Меню

Как изменится электрическое напряжение u между этими точками

Теория электроники §1 Напряжение Ток и Сопротивление

Новый раздел на канале который посвящён теоретическим основам электроники. Ведь без теории не может быть практики. Раздел нацелен на начинающих радиолюбителей или просто на читателей интересующихся данной темой. Разберём самые основы электроники, начиная с определений напряжения и тока а закончим микроконтроллерами . С минимум формул и энциклопедических определений необходимых для понимания процессов, протекающих в электронных схемах. Буду рад вашим комментариям, дополнениям и уточнениям, а может быть и опровержениям.

Напряжение Ток и Сопротивление

Ток и напряжение понятия количественные и изменяемые во времени. Если бы они не изменялись во времени, они не представляли бы для нас интереса с точки зрения электронной схемы.

Напряжение

Как же представить себе, что такое напряжение ? Представим себе две условных области и назовём их «+» и «-» . Между этими областями перемещается некое тело с названием « электрон ». Так вот энергия, которая высвобождается при перемещении электрона от точки с высоким потенциалом «+» к точке с низким потенциалом «-» и будет являться напряжением. Также напряжение называют разностью потенциалов и электродвижущей силой . Измеряется напряжение в вольтах (В) и носит обозначение буквой U . Что такое напряжение в один вольт (1В) ? Это работа в один джоуль проделанная для перемещения заряда в один кулон между точками, имеющими разность потенциалов.

Итак, с напряжением определились. Заряды перемещаются между точками, высвобождается энергия, её количественный показатель определяется напряжением в вольтах . Но здесь есть один нюанс, заключающийся в том, что эти самые заряды могут перемещаться с разной скоростью. Так вот скорость, с которой заряд перемещается между двумя точками и определяет ток . Ток измеряется в амперах (А) и обозначается буквой I . Один ампер (1 А) это перемещение заряда в 1 кулон за время равное 1 секунде.

В электрике и электронике условились считать, что ток « течёт » от плюса к минусу. Но на самом деле носителями заряда являются электроны , которые перемещаются в противоположном направлении. Но это не суть важно, просто в дальнейшем при чтении разных схем мы будем принимать направление тока от плюса к минусу.

Напряжение в схемах всегда измеряется между двумя точками, например, между общим проводом и выводом какого-либо элемента. А ток всегда измеряется в конкретной точке, допустим ток, протекающий через резистор.

Основные правила для напряжения и тока

1. Сумма токов, втекающих в точку или узел на схеме, равна сумме токов, вытекающих из неё. Это закон сохранения заряда, который ещё носит название закона Кирхгофа . Из этого правила следует что для последовательной цепи, состоящей из элементов схемы у которых по два вывода, например, резисторов или диодов , ток в каждой точке одинаков.

2. При параллельном соединении элементов, допустим тех же диодов или резисторов, напряжение на каждом из них будет одинаково.

3. Электрическая мощность — работа совершаемая за единицу времени, потребляемая схемой мощность определяется как произведение тока и напряжения P=U*I.

Связь тока и напряжения: резисторы

Резисторы — это пассивные элементы электронной схемы, обладающие сопротивлением электрическому току. Служат они для преобразования напряжения и тока в величины необходимые для нормальной работы других участников электрической цепи.

Если привести пример из другой области, не связанной с электричеством, то, наверное, самой близкой окажется водопроводная система, которая состоит из подающей воду насосной станции (это в схеме источник напряжения и тока) и водопроводных труб разного диаметра со всякими ответвлениями потребителю. Так вот диаметр этих труб будет определять поток воды у принимающей стороны. В электронной схеме эту функцию выполняют как раз резисторы .

Читайте также:  Трансформаторы напряжения технические параметры

Напряжение и ток тесно связаны зависимостью определяемой сопротивлением R=U/I или I=U/R . Эта зависимость называется законом Ома . Сопротивление резисторов измеряется в Омах , с различными приставками Кило и Мега . Также резисторы характеризуются мощностью , которую они способны рассеять, ведь при преобразовании напряжения и тока часть энергии будет рассеиваться в качестве тепла.

Теория электроники §1 Напряжение Ток и Сопротивление

Последовательное и параллельное соединение резисторов

В электронных схемах при проектировании, или просто для чтения, чтобы понять принцип её работы, часто необходимо считать сопротивление в определённых точках, чтобы затем вычислить величины токов и напряжений. В схеме резисторы имеют последовательные и параллельные соединения и надо чётко понимать, как изменится сопротивление при том или ином виде соединения.

Теория электроники §1 Напряжение Ток и Сопротивление

Делитель напряжения

Простейшим примером использования резисторов в электронных схемах является схема делителя напряжения . Она позволяет получить на выходе некоторую часть входного напряжения.

Теория электроники §1 Напряжение Ток и Сопротивление

Как видите всё считается по закону Ома . Допустим у нас входное напряжение равно 12 В , а необходимо снять с резистора R2 напряжение 5 В , тогда произведя расчет и используя стандартные значения резисторов нам потребуются сопротивления на 10К и 7,5К .

