Присоединение | Формула | Результат | Примечание |
Вводы отпаечной тяговой подстанции | Iр. max = Кав*∑Sн.тр/ √3*Uн1 Iр. max=1,4*2/√3*220 | 294,2 (А) | Кав = 1,4 – коэффициент аварийной перегрузки трансформатора; ∑Sн.тр. – полная мощность подстанции; Uн1 – номинальное напряжение первичной обмотки Т |
Сборные шины первичного напряжения тяговой подстанции | Iр.max=Кпр*Кр.н*SТП/√3*Uн1 Iр.max=1,3*0,7*80000/√3*220 | 191,2 (А) | Кпр = 1,3 – коэффициент перспективного развития подстанции; Кр.н = 0,7 – коэффициент распределения нагрузки на СШ и перемычках первичного напряжения; Uн1 – номинальное напряжение первичной обмотки ГПТ |
П Продолжение таблицы 2.1 ервичные обмотки силовых трансформаторов(главные понижающие трансформаторы, ТСН, Т СЦБ) | Iр. max = Кав*Sн.тр / √3*Uн1 Iр. max = 1,4*40000/√3*110 Iр. max = 1,4*400/√3*10 Iр. max = 1,4*63/√3*10 | 147,1 (А) 32,3 (А) 5,0 (А) | Sн.тр – номинальная мощность силового трансформатора; Uн1 – номинальное напряжение первичной обмотки силового трансформатора |
Сборные шины вторичных напряжений главных понижающих трансформаторов | Iр. max=Кр.н *∑ Sн.тр /√3*Uн2(3) Iр. max =0,7*40000/√3*35 Iр. max =0,5*80000/√3*10 | 660,6 (А) 4624,3 (А) | Кр.н = 0,5 – коэффициент распределения нагрузки на сборных шинах вторичного напряжения при пяти и более находящихся в работе присоединений к шинам; Кр.н = 0,7 – коэффициент распределения нагрузки на сборных шинах вторичного напряжения при находящихся в работе присоединений к шинам менее пяти; ∑Sн.тр – суммарная мощность главных понижающих трансформаторов |
Первичные обмотки преоб- разовательных трансформаторов | Iр. max = Sн.тр / √3*Uн1 Iр. max = 13430/√3*10 | 776,3(А) | Sн.тр – номинальная мощность силового трансформатора; Uн1 – номинальное напряжение первичной обмотки силового трансформатора |
Вторичные обмотки среднего и низшего напряжения двухобмоточных и трехобмоточных трансформаторов | Iр. max = Кав*Sн.тр / √3*Uн2 Iр. max = 1,4*400 / √3*0,4 Iр. max = 1,4*63 / √3*0,4 Iр. max = 1,4*40000 / √3*35 Iр. max = 1,4*40000 / √3*10 | 809,2(А) 127,4(А) 924,8(А) 3236,9(А) | Кав = 1,4 – коэффициент аварийной перегрузки трансформатора; ∑Sн.тр. – полная мощность подстанции; Uн2 – номинальное напряжение вторичной обмотки среднего напряжения |
Сборные шины РУ-0,4 (кВ) | Iр. max = SСН / √3*Uн2 Iр. max = 31878/√3*0,4 | 40066(А) | SСН – расчётная мощность собственных нужд тяговой подстанции; Uн2 – номинальное напряжение вторичной обмотки ТСН |
Сборные шины КРУН СЦБ | Iр. max = SСЦБ / √3*Uн1 Iр. max = 56,25/ √3*10 | 3,25 (А) | SСЦБ – расчётная мощность СЦБ; Uн1 – номинальное напряжение первичной обмотки Т СЦБ |
studfile.net
Расчет максимальных рабочих токов основных присоединений — Мегаобучалка
За максимальный рабочий ток присоединения принимают ток с учетом допустимой перегрузки длительностью не менее 30 минут. Расчет максимальных рабочих токов основных присоединений подстанции ведется в соответствии с формулами, приведенными в таблице 7.
