правила расчета для определения силы тока

На практике разработан ряд методов для определения и расчета схем с постоянным током, что предоставляет возможность уменьшить трудоемкий процесс вычисления трудных электрических цепей. Основными законами, с помощью которых определяются характеристики практически каждой схемы, являются постулаты Кирхгофа.

Пример сложных электрических цепей

Пути вычисления электрических схем

Расчет электрических цепей разветвляется на множество методов, используемых на практике, а именно: метод эквивалентных преобразований, прием, основанный на постулатах Ома и Кирхгофа, способ наложения, способ контурных токов, метод узловых потенциалов, метод идентичного генератора.

Процесс расчета электрической цепи состоит из нескольких обязательных этапов, позволяющих довольно быстро и точно произвести все расчеты.

Перед тем, как узнать или вычислить необходимые параметры, рассчитываемая электрическая цепь переносится схематически на бумагу, где содержатся символические обозначения входящих в ее состав элементов и порядок их соединения.

Все элементы и устройства подразделяются на три категории:

1. Источники электропитания. Основным признаком данного элемента является превращение неэлектрической энергии в электрическую. Эти источники энергии именуются первичными источниками энергии. Вторичные источники энергии представляют собой такие устройства, на входах и выходах которых присутствует электрическая энергия. К ним относятся выпрямительные приборы или трансформаторы напряжения;
2. Устройства, потребляющие электрическую энергию. Такие элементы преобразовывают электрическую энергию в любую другую, будь то свет, звук, тепло и тому подобные виды;
3. Вспомогательные элементы цепи, к которым относятся провода соединений, аппаратура коммутации, защиты и другие подобные элементы.

Также к основным понятиям электрической схемы относятся:

• Ветвь электрической схемы – участок цепи с одним и тем же током. В состав такой ветви могут входить один или несколько последовательно соединенных элементов;
• Узел электрической схемы – точка соединения трех и более ветвей схемы;
• Контур электрической схемы, представляющий собой любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям.

Обозначение ветвей, узлов и контуров на схеме

Метод расчета по законам Ома и Кирхгофа

Данные законы позволяют узнать силу тока и найти взаимосвязь между значениями токов, напряжений, ЭДС всей цепи и единичных участков.

Закон Ома для участка цепи

По закону Ома соотношение тока, напряжения и сопротивления цепи выглядит как:

UR=RI.

Исходя из этой формулы, найти силу тока можно по выражению:

I=UR/R, где:

• UR – напряжение или падение напряжения на резисторе;
• I – ток в резисторе.

Закон Ома для полной цепи

В законе Ома для полной цепи дополнительно используется величина внутреннего сопротивления источника питания. Найти силу тока с учетом внутреннего сопротивления возможно по выражению:

I=E/Rэ = E/r0+R, где:

• E – ЭДС источника питания;
• rо – внутреннее сопротивление источника питания.

Поскольку сложная электрическая цепь, состоящая из нескольких ветвей и имеющая в своей структуре ряд устройств питания, не может быть описана законом Ома, то применяют 1-ый и 2-ой закон Кирхгофа.

Первый закон Кирхгофа

Закон Кирхгофа гласит, что сумма токов, втекающих в узел, равна сумме токов, вытекающих из него, это выглядит как:

∑mIk=0, где m – число ветвей, подведенных к узлу.

Согласно закону Кирхгофа, токи, втекающие в узел, используются со знаком «+», а токи, вытекающие из узла, – со знаком «-».

Второй закон Кирхгофа

Из второго закона Кирхгофа следует, что сумма падений напряжений на всех элементах цепи равна сумме ЭДС цепи, выглядит как:

∑nEk=∑mRkIk=∑mUk, где:

• n – число источников ЭДС в контуре;
• m – число элементов с сопротивлением Rk в контуре;
• Uk=RkIk – напряжение или падение напряжения на k-том элементе контура.

Перед применением второго закона Кирхгофа следует проверить выполнение следующих требований:

1. Указать относительно положительные направления ЭДС, токов и напряжений;
2. Указать направление обхода контура, описываемого уравнением;
3. Применяя одну из трактовок 2-го закона Кирхгофа, характеристики входящие в уравнение используются со знаком «+», если их относительно положительные направления схожи с обходом контура, и с «-», если они разнонаправленные.

Из 2-го закона Кирхгофа следует выражение баланса мощностей, по которому мощность источников питания в любой момент времени равна сумме мощностей, расходуемых на всех участках цепи. Уравнение баланса мощностей имеет вид:

∑EI=∑RI2.

Метод преобразования электрической цепи

Элементы в электрических цепях могут соединяться параллельно, последовательно, смешанным способом и по схемам «звезда», «треугольник». Расчет таких схем упрощается путем замены нескольких сопротивлений на эквивалентное сопротивление, и дальнейшие вычисления уже проводятся по закону Ома либо Кирхгофа.

Последовательное и параллельное соединение элементов

Под смешанным соединением элементов подразумевается одновременное присутствие в схеме и последовательного, и параллельного соединения элементов. При этом сопротивление смешанного соединения вычисляется после преобразования схемы в эквивалентную цепь с помощью формул, приведенных на рис. выше.

