Как рассчитать мощность, силу тока и напряжение: взаимосвязи величин

Установка автоматических выключателей, выбор сечения провода, подбор нового электроприбора для домашних целей – все это требует знания и умения манипулировать основными характеристиками электрического тока. Напряжение, сила тока, мощность неразрывно связаны между собой, изменение одного оказывает влияние на остальные величины. Эту взаимосвязь, а также определение разных характеристик рассмотрим в этой статье.

• Как узнать ток, зная мощность и напряжение?
• Как узнать напряжение, зная силу тока?
• Как рассчитать мощность, зная силу тока и напряжения?
• Как определить потребляемую мощность цепи, имея тестер, который мерит сопротивление?
• Формула расчета сечения провода и как определяется сечение провода

Как узнать ток, зная мощность и напряжение?

В металлах, из которых сделаны провода, находятся свободные электроны, участвующие в работе. На клеммах источника тока создается сила, заставляющая заряды перемещаться по проводнику. Эта сила называется электродвижущей (э. д. с.). В постоянных цепях электроны выходят из источника с одной клеммы и «втягиваются» другой. При движении электронов совершается какая-то работа, зависящая от напряжения и тока. Связь силы тока с мощностью и напряжением видна в формуле:

P = UI,

где P – мощность, Вт; U – напряжение, В; I – ток, А.

Что такое ток? Для наглядности возьмем несколько рек, вода в которых течет с одинаковой скоростью. Однако русло у всех разное: одни реки широкие, другие узкие, какие-то глубокие или мелкие. Понятно, что объем воды, проходящий через контрольную точку, у всех будет разным. Выходит, что чем глубже или шире река, тем большее воды проходит по ней.

То же самое относится к электронам – чем больше их проходит через точку на проводнике, тем больший ток мы имеем. В отличие от рек, которые в половодье могут разливаться, избыток носителей заряда не может выходить за пределы провода. Как рассчитать пропускную способность кабеля рассмотрим в последнем подзаголовке.

Сравним зависимость силы тока от мощности и напряжения. Для этого воспользуемся приведенной выше формулой.

Внимание! Эта формула предназначена для постоянного тока. Отличие от переменного напряжения будет рассмотрено в следующем подзаголовке.

Сначала все значения следует привести к единой системе. Если мощность выражена в киловаттах или милливаттах, их нужно перевести в ватты. В одном киловатте 1 000 ватт. В одном ватте содержится 1 000 милливатт. То же самое относится и к напряжению. Если переделать формулу в такой вид: I = , то можно рассчитать ток. Например, есть утюг мощностью 1,2 кВт, как узнать ток?

Вольтметром измеряем напряжение в розетке, если прибора нет, можно считать его равным 220 В. Киловатты утюга переводим в ватты, получаем 1 200 ватт. Эти значения вставляем в формулу: 

Как узнать напряжение, зная силу тока?

Снова поговорим о постоянном напряжении. Напряжение – это сила, действующая на заряженные частицы, заставляющая их двигаться. Вернемся к реке. Даже если она будет широкой и глубокой, но вода в ней не будет двигаться, она не сможет совершать какую-то работу. Движение воды происходит из-за перепада уровней поверхности земли. Чем больше разница между уровнями дна на каком-то участке, тем быстрее будет поток, и тем большую работу может совершать вода.

Напряжение в каком-то смысле можно сравнить с таким перепадом: чем выше напряжение при одном и том же токе, тем большей мощностью обладает энергия, проходящая по проводнику. При постоянном напряжении электроны движутся всегда в одном направлении, но существуют более сложные схемы изменения напряжения или тока:

• переменный;
• периодический;
• синусоидальный;
• квазистационарный;
• высокочастотный;
• пульсирующий;
• однонаправленный.

Эти разновидности часто сопутствуют друг другу. Так в домашней сети применяются сразу три разновидности: переменный, периодический, синусоидальный. Переменное напряжение указывает на противоположные знаки напряжения в течение одного периода. Происходит это следующим образом: напряжение от ноля поднимается до максимального положительного значения, затем опускается до ноля и опускается до максимального отрицательного значения. Поскольку такие изменения происходят за равный промежуток времени, их называют периодическими. Плавные переходы носят синусоидальный вид, что соответствует названию такого тока.

Переменное напряжение может быть:

• однофазным;
• двухфазным;
• трехфазным.

В первом случае есть фазный и нулевой провод. При подключении нагрузки электроны движутся то в одном направлении, то в другом. Чтобы определить соотношение напряжения и мощности в переменном токе используют среднеквадратическое значение. Оно определяется по нагреванию нагрузки одного и того же номинала. Сначала пропускают постоянный ток одного напряжения в течение определенного времени и замеряют температуру нагрева испытуемого тела. Затем опытным путем подбирают такое переменное напряжение, при котором за то же время происходит такое же нагревание.