Таблица 7 — Расчет максимальных рабочих токов
| Наименование присоединения | Формулы для расчета максимальных рабочих токов | Расчетные параметры |
| Вводы подстанций опорной и транзитной, перемычка между вводами | I р max= КпрSтп/ Uн | Sтп — максимальная полная мощность подстанции, кВА; Кпр— коэффициент перспективы развития потребителей, равный 1,3; Uн — номинальное напряжение на вводе подстанции |
Продолжение таблицы 7
| Наименование присоединения | Формулы для расчета максимальных рабочих токов | Расчетные параметры |
| Вводы отпаечной, тупиковой подстанции | I р max= Кпер ΣSн.тр/ Uн | ΣSн.тр — сумма номинальных мощностей понижающих трансформаторов; Кпер — коэффициент допустимой перегрузки трансформаторов, равный 1,5 |
| Сборные шины опорной подстанции | I р max= КпрКрн1Sтп/ Uн | Крн1— коэффициент распределения нагрузки по шинам первичного напряжения, равный 0,6-0,8; |
| Первичная обмотка ВН трехобмоточного понижающего трансформатора | I р max= Кпер Sн.тр/ Uн1 | Sн.тр — номинальная мощность понижающего трансформатора; Кпер — коэффициент допустимой перегрузки трансформаторов, равный 1,5% Uн1— номинальное напряжение первичной обмотки ВН трансформатора |
| Вторичные обмотки СН и НН трехобмоточного понижающего трансформатора | I р max= Smax2/ Uн2 | Smax2— максимальная полная мощность на шинах СН или НН подстанции; U н2— номинальное напряжение вторичной обмотки трансформатора СН или НН |
| Сборные шины вторичного напряжения понижающих трансформаторов, цепь секционного выключателя | I р max= КрнII ΣSн.тр/ Uн2 | ΣSн.тр — сумма номинальных мощностей понижающих трансформаторов; КрнII — коэффициент распределения нагрузки на шинах вторичного напряжения, равный 0,5-0,7 (0,5- при числе присоединений пять и более; 0,7 – при меньшей числе присоединений) |
| Сборные шины РУ районной нагрузки тяговой подстанции, присоединенного к трехобмоточному трансформатору | I р max=КрнКпрSmax рн/ Uн2 | Smax рн — максимальная полная мощность на шинах районной нагрузки |
| Линия районного (нетягового) потребителя | I р max=КпрРmax / Uн cosφ | Рmax— активная мощность потребителя; cosφ — коэффициент мощности потребителя; Uн — номинальное напряжение потребителя |
В курсовом проекте расчет максимальных рабочих токов присоединений тяговой подстанции необходимо выполнить в таблице.
Пример 2.
Рассчитать максимальные рабочие токи присоединений транзитной тяговой подстанции переменного тока с напряжениями 110/27,5/10 кВ. SТП = 120 000 кВА; S н.тр = 40 000 кВА; S max т = 46 500 кВА; максимальный рабочий ток фидеров контактной сети I р.max = 350А; S max ДПР = 600 кВА; S н.ТСН = 400 кВА; S max рн = 5900 кВА.
Характеристика потребителя 10 кВ: Р max = 3000 кВт; cos φ = 0,93.
Расчет. Вычисление максимальных рабочих токов присоединений подстанции приведено в табл. 8.
Таблица 8 — Расчет максимальных рабочих токов
megaobuchalka.ru
Содержание:
Прежде чем рассматривать электрическую мощность, следует определиться, что же представляет собой мощность вообще, как физическое понятие. Обычно, говоря об этой величине, подразумевается определенная внутренняя энергия или сила, которой обладает какой-либо объект. Это может быть мощность устройства, например, двигателя или действия (взрыв). Ее не следует путать с силой, поскольку это различные понятия, хотя и находящиеся в определенной зависимости между собой. Любые физические действия совершаются под влиянием силы. С ее помощью проделывается определенный путь, то есть выполняется работа. В свою очередь, работа А, проделанная в течение определенного времени t, составит значение мощности, выраженное формулой: N = A/t (Вт = Дж/с). Другое понятие мощности связано со скоростью преобразования энергии той или иной системы. Одним из таких преобразований является мощность электрического тока, с помощью которой также выполняется множество различных работ. В первую очередь она связана с электродвигателями и другими устройствами, выполняющими полезные действия. Что такое мощность электрического токаМощность тока связана сразу с несколькими физическими величинами. Напряжение (U) представляет собой работу, затрачиваемую на перемещение 1 кулона. Сила тока (I) соответствует количеству кулонов, проходящих за 1 секунду. Таким образом, ток, умноженный на напряжение (I x U), соответствует полной работе, выполненной за 1 секунду. Полученное значение и будет мощностью электрического тока.
