формула, расчёт силы тока, напряжения и сопротивления

Безаварийная работа устройства зависит от соответствия технических характеристик прибора нормам питающей сети. Зная напряжение, сопротивление и силу тока в цепи, электрик поймёт, как найти мощность. Формула расчёта важного параметра зависит от свойств сети, в которую подключается потребитель.

• Труд электричества
• Производительность постоянного тока
• Мощность переменной сети
  • Активный компонент
  • Реверсивные потери
  • В полную силу
  • Критерий полезности

Труд электричества

Механические устройства и электрические приборы предназначены для выполнения работы. Согласно второму закону Ньютона, кинетическая энергия, которая воздействует на материальную точку в течение определённого промежутка времени, совершает полезное действие. В электродинамике поле, созданное разностью потенциалов, переносит заряды на участке электрической цепи.

Объём, производимой током работы, зависит от интенсивности электричества.

В середине XIX века Д. П. Джоуль и Э. Х. Ленц решали одинаковую проблему. В проводимых опытах кусок проволоки с высоким сопротивлением разогревался, когда через него пропускался ток. Учёных интересовал вопрос, как вычислить мощность цепи. Для понимания процесса, происходящего в проводнике, следует ввести следующие определения:

• P — мощность.
• A — работа, совершаемая зарядом в электрической цепи.
• U — падение напряжения в проводнике.
• I — сила тока.
• Q — количество электрических зарядов, переносимых в единицу времени.

Мощность — это работа, производимая током в проводнике за какой-то временной период. Утверждение описывает формула: P = A ∕ ∆t.

На участке цепи разность потенциалов в точках a и b совершает работу по перемещению электрических зарядов, которая определяется уравнением: A = U ∙ Q. Ток представляет собой суммарный заряд, прошедший в проводнике за единицу времени, что математически выражается соотношением: U ∙ I = Q ∕ ∆t. После преобразований получается формула мощности электрического тока: P = A ∕ ∆t = U ∙ Q ∕ ∆t = U ∙ I. Можно утверждать, что в цепи проводится работа, которая зависит от мощности, определяемой током и напряжением на контактах подключённого электрического устройства.

Производительность постоянного тока

В линейной цепи без конденсаторов и катушек индуктивности соблюдается закон Ома. Немецкий учёный обнаружил взаимосвязь тока и напряжения от сопротивления цепи. Открытие выражается уравнением: I = U ∕ R. При известном значении сопротивления нагрузки мощность вычисляется двумя способами: P = I ² ∙ R или P = U ² ∕ R.

Если ток в цепи течёт от плюса к минусу, то энергия сети поглощается потребителем. Такой процесс проистекает при зарядке аккумуляторной батареи. Если движение тока совершается в противоположном направлении, то мощность отдаётся в электрическую цепь. Так происходит в случае питания сети от работающего генератора.

Мощность переменной сети

Расчёт переменных цепей отличается от вычисления параметра производительности в линии постоянного тока. Это связано с тем, что напряжение и ток изменяются во времени и по направлению.

В цепи со сдвигом фаз тока и напряжения, рассматриваются следующие виды мощности:

1. Активная.
2. Реактивная.
3. Полная.

Активный компонент

Активная часть полезной мощности учитывает скорость невозвратного преобразования электричества в тепловую или магнитную энергию. В линии тока с одной фазой активная составляющая вычисляется по формуле: P = U ∙ I ∙ cos ϕ.

В международной системе единиц СИ величина производительности измеряется в ваттах. Угол ϕ определяет смещение напряжения по отношению к току. В трёхфазной цепи активная часть складывается из суммы мощностей каждой отдельной фазы.

Реверсивные потери

Для работы конденсаторов, катушек индуктивности, обмоток электродвигателей затрачивается сила сети. Из-за физических свойств таких устройств энергия, которая определяется реактивной мощностью, возвращается в цепь.

Величина отдачи рассчитывается при помощи уравнения: V = U ∙ I ∙ sin ϕ.

Единицей измерения принят ватт. Возможно использование внесистемной меры подсчёта var, название которой составлено из английских слов volt, amper, reaction. Перевод на русский язык соответственно означает «вольт», «ампер», «обратное действие».

