Определение мощности электрического тока: обозначение и единицы измерения

Общее понятие

Электрическое напряжение определяется как отношение работы поля по переброске пробного заряда из одной заданной точки в другую к размеру потенциала.

При дислокации единичного резерва выполняется работа, которая равняется напряжению на искомом участке.

Общая мощность получают умножением работы электрического поля для единичного заряда на число потенциалов за определенную единицу времени.

В переменной электрической цепи выделяется 3 вида мощности:

• активный P;
• реактивный Q;
• полного типа S.

В цепи переменного электричества формула для расчета постоянного тока применяется только для вычисления мгновенной мощности. Этот показатель претерпевает изменения во времени и почти не имеет практического смысла для всех остальных расчетов.

Среднезначимый показатель мощности требует временной интеграции. Мгновенная мощность объединяется в течение определенного промежутка для расчета величины в магистрали с периодическим изменением силы переменного потока и синусоидального напряжения.

Применяется концепция комплексных чисел для связывания всех трех видов мощности.

Это понятие обозначает, что в переменной цепи нагрузка выражается подобным числом так, что активная разновидность представляется действительной составляющей.

Реактивный показатель выступает мнимым показателем, а полная мощность показывается в форме модуля. В этих расчетах принимает участие угол сдвига фаз φ, который является аргументом баланса мощностей в цепи переменного тока.

Активная мощность

Активная скорость преобразования выражается также через взаимное отношение силы потока, напряжения к значению активной составляющей сопротивления. В магистрали синусоидального и несинусоидального движения электронов активная нагрузка приравнивается к сумме аналогичных значений на отдельных участках.

Для определения среднего периодического размера используется активная мощность переменного тока, формула расчета P = U . I . cos φ (косинус), где:

1. U — мощность.
2. I — сила потока.
3. φ — угол смещения фаз.

Средний показатель мгновенной скорости преобразования в однофазной цепи берется в виде среднеквадратичного значения тока и напряжения с определенным углом сдвига.

В цепях несинусоидального электричества мощность приравнивается к сумме соответствующих показателей отдельных перемещений.

С помощью активной мощности характеризуется интенсивность необратимого видоизменения электроэнергии в другие разновидности, например, электромагнитную или тепловую.

Искомое значение рассчитывается как разница между понижающейся и отражающейся мощностями.

От свойств коэффициента углового смещения зависят полученные показатели отрицательной или положительной нагрузки активного типа.

Реактивная характеристика

Для обозначения применяется дополнительно единица вольт-ампер реактивный (вар). В русских аналогах используется вар, а международные специалисты применяют var. В РФ единица допускается для электротехнических расчетов в форме внесистемного значения.

Нахождение производится по формуле P = U . I . sin φ (синус), где:

1. U — среднеквадратичная мощность.
2. I — среднеквадратичная сила потока.
3. φ — угол фазного смещения, значения синуса, определяются по таблицам.

При диапазоне показателя от 0 до 90º (ток отстает от напряжения, а нагрузка носит активно-индуктивный вид) синус φ будет иметь положительное значение.

При угловом сдвиге от 0 до -90º (поток электронов опережает нагрузку, мощность отличается активно-емкостным свойством) константа всегда показывает отрицательный знак.

Реактивная мощность характеризует напряженность, которая возникает в электромеханических приборах и цепях при изменении энергетических волн поля в магистрали переменного синусоидального потока.

В физическом смысле реактивная нагрузка показывает энергию, которая перекачивается от источника тока на конденсаторы, индукторы, двигательные обмотки, а впоследствии возвращается к источнику за один колебательный период. Реактивная мощность не принимает участия в работе электротока. В случае положительной характеристики устройство потребляет, а нагрузка с отрицательным знаком говорит о производстве энергии.

Это обстоятельство рассматривается в условном контексте, т. к. почти все энергопотребляющие приборы, например, двигатели асинхронной работы, а также полезная нагрузка, подаваемая через трансформатор, относятся к активно-индуктивным видам.

Синхронные двигатели электростанций одновременно производят и потребляют энергию в зависимости от максимальной величины электротока возбуждения в роторных обмотках.

Эта особенность применяется для координации уровня нагрузки в магистрали в электротехнике.

С помощью современных преобразователей производится компенсация реактивной нагрузки во избежание перегрузок и для увеличения коэффициента мощности электроустановок. Приборы более точно оценивают размер энергии, которая поступает в обратном направлении от индуктора к источнику переменного тока.