Для однофазного переменного тока оно будет меньше в от амплитудного значения. То есть в сети вольтметр показывает 220 В среднеквадратическое значение, а амплитудное будет составлять 311 В.

Пояснение! На переменное напряжение сильное влияние оказывает емкость и индуктивность, снижая полезную мощность, но в этой статье мы подробно это не будем разбирать.

Двухфазный ток может быть либо сдвинутым, как, например, взятые две фазы у трехфазной сети, либо противоположным. В последнем случае фазы работают таким образом, что максимальное положительное значение одной фазы, соответствует максимальному отрицательному значению другой.

Для создания вращающегося магнитного поля применяют трехфазную сеть. Обычно к ней подключают электродвигатели. Если обмотки соединены по схеме треугольника, то суммарная мощность каждой фазы будет равна линейной. При подключении по схеме звезда суммарная мощность будет в  больше линейной. Схема подключения электродвигателя указана на его шильдике (табличке).

Определение напряжения при известном токе и мощности, осуществляется по той же формуле. Если определяется трехфазное напряжение, то следует учитывать схему подключения нагрузки и добавлять или нет коэффициент .

Как рассчитать мощность, зная силу тока и напряжения?

Разобравшись с током и напряжением, уже будет легче посчитать мощность, используя все ту же формулу. Однако для переменного тока различают несколько мощностей:

• мгновенная;
• активная;
• реактивная;
• полная.

Мгновенная мощность рассчитывается в момент измерения и может сильно отличаться от полной мощности. Активной называют полезную мощность, которая определяется по формуле:

Косинус фи в синусоидальном токе является коэффициентом мощности, выражается в процентах от 0 до 100 или цифрах от 0 до 1. Показывает сдвиг фаз между током и напряжением. Для трехфазной сети общая активная мощность складывается из отдельных фазных мощностей.

Реактивная мощность учитывает расход энергии на реактивную нагрузку (индуктивность, конденсатор, обмотка электродвигателя), которая снова возвращается к источнику. Для этого используется формула:

Полная мощность состоит из активной и реактивной, причем реактивная может иметь отрицательный или положительный знак.

Как определить потребляемую мощность цепи, имея тестер, который мерит сопротивление?

Кроме перечисленных формул, есть еще и другие, например, такие:

С их помощью можно узнать мощность, не имея данных о напряжении или токе. Стоит отметить, что сопротивление измеряется в Омах.

Осторожно! При измерении сопротивления цепи в ней не должно быть электричества.

Если сопротивление известно, тогда можно узнать, как рассчитать нагрузку по току. Для этого

где R – сопротивление нагрузки, P – мощность нагрузки, I – ток нагрузки. Однако нагрузки, содержащие емкость или индуктивность, таким способом нельзя рассчитать. Также не получится узнать мощность лампы накаливания, измерив сопротивление ее нити, потому что вольфрам при нагревании увеличивает свое сопротивление.

Формула расчета сечения провода и как определяется сечение провода

Раньше уже говорилось, что чрезмерный ток недопустим для проводов. Это связано с их перегревом. Поэтому каждый проводник способен пропускать через себя ограниченный ток. Почему провода греются? Любой материал в нормальных условиях имеет собственное сопротивление. Проходящий через него ток производит работу по нагреву металла. Этот нагрев допускается до определенной температуры, после чего начинается его плавление.

Рекомендуем прочитать: Принцип работы регулятора напряжения

Существуют специальные таблицы, помогающие подобрать сечение провода в зависимости от рабочего тока. Сечение – это площадь проволоки в разрезе. Как правило, такой разрез имеет вид круга. Чтобы найти сечение, необходимо найти площадь этого круга. Можно воспользоваться формулой:

где S – площадь круга или сечение в мм²; П – постоянное число равное 3,14159265; r – радиус круга. Для определения радиуса диаметр делят на два, затем подставляют в формулу.

Интересно! Многожильный и одножильный провод с одинаковым диаметром способны пропускать разную силу тока.

Мощность, напряжение, сила тока – это основные величины, зависящие друг от друга. Используя одну из приведенных формул, можно найти необходимую величину.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 5 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

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. Единицами измерения мощности являются Ватты. При достаточно больших значениях могут использовать киловатты.

Напряжение электричества можно рассчитать при помощи формулы: P=UI, где U – это напряжение цепи, а I – ток, который проходит на заданном участке. Таким образом, зная напряжение и силу тока, можно рассчитать потребление.

При постоянном токе

Существуют два вида тока: постоянный и переменный. 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.