Приведенная формула мощности тока показывает, что мощность находится в одинаковой зависимости от силы тока и напряжения. Отсюда следует, что одно и то же значение этого параметра можно получить за счет большого тока и малого напряжения и, наоборот, при высоком напряжении и малом токе. Это свойство позволяет передавать электроэнергию на дальние расстояния от источника к потребителям. В процессе передачи ток преобразуется с помощью трансформаторов, установленных на повышающих и понижающих подстанциях. Существует два основных вида электрической мощности – активная и реактивная. В первом случае происходит безвозвратное превращение мощности электрического тока в механическую, световую, тепловую и другие виды энергии. Для нее применяется единица измерения – ватт. 1Вт = 1В х 1А. На производстве и в быту используются более крупные значения – киловатты и мегаватты. К реактивной мощности относится такая электрическая нагрузка, которая создается в устройствах за счет индуктивных и емкостных колебаний энергии электромагнитного поля. В переменном токе эта величина представляет собой произведение, выраженное следующей формулой: Q = U х I х sin(угла). Синус угла означает сдвиг фаз между рабочим током и падением напряжения. Q является реактивной мощностью, измеряемой в Вар – вольт-ампер реактивный. Данные расчеты помогают эффективно решить вопрос, как найти мощность электрического тока, а формула, существующая для этого, позволяет быстро выполнить вычисления.
Обе мощности можно наглядно рассмотреть на простом примере. Какое-либо электротехническое устройство оборудовано нагревательными элементами – ТЭНами и электродвигателем. Для изготовления ТЭНов используется материал, обладающий высоким сопротивлением, поэтому при прохождении по нему тока, вся электрическая энергия преобразуется в тепловую. Данный пример очень точно характеризует активную электрическую мощность. Что касается электродвигателя, то внутри него расположена медная обмотка, обладающая индуктивностью, которая, в свою очередь, обладает эффектом самоиндукции. Благодаря этому эффекту, происходит частичный возврат электричества обратно в сеть. Возвращаемая энергия характеризуется небольшим смещением в параметрах напряжения и тока, оказывая негативное влияние на электрическую сеть в виде дополнительных перегрузок. Такие же свойства имеют и конденсаторы из-за своей электрической емкости, когда накопленный заряд отдается обратно. Здесь также смещаются значения тока и напряжения, только в противоположном направлении. Данная энергия индуктивности и емкости, со смещением по фазе относительно значений действующей электросети, как раз и есть реактивная электрическая мощность. Благодаря противоположному эффекту индуктивности и емкости в отношении сдвига фазы, становится возможным выполнить компенсацию реактивной мощности, повышая, тем самым, эффективность и качество электроснабжения. По какой формуле вычисляется мощность электрического токаПравильное и точное решение вопроса чему равна мощность электрического тока, играет решающую роль в деле обеспечения безопасной эксплуатации электропроводки, предупреждения возгораний из-за неправильно выбранного сечения проводов и кабелей. Мощность тока в активной цепи зависит от силы тока и напряжения. Для измерения силы тока существует прибор – амперметр. Однако не всегда возможно воспользоваться этим прибором, особенно когда проект здания еще только составляется, а электрической цепи просто не существует. Для таких случаев предусмотрена специальная методика проведения расчетов. Силу тока можно определить по формуле при наличии значений мощности, напряжения сети и характера нагрузки.
Существует формула мощности тока, применительно к постоянным значениям силы тока и напряжения: P = U x I. При наличии сдвига фаз между силой тока и напряжением, для расчетов используется уже другая формула: P = U x I х cos φ. Кроме того, мощность можно определить заранее путем суммирования мощности всех приборов, которые запланированы к вводу в эксплуатацию и подключению к сети. Эти данные имеются в технических паспортах и руководствах по эксплуатации устройств и оборудования. Таким образом, формула определения мощности электрического тока позволяет вычислить силу тока для однофазной сети: I = P/(U x cos φ), где cos φ представляет собой коэффициент мощности. При наличии трехфазной электрической сети сила тока вычисляется по такой же формуле, только к ней добавляется фазный коэффициент 1,73: I = P/(1,73 х U x cos φ). Коэффициент мощности полностью зависит от характера планируемой нагрузки. Если предполагается использовать лишь лампы освещения или нагревательные приборы, то он будет составлять единицу.