Полная нагрузка

Показатель используется в физике для описания потребляемой мощности, которая прилагается к подводящим агрегатам электросети с использованием резисторов. Суммируются параметры ЭДС распределительных щитков, кабелей, проводов, ЛЭП, трансформаторов.

Полную нагрузку можно рассчитать по формуле S = U . I, где:

1. S — параметр полной нагрузки (В/а).
2. U — расчетная нагрузка в генераторе.
3. I — комплексный показатель силы тока в сочетании с обмоточным значением.

Параметр темпа преобразований зависит от характеристик применяемого тока, а не от свойств фактически использованной нагрузки. По этой причине полная мощность распределительных электрощитов и трансформаторных агрегатов измеряется в вольт-амперах, а значение ватт к ней не применяется.

Работа в различных условиях

Модуль комплексного показателя интенсивности передвижения равняется показателю полной нагрузки. Действительная составляющая часть приравнивается к активной силе, а мнимая считается реактивным видом. Имеет место положительный или отрицательный знак, что зависит от интенсивности загруженности цепи. Комплексная мощность должна соответствовать сопряженному электрическому сопротивлению. Положительная нагрузка характеризуется соотношением Р > 0, а знак минус проявляется в случае Р < 0.

Измерение мощностных характеристик переменного потока электронов проводится при пропускании равного по значению тока по фазным проводникам. Показатели силы течения заряженных частиц с применением нулевого проводника имеют ничтожную размерность.

Равномерная или симметричная фазовая нагрузка в трехфазной магистрали зависит от величины протекающих токов. Неравномерная или несимметричная нагрузка зависит от прохождения потока по нейтральным или нулевым кабелям.

Общий мощностной уровень находится суммированием.

Если присутствует фазовый сдвиг между напряжением и силой тока, то он совпадает с углом смещения между векторными радиусами показателей электротока.

В условиях переменного напряжения совпадение векторных радиусов тока и вольтажа отмечается только при отсутствии в цепи конденсаторов и катушек индукции. Установка индукторов не мешает совпадению фазных значений.

При этом происходит векторное вращение равной интенсивности. График смещения внутреннего угла остается постоянным.

Если в магистрали происходит сдвиг напряжения и переменного тока, то мощностные показатели представляются значением с отрицательным знаком, так как калькулятор перемножает положительные и отрицательные величины.

Продолжительность периодов зависит от уровня смещения фаз. При этом длительность отрицательных нагрузок определяет характеристики сдвига. При расчетах используются показатели сопротивления, которые знакомы из физического закона Ома.

Коэффициент скорости преобразования

Мощностной коэффициент является показателем потребления тока при присутствии реактивного компонента и искажающей нагрузки. Значение коэффициента отличается от понятия косинуса сдвигаемого угла. Второе понятие характеризуется смещением протекающего переменного тока, напряжения и используется только при синусоидальном токе и силе равного значения.

Коэффициент равняется отношению расходуемой нагрузки к ее полному значению. При этом работа совершается за счет активного вида преобразования. При синусоидальном токе и вольтаже полная нагрузка находится в виде суммы реактивной и активной форм.

Активная нагрузка приравнивается к усредненному произведению силы тока и напряжения и не может быть выше произведения аналогичных среднеквадратических размерностей.

Мощностной коэффициент показывается в диапазоне от 0 до 1 или ставится в процентах от 0 до 100.

При математическом расчете числовой множитель интерпретируется в качестве косинуса угла между токовыми векторами и направлением приложения вольтажа.

Поэтому при синусоидальных характеристиках размерность коэффициента может совпадать с косинусом угла.

Если применяется только синусоидальный вольтаж, а ток используется несинусоидальный с нагрузкой без реактивного компонента, то числовой переходник равняется части нагрузки при первых искажениях потребительского тока.

Если реактивный элемент присутствует в нагрузке, то, помимо мощностного коэффициента, указывается характер работы (емкостно-активный или индуктивно-активный). Коэффициент в этих случаях отличается и является отстающим или опережающим значением.

Практическое применение и коррекция

Если к розетке с синусоидальным напряжением 50 Гц и 230 В подсоединить нагрузку с опережением или отставанием тока от напряжения на какую-то угловую величину, то на активной внутренней катушке будет создаваться увеличенная мощность. Это значит, что при работе в таких условиях выделяется много тепла, и электростанция отводит его в увеличенном количестве, по сравнению с применением активной нагрузки.

Коэффициенты полезного действия и мощности отличаются друг от друга. Мощностной показатель не влияет на потребление приемника, подключенного к сети, но изменяет энергетические потери в подводных проводах и местах выработки энергии или ее преобразования. В доме электросчетчик не реагирует на проявление мощности, так как оплачивается только та энергия, за счет которой работают приборы.

