So berechnen Sie Leistung, Strom und Spannung: Grundsätze und Berechnungsbeispiele für Lebensbedingungen

Berechnung für Parallel- und Reihenschaltung

Bei der Berechnung der Schaltung eines elektronischen Geräts ist es oft erforderlich, die Leistung zu ermitteln, die an einem einzelnen Element freigesetzt wird. Dann müssen Sie feststellen, welche Spannung daran abfällt, wenn es sich um eine serielle Verbindung handelt oder welcher Strom bei Parallelschaltung fließt, werden wir bestimmte Fälle betrachten.

Hier ist Itotal gleich:

I=U/(R1+R2)=12/(10+10)=12/20=0,6

Allgemeine Macht:

P=UI=12*0,6=7,2 Watt

An jedem Widerstand R1 und R2 fällt die Spannung ab, da ihr Widerstand gleich ist:

U=IR=0,6*10=6 Volt

Und zeichnet sich aus durch:

P_{auf einem Widerstand}\u003d Benutzeroberfläche \u003d 6 * 0,6 \u003d 3,6 Watt

Dann mit einer Parallelschaltung in einem solchen Schema:

Zuerst suchen wir in jedem Zweig nach I:

ich₁=U/R₁=12/1=12 Ampere

ich₂=U/R₂=12/2=6 Ampere

Und hebt sich von jedem ab durch:

P_R1\u003d 12 * 6 \u003d 72 Watt

P_R2\u003d 12 * 12 \u003d 144 Watt

Alle stechen hervor:

P=UI=12*(6+12)=216 Watt

Oder durch den Gesamtwiderstand, dann:

R_Allgemeines=(R₁*R₂)/( R₁+R₂)=(1*2)/(1+2)=2/3=0,66 Ohm

I=12/0,66=18 Ampere

P=12*18=216 Watt

Alle Berechnungen stimmen überein, die gefundenen Werte sind also korrekt.

Aktuelle Berechnung

Die Größe des Stroms wird nach Leistung berechnet und ist in der Phase des Entwerfens (Planens) einer Wohnung - einer Wohnung, eines Hauses - erforderlich.

• Vom Wert dieses Wertes hängt die Wahl des Zuleitungskabels ab, über das Stromverbraucher an das Netz angeschlossen werden können.
• Wenn Sie die Spannung des Stromnetzes und die Volllast der Elektrogeräte kennen, können Sie anhand der Formel die Stromstärke berechnen, die durch den Leiter (Draht, Kabel) geleitet werden muss. Entsprechend ihrer Größe wird die Querschnittsfläche der Venen ausgewählt.

Wenn die elektrischen Verbraucher in der Wohnung oder im Haus bekannt sind, müssen einfache Berechnungen durchgeführt werden, um den Stromkreis richtig zu montieren.

Ähnliche Berechnungen werden zu Produktionszwecken durchgeführt: Bestimmung der erforderlichen Querschnittsfläche von Kabeladern beim Anschluss von Industrieanlagen (verschiedene industrielle Elektromotoren und Mechanismen).

BEISPIELE FÜR AUFGABEN

Teil 1

1. Die Stärke des Stroms im Leiter wurde um das 2-fache erhöht. Wie ändert sich die darin pro Zeiteinheit freigesetzte Wärmemenge bei unverändertem Widerstand des Leiters?

1) wird um das 4-fache erhöht
2) wird um das 2-fache verringert
3) wird um das 2-fache erhöht
4) um das 4-fache verringern

2.Die Länge der Elektroherdspirale wurde um das 2-fache reduziert. Wie ändert sich die pro Zeiteinheit in der Spirale freigesetzte Wärmemenge bei konstanter Netzspannung?