При наличии реактивных составляющих в активных нагрузках, коэффициент мощности уже считается как 0,95. Данный фактор обязательно учитывается в зависимости от того, какой тип электропроводки используется. Если приборы и оборудование обладают достаточно высокой мощностью, то коэффициент составит 0,8. Это касается сварочных аппаратов, электродвигателей и других аналогичных устройств. Для расчетов при наличии однофазного тока значение напряжения принимается 220 вольт. Если присутствует трехфазный ток, расчетное напряжение составит 380 вольт. Однако с целью получения максимально точных результатов, необходимо использовать в расчетах фактическое значение напряжения, измеренное специальными приборами. От чего зависит мощность токаМощность тока, различных приборов и оборудования зависит сразу от двух основных величин – силы тока и напряжения. Чем выше ток, тем больше значение мощности, соответственно, при повышении напряжения, мощность также возрастает. Если напряжение и сила тока увеличиваются одновременно, то мощность электрического тока будет возрастать как произведение той и другой величины: N = I x U.
Очень часто возникает вопрос, в чем измеряется мощность тока? Основной единицей измерения этой величины является 1 ватт (Вт). Таким образом, 1 ватт является мощностью устройства, потребляющего ток силой в 1 ампер, при напряжении 1 вольт. Подобной мощностью обладает, например, лампочка от обычного карманного фонарика. Расчетное значение мощности позволяет точно определить расход электрической энергии. Для этого необходимо взять произведение мощности и времени. Сама формула выглядит так: W = IUt где W является расходом электроэнергии, произведение IU – мощностью, а t – количеством отработанного времени. Например, чем больше продолжается работа электрического двигателя, тем большая работа им совершается. Соответственно возрастает и потребление электроэнергии. |
electric-220.ru
формулы расчета мощности в проводнике
Прохождение электрического тока через любую проводящую среду объясняется наличием в ней некоторого количества носителей заряда: электронов – для металлов, ионов – в жидкостях и газах. Как найти её величину, определяет физика силы тока.
Электрический ток в проводнике
В спокойном состоянии носители движутся хаотично, но при воздействии на них электрического поля движение становится упорядоченным, определяемым ориентацией этого поля – возникает сила тока в проводнике. Количество носителей, участвующих в переносе заряда, определяется физической величиной – силой тока.
От концентрации и заряда частиц-носителей, или количества электричества, напрямую зависит сила тока, проходящего через проводник. Если принять во внимание время, в течение которого это происходит, тогда узнать, что такое сила тока, и как она зависит от заряда, можно, используя соотношение:
Зависимость силы тока от электрического заряда
Входящие в формулу величины:
- I – сила электрического тока, единицей измерения является ампер, входит в семь основных единиц системы Си. Понятие «электрический ток» ввёл Андре Ампер, единица названа в честь этого французского физика. В настоящее время определяется как ток, вызывающий силу взаимодействия 2×10-7 ньютона между двумя параллельными проводниками, при расстоянии 1 метр между ними;
- Величина электрического заряда, применённая здесь для характеристики силы тока, является производной единицей, измеряется в кулонах. Один кулон – это заряд, проходящий через проводник за 1 секунду при токе 1 ампер;
- Время в секундах.
Сила тока через заряд может вычисляться с применением данных о скорости и концентрации частиц, угла их движения, площади проводника:
I = (qnv)cosαS.
Также используется интегрирование по площади поверхности и сечению проводника.
Определение силы тока с использованием величины заряда применяется в специальных областях физических исследований, в обычной практике не используется.
Связь между электрическими величинами устанавливается законом Ома, который указывает на соответствие силы тока напряжению и сопротивлению:
Сила тока участка цепи и цепи с источником тока
Сила электрического тока здесь как отношение напряжения в электрической цепи к её сопротивлению, эти формулы используются во всех областях электротехники и электроники. Они верны для постоянного тока с резистивной нагрузкой.
В случае косвенного расчета для переменного тока следует учитывать, что измеряется и указывается среднеквадратичное (действующее) значение переменного напряжения, которое меньше амплитудного в 1,41 раза, следовательно, максимальная сила тока в цепи будет больше во столько же раз.