КПД влияет на потребляемую активную нагрузку. Например, энергосберегающая лампа потребляет в полтора раза больше электричества, чем аналогичный прибор накаливания. Это говорит о высоком коэффициенте полезного действия у первой лампы. Но показатель нагрузки может быть низким и высоким в обоих вариантах.

Технически это осуществляется применением действенной схемы на входном устройстве, которая помогает равномерно использовать фазную мощность и исключает перегрузку нулевого провода.

При этом снижаются всплески потребительского тока на верхушке синусоиды питающего вольтажа.

Реактивная нагрузка корректируется при включении в магистраль элемента с обратным действием. Например, в двигателе переменного тока для компенсации действия ставится конденсатор параллельно питающей линии.

Применяется система активного или пассивного корректора при изменении используемого тока во время колебательного периода подпитывающего напряжения для преобразования коэффициента. Простым примером является последовательное подключение дросселя.

При этом конечные приборы потребляют ток непропорционально гармоничным искажениям. Катушка сглаживает волновые импульсы.

Источник: https://nauka.club/fizika/moshchnost-peremennogo-toka.html

Мощность тока: единица измерения электрической величины, формулы для ее определения

Из-за прямой зависимости мощности от напряжения в сети и токовой нагрузки следует, что эта величина может появляться как от взаимодействия большого тока с малым напряжением, так и в результате возникновения значительного напряжения с малым током. Такой принцип применим для превращения в трансформаторах и при передаче электроэнергии на огромные расстояния.

Существует формула для расчета этого показателя. Она имеет вид P = A / t = I * U, где:

• Р является показателем токовой мощности, измеряется в ваттах;
• А — токовая работа на цепном участке, исчисляется джоулями;
• t выступает временным промежутком, на протяжении которого совершалась токовая работа, определяется в секундах;
• U является электронапряжением участка цепи, исчисляется Вольтами;
• I — токовая сила, исчисляется в амперах.

Электрическая мощность может иметь активные и реактивные показатели. В первом случае происходит преобразование мощностной силы в иную энергию. Ее измеряют в ваттах, так как она способствует преобразованию вольта и ампера.

Реактивный показатель мощности способствует возникновению самоиндукционного явления. Такое преобразование частично возвращает энергетические потоки обратно в сеть, из-за чего происходит смещение токовых значений и напряжения с отрицательным воздействием на электросеть.

Определение активного и реактивного показателя

Активная мощностная сила вычисляется путем определения общего значения однофазной цепи в синусоидальном токе за нужный временной промежуток. Формула расчета представлена в виде выражения Р = U * I * cos φ, где:

• U и I выступают в качестве среднеквадратичного токового значения и напряжения;
• cos φ является углом межфазного сдвига между этими двумя величинами.

Аналогичным показателем активной мощностной силы считается величина мощности прохождения, которая рассчитывается путем разницы между ее падением и отражением.

Реактивный показатель измеряется в вольт-амперах. Он является величиной, применяемой для определения электротехнических нагрузок, создаваемых электромагнитными полями внутри цепи переменного тока.

Единица измерения мощности электрического тока вычисляется умножением среднеквадратичного значения напряжения в сети U на переменный ток I и угол фазного синуса между этими величинами.

Формула расчета выглядит следующим образом: Q = U * I * sin.

Если токовая нагрузка меньше напряжения, тогда фазное смещение носит положительное значение, если наоборот — отрицательное.

Величина измерения

Основной электротехнической единицей является мощность. Для того чтобы определить, в чем измеряется мощность электрического тока, нужно изучить основные характеристики этой величины. По законам физики ее измеряют в ваттах.

В условиях производства и в быту величина переводится в киловатты. Вычисления крупных мощностных масштабов требуют перевода в мегаватты. Такой подход практикуется на электростанциях для получения электрической энергии. Работа исчисляется в джоулях.

Величина определяется следующими соотношениями:

• 1 Джоуль равен 1 Ватту, умноженному на 1 секунду;
• 1 кДж = 1000 Дж;
• 1Мдж = 1000000 Дж;
• 1 ватт/час = 1 киловатт/час;
• 1 кВт * ч = 1000 Вт * 3600 с = 3600000 Дж.

Потребительская мощностная сила обозначается на самом электроприборе или в паспорте к нему. Определив этот параметр, можно получить значения таких показателей, как напряжение и электрический ток.

Используемые показатели указывают, в чем измеряется электрическая мощность, они могут выступать в виде ваттметров и варметров. Реактивная сила показателя мощности определяется фазометром, вольтметром и амперметром.