Источник



ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ МЕЖДУ ДВУМЯ ТОЧКАМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

Эта задача при расчете электрических цепей встречается очень часто. Пусть, например, в цепи на рис. 2.1 требуется найти напряжение между точками m и n.

Прежде всего необходимо показать на схеме или мысленно представить стрелку этого напряжения. Её направление определяется порядком следования индексов у буквы . Для напряжения она направлена отточки m к точке n. Если мы меняем местами индексы у буквы , то следует изменить и направление стрелки на схеме. При этом при расчете меняется знак полученного напряжения, так как .

Дальше записываются уравнения по второму закону Кирхгофа для любого контура, включающего в себя эту стрелку, как было сделано при расчете напряжений и . Так, для контура m31nm при обходе его по часовой стрелке

При соответствующем навыке последняя формула может быть записана сразу, без составления уравнения второго закона Кирхгофа.

В указанном контуре напряжение складывается из трех напряжений:

Порядок индексов у букв U соответствует порядку, в котором мы проходим участок электрической цепи, идя от точки m к точке n по элементам , и .

Теперь находим значение каждого слагаемого в последнем уравнении.

Величина , определяющая напряжение между точками m и 3, представляет собой падение напряжения на сопротивлении , которое мы должны взять со знаком минус, так как от точки m к точке 3 мы идем против тока :

Здесь в правой части уравнения стоит плюс, так как мысленная стрелка напряжения и ток направлены в одну сторону.

Третье слагаемое представляет собой напряжение на зажимах источника. Если внутреннее сопротивление последнего равно нулю, то это напряжение по величине равно ЭДС, а знак его зависит от взаимного направления стрелок напряжения и ЭДС (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Напряжение на зажимах источника

Рассмотрим рис. 7.1.

При указанной на схеме полярности зажимов источника потенциал точки b выше потенциала точки a на величину ЭДС:

Поэтому при одинаковых направлениях стрелок и (рис. 7.1, а)

Если направления стрелок и противоположны друг другу
(рис. 7.1, б), то

С учетом сказанного напряжение на участке 1n (см. рис. 2.1) равно

Читайте также:  Синдром внутригрудного напряжения у детей это

Подставляя найденные значения напряжений на участках в формулу (7.2), приходим к выражению (7.1).

То же самое напряжение, определяемое по участку m2n, будет равно

Разумеется, вычисление одного и того же напряжения по двум различным формулам должно привести к одинаковым результатам.

ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ

Общие требования к оформлению графиков. Зависимость мощности от тока

Правила построения графиков рассмотрим на примере зависимости мощности Р1,выделяющейся в сопротивлении первой ветви, от тока I1 в этой ветви. Эта зависимость определяется уравнением баланса мощностей в схеме рис. 6.1, в:

Это – уравнение параболы со смещенной вершиной и направленными вниз ветвями (рис. 8.1).

Значения тока, при которых парабола пересекает горизонтальную ось, находятся из уравнения

и соответственно равны

По смыслу – это ток, протекающий в схеме рис. 6.1, в при закороченном сопротивлении . При токе, равном половине этого значения, мощность максимальна:

Предположим, что параметры цепи на рис. 6.1, в имеют следующие численные значения:

= 72,4 В; = 130 В; = 43,6 Ом.

Прежде всего находим максимальные значения абсциссы и ординаты, которые будут определять размеры графика. В нашем примере – это значения и :

Исходя из этих величин и предполагаемых размеров графика, выбираем масштаб, который указываем на каждой оси графика в виде равномерной шкалы.

В одной единице длины (сантиметре, миллиметре) может содержаться m × 10 n именованных единиц. Здесь n – целое число, положительное или отрицательное, а для mрекомендуются числа 1, 2, 5.

Положительные значения величин откладываются вправо по оси абсцисс и вверх по оси ординат.

В конце каждой оси ставится буквенное обозначение откладываемой величины и через запятую – ее единица измерения.

Если график строится на белой (нелинованной) бумаге, то чертится масштабная сетка.

Данные для построения графика рассчитываем по формуле (8.1) и сводим их в таблицу (табл. 8.1).

Данные для построения графика

, А 0,2 0,4 0,5 0,6 0,66 0,8 0,9 1 1,2 1,32
, Вт 9,78 16,1 17,9 18,9 19 18,2 16,5 14 6,34

Абсциссы точек, выбираемых для построения графика, желательно располагать по оси равномерно. Но вблизи характерных областей кривой (в нашем случае у вершины параболы) точки можно взять чаще. В таблицу внесены также значения максимальной мощности и тока, которому эта мощность соответствует. При построении графика числа из таблицы на осях не показываются (рис. 8.2).

8.2. Зависимость тока от сопротивления

Зависимость тока в первой ветви от сопротивления этой ветви строим по уравнению (6.2), которое при выбранных значениях , и принимает вид:

Подставляя сюда различные значения сопротивления , приходим к результатам, представленным на рис. 8.3.