При индуктивном или емкостном характере нагрузки вычисляется комплексное сопротивление для определённых частот – найти силу тока для такого рода нагрузок, используя значение активного сопротивления постоянному току, невозможно.
Так, сопротивление конденсатора постоянному току практически бесконечно, а для переменного:
RC = 1/ FC.
Здесь RC – сопротивление того же конденсатора ёмкостью С, на частоте F, которое во многом зависит от его свойств, сопротивления разных типов ёмкостей для одной частоты значительно различаются. В таких цепях сила тока по формуле, как правило, не определяется – используются различные измерительные приборы.
Для нахождения значения силы тока при известных значениях мощности и напряжения, применяются элементарные преобразования закона Ома:
Тут сила тока – в амперах, сопротивление – в омах, мощность – в вольт-амперах.
Электрический ток имеет свойство разделяться по разным участкам цепи. Если их сопротивления различны, то и сила тока будет разной на любом из них, так находим общий ток цепи.
I = I1 + I2 + I3
Общий ток цепи равен сумме токов на её участках – при полном проходе через электрическую замкнутую цепь ток разветвляется, затем принимает исходное значение.
Видео
Оцените статью:jelectro.ru
Как найти общую силу тока в проводнике формулой
Электрическим током в электротехнике называется движение заряженных частиц по какому-либо проводнику. Эта величина не характеризуется лишь количеством энергии электричества, проходящей через проводник, так как за один и тот же проводник можно пропустить ток как разной, так и равной силы за разные промежутки времени. Именно поэтому не все так просто, как кажется. Рекомендуется ознакомиться с более развернутыми определениями электротока, чему он равен и как вычисляется. В этой статье будет объяснено, как найти силу тока в проводнике, будет дана формула этого уравнения.
Сила тока – что это
Рассматривая количество электроэнергии, которое протекает через определенный проводник за различные временные интервалы, станет ясно, что за малый промежуток ток протечет более интенсивно, поэтому нужно ввести еще одно определение. Оно означает силу тока, протекающую в проводнике за секунду времени.
Основные величины, характеризующие поток электронов
Если сформулировать определение на основе всего вышеперечисленного, то сила электротока – это количество электроэнергии, проходящее через поперечное сечение проводника за секунду. Маркируется величина латинской буквой «I».
Гальванометр для измерения небольшой силы тока
Важно! Специалисты определяют силу электротока, равную одному амперу, когда через поперечное сечение проводника проходит один кулон электричества за одну секунду.
Часто в электротехнике можно увидеть другие единицы измерения силы электротока: миллиамперы, микроамперы и так далее. Связано это с тем, что для питания современных схем таких величин будет вполне достаточно. 1 ампер – это очень большое значение, так как человека может убить ток в 100 миллиампер, и потому электророзетка для человека ничуть не менее опасна, чем, к примеру, несущийся на скорости автомобиль.
Схема, определяющая рассматриваемое понятие
Если известно количество электроэнергии, которое прошло через проводник за конкретный промежуток времени, то силу (не мощность) можно вычислить по формуле, изображенной на картинке.
Когда электросеть замкнута и не имеет никаких ответвлений, через каждое поперечное сечение за секунду протекает одно и то же количество электричества. Теоретически это обосновывается так: заряд не может накапливаться в определенном месте, и сила электротока везде одинакова.
Виды токов
Источники тока
Источником электротока называется такой электротехнический прибор, который конвертирует определенный вид энергии в электрическую. Такие устройства делятся на физические и химические.
Принцип действия химических источников основан на преобразовании химической энергии в электрическую. Это преобразование происходит самостоятельно и не требует участия извне. В зависимости от возобновляемости элементов и типа реакций, они делятся на:
- Первичные (батарейки) Первичные источники нельзя использовать второй раз, если они разрядились, так как химические реакции, протекающие в них, необратимы. Они делятся на топливные и полутопливные элементы. Топливные аналогичны батарейкам, но химические вещества в них заправляются отдельно, как продукты химической реакции они выходят наружу. Это помогает им работать долгое время. Полутопливные включают в себя один из химических элементов, а второй постепенно поступает на протяжении всего использования. Их срок службы определяется запасом невозобновляемого вещества. Если для такого элемента возможна регенерация через зарядку, то он возобновляет свои возможности как аккумулятор.