Государственным эталоном того, в чем измеряется мощность тока, считается частотный диапазон от 40 до 2500 Гц.

Примеры вычислений

Для расчета тока чайника при электромощности 2 КВт используется формула I = P / U = (2 * 1000) / 220 = 9 А. Для запитывания прибора в электросеть не используется длина разъема в 6 А. Приведенный пример применим только тогда, когда полностью совпадает фазное и токовое напряжение. По такой формуле рассчитывается показатель всех бытовых приборов.

Если цепь является индуктивной или имеет большую емкость, то рассчитывать мощностную единицу тока необходимо, используя другие подходы. К примеру, мощность в двигателе с переменным током определяется с помощью формулы Р = I * U * cos.

При подключении прибора к трехфазной сети, где напряжение будет составлять 380 В, для определения показателя суммируются мощности каждой фазы в отдельности.

В качестве примера можно рассмотреть котел из трех фаз мощностной вместимостью 3 кВт, каждая из которых потребляет 1 кВт. Ток на фазе рассчитывается по формуле I = P / U * cos φ = (1 * 1000) / 220 = 4,5 А.

На любом приборе обозначается показатель электромощности. Передача большого мощностного объема, применяемая в производстве, осуществляется по линиям с высоким напряжением. Энергия преобразовывается с помощью подстанций в электроток и подается для использования в электросети.

Благодаря несложным расчетам определяется мощностная величина. Зная ее значение, можно сделать правильный подбор напряжения для полноценной работы приборов бытового и промышленного предназначения. Такой подход поможет избежать перегорания электроприборов и обезопасить электросети от перепадов напряжения.

Источник: https://220v.guru/fizicheskie-ponyatiya-i-pribory/tok/opredelenie-edinicy-izmereniya-moschnosti-toka.html

Электрическая мощность: формула, единицы измерения :

У каждого современного прибора есть электрическая мощность. Ее цифровое значение указывается производителем на корпусе фена либо электрического чайника, на крышке кухонного комбайна.

Единицы измерения

Расчет электрической мощности позволяет определять стоимость электрической энергии, потребляемой разными приборами за определённый промежуток времени. Ватты и киловатты в избыточном количестве приводят к выходу из строя проводов, деформации контактов.

Зависимость между электрическим током и мощностью, потребляемой приборами

Электрическая мощность представляет собой работу, которая совершается за промежуток времени. Включенный в розетку прибор совершает работу, измеряемую в ваттах (Вт). На корпусе указывается количество энергии, которое будет потреблено прибором за определенный промежуток времени, то есть дается потребляемая электрическая мощность.

Потребляемая мощность

Она расходуется на то, чтобы в проводнике происходило перемещение электронов. В случае одного электрона, имеющего единичный заряд, она сопоставима с величиной напряжения сети.

Полная энергия, которая необходима для перемещения всех электронов, будет определяться как произведение напряжения на число электронов, находящихся в цепи при работе электрического прибора.

Ниже представлена формула электрической мощности:

• Р=(U*Q)/t.
• Учитывая, что число электронов, протекающих за промежуток времени через поперечное сечение проводника, представляет собой электрический ток, можно представить его в выражение для искомой величины. Формула электрической мощности будет выглядеть:
• Р=I*U.

В реальности приходится вычислять не саму мощность, а величину тока, зная напряжение сети и номинальную мощность. Определив ток, который потребляется определенным прибором, можно соотнести номинал розетки и автоматического выключателя.

Примеры расчетов

1. Для чайника, электрическая мощность которого рассчитана на два киловатта, потребляемый ток определяется по формуле:
2. I=P/U=(2*1000)/220=9А
3. Чтобы подключать такой прибор в обычную электрическую сеть, разъем, рассчитанный на 6 ампер, явно не подойдет.

Приведенные выше зависимости между мощностью и электрическим током уместны только при полном совпадении по фазе значений напряжения и тока. Практически для всех бытовых электрических приборов подходит формула электрической мощности.

Исключительные ситуации

• В том случае, если в цепи присутствует большая емкость либо индуктивность, используемые формулы будут недостоверными, ими нельзя пользоваться для проведения математических расчетов. Например, электрическая мощность для двигателя переменного тока будет определяться следующим образом:
• Р=I*U*cosφ.
• cosφ – это коэффициент мощности, который для электрических двигателей составляет 0,6-0,8 единиц.
• Определяя параметры прибора в трехфазной сети с напряжением 380 В, необходимо суммировать мощность из отдельных величин для каждой фазы.