Сопротивление току напряжения и электрическая мощность общие основные электрические формулы математические расчеты формула калькулятора для расчета мощности уравнение работы энергии закон мощности ватты понимание общая электрическая круговая диаграмма расчет электроэнергии электрическая ЭДС напряжение формула мощности уравнение два разных уравнения для расчета мощности общий закон ома аудио физика электричество электроника формула колесо формулы амперы ватты вольты омы уравнение косинуса аудиотехника круговая диаграмма заряд физика мощность звукозапись расчет электротехника формула мощность математика пи физика отношение отношение

Сопротивление току напряжения и электрическая мощность общие основные электрические формулы математические расчеты формула калькулятора для расчета мощности уравнение работы энергии закон мощности ватты понимание общая электрическая круговая диаграмма расчет электроэнергии электрическая ЭДС напряжение формула мощности уравнение два разных уравнения для расчета мощности общий закон ома аудио физика электричество электроника формула колесо формулы амперы ватты вольты омы уравнение косинуса аудиотехника круговая диаграмма заряд физика мощность звукозапись расчет электротехника формула мощность математика пи физика отношения отношения — sengpielaudio Sengpiel Berlin

Electric Current , Electric Power , Electrical Voltage
 
Electricity and Electric Charge
 
The most common general formulas used in electrical engineering
 
● Основные формулы and Calculations   ●
 
Relationship of the physical and electrical quantities (parameters)  
Electric voltage V , amperage I , resistivity
R , импеданс Z ,
мощность и мощность P
Вольт В , Ампер А,

8 сопротивление

Импеданс Ом ω и WATT W

. Номинальный импеданс Z = 4, 8, и 16 Ом (Loudspeakers) часто используются в Aspakers). Р . Уравнение закона Ома (формула): В = I × R и уравнение степенного закона (формула): P = I × В . P = мощность, I или J = латиница: influare, международный ампер или интенсивность и R = сопротивление. В = напряжение, разность электрических потенциалов Δ В или E = электродвижущая сила (ЭДС = напряжение).

Используемый браузер, к сожалению, не поддерживает Javascript. Программа указана, но собственно функция отсутствует.

См. также: Колесо формулы акустики (аудио)

Формула мощности 1 – Уравнение электрической мощности: Мощность P = I × В = R × I 2 2 2 = 90 6 ⁄ R  где мощность P в ваттах, напряжение В в вольтах, а ток I постоянного тока в амперах. Если есть переменный ток, посмотрите также на коэффициент мощности PF = cos φ и φ = угол коэффициента мощности (фазовый угол) между напряжением и силой тока.  Электричество Энергия равно E = P × т − измеряется в ватт-часах или также в кВтч. 1J = 1N × M = 1W × S Формула мощности 2 — Уравнение механической мощности: Power P = E ó Вт, Мощность P = работа/время ( Вт ⁄ t ). Энергия E в джоулях, а время t в секундах. 1 Вт = 1 Дж/с.  Мощность = сила, умноженная на смещение, деленная на время P = F × с/т или Мощность = сила, умноженная на скорость (скорость) P = F × v.   Неискаженного мощного звука в этих формулах не найти. Пожалуйста, берегите уши! Барабанная перепонка и диафрагма микрофона действительно двигаются только волнами . звуковое давление . Что не делает ни интенсивность, ни мощность, ни энергия. Если вы занимаетесь аудиозаписью, разумно не заботиться об энергии, мощность и интенсивность как причина , больше заботьтесь о эффекте звукового давления p и уровень звукового давления в ушах и в микрофонах и посмотрите на соответствующий аудио напряжение В ~ р ; см. : Звуковое давление и звуковая мощность − следствие и причина важно эффективность громкоговорителей. Сюда входит типичный вопрос: Сколько децибел (дБ) на самом деле в два или три раза больше громкости?  На самом деле среднеквадратичная мощность отсутствует. Слова «среднеквадратическая мощность» неверны. Есть расчет мощности, которая является произведением среднеквадратичного напряжения и среднеквадратичного тока. Вт RMS не имеет смысла. На самом деле, мы используем этот термин как крайнее сокращение мощности в . ватты рассчитаны по измерению среднеквадратичного значения напряжения. Пожалуйста, прочитайте здесь: Почему не существует таких понятий, как «среднеквадратичное значение ватт» или «ватт среднеквадратичное значение» и никогда не было.  Мощность «среднеквадратичная» — это довольно глупый термин, получивший распространение среди специалистов по аудиотехнике. Мощность – это количество энергии, которое преобразуется в единицу времени. Ожидайте платить больше, когда требуя большей мощности.

Мощность, как и все размеры энергии, в первую очередь является расчетным значением.

Треугольник электрической мощности P = I × В (степенной закон PIV)
Пожалуйста, введите два значений, будет рассчитано третье значение.