Батарейки – как первичные химические источники тока
- Вторичные (аккумуляторы) перед использованием проходят цикл зарядки. Заряд, который они получают в процессе, можно транспортировать вместе с устройствами. После расходования заряда возможна его регенерация за счет зарядки и обратимости химической реакции. Также к вторичным относятся возобновляемые элементы, которые механическим или химическим путем заряжаются и восстанавливают способность питать приборы. Они разработаны таким образом, что после определенного срока требуют замены определенных частей для продолжения реакции.
Виды источников питания электрическим током
Важно! Следует понимать, что разделение на батарейки и аккумуляторы условно. Свойства аккумулятора могут проявляться, например, у щелочных батарей, которые можно реанимировать при определенной степени заряда.
Также по типу реагентов химические источники делятся на:
- Кислотные.
- Солевые.
- Щелочные.
Физические же источники электротока основаны на преобразовании механической, а также ядерной, тепловой или световой энергии в электрическую.
Промышленный генератор трехфазного тока
Сила тока – чему равна, в каких единицах она измеряется, как найти силу тока по формуле
Как уже стало понятно, сила электротока – это физическая величина, показывающая заряд, который проходит через проводник за единицу времени. Основная формула для ее вычисления выглядит так: I = q/t, где q – это заряд, который идет по проводнику в кулонах, а t – это временной интервал в секундах.
Рассчитать силу электротока можно и с помощью закона Ома. Он гласит, что эта величина равна напряжению сети в вольтах, деленному на ее сопротивление в омах. В связи с этим имеет место формула такого рода — I = U/R. Этот закон применим для расчета значений постоянного тока.
Чтобы вычислить переменные параметры электричества, нужно разделить найденные величины на квадратный корень из двух.
К сведению! Это более практичный метод измерения, и им приходится пользоваться часто, так как все приборы в доме или в офисе работают от розеток, которые подают переменный ток. Делается это из-за того, что с ним легче работать, его удобнее трансформировать.
Закон Ома в таблице
Важно! Наглядный пример работы переменного электротока можно наблюдать при включении люминесцентных ламп. Пока они полностью не загорятся, они будут моргать, потому что ток двигается в них то туда, то сюда.
Единицей измерения силы тока является ампер. Он определяется как сила неизменяющегося тока, который проходит по бесконечным параллельным проводникам с наименьшим круговым сечением (с минимальной площадью кругового сечения), отдаленным друг от друга на 1 метр и расположенным в безвоздушном вакуумном пространстве. Это взаимодействие на одном метре длины этих проводников, равное 2 × 10 в минус 7-й степени Ньютона. Если в проводнике за одну секунду времени проходит один кулон заряда, то сила тока в нем равна одному амперу.
Аккумуляторы являются вторичными источниками, но неразрывно связаны с батарейками
Зачем нужно измерять силу тока
Силу тока в проводнике или на участке электрической цепи измеряют для того, чтобы иметь понятие о характеристиках данного проводника или цепи. Так как сила тока – один из основных параметров электричества, он неразрывно связан с другими значениями по типу напряжения и сопротивления. Более того, как уже стало понятно, три этих величины могут пропорционально определять друг друга.
Солнечная панель также является источником, преобразующим световую энергию
Расчеты силы электротока делаются в разных случаях:
- При прокладке электрических сетей.
- При создании приборов.
- В образовательных целях.
- При выборе подходящих деталей для совершения тех или иных действий.
Схема устройства генератора тока
Электроприбор для измерения силы тока
Для измерения силы электротока используют специальный прибор под названием амперметр. Если требуется измерить токи самых разных сил, то прибегают к использованию миллиамперметров и макроамперметров. Чтобы измерить им требуемую величину, его подключают в цепь последовательно. Ток, который проходит через устройство, будет изменяться им, и данные будут выведены на цифровой дисплей или аналоговые шкалы.
Важно! Стоит помнить, что включать амперметр можно на любом участке сети, поскольку сила тока в простой замкнутой цепи без ответвлений одинакова во всех точках.