Если напряжение опережает ток, то смещение фаз считается больше нуля. В противном случае сдвиг фаз отрицательный. В зависимости от значения sin ϕ реактивная составляющая носит положительный или отрицательный характер. Присутствие в цепи индуктивной нагрузки позволяет говорить о реверсивной части больше нуля, а подключённый прибор потребляет энергию. Использование конденсаторов делает реактивную производительность минусовой, и устройство добавляет энергию в сеть.

Во избежание перегрузок и изменения установленного коэффициента мощности в цепи устанавливаются компенсаторы. Такие меры снижают потери электроэнергии, понижают искажения формы тока и позволяют использовать провода меньшего сечения.

В полную силу

Полная электрическая мощность определяет нагрузку, которую потребитель возлагает на сеть. Активная и реверсивная составляющие объединяются с полной мощностью уравнением: S = √ (P ² + V ²).

С индуктивной нагрузкой показатель V ˃ 0, а использование конденсаторов делает V ˂ 0. Отсутствие конденсаторов и катушек индуктивности делает реактивную часть равной нулю, что возвращает формулу к привычному виду: S = √ (P ² + V ²) = √ (P ² + 0) = √ P ² = P = U ∙ I. Полная мощность измеряется внесистемной единицей «вольт-ампер». Сокращённый вариант — В ∙ А.

Критерий полезности

Коэффициент мощности характеризует потребительскую нагрузку с точки зрения присутствия реактивной части работы. В физическом смысле параметр определяет сдвиг тока от приложенного напряжения и равен cos ϕ. На практике это означает количество тепла, выделяемого на соединительных проводниках.

Уровень нагрева способен достигать существенных величин.

В энергетике коэффициент мощности обозначается греческой буквой λ. Диапазон изменения от нуля до единицы или от 0 до 100%. При λ = 1 подаваемая потребителю энергия расходуется на работу, реактивная составляющая отсутствует. Значения λ ≤ 0,5 признаются неудовлетворительными.

Безотказная работа приборов в электрической линии обусловлена правильным расчётом технических параметров. Найти мощность тока в цепи помогает набор формул, выведенных из законов Джоуля — Ленца и Ома. Принципиальная схема, грамотно составленная с учётом особенностей применяемых устройств, повышает производительность электросети.

Как рассчитать мощность тока по формулам с примерами расчетов: определения и разъяснения

Такое физическое понятие, как мощность тока, играет важную роль в электрике. Зная его значение, проводят выбор трансформаторов и генераторов доя больших предприятий.

В домашних условиях мощность также важна. Опираясь на нее, можно максимально правильно подобрать технику и провести электрическую сеть.

Рассмотрим способы расчета при помощи известных силы тока, напряжения и сопротивления.

Определение в физике

Согласно школьному курсу физики, мощность является величиной скалярной. То есть в каждый момент времени она характеризуется определенным числом.

Определение гласит, что она равняется отношению выполненной работы за промежуток времени, к этому же времени. Формула имеет следующий вид: P=dA/dt, гдеdA – это работа, а dt – промежуток времени, потраченный на ее выполнение.

Для бытового использования достаточно знать, что она показывает, насколько быстро будет выполнена работа.

В электрических схемах и в инструкциях к товарам она может обозначаться тремя вариантами: P, W и N. 2*R.

При переменном токе

Ток, который со временем меняет свое значение и направление, называется переменным. В этом случае понятие делится на полную, активную и реактивную части. Также присутствует коэффициент мощности. Рассмотрим эти понятия детальнее.

Активная часть рассчитывается при помощи формулы P=UIcosФ, где Ф – это измеряемая в градусах разница между начальными фазами двух изменяемых величин. Иными словами, Ф означает сдвиг фаз. Единицами измерения активного напряжения являются Ватты.

Чтобы определить значение полной части, достаточно подставить имеющиеся силу тока и напряжение в формулу S=UI. Измеряется она в Ваттах либо Вольт-Амперах.

Реактивная составная исходит из формулы Q=UIsinФ. 2), где sqrt – это квадратный корень из значения в скобках. Это выражение подходит для однофазной сети.

Если проводка имеет три фазы, то вид формулы слегка меняется. Так, для определения полной составной используют те же силу тока и фазное напряжение: S=3UI. Если напряжение на фазах неизвестно, то используют линейное значение: S=1.73UI. Цифра 1.73 – это корень из 3.