1) wird um das 4-fache erhöht
2) wird um das 2-fache verringert
3) wird um das 2-fache erhöht
4) um das 4-fache verringern

3. Der Widerstandswert des Widerstands \(R_1 \)​ ist viermal kleiner als der Widerstandswert des Widerstands \(R_2 \)​. Stromarbeit in Widerstand 2

1) 4 mal mehr als in Widerstand 1
2) 16 mal mehr als Widerstand 1
3) 4 mal weniger als in Widerstand 1
4) 16 mal weniger als in Widerstand 1

4. Der Widerstand des Widerstands ​\(R_1 \)​ ist dreimal so hoch wie der Widerstand des Widerstands ​\(R_2 \)​. Die Wärmemenge, die im Widerstand 1 freigesetzt wird

1) 3 mal mehr als in Widerstand 2
2) 9 mal mehr als Widerstand 2
3) 3 mal weniger als in Widerstand 2
4) 9 mal weniger als in Widerstand 2

5. Die Schaltung besteht aus einer Stromquelle, einer Glühbirne und einem dünnen Eisendraht, die in Reihe geschaltet sind. Die Glühbirne leuchtet heller, wenn

1) Ersetzen Sie den Draht durch ein dünneres Bügeleisen
2) Reduzieren Sie die Länge des Drahtes
3) Kabel und Glühbirne austauschen
4) Ersetzen Sie den Eisendraht durch Nichrom

6. Die Abbildung zeigt ein Balkendiagramm. Es zeigt die Spannungswerte an den Enden zweier Leiter (1) und (2) mit gleichem Widerstand. Vergleichen Sie die Werte der aktuellen Arbeit ​\( A_1 \)​ und ​\( A_2 \)​ in diesen Leitern für die gleiche Zeit.

1) ​\(A_1=A_2 \)​
2) \( A_1=3A_2 \)
3) \( 9A_1=A_2 \)
4) \( 3A_1=A_2 \)

7. Die Abbildung zeigt ein Balkendiagramm. Es zeigt die Werte der Stromstärke in zwei Leitern (1) und (2) mit gleichem Widerstand. Vergleichen Sie die aktuellen Arbeitswerte \( A_1 \)​ und \ ( A_2 \) in diesen Leitern für die gleiche Zeit.

1) ​\(A_1=A_2 \)​
2) \( A_1=3A_2 \)
3) \( 9A_1=A_2 \)
4) \( 3A_1=A_2 \)

8. Wenn Sie Lampen mit einer Leistung von 60 und 100 W in einem Kronleuchter verwenden, um den Raum zu beleuchten, dann

A. In einer 100-W-Lampe fließt ein großer Strom.
B. Eine 60-W-Lampe hat einen höheren Widerstand.

Wahr(e) ist(sind) die Aussage(n)

1) nur A
2) nur B
3) Sowohl A als auch B
4) weder A noch B

9. Ein an eine Gleichstromquelle angeschlossener Elektroherd verbraucht in 120 Sekunden 108 kJ Energie. Wie groß ist die Stromstärke in der Kachelspirale, wenn ihr Widerstand 25 Ohm beträgt?

1) 36 A
2) 6A
3) 2,16 A
4) 1,5A

10. Ein Elektroherd mit einer Stromstärke von 5 A verbraucht 1000 kJ Energie. In welcher Zeit fließt der Strom durch die Spirale der Fliese, wenn ihr Widerstand 20 Ohm beträgt?

1) 10000 s
2) 2000er
3) 10 Sek
4) 2 Sek

11. Die vernickelte Spule des Elektroherds wurde durch eine Nichromspule gleicher Länge und Querschnittsfläche ersetzt. Stellen Sie eine Entsprechung zwischen physikalischen Größen und ihren möglichen Änderungen her, wenn die Kachel an das Stromnetz angeschlossen ist. Tragen Sie die ausgewählten Zahlen unter die entsprechenden Buchstaben in die Tabelle ein. Zahlen in der Antwort können wiederholt werden.

PHYSIKALISCHE GRÖSSE
A) elektrischer Widerstand der Spule
B) die Stärke des elektrischen Stroms in der Spirale
B) elektrische Stromleistung, die von den Fliesen verbraucht wird

ART DER ÄNDERUNG
1) erhöht
2) abgenommen
3) hat sich nicht geändert

12. Stellen Sie eine Entsprechung zwischen physikalischen Größen und den Formeln her, mit denen diese Größen bestimmt werden. Tragen Sie die ausgewählten Zahlen unter die entsprechenden Buchstaben in die Tabelle ein.