Пример расчета

Например, в случае трехфазного котла, рассчитанного на мощность в 3 кВт, в каждой фазе потребляется по 1 кВт. Рассчитаем величину фазного тока по формуле:

I=P/U_ф =(1*1000)/220=4,5А.

Для современного человека характерно постоянное применение на производстве и в быту электричества. Он использует приборы, которые потребляют электрический ток, применяет такие устройства, которые его производят. Работая с такими источниками, важно учитывать те максимальные возможности, которые предполагаются в технических характеристиках.

Такая физическая величина, как электрическая мощность, является одним из основных показателей любого прибора, функционирующего при протекании через него потока электронов. Для транспортировки либо передачи электрических мощностей в большом объеме, необходимой в производственных условиях, применяются высоковольтные линии электрических передач.

Преобразование энергии выполняется на мощных трансформаторных подстанциях. Трехфазное преобразование характерно для промышленных и бытовых приборов разной сферы применения. Например, благодаря такому преобразованию, функционируют лампы накаливания разного номинала.

В теоретической электротехнике существует такое понятие, как мгновенная электрическая мощность. Связана такая величина с протеканием через определенную поверхность за незначительный временной промежуток единичного элементарного заряда. Происходит совершение работы этим зарядом, который и связан с понятием мгновенной мощности.

Выполняя несложные математические вычисления, можно определить величину мощности.

Зная данную величину, можно подбирать напряжение для полноценного функционирования разнообразных бытовых и промышленных приборов.

Источник: https://www.syl.ru/article/270810/new_elektricheskaya-moschnost-formula-edinitsyi-izmereniya

Урок 1.2 Основные параметры и единицы измерения

Основные параметры и единицы измерения введены для того, чтобы  качественно и количественно оценить характеристики  источников и потребителей электроэнергии.

Электрический ток обозначается буквой I и измеряется в Амперах (А). Распространены и более мелкие единицы измерения миллиамперы (мА), микроамперы (мкА).

1 А = 1000 мА

1мА = 1000 мкА

Величина, характеризующая количество зарядов в определенной точке называется потенциалом. Разность потенциалов называется напряжением, обозначается буквой U и измеряется в Вольтах (В).

• Распространены и другие единицы измерения напряжения:
• киловольты (кВ), милливольты (мВ), микровольты (мкВ).
• 1 кВ = 1000 В
• 1 В = 1000 мВ
• 1 мВ = 1000 мкВ.

Для переменного тока введен параметр частота. Эта величина показывает, как часто меняется направление тока в единицу времени. Обозначается буквой f и измеряется в Гц. Широко применяются килогерцы (кГц), мегагерцы (мГц), гигагерцы (ГГц).

1. 1 ГГц = 1000 мГц
2. 1 мГц = 1000 кГц
3. 1 кГц = 1000 Гц

Величина обратная частоте называется периодом. Обозначается буквой «Т». Измеряется, как и время в секундах (сек), миллисекундах (мс), микросекундах (мкс).

f (Гц) =1/Т(сек)

Величина равная произведению тока на напряжение называется мощностью. Обозначается буквой Р, ( P = I × U). Единица измерения Ватт. Применяются также микроватт (мкВт), милливатт (мВт), киловатт (кВт), мегаватт (МВт).

• 1 МВт = 1000 кВт
• 1 кВт = 1000 Вт
• 1 Вт = 1000 мВт,
• 1 мВт = 1000 мкВт

В цепи переменного тока при определении мощности необходимо учитывать сдвиг фазы. Об этом будет рассказано позже.

Электрические цепи это все элементы, которые участвуют в прохождении электрического тока. Элементы которые проводят ток называются проводниками, которые не проводят – диэлектриками .

Идеальных проводников нет. При прохождении электрического тока они оказывают току сопротивление. Сопротивление обозначается буквой «R» . Единицей измерения сопротивления является Ом. Есть еще мегаом (мОм), килоом (кОм).

1. 1 мОм = 1000 кОм
2. 1 кОм = 1000 Ом.
3. 
4. Сила тока в электрической цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этой цепи и обратно пропорциональна сопротивлению всех элементов цепи.
5.    
6. закон Ома,   это основной закон электротехники

Источник: https://radiomasterinfo.org.ua/urok-1-2-osnovnye-parametry-i-edinitsy-izmereniya/

Что такое электрический ток? В чем измеряется и его природа

Электрическим током называют направленное перемещение заряженных частиц, которое происходит под влиянием электрического поля.

Как образуется ток?