Аналогичным способом происходит видоизменение для активной и реактивной мощностей. Так, для первого вида имеем: P=3UIcosФ или P=1.73UIcosФ. Реактивная рассчитывается по формуле: Q=3UIsinФ илиQ=1.73UIsinФ.

Зная теорию, можно определить необходимую мощность и, опираясь на это значение, произвести монтаж сети или покупку нужной техники.

Расчет мощности для электродвигателя

Электродвигатель преобразовывает электрическую энергию в механическую. Часто используется на предприятиях.  Для подбора трансформаторов или самой проводки к нему, необходимо знать механическую мощность на валу. Необходимая для расчетов информация подается в паспорте прибора или на торце. Рассмотрим пример.

Согласно поданной информации: Р=160 киловатт, КПД=94%, cosФ=0.9, U=380 Вольт. Зная эти значения, можно без труда определить активную мощность: P=P/n, где n=КПД/100=0.94. Тогда получим P=160000/0.94=170213 Вт.

Полная мощность будет равна S=P/cosФ=170213/0.9=189126 Вт. Опираясь на это значение, выбирают необходимые трансформаторы и параметры электрической сети.

При разных типах соединений

В зависимости от сложности схемы и количества элементов в ней, бывают соединения параллельные и последовательные.

При необходимости определить значение мощности на конкретном участке, тип соединения играет большую роль. Так, при последовательном виде нужно будет знать напряжение, а при параллельном – силу тока. Рассмотрим два разных случая.

Перед нами последовательное соединение с заданными параметрами. Согласно законам физики, найдем общую силу тока: I=U/(I1+I2)=12/20=0. 6 А. Общую мощность для всей сети находим из формулы: P=UI=0.6*10=6 Вт. В нашем случае сопротивление на обоих резисторах имеет одинаковое значение. В этом случае напряжение будет равно: U=IR=0.6*10=6 В. Тогда мощность на резисторах вычислим по формуле: P=UI=6*0.6=3.6 Вт.

Рассмотрим случай с параллельным соединением.Отличается расчёт тем, что нужно находить силу тока на каждом участке: I1=U/R1=12 А, I2=U/R2=6 А. Аналогично на каждом из участков будет разное значение мощности: P1=12*6=72 Вт, P2=12*12=144 Вт. Общая мощность будет равна: P=UI=12*(6+12)=216 Вт.

Чтобы убедиться в правильности расчетов, можно использовать аналогичные формулы с использованием сопротивления. Для начала нужно найти общее сопротивление цепи: R=(R1*R2)/(R1+R2)=0. 66 Ом. При помощи полученного значения находим силу тока I=12/0.66=18 А. Мощность находим при помощи формулы P=12*18=216 Вт. Цифры сошлись, значит все расчеты проведены правильно.

Как видим, мощность можно вычислить несколькими способами. Отличаться они будут заданными исходными параметрами и самим видом электрической цепи. Правильно определить мощность несложно. Достаточно лишь тщательно и без спешки произвести математические расчеты.

вольт, ампер, ватт, ватт-час и стоимость

Примечание редактора: этот блог был первоначально опубликован в 2015 году. Хотя электрические определения не изменились, он был обновлен в 2023 году, поскольку стоимость электроэнергии увеличилась, а ресурсы для мониторинга добавлено энергопотребление .

Мы живем в мире электричества. Он управляет нашим освещением, отоплением, охлаждением, компьютерами и оборудованием. Возьмем центр обработки данных или любое крупное энергоемкое предприятие — им требуется электроэнергия для работы, и они должны обеспечить постоянную доступность достаточного количества энергии. Но энергия не бесплатна, и с почти постоянным ростом цен сейчас важно понимать использование электроэнергии как никогда раньше. Менеджеры центров обработки данных внимательно следят за мощностью, поскольку стоимость энергии, используемой сервером в течение срока службы, обычно превышает его покупную цену. И большинство центров обработки данных тратят вдвое больше на охлаждение серверов и отвод тепла от объекта.

Ресурс: Руководство по мониторингу электропитания центра обработки данных

Вот краткий обзор основ электричества — вольты, амперы, ватты и ватт-часы. Информация внизу о том, сколько стоит делать определенные вещи с питанием, превращает этот обзор основ в руководство, как выяснить, имеет ли смысл инвестировать в мониторинг энергопотребления для бизнеса.