PHYSIKALISCHE QUANTITÄTEN
A) Arbeitsstrom
B) Stromstärke
b) Stromstärke

FORMEL
1) ​\( \frac{q}{t} \)​
2) ​\(qU\)​
3) \(\frac{RS}{L}\)​
4) ​\(UI \)​
5) \(\frac{U}{I}\)​

Teil 2

13.Die Heizung ist mit einem Rheostat mit einem Widerstand von 7,5 Ohm an ein Netz mit einer Spannung von 220 V in Reihe geschaltet. Wie groß ist der Widerstand der Heizung, wenn die elektrische Stromstärke im Rheostat 480 W beträgt?

Gesamtleistung und ihre Komponenten

Elektrische Energie ist eine Größe, die für die Änderungsrate oder Übertragung von Elektrizität verantwortlich ist. Die Scheinleistung wird mit dem Buchstaben S bezeichnet und ergibt sich als Produkt der Effektivwerte von Strom und Spannung. Seine Maßeinheit ist Voltampere (VA; V A).

Die Scheinleistung kann aus zwei Komponenten bestehen: Wirkleistung (P) und Blindleistung (Q).

Wirkleistung wird in Watt (W; W) gemessen, Blindleistung wird in Vars (Var) gemessen.

Es hängt davon ab, welche Art von Last in der Stromverbrauchskette enthalten ist.

Widerstandslast

Diese Art von Last ist ein Element, das elektrischem Strom widersteht. Infolgedessen übernimmt der Strom die Aufgabe, die Last zu erwärmen, und Strom wird in Wärme umgewandelt. Wenn ein Widerstand mit beliebigem Widerstand in Reihe mit der Batterie geschaltet wird, erwärmt der Strom, der durch den geschlossenen Stromkreis fließt, ihn, bis die Batterie entladen ist.

Aufmerksamkeit! Als aktive Last in Wechselstromnetzen kann ein Beispiel für eine thermische elektrische Heizung (TENA) genannt werden. Die Wärmeableitung darauf ist das Ergebnis der Arbeit von Elektrizität

Zu solchen Verbrauchern gehören auch Spulen von Glühbirnen, Elektroherde, Öfen, ein Bügeleisen und ein Boiler.

kapazitive Last

Solche Lasten sind Geräte, die Energie in elektrischen Feldern ansammeln und eine Energiebewegung (Oszillation) von der Quelle zur Last und umgekehrt erzeugen können.Kapazitive Lasten sind Kondensatoren, Kabelleitungen (Kapazität zwischen den Adern), Kondensatoren und Induktivitäten, die im Stromkreis in Reihe und parallel geschaltet sind. Audio-Leistungsverstärker, Synchron-Elektromotoren im übererregten Modus belasten auch die Leitungen der kapazitiven Komponente.

Induktive Last

Wenn der Stromverbraucher ein bestimmtes Gerät ist, einschließlich in seiner Zusammensetzung:

• Transformer;
• Drehstrom-Asynchronmotoren, Pumpen.

Auf den am Gerät angebrachten Schildern sehen Sie eine solche Eigenschaft wie cos ϕ. Dies ist der Phasenverschiebungsfaktor zwischen Strom und Spannung im Wechselstromnetz, an das das Gerät angeschlossen wird. Er wird auch Leistungsfaktor genannt, je näher cos ϕ an Eins liegt, desto besser.

Wichtig! Wenn ein Gerät induktive oder kapazitive Komponenten enthält: Transformatoren, Drosseln, Wicklungen, Kondensatoren, eilt der sinusförmige Strom der Spannung um einen bestimmten Phasenwinkel nach. Idealerweise liefert die Kapazität eine Phasenverschiebung von -900 und die Induktivität - + 900

cos ϕ-Werte abhängig von der Art der Belastung

Kapazitive und induktive Komponenten bilden zusammen Blindleistung. Dann lautet die Formel für die Gesamtleistung:

S = √ (P2 + Q2),

wo:

• S ist die Scheinleistung (VA);
• P ist der aktive Teil (W);
• Q ist der reaktive Teil (Var).

