Электроника:Постоянный ток/Закон Ома/Расчёт электрической мощности

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Максим Кузьмин (Cubewriter) Контакты:</br>* Skype: cubewriter</br>* E-mail: cubewriter@gmail.com</br>* Максим Кузьмин на freelance.ru
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Расчёт электрической мощности[1]

Формула расчёта мощности

В предыдущей главе мы рассказывали о формуле расчёта мощности в электрических цепях: умножая напряжениевольтах) на силу тока (в амперах) мы получаем мощность (в ваттах). Давайте применим её к примеру ниже:

Calculating Electric Power 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:

Ohms-law-current-determine 1.png

Теперь, когда сила тока известна, давайте возьмём это значение и умножим его на напряжение, чтобы узнать мощность.:

Ohms-multiply-value-voltage 2.png

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:

Calculating Electric Power 11.jpg

Теперь напряжение батареи – 36 Вольт вместо 18 Вольт. Сопротивление лампы электротоку – по-прежнему 3 Ома. Значит, сила тока теперь:

Circuit-current-update-ohms 3.png

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?

Ohms-law-power-multiply 4.png

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):

Calculating Electric Power 12.jpg

А это на случай, если нам известны только сила тока (I) и сопротивление (R):

Calculating Electric Power 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.

Calculating Electric Power 14.jpg

Итого

См.также

Внешние ссылки