Электричество

Электричество — это общее название электрической энергии. Электричество технически представляет собой поток электронов через проводник, обычно медный провод. Всякий раз, когда электричество поступает к устройству, такое же количество должно вернуться. Это система «замкнутого цикла». Электроны в проводе на самом деле движутся довольно медленно, не со скоростью света. Сигналы распространяются со скоростью (близкой к) скорости света.

Аналогия с водопроводной трубой для понимания электричества

Представьте себе 100-футовую трубу, наполненную водой: когда вы открываете вентиль на одном конце, вода почти сразу же вытекает с другого конца, даже если ни одна капля воды не прошла. полные 100 футов. Однако волна давления прошла 100 футов.

Напряжение

Измеряется в вольтах (В) по Алессандро Вольта. Это «давление» электричества. Центры обработки данных обычно получают электроэнергию из коммунальной сети с высоким напряжением, обычно 480 В, которое затем должно быть преобразовано в более низкое напряжение для использования ИТ-оборудованием. В Северной Америке большинство ИТ-систем в центрах обработки данных используют напряжение 110 В, 208 В или 220 В. В большей части остального мира более распространены сети от 220 до 240 В. Напряжения в пределах примерно 10% используются взаимозаменяемо, поэтому вы можете услышать, что одна и та же установка описывается как 110 В, 115 В или 120 В.

Электрическое напряжение, как и давление воды, на самом деле не говорит вам, сколько «работы» (мощности) может выполнить система. Представьте крошечную трубку: она может подавать воду под огромным давлением, но вы не можете использовать ее для привода водяного колеса.

Ток

Измеряется в амперах или амперах (А) по Луиджи Амперу. Это «скорость потока» электричества (сколько электронов в секунду проходит через данный проводник). Ток описывает объем, но не давление, поэтому сам по себе он не дает полной картины мощности.

Представьте себе большую водопроводную трубу: по ней может течь много воды, но энергия, которую она несет, зависит от ее давления. Более высокие токи требуют более толстых и дорогих кабелей. Основной источник питания для крупного промышленного объекта может составлять тысячи ампер. В центре обработки данных он распределяется, поэтому к тому времени, когда он достигает стойки с серверами, он составляет от 20 до 63 А.

Мощность

Измеряется в ваттах (Вт) по Джеймсу Ватту. Это полезная работа, совершаемая электричеством. Ватты отражают работу, выполняемую в данный момент, а НЕ энергию, потребляемую с течением времени. Мощность в ваттах рассчитывается путем умножения напряжения в вольтах на силу тока в амперах: 10 ампер тока при 240 вольт генерирует мощность 2400 ватт. Это означает, что один и тот же ток может обеспечить вдвое большую мощность, если удвоить напряжение. Растет спрос на линии электропередачи более высокого напряжения отчасти потому, что они делают возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия и ветер, более жизнеспособными. Центры обработки данных также переходят на конфигурации с более высоким напряжением. Мощность также можно измерить как «реальную» и «кажущуюся» с «коэффициентом мощности», который преобразует одно в другое. Узнайте о коэффициенте мощности здесь.

Потребляемая мощность (т.е. энергия)

Измеряется в ватт-часах (Втч). Ватт-час — это количество выполненной работы (т. е. высвобожденной энергии) при подаче мощности 1 Вт в течение 1 часа. Лампа мощностью 100 Вт, оставленная включенной на 10 часов, потребляет 1000 Втч (или 1 кВтч) энергии.

Стоимость

Обычно вы платите за электроэнергию в киловатт-часах (кВтч) или 1000 Втч. Средняя стоимость в США составляет около 0,17 доллара за кВтч (эта цена выросла примерно на 15% в период с 2021 по 2023 год). Во многих других частях мира она намного выше. Вы можете сделать математику о том, что ваше учреждение тратит. Вот несколько примеров.

Во-первых, компьютерный сервер, потребляющий 500 Вт при работе в течение года, будет потреблять 500 Вт x 8 760 часов = 4 380 000 Втч = 4 380 кВтч. Если вы платите 0,17 доллара США за кВтч, стоимость запуска сервера составит 4380 x 0,17 доллара США/кВтч = 745 долларов США в год. Сюда не входят затраты на охлаждение сервера, которые могут удвоить или даже утроить общие годовые затраты.

