меньше.
А поднять напряжение перед подачей в линию и опустить его на другом конце можно, применяя трансформаторы. Это всем известные устройства, от которых мы и получаем электроэнергию на местах. Но вообще-то на электростанциях и вырабатывается генераторами не постоянный, а именно переменный ток частотой 50 герц.
В этой статье уже не раз я обмолвился о зависимости сечения проводника от силы протекаемого тока. О том, как определить допустимое значение, узнаем в следующей статье Допустимый длительный ток..
А в небольшом видео подробно объясняется, как использовать полученные знания для обеспечения безопасности своего дома: Электропроводка без пожаров.
Комментарии.
А так аналогия между водой и током очень хорошая и простая для понимания. Процессы абсолютно одинаковы и рассчитываются по одинаковым законам. Одинаковые процессы проходят и при превышении давления в системе водоснабжения и превышении напряжения в проводах - утечка. Только водопровод увы сам не восстанавивается при снижении давления, а провода остаются целыми и ток продолжает своё движение, как будто ничего и не произошло.
Да, конечно. Поправлено.
получается что якобы сила тока у нас 43.3 Ампера
Далее у меня есть электрическая духовка ее можность 3000 ватт
а напряжение подается 220 вольт из сети по этой лживой формуле у нас выходит Сила токи духовки 13.6 Ампера это как понимать
духовка в три раза слабей чем процессор . А почему тогда когда я включаю компьютер у меня автомат на 25 ампер не срабатывает он же должен сработать на 25 ампер а у нас по лживой формуле выходит 43 амепера . То есть вранье
Я даже не представлял себе, насколько сегодняшняя система образования развалена. Это не в ваш адрес, Грег, это искреннее сожаление и ностальгия по образованию в советские времена.
Автомат ваш на 25 ампер и не должен срабатывать, поскольку сила тока при 220 вольтах значительно ниже. Закон Ома действует безукоризненно.
Кстати, проверьте вашу электропроводку. Если у вас сечение проводов не превышает 2.5 мм2, то с автоматом на 25 ампер вы рискуете получить пожар в доме. Обратите внимание на статью:
Выбор автоматического выключателя.
"...Королей я путаю с тузами,а с дуэтом путаю дуплет..."
Если пренебречь потерями в БП при преобразовании напряжения 220 В в нужные для компа - то 65 Ватт делим на 220 В, получаем почти 0,3А
СПАСИБО.