Современные тестеры и мультиметры содержат функцию измерения силы электротока, поэтому нет необходимости прибегать к габаритным приборам, предназначенным для промышленного использования
Силу тока в домашних условиях можно измерить с помощью мультиметра
Таким образом, сила электротока – это основополагающая характеристика движущихся частиц. Она не только дает понять, какое в сети напряжение и сопротивление, но и определяет другие важные величины по типу ЭДС и т. д.
rusenergetics.ru
Постоянный ток Основные формулы:
Сила
тока: 
.
Плотность
тока: 
,j=qnV.
Закон
Ома для однородного участка цепи: 
Сопротивление
проводника: 
Зависимость удельного сопротивления от температуры:
Закон Ома для неоднородного участка цепи:
Сила
тока короткого замыкания: 
.
Закон
Ома для замкнутой цепи: 
.
Работа электрического поля на участке цепи:
Закон
Джоуля-Ленца: 
Мощность тока: P=I . U .
Полная мощность, выделяемая в цепи: P=I . .
Первый
закон Кирхгофа: 
.
Второй закон Кирхгофа:
Примеры решения задач
Задача 12. Амперметр, накоротко присоединенный к источнику тока с ЭДС 1,5 В и внутренним сопротивлением 0,2 Ом, показывает силу тока 5 А. Какую силу тока показывает этот амперметр, если его зашунтировать сопротивлением 0,1 Ом?
Дано: = 1,5 В r= 0,2 Ом I1 = 5 А Rш = 0,1 Ом | Решение. Ток в цепи без шунта был равен Ток в цепи с зашунтированным амперметром равен | |
I2 — ? | | |
Отсюда 
.
, где 
— сопротивление внешней цепи.
Ответ: I2 = 10 A.
Задача 13. Даны 12 элементов с ЭДС =1,5В и внутренним сопротивлением r=0,4Ом. При последовательном или параллельном соединении этих элементов в батарею ток внешней цепи, имеющей сопротивление R=0,3 Ом, будет максимальным?
Дано: n = 12 = 1,5 В r= 0,4 Ом R= 0,3 Ом | Решение. При последовательном соединении источников тока суммарная ЭДС равна p=n, а результирующее внутреннее сопротивление батареи равно rp= n . r. Таким образом, ток в цепи при последовательном соединении источников тока равен |
Imax — ? | |
При
параллельном соединении одинаковых
источников тока суммарная ЭДС будет
равна ,
а результирующее внутреннее сопротивление
батареи равно 
Таким образом, ток в цепи при параллельном
соединении источников тока равен
Ответ: I2 > I1 при параллельном соединении.
Задача 14. Электрическая плитка мощностью 1 кВт и нихромовой спиралью предназначена для включения в сеть с напряжением 220 Вт. Сколько метров проволоки диаметром 0,5 мм надо взять для изготовления спирали, если температура нити равна 900оС. Удельное сопротивление нихрома при 0о С — 1мк Ом.м, а температурный коэффициент сопротивления — 4.10—4 К—1.
Дано: Р = 1 кВт = 103 Вт U = 220 В d = 0,5 мм = 0,5.10—3 t = 900о С po=1мк Ом . м =10—6 Ом . м = 4 . 10—4 К—1 | Решение. Мощность
плитки равна
|
—? | где — удельное сопротивление проволоки приt=900oC. |
где
—сопротивление
нихромовой проволоки. Сопротивление
проволоки также равно 
Таким образом, длина нихромовой проволоки, необходимой для изготовления спирали, равна
Ответ: =7м.
Задача 15. Сила тока в проводнике равномерно нарастает от Io= 0 до I = 3A в течение времени t = 10с. Определить заряд q, прошедший в проводнике.
Дано: Io= 0 I = 3 A t=10 с | Решение. Элементарный заряд dq, прошедший в проводнике за время dt, равен dq=I·dt, где I в силу равномерного нарастания может быть выражено формулой I =k t , |
q— ? | где |
— коэффициент пропорциональности.Полный заряд, прошедший в проводнике за время t, равен
Ответ: q=15 Кл.
Задача 16. Сила тока в проводнике равномерно нарастает от Io = 0 до некоторого максимального значения в течение времени t=10 с. За это время в проводнике выделилось количество теплоты Q=1 кДж. Определить скорость нарастания тока в проводнике, если сопротивление R его равно 3 Ом.
Дано: Io= 0 t = 10с Q = 1кДж R = 3 Ом. | Решение. Количество
теплоты, выделившееся в проводнике
за время t,
равно где |
q— ? |
,I=k·t,
—
скорость нарастания тока в проводнике. 