Во-вторых, рассмотрим предприятие по выращиванию каннабиса. По оценкам организации по торговле электроэнергией в штате Вашингтон, для питания освещения и производства одного фунта продукции требуется от 2000 до 3000 кВтч. Плата 0,17 доллара за кВтч составляет от 340 до 510 долларов в год за фунт.

Наконец, давайте посмотрим на электромобили. Электромобили оцениваются на основе киловатт-часов на милю, и типичное число составляет около 0,35 кВтч на милю. При цене 0,17 доллара за кВтч вы теоретически можете проехать милю за 0,06 доллара на электромобиле. Это звучит дешево, но если вы управляете парком транспортных средств, это, безусловно, расходы, за которыми вам нужно внимательно следить.

В конце нет теста для проверки ваших знаний. Но внимание к основам поможет избежать неприятных сюрпризов. Packet Power упрощает и делает более доступным для руководителей критически важных объектов отслеживание и анализ энергопотребления. Поговорите с нашей командой, чтобы узнать, как мы можем помочь вам с вашими потребностями.

Источник: средние цены на энергию в США https://www.bls.gov/regions/midwest/data/averageenergyprices_selectedareas_table.htm 

Электроэнергия — SparkFun Learn

• Дом
• Учебники
• Электроэнергия

≡ Страниц

Авторы: Джимблом

Избранное Любимый 57

С великой силой…

Зачем нам сила? Мощность — это измерение передачи энергии во времени, а энергия стоит денег. Батареи не бесплатны, и они не выходят из вашей электрической розетки. Таким образом, мощность измеряет, насколько быстро копейки уходят из вашего кошелька!

Кроме того, энергия — это… энергия. Она проявляется во многих потенциально опасных формах — тепло, излучение, звук, ядерная энергия и т. д. — и чем больше мощность, тем больше энергии. Поэтому важно иметь представление о том, с какой мощностью вы работаете, играя с электроникой. К счастью, играя с Arduino, зажигая светодиоды и вращая небольшие моторы, потерять счет потребляемой энергии означает только выкурить резистор или расплавить микросхему. Тем не менее, совет дяди Бена относится не только к супергероям.

Описано в этом руководстве

• Определение мощности
• Примеры передачи электроэнергии
• Ватт, единица мощности в СИ
• Расчет мощности по напряжению, току и сопротивлению
• Максимальная номинальная мощность

Рекомендуемая литература

Мощность — одно из наиболее фундаментальных понятий в электронике. Но прежде чем узнать о силе, возможно, вам следует прочитать некоторые другие руководства. Если вы не знакомы с некоторыми из этих тем, рассмотрите возможность сначала ознакомиться с этими руководствами:

• Что такое электричество
• Напряжение, ток, сопротивление и закон Ома
• Что такое цепь
• Как пользоваться мультиметром

Что такое электроэнергия?

Есть много типов силы — физическая, социальная, супер, защита от запахов, любовь — но в этом уроке мы сосредоточимся на электроэнергии. Так что же такое электроэнергия?

В общефизических терминах мощность определяется как скорость, с которой энергия передается (или преобразуется) .

Итак, во-первых, что такое энергия и как она передается? Трудно сказать просто, но энергия — это в основном способность что-то к двигаться что-то другое. Существует множество форм энергии: механическая, электрическая, химическая, электромагнитная, тепловая и многие другие.

Энергия никогда не может быть создана или уничтожена, только передана в другую форму. Многое из того, что мы делаем в области электроники, — это преобразование различных форм энергии в электрическую энергию и обратно.0016 . Светодиоды освещения превращают электрическую энергию в электромагнитную энергию. Вращающиеся двигатели превращают электрическую энергию в механическую. Жужжащие зуммеры излучают звуковую энергию. Питание схемы от щелочной батареи 9 В превращает химическую энергию в электрическую. Все это формы

передачи энергии .

Тип энергии, преобразованный	Преобразованный
Механический	Электродвигатель
Электромагнитный	LED
Heat	Resistor
Chemical	Battery
Wind	Windmill

Example electric components, which transfer electric energy to another form.

В частности, электрическая энергия начинается как электрическая

потенциальная энергия — то, что мы с любовью называем напряжением. Когда электроны проходят через эту потенциальную энергию, она превращается в электрическую энергию. В большинстве полезных цепей эта электрическая энергия преобразуется в какую-либо другую форму энергии. Электрическая мощность измеряется путем объединения обоих сколько передается электроэнергии, и как быстро происходит эта передача.