Wenn Sie dies grafisch darstellen, können Sie sehen, dass die Vektoraddition von P und Q den vollen Wert von S ergibt - die Hypotenuse des Potenzdreiecks.

Grafische Erklärung der Essenz der vollen Kraft

Elektrische Schaltungen und ihre Varianten

Ein Stromkreis ist ein Komplex aus Geräten und einzelnen Objekten, die auf eine bestimmte Weise verbunden sind. Sie bieten einen Weg für den Durchgang von Elektrizität.Um das Verhältnis der in jedem einzelnen Leiter für einige Zeit fließenden Ladung zur Dauer dieser Zeit zu charakterisieren, wird eine bestimmte physikalische Größe verwendet. Und das ist der Strom im Stromkreis.

Die Zusammensetzung einer solchen Kette umfasst eine Energiequelle, Energieverbraucher, d.h. Last und Drähte. Sie werden in zwei Sorten unterteilt:

• Unverzweigt - Der Strom, der vom Generator zum Energieverbraucher fließt, ändert seinen Wert nicht. Dies ist beispielsweise eine Beleuchtung, die nur eine Glühbirne enthält.
• Verzweigt - Ketten, die einige Verzweigungen haben. Der Strom, der sich von der Quelle bewegt, wird geteilt und fließt entlang mehrerer Zweige zur Last. Seine Bedeutung ändert sich jedoch.

Ein Beispiel ist eine Beleuchtung mit einem mehrarmigen Kronleuchter.

Ein Abzweig ist eine oder mehrere in Reihe geschaltete Komponenten. Die Strombewegung geht von einem Knoten mit hoher Spannung zu einem Knoten mit einem minimalen Wert. In diesem Fall stimmt der eingehende Strom am Knoten mit dem ausgehenden Strom überein.

Schaltungen können nichtlinear und linear sein. Wenn es im ersten Fall ein oder mehrere Elemente gibt, bei denen die Werte von Strom und Spannung abhängig sind, haben die Eigenschaften der Elemente im zweiten Fall keine solche Abhängigkeit. Darüber hinaus ändert sich in Stromkreisen, die durch Gleichstrom gekennzeichnet sind, seine Richtung nicht, aber unter der Bedingung von Wechselstrom ändert er sich unter Berücksichtigung des Zeitparameters.

Eigenschaften

Wechselstrom fließt durch einen Stromkreis und ändert seine Richtung mit der Größe. Erzeugt ein Magnetfeld. Daher wird er oft als periodischer sinusförmiger elektrischer Wechselstrom bezeichnet. Nach dem Gesetz einer gekrümmten Linie ändert sich ihr Wert nach einer bestimmten Zeit. Deshalb heißt es sinusförmig. Hat seine eigenen Einstellungen.Von den wichtigen lohnt es sich, die Periode mit Frequenz, Amplitude und Momentanwert anzugeben.

Die Periode ist die Zeit, in der eine Änderung des elektrischen Stroms auftritt und sich dann erneut wiederholt. Frequenz ist eine Periode pro Sekunde. Sie wird in Hertz, Kilohertz und Millihertz gemessen.

Amplitude – aktueller Maximalwert mit Spannung und Durchflusseffizienz über einen vollen Zyklus. Momentanwert - ein Wechselstrom oder eine Spannung, die in einer bestimmten Zeit auftritt.

AC-Spezifikationen

Für AC

Bei einem Wechselstromkreis müssen jedoch die Summe, Wirk- und Blindleistung sowie der Leistungsfaktor (cosF) berücksichtigt werden. Wir haben all diese Konzepte in diesem Artikel ausführlicher besprochen.

