Электроника:Постоянный ток/Закон Ома/Расчёт электрической мощности
Черновик |
Расчёт электрической мощности[1]
Формула расчёта мощности
В предыдущей главе мы рассказывали о формуле расчёта мощности в электрических цепях: умножая напряжение (в вольтах) на силу тока (в амперах) мы получаем мощность (в ваттах). Давайте применим её к примеру ниже:
[Картинка «10.jpg»]
Как рассчитать силу тока с помощью закона Ома
В примере выше напряжение батареи составляет 18 вольт, а сопротивление лампы – 3 ома. Используя закон Ома для определения силы тока, мы получаем:
[Картинка]
Теперь, когда сила тока известна, давайте возьмём это значение и умножим его на напряжение, чтобы узнать мощность.:
[Картинка]
Это значит, что лампа рассеивает (высвобождает) мощность в 108 ватт – скорее всего, одновременно в виде света и тепла.
Увеличиваем напряжение батареи
Давайте возьмём ту же цепь, увеличим напряжение батареи и посмотрим, что получится. Интуиция подсказывает нам, что сила тока увеличится вместе с увеличением напряжения, а сопротивление лампы останется прежним. Соответственно, увеличится и мощность:
[Картинка «11.jpg»]
Теперь напряжение батареи – 36 вольт вместо 18 вольт. Сопротивление лампы электротоку – по-прежнему 3 ома. Значит, сила тока теперь:
[Картинка]
Здесь логично предположить, что, имея формулу I = E/R, где значение E удвоено, а R осталось прежним, мы получаем удвоенную силу тока. И действительно, у нас получилось 12 вместо 6 ампер. А что насчёт мощности?
[Картинка]
Как увеличение напряжения влияет на мощность?
Обратите внимание, что мощность, как мы и ожидали, увеличилась, но не в такой пропорции, чем сила тока. Почему? Потому что мощность – это результат напряжения, умноженного на силу тока, а поскольку обе эти величины во втором примере увеличились вдвое, то и мощность увеличилась по принципу 2 х 2, т.е. в 4 раза. Проверьте сами – поделите 432 ватта на 108 ватт, и получится как раз 4. Снова воспользовавшись алгебраическими манипуляциями, давайте возьмём исходную формулу и модифицируем её для ситуаций, когда нам неизвестны напряжение или сила тока. Вот формула на случай, если нам известны только напряжение (E) и сопротивление (R):
[Картинка «12.jpg»]
А это на случай, если нам известны только сила тока (I) и сопротивление (R):
[Картинка «13.jpg»]
Закон Джоуля и закон Ома
Небольшая историческая справка: первым математическое взаимоотношение между мощностью, силой тока и сопротивлением обнаружил не Георг Симон Ом, а Джеймс Прескотт Джоуль. Он опубликовал своё открытие в 1841 году в виде последней формулы выше (P = I2R), и ее теперь называют законом Джоуля. Но эти формулы расчёта мощности так часто используются вместе с формулами закона Ома о взаимоотношении напряжения, силы тока и сопротивления (E=IR ; I=E/R ; и R=E/I), что их тоже часто приписывают Ому.
[Картинка «14.jpg»]
ИТОГО:
- Мощность измеряется в ваттах, которые обозначаются символом «В» («W»)
- Закон Джоуля: P = I2R ; P = IE ; P = E2/R