Электрический ток появляется в веществе при условии наличия свободных (несвязанных) заряженных частиц. Носители заряда могут присутствовать в среде изначально, либо образовываться при содействии внешних факторов (ионизаторов, электромагнитного поля, температуры).

В отсутствие электрического поля их передвижения хаотичны, а при подключении к двум точкам вещества разности потенциалов становятся направленными – от одного потенциала к другому.

 Количество таких частиц влияет на проводимость материала – различают проводники, полупроводники, диэлектрики, изоляторы.

Где возникает ток?

Процессы образования электрического тока в различных средах имеют свои особенности:

1. В металлах заряд перемещают свободные отрицательно заряженные частицы – электроны. Переноса самого вещества не происходит – ионы металла остаются в своих узлах кристаллической решетки. При нагревании хаотичные колебания ионов близ положения равновесия усиливаются, что мешает упорядоченному движению электронов, — проводимость металла уменьшается.
2. В жидкостях (электролитах) носителями заряда являются ионы – заряженные атомы и распавшиеся молекулы, образование которых вызвано электролитической диссоциацией. Упорядоченное движение в этом случае представляет собой их перемещение к противоположно заряженным электродам, на которых они нейтрализуются и оседают.

   Катионы (положительные ионы) движутся к катоду (минусовому электроду), анионы (отрицательные ионы) – к аноду (плюсовому электроду). При повышении температуры проводимость электролита возрастает, так как растет число разложившихся на ионы молекул.

3. В газах под действием разности потенциалов образуется плазма. Заряженными частицами являются ионы, плюсовые и минусовые, и свободные электроны, образующиеся под воздействием ионизатора.
4. В вакууме электрический ток существует в виде потока электронов, которые движутся от катода к аноду.
5. В полупроводниках в направленном движении участвуют электроны, перемещающиеся от одного атома к другому, и образующиеся при этом вакантные места – дырки, которые условно считают плюсовыми.

   При низких температурах полупроводники приближаются по свойствам к изоляторам, так как электроны заняты ковалентными связями атомов кристаллической решетки.

   При увеличении температуры валентные электроны получают достаточную для разрыва связей энергию, и становятся свободными. Соответственно, чем выше температура – тем лучше проводимость полупроводника.

Посмотрите видео ниже с подробным рассказом об электрическом токе:

На количество свободных заряженных частиц и на скорость их упорядоченного передвижения влияют следующие факторы:

Для измерения электрического тока пользуются понятиями силы тока и его плотности. Измеряется сила тока специальным приборам —амперметром.

Сила тока измеряется в Амперах (А) и представляет собой величину заряда, который проходит через поперечное сечение проводящего материала за единицу времени. Единица измерения силы тока называется Ампер (А). Один ампер приравнивают к отношению одного Кулона (Кл) к одной секунде.

Плотностью тока называют отношение силы тока к площади этого сечения. Единицей измерения измеряют в Амперах на квадратный метр (А/м2).

Ниже представлено видео о силе электрического тока в рамках школьной программы:

Постоянный и переменный — в чём различие?

Источник: https://pue8.ru/elektrotekhnik/817-elektricheskij-tok-opredelenie-edinitsy-izmereniya-raznovidnosti.html

Вопрос 2. Электрический ток (определение, сила тока, единицы измерения, направление тока, плотность тока), работа и мощность тока

Электрический ток— направленное движение электрических зарядов под действием электрического поля. Для того чтобы шёл ток, нужна замкнутая цепь, которая состоит из источников электрической энергии, приёмников электроэнергии и соединительных проводов.

За направление тока принимают направление движения положительного заряда. Поэтому во внешней цепи ток направлен от зажима “+” к зажиму “–”, внутри источника — наоборот.

Сила тока— количество электричества, прошедшее через поперечное сечение проводника за 1 секунду.

• Плотность тока:
• Работа и мощность тока
• При прохождении тока проводник нагревается и совершается работа:
• —работатока

—мощностьтока

1. Электрическую энергию получают путём преобразования химической, механической и других видов энергии.
2. Устройство, которое даёт в цепь энергию, называется источником.
3. Источник тока— источник, ток которого не зависит от сопротивления нагрузки.
4. Источниками тока являются электронные лампы, транзисторы.
5. Схемное изображение источника тока:

На практике источник тока можно получить, если к источнику напряжения подключить очень большое внутренне сопротивление.

Можно при расчётах преобразовать источник напряжения в эквивалентный источник тока, если ток источника тока рассчитать по формуле

и внутренне сопротивление источника напряжения, включенное последовательно, включить к источнику тока параллельно.