Wir stellen nur fest, dass Sie sie multiplizieren müssen, um die Gesamtleistung in einem Einphasennetz für Strom und Spannung zu ermitteln:

S=UI

Das Ergebnis wird in Voltampere erhalten, um die Wirkleistung (Watt) zu bestimmen, müssen Sie S mit dem cosФ-Koeffizienten multiplizieren. Diese finden Sie in der technischen Dokumentation des Gerätes.

P=UIcos

Zur Bestimmung der Blindleistung (Blindvoltampere) wird statt cos“ sin“ verwendet.

Q=UIsin

Oder drücken Sie aus diesem Ausdruck aus:

Und berechnen Sie von hier aus den gewünschten Wert.

Es ist auch nicht schwierig, die Leistung in einem Drehstromnetz zu finden, um S (gesamt) zu bestimmen, verwenden Sie die Berechnungsformel für Strom und Phasenspannung:

S=3HE_f/_f

Und wenn man Ulinear kennt:

S=1,73*U_lich_l

1,73 oder die Wurzel aus 3 - dieser Wert wird für Berechnungen von Drehstromkreisen verwendet.

Dann analog, um P aktiv zu finden:

P=3U_f/_f*cosФ=1,73*U_lich_l*cosФ

Blindleistung kann bestimmt werden:

Q=3U_f/_f*sinФ=1.73*U_lich_l*sünde

Damit sind die theoretischen Informationen beendet und wir gehen zur Praxis über.

eines.Rechner der Verlustleistung und des fließenden Stroms in Abhängigkeit von Widerstand und angelegter Spannung.

Echtzeit-Demo zum Ohmschen Gesetz.
Als Referenz
In diesem Beispiel können Sie die Spannung und den Widerstand der Schaltung erhöhen. Diese Änderungen in Echtzeit ändern die Strommenge, die in der Schaltung fließt, und die im Widerstand verbrauchte Leistung.
Wenn wir Audiosysteme betrachten, müssen Sie bedenken, dass der Verstärker für eine bestimmte Last (Widerstand) eine bestimmte Spannung erzeugt. Das Verhältnis dieser beiden Größen bestimmt die Leistung.
Der Verstärker kann je nach interner Stromversorgung und Stromquelle eine begrenzte Spannung ausgeben. Auch die Leistung, die der Verstärker an einer bestimmten Last (z. B. 4 Ohm) abgeben kann, ist genau begrenzt.
Um mehr Leistung zu erhalten, können Sie eine Last mit einem niedrigeren Widerstand (z. B. 2 Ohm) an den Verstärker anschließen. Bitte beachten Sie, dass sich bei Verwendung einer Last mit weniger Widerstand - sagen wir zweimal (aus 4 Ohm wurden 2 Ohm) - die Leistung ebenfalls verdoppelt (vorausgesetzt, diese Leistung kann von der internen Stromversorgung und Stromquelle bereitgestellt werden).
Nehmen wir zum Beispiel einen Mono-Verstärker mit einer Leistung von 100 Watt an eine 4-Ohm-Last, wohl wissend, dass er maximal eine Spannung von 20 Volt an die Last liefern kann.
Wenn Sie Schieberegler auf unseren Rechner setzen
Spannung 20 Volt
Widerstand 4 Ohm
Du wirst kriegen
Leistung 100 Watt
 
Wenn Sie den Widerstandsschieber um 2 Ohm verschieben, sehen Sie, dass sich die Leistung auf 200 Watt verdoppelt.
In einem allgemeinen Beispiel ist die Stromquelle eine Batterie (kein Tonverstärker), aber die Abhängigkeiten von Strom, Spannung, Widerstand und Widerstand sind in allen Schaltkreisen gleich.
 

Berechnung elektrischer Schaltungen

Alle Formeln zur Berechnung elektrischer Schaltungen folgen aufeinander.

Beziehungen der elektrischen Eigenschaften

So können Sie beispielsweise nach der Leistungsberechnungsformel die Stromstärke berechnen, wenn P und U bekannt sind.