, Ом , А
1,32
10 1,07
20 0,91
30 0,78
40 0,69
50 0,62
60 0,56
70 0,51
80 0,47

Рис. 8.3. Зависимость тока от сопротивления

Дата добавления: 2019-07-17 ; просмотров: 1194 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Что такое напряжение простыми словами

что такое электрическое напряжение

  1. Электрическое напряжение
  2. Разность потенциалов
  3. Что такое ЭДС
  4. Измерение напряжения на различных участках электрической цепи.
  5. Подводим ИТОГИ:
  6. Зависимость тока от напряжения
  7. Как померить напряжение мультиметром

Электрическое напряжение

Что такое электрическое напряжение – это разность потенциалов между двумя точками электрического поля; это физическая величина, значение которой равно работе электрического поля по перемещению единичного заряда между двумя точками. Всем всё понятно? Думаю нет.

Сейчас я попытаюсь максимально легко рассказать, что такое электрическое напряжение. Надеюсь у меня получится! Итак, поехали…

Обратите внимание на рисунок

Читайте также:  Определить показания вольтметра если напряжение изменяется по закону

Что такое электрическое напряжение

В одной бутылке уровень воды составляет 300 мм, в другой 150мм, разница воды в бутылках получается 150мм. В электричестве это называется разностью потенциалов, т.е разность потенциалов в наших бутылках равна 150 мм.

Разность потенциалов

А теперь давайте соединим эти бутылки между собой шлангом и поместим в шланг шарик, что будет?

Вода начнёт перетекать из бутылки, в которой уровень воды больше, в другую бутылку. И соответственно поток воды будет перемещать наш шарик по шлангу. Процесс перетекания воды прекратится тогда, когда уровень в бутылках станет одинаковым (принцип сообщающихся сосудов).

Когда уровень воды в бутылках стал одинаковым, разность потенциалов стала равна нулю, т.е. электродвижущая сила (ЭДС) равна нулю и наш шарик остаётся на месте.

Что такое ЭДС

Что такое ЭДС, думаете Вы? Сейчас расскажу!

Электродвижущая сила (ЭДС) тоже измеряется в Вольтах, как и напряжение.

Давайте возьмём прибор, который измеряет вольты (вольтметр), батарейку и произведём замер.

Прибор показывает 1,5 Вольта и это не напряжение, а электродвижущая сила (ЭДС).

Что такое ЭДС

А теперь подключим к батарейке лампочки.

Измерение напряжения на различных участках электрической цепи.

Что такое напряжение простыми словами

Заметили, что на одной лампочке напряжение (не ЭДС) составляет 1 Вольт, а на другой 0,3 вольта

Напряжение на лампочках зависит от их мощности.Мощность измеряется в Ваттах.

Мощность= Напряжение * ток (P=U*I)

Чем больше мощность лампочки, тем больше будет на ней напряжение.

Если батарейка у нас 1,5 вольта= 1 Вольт +0,3 Вольта= 1,3 Вольта, куда делись 0,2 Вольта? У батарейки есть тоже своё внутреннее сопротивление, вот туда они и ушли.

Подводим ИТОГИ:

Что такое электродвижущая сила (ЭДС)- это физическая величина, которая характеризует работу сторонних сил в источниках тока (батарейки, генераторы и т.д). ЭДС показывает нам работу источника тока по переносу заряду через всю цепь.

А напряжение показывает нам работу по переносу заряда на участке цепи.

Что такое напряжение простыми словами — это внешняя сила, которая перемещает наш с вами шарик в показанном примере выше.

А в электричестве — это сила, которая перемещает электроны от одного атома к другому.

Приведу ещё один пример, что такое электрическое напряжение :

Представьте, что вы можете поднять камень весом 50 кг, т.е Ваша подъёмная сила равна 50 кг (в электричестве это электродвижущая сила). Идетё вы и на пути у вас лежит камень массой 20 кг, вы берёте его и несёте 10 метров. Вы затратили определённую энергию по переносу этого камня (в электричестве это — напряжение). Следующий камень уже весит 40 кг и чтобы его перенести из одной точки в другую вы затратите больше энергии, чем затратили по переносу камня весом 20 кг. Подъёмная сила (в электричестве-это ЭДС) у Вас всегда одна, но в зависимости от веса камня вы всегда тратите разное количество энергии (в электричестве — это напряжение). Т.е. на каждом отрезке пути у Вас разное напряжение.

Надеюсь вы поняли, что такое электрическое напряжение!

Зависимость тока от напряжения

Давайте вспомним закон Ома

Закон Ома для участка цепи

Все помнят, что такое ток, если нет, то прочтите вот эту статью http://svoedelo.net/chto-takoe-tok-prostymi-slovami.html

По формуле видно, что ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению. Т.е. чем больше ток, тем больше и напряжение и наоборот.

Как померить напряжение мультиметром

В этом видео я рассказываю как померить напряжение мультиметром в розетке.

Источник