Схема с источником напряжения:

Схема с эквивалентным источником тока:

1. Вопрос 4. Классификация электрических сигналов (простые и сложные, периодические и непериодические, детерминированные и случайные). Способы представления сигналов (математическая модель, временная, спектральная и векторная диаграммы).

Классификация электрических сигналов:

1. Периодические и непериодические

Периодические сигналыповторяются через определённый промежуток времени.

Непериодические сигналыпоявляются один раз и больше не повторяются.

1. Детерминированные и случайные

• Детерминированные сигналы— сигналы, которые можно описать с помощью функции времени.
• Случайные сигналы— сигналы, мгновенные значения которых заранее не может быть предсказано.
• Простые сигналы— сигналы, токи и напряжения которых имеют одну частоту (синусоида).
• Сложные сигналы— сигналы, которые состоят из суммы токов и напряжений нескольких частот.

1. Вопрос 5. Основные параметры детерминированных периодических сигналов (период, угловая и циклическая частота, амплитуда, размах, мгновенное и действующее значения, скважность). Примеры периодических сигналов различной формы.

Основные параметры детерминированных периодических сигналов:

1. Мгновенное значение— значение переменной в любой момент времени:

1. Максимальное (амплитудное) значение— наибольшее из мгновенных значений:

1. Размах сигнала— разность между максимальным и минимальным значениями сигнала:

1. Действующее значение переменного тока— такой постоянный ток, который за время равное периоду, выделяет сопротивлението же количество тепла, что и переменный ток:

Все приборы показывают действующие значения. Для гармонического сигнала максимальные и действующие значения связаны формулой:

1. Период— наименьший промежуток времени, через который значения переменной повторяются:

1. Циклическая частота— количество колебаний переменной за 1 с:

Примеры периодических сигналов разной формы:

1. Сигнал, не изменяющийся во времени (постоянное напряжение или ток)

Изменяется по закону косинуса или синуса

1. Сигнал пилообразной формы

1. Сигнал прямоугольной формы

— длительность импульса

Скважность:

Скважность— отношение периода к длительности импульса.

1. Ток на выходе однополупериодного выпрямителя

1. Ток на выходе двухполупериодного выпрямителя

1. Вопрос 6. Двухполюсники и четырехполюсники, коэффициент передачи четырехполюсника по напряжению, току, мощности. Логарифмические единицы измерения коэффициента передачи. Понятие о воздействие и отклике.

Двухполюсник— участок цепи, который имеет 2 зажима:

Четырёхполюсник— участок цепи, который имеет 2 входных и 2 выходных зажима:

Коэффициент передачи по напряжению— отношение напряжения на выходе к напряжению на входе четырёхполюсника:

Коэффициент передачи по току — отношение тока на выходе к току на входе четырёхполюсника:

Коэффициент передачи по мощности— отношение мощности на выходе к мощности на входе четырёхполюсника:

Источник: https://studfile.net/preview/5240042/page:2/

Единицы измерения электрических величин

Иногда в электрических или электронных схемах и системах необходимо использовать кратные или дольные значения стандартных единиц, когда измеряемые величины очень велики или очень малы.

В следующей таблице приведен список некоторых стандартных электрических единиц измерения, используемых в электрических формулах.

Стандартные электрические единицы

Электрический  параметр	Измерительный  блок	Символ	Описание
Напряжение	Вольт	U или E	Единица электрического потенциала  U = I × R
Ток	Ампер	I или i	Единица электрического тока  I = U ÷ R
Сопротивление	Ом	R или Ω	Единица сопротивления постоянного тока R = U ÷ I
Проводимость	Сименс	G или ℧	Взаимное сопротивление  G = 1 ÷ R
Емкость	Фарад	С	Единица емкости  C = Q ÷ U
Заряд	Кулон	Q	Единица электрического заряда  Q = C × U
Самоиндукция	Генри	L или H	Единица индуктивности  U L  = -L (di / dt)
Мощность	Вт	W	Единица мощности  P = U × I   или   I 2  × R
Полное сопротивление	Ом	Z	Единица сопротивления переменного тока  Z 2  = R 2  + X 2
Частота	Герц	Гц	Единица частоты  ƒ = 1 ÷ T

Кратные и дольные значения

Существует огромный диапазон значений, встречающихся в электрической и электронной технике, между максимальным значением и минимальным значением стандартной отдельно взятой единицы измерения.

 Например, сопротивление может быть ниже 0,01 Ом или выше, чем 1 000 000 Ом. Используя кратные и дольные значения  мы можем избежать написания большого количества нулей до или после десятичной запятой.