Um herauszufinden, welchen Strom ein an ein 220-V-Netz angeschlossenes Bügeleisen (1100 W) verbraucht, müssen Sie die Stromstärke aus der Leistungsformel ausdrücken:

I = P/U = 1100/220 = 5 A.

Wenn Sie den berechneten Widerstand der Spirale des Elektroherds kennen, können Sie das P-Gerät finden. Leistung durch Widerstand wird durch die Formel gefunden:

P = U2/R.

Es gibt mehrere Methoden, die es ermöglichen, die gestellten Aufgaben durch Berechnung verschiedener Parameter einer bestimmten Schaltung zu lösen.

Methoden zur Berechnung elektrischer Schaltungen

Die Leistungsberechnung für Stromkreise verschiedener Stromarten hilft, den Zustand von Stromleitungen richtig einzuschätzen. Haushalts- und Industriegeräte, die gemäß den angegebenen Parametern Pnom und S ausgewählt werden, arbeiten zuverlässig und halten jahrelang höchsten Belastungen stand.

So sparen Sie Geld

Der Einbau eines Zweitarifzählers spart Strom und Heizkosten. Moskauer Tarife für Wohnungen und Häuser, die mit stationären Elektroheizungsanlagen ausgestattet sind, unterscheiden zwischen zwei Kosten:

1. 4,65 r von 7:00 bis 23:00 Uhr.
2. 1,26 r von 23:00 bis 7:00 Uhr.

Dann werden Sie bei Betrieb rund um die Uhr 9 kW eines Elektrokessels ausgeben, der für ein Drittel der Leistung eingeschaltet ist:

9*0,3*12*4,65 + 9*0,3*12*1,26 = 150 + 40 = 190 Rubel

Der Unterschied im täglichen Verbrauch beträgt 80 Rubel. In einem Monat sparen Sie 2400 Rubel. Was den Einbau eines Zweitarifzählers rechtfertigt.

Die zweite Möglichkeit, beim Einsatz eines Zweitarifzählers Geld zu sparen, ist der Einsatz von automatischen Steuergeräten für Elektrogeräte. Es besteht darin, nachts den Spitzenverbrauch eines Elektrokessels, eines Kessels und anderer Dinge zuzuweisen, dann wird der größte Teil des Stroms mit 1,26 und nicht mit 4,65 berechnet. Während Sie arbeiten, kann sich der Boiler entweder ganz abschalten oder im Energiesparmodus arbeiten, zum Beispiel mit 10 % Leistung. Um den Betrieb des Elektrokessels zu automatisieren, können Sie programmierbare digitale Thermostate oder Kessel mit Programmiermöglichkeit verwenden.

Abschließend möchte ich anmerken, dass das Heizen eines Hauses mit Strom eine ziemlich teure Methode ist, unabhängig von der spezifischen Methode, ob es sich um einen Elektroboiler, einen Konvektor oder eine andere elektrische Heizung handelt. Sie kommen nur in Fällen zu ihm, in denen es keine Möglichkeit gibt, eine Verbindung zum Gas herzustellen. Zusätzlich zu den Kosten für den Betrieb eines Elektrokessels warten Sie auf die anfänglichen Kosten für die Registrierung eines dreiphasigen Stromeingangs.

Die Hauptaufgaben sind:

• Ausführung eines Pakets von Dokumenten, einschließlich technischer Spezifikationen, Elektroprojekt usw.;
• Organisation der Erdung;
• die Kosten für ein Kabel zum Anschließen eines Hauses und zum Verlegen einer neuen Verkabelung;
• Thekeninstallation.

Außerdem kann Ihnen eine dreiphasige Einspeisung und eine Leistungserhöhung verweigert werden, wenn es in Ihrer Nähe technisch nicht möglich ist, wenn die Umspannwerke bereits am Limit arbeiten. Die Wahl des Kessel- und Heizungstyps hängt nicht nur von Ihren Wünschen ab, sondern auch von den Möglichkeiten der Infrastruktur.