Также встречается соединение элементов «звездой» и «треугольником». Для нахождения эквивалентного сопротивления необходимо первоначально преобразовать схему «треугольник» в «звезду».

По картинке ниже, сопротивления равны:

• R1=R12R31/R12+R31+R23,
• R2=R12R23/R12+R31+R23,
• R3=R31R23/R12+R31+R23.

Треугольник и звезда соединений

Дополнительные методы расчета цепей

Все дополнительные методы расчета цепей в той или иной мере являются или основаны на первом и втором законах Кирхгофа. К этим методам относятся:

1. Метод контурных токов – основан на введении дополнительных величин контурных токов, удовлетворяющих 1-му закону Кирхгофа;
2. Метод узловых потенциалов – с его помощью находят потенциалы всех узлов схемы и затем по известным потенциалам токи во всех ветвях. Метод базируется на первом законе Кирхгофа;
3. Метод эквивалентного генератора – этот метод предоставляет решение задачи, как найти ток только в одной или нескольких ветвях. Суть метода в том, что любую электрическую цепь по отношению к исследуемой ветви можно представить в виде эквивалентного генератора;
4. Метод наложения – основан на том, что ток в цепи или ветви схемы равен алгебраической сумме токов, наводимых каждым источником в отдельности.

Основная часть методов расчета направлена на упрощение процедуры определения токов в ветвях схемы. Эти мероприятия проводятся либо упрощением систем уравнений, по которым проводятся расчеты, либо упрощением самой схемы. Основываясь, в первую очередь, на постулаты Кирхгофа, любой из методов отвечает на вопрос: как определить силу тока и напряжение электрической цепи.

Видео

Оцените статью:

elquanta.ru

Сила тока формула? — Полезная информация для всех

Мгновенное значение электрического тока:

i=dq/dt

Т.е. равна производной заряда по времени..

Для постоянного тока

I=Q/t

количество заряда в кулонах, прошедшее через проводник за определнный отрезок времени, т.е. это физическое определение силы тока..

Эта формула используется обычно для задания размерности силы тока 1A=1Кл/1с (ампер равен кулон за секунду)

Для цепей постоянного тока сила тока определяется законом Ома:

I=U/R,

где U-электрическое напряжение на концах рассматриевого проводника (Вольт),

R-электрическое сопротивление проводника по постоянному току (Ом)..

Если на рассматриваемом участке имеется источник ЭДС E, то закон Ома описывается в более обобщнной форме:

I=(U-E)/R

Для цепей переменного тока:

I=U/Z,

где I,U,Z-соответственно комплексные ток, напряжение и сопротивление цепи..

Сила тока в приближенном для простого человека виде ( всем известный закон Ома ):

Сила тока в проводнике прямопропорциональна приложенному напряжению, и обратно пропорционально удельному сопротивлению проводника.

I=U:R

Лично мне знакомы две формулы силы тока из школьной программы, одна из них через напряжение и сопротивление проводника тока.Так называемый, закон Ома

Вторая через количество электричества и время

Обе формулы верны, так что дерзайте..

Сила тока (I) — это физическая величина, определяется как отношение количества заряда q (измеряется в Кулонах), который проходит через имеющуюся поверхность за определенный промежуток времени, к этому самому определенному промежутку времени t (измеряется в секундах). Формула выглядит как I=q/t.

Часто поверхность представляет собой поперечное сечение проводника тока.

Измеряется сила тока в Амперах, А.

Если определять силу тока исходя из закона Ома, то она прямо пропорциональна напряжению на этом участке цепи U и обратно пропорциональна сопротивлению проводника R на этом участке.

В виде формулы это выглядит как I=U/R.

I=дельтаQдельтаt

Сила тока физическая величина I, равная отношению количества заряда Delta Q, прошедшего через некоторую поверхность за время Delta t, к величине этого промежутка времени .

I=UR — напряжение делить на сопротивление .

Формула имеет такой вид, то есть соотношение такого вида:

Где:

I — это сила тока в проводнике, эта величина измеряется в Амперах (А),

q — это заряд, который протекает по проводнику, измеряется он в Кулонах (Кл),

t — это время прохождения заряда, измеряют в секундах (с).

info-4all.ru

Формула силы тока

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Сила тока определяется как отношение количества заряда, прошедшего через какую-то поверхность, ко времени прохождения.

   

В формуле – сила тока, – количество заряда, – время.

Единица измерения силы тока – А (ампер).

Обычно под поверхностью, через которую прошёл заряд, понимают сечение проводника. В цепях с постоянным током силу тока находят по закону Ома:

   

Где – напряжение, – сопротивление проводника. Прибор, которой используется для измерения силы тока, называют амперметром.

Примеры решения задач по теме «Сила тока»

ПРИМЕР 1

Задание	Найти силу тока в проводнике, если за 50 сек через него прошёл заряд 43 кКл.
Решение	Напомним, что кКл = Кл. Подставим численные значения в формулу:
Ответ	Сила тока была равна 860 Ампер.