Производители и потребители

Каждый компонент в цепи либо потребляет , либо производит электроэнергии. Потребитель преобразует электрическую энергию в другую форму. Например, когда загорается светодиод, электрическая энергия преобразуется в электромагнитную. В этом случае лампочка потребляет мощности. Электроэнергия производится при передаче энергии 9от 0003 до электрический из какой-либо другой формы. Батарея, питающая цепь, является примером источника питания .

Мощность

Энергия измеряется в джоулях (Дж). Поскольку мощность — это мера энергии в течение определенного периода времени, мы можем измерить ее в джоулей в секунду . Единицей СИ для джоулей в секунду является ватт , сокращенно Вт .

Очень часто «ваттам» предшествует один из стандартных префиксов СИ: микроватты (мкВт), милливатт (мВт), киловатты (кВт), мегаватты (МВт) и гигаватт (ГВт) — все они распространены в зависимости от ситуация.

Prefix Name	Prefix Abbreviation	Weight
Nanowatt	nW	10 -9
Microwatt	µW	10 -6
Milliwatt	mW	10 -3
Watt	W	10 0
Kilowatt	kW	10 3
Megawatt	MW	10 6
Gigawatt	GW	10 9

Microcontrollers, like the Arduino will usually operate in the the µW or mW range. Ноутбуки и настольные компьютеры работают в стандартном диапазоне мощности ватт. Энергопотребление дома обычно находится в диапазоне киловатт. Большие стадионы могут работать в мегаваттном масштабе. И гигаватт вступает в игру для крупных электростанций и машин времени.

Расчет мощности

Электрическая мощность — это скорость передачи энергии. Измеряется в джоулях в секунду (Дж/с) — ватт (Вт). Учитывая несколько основных терминов электричества, которые мы знаем, как мы можем рассчитать мощность в цепи? Что ж, у нас есть очень стандартное измерение, включающее потенциальную энергию — вольты (В), которые определяются в джоулях на единицу заряда (кулон) (Дж/Кл). Ток, еще один из наших любимых терминов в области электричества, измеряет ток заряда во времени в амперах (А) — кулонах в секунду (Кл/с). Соединяем вместе и что мы получаем?! Власть!

Чтобы рассчитать мощность любого конкретного компонента в цепи, умножьте падение напряжения на нем на ток, протекающий через него.

Например,

Ниже приведена простая (хотя и не очень функциональная) схема: 9-вольтовая батарея, подключенная к 10-омному проводу. резистор.

Как рассчитать мощность на резисторе? Сначала мы должны найти ток, протекающий через него. Достаточно просто… Закон Ома!

Хорошо, 900 мА (0,9 А) проходит через резистор и 9V через него. Какая мощность подается на резистор?

Резистор преобразует электрическую энергию в тепловую. Таким образом, эта схема каждую секунду преобразует 8,1 Дж электрической энергии в тепло.

Расчет мощности в резистивной цепи

Когда дело доходит до расчета мощности в чисто резистивной цепи, достаточно знать два из трех значений (напряжение, ток и/или сопротивление).

Подключив закон Ома (V=IR или I=V/R) к нашему традиционному уравнению мощности, мы можем создать два новых уравнения. Первый, чисто по напряжению и сопротивлению:

Итак, в нашем предыдущем примере 9В ² /10Ом; (V ² /R) составляет 8,1 Вт, и нам не нужно рассчитывать ток, протекающий через резистор.

Второе уравнение мощности можно составить исключительно через ток и сопротивление:

---

Какое нам дело до мощности, падающей на резистор? Или любой другой компонент в этом отношении. Помните, что мощность – это передача энергии из одного вида в другой. Когда эта электрическая энергия, вытекающая из источника питания, попадает на резистор, энергия превращается в тепло. Возможно, больше тепла, чем может выдержать резистор. Что приводит нас к… номинальной мощности.

Номинальная мощность

Все электронные компоненты передают энергию от одного типа к другому. Желательна передача некоторой энергии: светодиоды излучают свет, вращаются двигатели, заряжаются батареи. Другие передачи энергии нежелательны, но также неизбежны. Эти нежелательные передачи энергии представляют собой потери мощности , которые обычно проявляются в виде тепла. Слишком большие потери мощности — слишком большой нагрев компонента — могут стать очень нежелательными.