С помощью магического треугольника можно легко вычислить все формулы. Вы прячетесь с
пальцем вычисляемое значение. Два других значения показывают, как производить вычисления.
 

Расчеты: закон Ома — магический треугольник Ома
Измерение входного и выходного импеданса

ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК (AC) ~

В _l = линейное напряжение (вольт), В _p = фазное напряжение (вольт), I _l = линейный ток (ампер), ампер)
Z = импеданс (Ом), P = мощность (ватт), φ = угол коэффициента мощности, VAR = вольт-ампер (реактивный)

Коэффициент мощности PF = cos φ = R/(R2 + X2) ^1/2 , φ = угол коэффициента мощности. Для чисто резистивной цепи PF = 1 (идеально).
Полная мощность S рассчитана по Пифагору, активная мощность P и реактивная мощность Q . S = √( P ² + Q ² )

Дж/с

Поток электрического заряда Q обозначается как электрический ток I. Количество заряда в единицу времени это изменение электрического тока. Ток течет с постоянной величиной I. за время t , он переносит заряд Q = I × t . Для постоянной во времени мощности соотношение между зарядом и током: I = Q/t или Q = I×t. Благодаря этому соотношению основные единицы ампер и секунда кулон в Установлена ​​международная система единиц. Кулоновскую единицу можно представить как 1 C = 1 A × s. Зарядка Q , (единица измерения в ампер-часах Ач), ток разряда I , (единица измерения в амперах А), время t , (единица измерения в часах ч).

В акустике у нас есть » Акустический эквивалент закона Ома »

Соотношения акустических величин, связанных с плоскими прогрессивными звуковыми волнами

Преобразование многих единиц, таких как мощность и энергия

префиксы |
длина |
площадь |
объем |
вес |
давление |
температура |
время |
энергия |
мощность |
плотность |
скорость |
ускорение |
сила

[начало страницы]

Калькулятор электроэнергии

Этот калькулятор электроэнергии поможет вам рассчитать мощность, потребляемую электрическими устройствами . Хотите знать, как рассчитать электрическую мощность? Вам интересно: какой у коэффициент мощности ? Просто прочитайте текст ниже, чтобы узнать.

Как рассчитать электрическую мощность

Электрическая мощность, как и механическая, представляет собой количество работы, выполняемой в единицу времени . В электрических цепях работа совершается электрическим током. Мощность зависит от «количества рабочих, доступных в единицу времени» – тока III и энергии «одного рабочего» – напряжения VVV.

В цепи постоянного тока мощность равна:

P=I V,P = I\,V,P=IV,

где:

• I [A]I\ \rm [A]I [A] – сила тока в амперах;
• В [В]В\ \rm [В]В [В] – напряжение в вольтах; и
• P[W]P [W]P[W] – мощность в ваттах.

В цепях переменного тока уравнение выглядит следующим образом:

P=I Vpf,P = I\, V \rm pf,P=IVpf,

где новый символ pf\rm pfpf означает коэффициент мощности .

Что такое коэффициент мощности?

В токах переменного тока ток и напряжение периодически изменяются во времени. Значения III или VVV соответствуют среднеквадратичному значению (RMS).

RMS — это квадратный корень из среднего квадрата чисел (дополнительные сведения см. в калькуляторе среднеквадратичного значения). Обычно упоминаемое напряжение электрических розеток ( 230 В в ЕС и Австралии, 110 В в США и Канаде, 100 В в Японии) — это среднеквадратичное напряжение .

В цепях переменного тока ток и напряжение могут не совпадать с фазой . Максимальное значение тока может опережать или отставать от максимального значения напряжения. Это делает передачу власти менее эффективной. В худшем случае, когда ток и напряжение полностью не синхронизированы, передаваемая мощность равна нулю.

Коэффициент мощности сообщает нам насколько ток синхронизирован с напряжением . Если они синхронизированы, коэффициент мощности равен 1 . В противном случае он меньше единицы и достигает нуля в случае полной рассинхронизации.

Коэффициент мощности зависит от устройства. Для устройства, которое является чисто резистивным , таким как электрический чайник или электронагреватель, коэффициент мощности равен 1 . Устройство с индуктивными или емкостными элементами ставит ток и напряжение не в фазе. Это делает его коэффициент мощности меньше 1. Чтобы узнать больше, воспользуйтесь калькулятором коэффициента мощности.

Калькулятор электрической мощности

Для расчета электрической мощности необходимо указать ток, напряжение и коэффициент мощности элемента. Для устройств, подключенных к электрическим розеткам, напряжение — это просто напряжение бытовой электросети. Ток, потребляемый устройством, обычно можно найти либо на вилке, либо где-то на устройстве.

Коэффициент мощности определить немного сложнее, если только у вас нет под рукой анализатора качества электроэнергии.