ПРИМЕР 2

Задание	Через сечение проводника за 1 минуту прошёл заряд 10 Кл. Найти сопротивление участка цепи, если напряжение в нём 50 В.
Решение	Найдём силу тока через заряд:     По закону Ома:     Сопоставим формулы:     Подставим числа: (Ом)
Ответ	Сопротивление цепи равно 300 Ом.

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

ru.solverbook.com

Сила тока: формула и расчеты — Основы

Для того, чтобы уразуметь понятие «сила тока», нужно знать что из себя представляет электрический ток. Сила тока — это (соответственно физической формулировке) направленное движение заряженных частиц, которые называются электронами в проводнике. Для движения частиц нужна побуждающая сила — или электрическое поле. Именно оно приводит в движение частицы.

Возникновение тока

Все знают, что мир молекулярен, а молекулы состоят из атомов, в которых имеются электроны. Они движутся по своим орбитам, а при любой химической реакции атомы обмениваются электронами. Это происходит из-за того, что в атомах неравновесное количество заряженных частиц — электронов, те атомы, в которых их не хватает, захватывают из тех, в которых их избыток. Переход электронов из одних атомов в другие по сути и есть электрический ток.

Электрон в переводе с греческого означает янтарь, такое название обусловлено тем, что впервые свойства притягивать предметы были замечены у потёртого о шерсть янтаря, а потом люди убедились в подобной способности других материалов. Их стали считать наэлектризованными.

Электрическая сила, содержащаяся в веществах может быть разной. Её величина находится в зависимости от того, какой величины заряд проходит по электроцепи в единицу времени. Чем большее количество электронов перемещается от полюса к полюсу, или от «плюса» к «минусу», тем большее значение имеет заряд, перенесённый электроном. Весь общий заряд — это и есть количество электричества, которое проводится в проводнике.

Подытоживая сказанное нужно сделать вывод, что для возникновения электрического тока необходимы следующие условия:

• чтобы в проводнике находились свободные заряженные частицы, если мы говорим о металлических проводниках, то речь идёт о свободных электронах:
• чтобы в проводнике, который выбран, наличествовало электрическое поле, то есть оно создавалось источниками тока.

Формулы силы электрического тока

Впервые формула силы тока стала доступна человечеству благодаря физику Андре-Мари Амперу (1775-1836). Его определение стало основополагающим и доступной миру.

Сила тока формула

В данной формуле — I –   обозначение величины силы тока;

g- обозначение заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника;                                                

t – величина временного промежутка, за которых проходил ток.

Формулы силы тока применяются для того, чтобы определить величину тока в «амперах» — единице измерения, которая используется в случае, если производится расчёт силы тока.

Величина сила тока формулы имеет и другие, например, чтобы характеризовать силу тока для определённого участка электроцепи используется другое отношение, а именно, отношение напряжения к силе сопротивления проводника:

По другому будет выглядеть формула расчёта силы тока не для конкретного участка, а для полной цепи:

Здесь e — означает источник ЭДС;

R – сопротивление внешнее;

r — сопротивление внутреннее. 

Это более  сложная формула применяется   тогда, когда производится расчёт силы тока по мощности. Значения здесь таковы:

• — e — заряд электрона;
• S —  поперечное сечение проводника, через который проходит ток;
• n — максимальная концентрация заряженных частиц;
•  — средняя скорость упорядоченного потока электронов.

Измерение силы тока осуществляется приборами, которые носят название амперметр, его подключают в определённому участку цепи и снимают показатели. Для учёта малых величин существуют микроапмерметры, гальванометры, миллиамперметры.

1 ампер — это сила  тока, проходящего  по двум прямолинейным параллельным друг другу проводникам, имеющим бесконечную длину и минимальный диаметр, они располагаются в вакууме на расстоянии 1 метра между собой, вызывающая  силу взаимодействия на длине проводника в один метр, равную показателю 0,0000002 H.

solo-project.com

по какой формуле рассчитать силу тока

Лёха Хреноредьев почти прав, только закон не Кирхгофа, а Ома, и не для полной, а для неоднородной цепи. I = Сумма (U(i)) / Сумма (R(i)) То есть сумма значений всех напряжений в цепи делится на сумму значений всех сопротивлений. Сопротивления берутся из значений потребителей (резистор на 20 КОм, например, или лампочка определенной мощности, из которой можно вычислить ее сопротивление) и сопротивления проводов, которое рассчитывается по формуле: R = Po * L / s Где Po — это удельное сопротивление материала провода, берется из таблиц, L — длина провода, s — его площадь сечения. То есть, чем провод длиннее и тоньше, тем его сопротивление больше. Напряжения берутся из значений напряжения питания, выдаваемого источниками тока и трансформаторами. Romualdes и Игорь пишут о законе Ома для однородного участка цепи, а это самый простой случай.

сила тока «I» прямо пропорциональна напряжению «U» и обратно пропорционально сопротивлению «R»

Закон Киргофа для полной цепи

Сила тока по закону Ома I=U:R

touch.otvet.mail.ru