Даже если передача энергии является основной целью компонента, все равно будут потери для других форм энергии. Светодиоды и двигатели, например, по-прежнему будут выделять тепло как побочный продукт других видов передачи энергии.

Большинство компонентов имеют рейтинг максимальной мощности, которую они могут рассеивать, и важно поддерживать их работу ниже этого значения. Это поможет вам избежать того, что мы с любовью называем «выпустить волшебство наружу».

Номинальная мощность резистора

Резисторы являются одними из наиболее печально известных виновников потери мощности. Когда вы сбрасываете некоторое напряжение на резисторе, вы также индуцируете ток через него. Больше напряжение, значит больше ток, значит больше мощность.

Вспомните наш первый пример расчета мощности, где мы обнаружили, что если 9V были пропущены через 10 Ом; резистор, этот резистор будет рассеивать 8,1 Вт. 8.1 это лота ватта для большинства резисторов. Большинство резисторов рассчитаны на мощность от ⅛W (0,125 Вт) до ½ Вт (0,5 Вт). Если вы сбросите 8 Вт на стандартный резистор ½ Вт, приготовьте огнетушитель.

Если вы уже видели резисторы, то наверняка видели и эти. Сверху — резистор ½ Вт, а под ним — ¼ Вт. Они не созданы для того, чтобы рассеивать очень много энергии.

Существуют резисторы, рассчитанные на большие перепады мощности. Они специально называются силовые резисторы .

Эти большие резисторы рассчитаны на рассеивание большой мощности. Слева направо: две 3 Вт 22 кОм; резисторы, два 5Вт 0.1Ом; резисторы и 25 Вт 3 Ом; и 2 Ом; резисторы.

Если вы когда-нибудь будете выбирать номинал резистора. Не забывайте и о его мощности. И, если ваша цель не состоит в том, чтобы что-то нагреть (нагревательные элементы в основном представляют собой действительно мощные резисторы), постарайтесь минимизировать потери мощности в резисторе.

Например,

Номинальная мощность резистора может иметь значение, когда вы пытаетесь выбрать номинал токоограничивающего резистора светодиода. Скажем, например, вы хотите зажечь 10-миллиметровый сверхяркий красный светодиод с максимальной яркостью, используя батарею 9 В.

Этот светодиод имеет максимальный прямой ток 80 мА и прямое напряжение около 2,2 В. Таким образом, чтобы подать 80 мА на светодиод, вам понадобится 85 Ом; резистор для этого.

На резистор упало 6,8 В, а 80 мА, протекающие через него, означают 0,544 Вт (6,8 В * 0,08 А) мощности, потерянной на нем. Полваттному резистору это не очень понравится! Скорее всего не растает, но будет горячий . Не рискуйте и перейдите на резистор 1 Вт (или сэкономьте энергию и используйте специальный драйвер светодиодов).

---

Резисторы, безусловно, не единственные компоненты, для которых необходимо учитывать максимальную номинальную мощность. Любой компонент с резистивным свойством будет производить потери тепловой мощности. Работа с компонентами, которые обычно подвергаются высоким нагрузкам, например регуляторами напряжения, диодами, усилителями и драйверами двигателей, требует особого внимания к потерям мощности и тепловым нагрузкам.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Хотите узнать больше об основных темах?

См. нашу страницу Engineering Essentials , где представлен полный список краеугольных тем, связанных с электротехникой.

Отведи меня туда!

Теперь, когда вы знакомы с концепцией электроэнергии, ознакомьтесь с некоторыми из этих учебных пособий!

• Как повысить мощность вашего проекта — Ну, вы знаете, что такое «мощность». Но как вы получаете это к вашему проекту?
• Свет. Свет — полезный инструмент для инженера-электрика. Понимание того, как свет связан с электроникой, является фундаментальным навыком для многих проектов.
• Что такое Arduino. В этом руководстве мы много говорили об этой штуке, связанной с Arduino. Если вы все еще не понимаете, что это такое, ознакомьтесь с этим руководством!
Диоды
• . Независимо от того, преобразуют ли они переменный ток в постоянный или просто зажигают светодиодный индикатор питания, диоды являются особенно удобным компонентом для питания проектов.