Отсюда 
Ответ: k = 1 A / c.
Задача 17. Три источника тока с ЭДС 1 = 11 B, 2 =4 B и 3 = 6 B и три реостата с сопротивлениями R1=5 Ом, R2=10 Ом и R3=2 Ом соединены, как показано на рисунке. Определить силы токов I в реостатах. Вынужденное сопротивление источника тока пренебрежимо мало.
Дано: 1 = 11 B 2 =4 B 3 = 6 B R1=5 Ом R2=10 Ом R3=2 Ом | Решение. | |
I 1 , I 2 , I 3 — ? | ||
Силы токов в разветвленной цепи определяются с помощью законов Кирхгофа. Поскольку в задаче три неизвестных, необходимо составить три уравнения. Перед составлением уравнений следует, во-первых, выбрать произвольно направления токов, текущих через сопротивления, указав их стрелками на чертеже, и, во-вторых, выбрать направление обхода контуров (только для составления уравнений по второму закону Кирхгофа).
При решении данной задачи направления токов выбраны, как показано на рисунке.
Одно из трех необходимых для решения задачи уравнений составляется, исходя из первого, два других — из второго закона Кирхгофа.
По первому закону Кирхгофа для узла В имеем
I 1 + I 2 — I 3 = 0.
При составлении уравнений по первому закону Кирхгофа необходимо соблюдать правило знаков: ток, подходящий к узлу, входит в уравнение со знаком плюс; ток, отходящий от узла — со знаком минус.
При составлении уравнений по второму закону необходимо соблюдать следующее правило знаков: а) если ток по направлению совпадает с выбранным направлением обхода контуров, то соответствующее произведение IR входит в уравнение со знаком плюс, в противном случае произведение IR входит в уравнение со знаком минус; б) если ЭДС повышает потенциал в направлении обхода контура, то есть, если при обходе контура приходится идти от минуса к плюсу внутри источника, то соответствующая ЭДС входит в уравнение со знаком плюс, в противном случае — со знаком минус.
По второму закону Кирхгофа имеем соответственно для контуров AR1 BR2 и AR2 BR3 :
I 1 R1 — I 2 R2 = 1 — 2,
I 2 R2 + I 3 R3 = 2 — 3.
Подставив в уравнения значения сопротивлений и ЭДС, получим систему уравнений:
I 1 + I 2 I 3 = 0 ;
5 I 1 10 I 2 = 7 ;
10 I 2 + 2 I 3 = 2 .
Решив эту систему уравнений, получаем что I1 = 0,8 А, I2 = 0,3 А, I3= 0,5 А.
Знак минус у значения тока I2 свидетельствует о том, что при произвольном выборе направлений токов, указанных на рисунке, направление тока I 2 было указано противоположно истинному.
Ответ: I 1 = 0,8 А, I 2= 0,3 А, I 3 = 0,5А.
studfile.net
Переменный ток. ЭДС, напряжение, сила тока, заряд. Амплитудные значения. Формулы
Ранее мы познакомились с постоянным электрическим током — направленным движением зарядов, для которого сила тока постоянна. В случае, если значение силы тока непостоянно, тогда ток будем называть переменным.
Для школьной физики переменный ток рассматривается в двух, в общем-то, похожих случаях:
Рассмотрение свободных колебаний в случае переменного тока аналогично постоянному. Точно так же существует закон Ома для цепи переменного тока, рассчитываются мощности и энергии (работы) для такого случая.
Для школы характерно описание переменного тока через гармонические законы. Переменными параметрами в цепи могут быть ЭДС (
), напряжение на элементе (), сила тока (), заряд конденсатора (). Рассмотрим ЭДС источника гармонический колебаний: (1)Аналогичным образом можно ввести колебания напряжения
на элементе: (2)Таким же образом вводится и колебание силы тока:
(3)И, аналогично, заряд на конденсаторе:
(4)Важно: нужно помнить, что тригонометрически можно превратить синус в косинус:
(5)- где
- — новая начальная фаза колебания.
Вывод: таким образом, рассмотрение переменного тока в случае формульных задач, связанных с соотношениями (1) — (4), касается анализа сомножителей и слагаемых, входящих в само соотношение.
Поделиться ссылкой:
www.abitur.by