 В приведенной ниже таблице перечислены приставки для кратных и дольных единиц.

Десятичный множитель	Приставка	Обозначение	Пример
русская	международная	русское	международное
101	дека	deca	да	da	дал — декалитр
102	гекто	hecto	г	h	гПа — гектопаскаль
103	кило	kilo	к	k	кН — килоньютон
106	мега	mega	М	M	МПа — мегапаскаль
109	гига	giga	Г	G	ГГц — гигагерц
1012	тера	tera	Т	T	ТВ — теравольт
1015	пета	peta	П	P	Пфлопс — петафлопс
1018	экса	exa	Э	E	Эм — эксаметр
1021	зетта	zetta	З	Z	ЗэВ — зеттаэлектронвольт
1024	иотта	yotta	И	Y	Иг — иоттаграмм
10-1	деци	deci	д	d	дм — дециметр
10−2	санти	centi	с	c	см — сантиметр
10−3	милли	milli	м	m	мА — миллиампер
10−6	микро	micro	мк	µ	мкф — микрофарад
10−9	нано	nano	н	n	нм — нанометр
10−12	пико	pico	п	p	пФ — пикофарад
10−15	фемто	femto	ф	f	фс — фемтосекунда
10−18	атто	atto	а	a	ас — аттосекунда
10−21	зепто	zepto	з	z	зКл — зептокулон
10−24	иокто	yocto	и	y	иг — иоктограмм

Таким образом, чтобы отображать единицы или кратность единиц для сопротивления, тока или напряжения, мы использовали бы в качестве примера:

• 1 кВ = 1 киловольт- что равно 1000 вольт.
• 1 мА = 1 миллиампер,что равно одной тысячной (1/1000) ампера.
• 47 кОм = 47 килоом- что равно 47000 Ом.
• 100uF = 100 микрофарад,что равно 100 миллионной (100/1 000 000) фарада.
• 1 кВт = 1 киловатт, что равно 1000 Вт.
• 1MHz = 1 мегагерц,что равно миллиону Герц.

Для преобразования из одного префикса в другой необходимо либо умножить, либо разделить на разницу между двумя значениями. Например, для того чтобы преобразовать   МГц в кГц, необходимо значение в кГц умножить на 1000, т.е. 1МГц = 1000кГц.

Точно так же, если нам нужно было преобразовать килогерцы в мегагерцы, нам нужно было бы делить на тысячу. Гораздо проще и быстрее будет перемещать десятичную точку влево или вправо в зависимости от того, нужно ли умножать или делить.

Как и «стандартные» электрические единицы измерения, упомянутые выше, другие единицы также используются в электротехнике для обозначения других значений и величин, таких как:

• Втч (Ваттчас) количество электрической энергии, потребляемой приемником в течение определенного периода времени. Например, лампочка потребляет сто ватт электроэнергии в течение одного часа. Он обычно используется в виде: Втч(ватт-часов), кВтч (киловатт-час), который составляет 1000 ватт-часов или МВт-ч (мегаватт-час), что составляет 1 000 000 ватт-часов.
• дБ — децибел – одна десятая единицы измерения Белл (символ Б) и используется для представления усиления как по напряжению, так и по току. Это логарифмическая единица, выраженная в дБ и, обычно, используется для представления отношения входного сигнала к выходному и используется, как правило, в разного рода усилителях.

Например, отношение дБ входного напряжения (Uin) к выходному напряжению (Uout) выражается как 20log 10 (Uout/Uin). Значение в дБ может быть положительным (20 дБ), представляющим коэффициент усиления или отрицательный (-20 дБ), представляющий потерю с единицей, т.е. при Вход = выход, получаем 0 дБ.

• θ —  фазовый угол — это разность в градусах между формой сигнала напряжения и формой волны, имеющей такое же периодическое время. Это разность во времени или сдвиг во времени и в зависимости от элемента схемы может иметь «ведущее» или «отстающее» значение. Фазовый угол формы волны измеряется в градусах или радианах.
• ω —  угловая частота – это величина, которая в основном используется в цепях переменного тока для представления скорости изменения фаз и равная 2πƒ. Измеряется в радианах в секунду, рад/с. Один цикл (оборот) составляет 360 градусов или 2π, поэтому половина оборота задается как 180 градусов или π рад.

В следующем учебном пособии по теории схем постоянного тока мы рассмотрим законы Кирхгофа, которые вместе с законом Ома позволяют рассчитать различные напряжения и токи, циркулирующие внутри сложной цепи.

Источник: https://cooliq.ru/14-edinitsy-izmereniya-elektricheskikh-velichin