Damit endet unser kurzer Artikel. Wir hoffen, dass Ihnen jetzt klar geworden ist, wie hoch der tatsächliche Stromverbrauch eines Elektroboilers ist und wie Sie die Heizkosten für ein Haus mit Strom senken können.

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Widerstandsänderung:

Im folgenden Diagramm sehen Sie den Widerstandsunterschied zwischen den Systemen, die auf der rechten und linken Seite der Abbildung dargestellt sind. Dem Wasserdruckwiderstand im Wasserhahn wirkt das Ventil entgegen, je nach Öffnungsgrad des Ventils ändert sich der Widerstand.

Der Widerstand in einem Leiter zeigt sich als Verengung des Leiters, je schmaler der Leiter, desto mehr widersetzt er sich dem Stromdurchgang.

Möglicherweise stellen Sie fest, dass die Spannung und der Wasserdruck auf der rechten und linken Seite des Stromkreises gleich sind.

Sie müssen auf die wichtigste Tatsache achten. Je nach Widerstand nimmt der Strom zu und ab.

Je nach Widerstand nimmt der Strom zu und ab.

Auf der linken Seite sehen wir bei vollständig geöffnetem Ventil den größten Wasserfluss. Und beim niedrigsten Widerstand sehen wir den größten Elektronenfluss (Stromstärke) im Leiter.

Rechts ist das Ventil viel mehr geschlossen und der Wasserfluss ist auch viel größer geworden.

Die Verengung des Leiters hat sich ebenfalls halbiert, was bedeutet, dass sich der Widerstand gegen den Stromfluss verdoppelt hat. Wie wir sehen können, fließen aufgrund des hohen Widerstands zweimal weniger Elektronen durch den Leiter.

Als Referenz

Bitte beachten Sie, dass die im Diagramm gezeigte Verengung des Leiters nur als Beispiel für den Widerstand gegen den Stromfluss dient. Unter realen Bedingungen hat die Verengung des Leiters keinen großen Einfluss auf den fließenden Strom

Halbleiter und Dielektrika können einen viel größeren Widerstand bieten.

Der sich verjüngende Leiter im Diagramm ist nur als Beispiel dargestellt, um das Wesentliche des ablaufenden Prozesses zu verstehen.Die Formel des Ohmschen Gesetzes ist die Abhängigkeit von Widerstand und Stromstärke

Ich=E/R
Wie Sie der Formel entnehmen können, ist die Stromstärke umgekehrt proportional zum Widerstand des Stromkreises.

Mehr Widerstand = weniger Strom
 

* vorausgesetzt, die Spannung ist konstant.
 

Formeln verwenden

Dieser Winkel charakterisiert die Phasenverschiebung in variablen U-Schaltungen mit induktiven und kapazitiven Elementen. Zur Berechnung der aktiven und reaktiven Komponenten werden trigonometrische Funktionen verwendet, die in Formeln verwendet werden. Vor der Berechnung des Ergebnisses mit diesen Formeln müssen sin φ und cos φ mit Hilfe von Taschenrechnern oder Bradis-Tabellen bestimmt werden. Danach nach den Formeln

Ich werde den gewünschten Parameter des Stromkreises berechnen. Es ist jedoch zu berücksichtigen, dass jeder der nach diesen Formeln berechneten Parameter aufgrund von U, das sich gemäß den Gesetzen harmonischer Schwingungen ständig ändert, entweder einen Momentanwert oder einen quadratischen Mittelwert oder einen Zwischenwert annehmen kann . Die drei oben gezeigten Formeln gelten für Effektivwerte von Strom und U. Jeder der anderen beiden Werte ist das Ergebnis eines Berechnungsverfahrens mit einer anderen Formel, die den Zeitablauf t berücksichtigt:

Aber das sind nicht alle Nuancen. Beispielsweise werden für Stromleitungen Formeln verwendet, die Wellenprozesse beinhalten. Und sie sehen anders aus. Aber das ist eine ganz andere Geschichte...

Für AC

Bei einem Wechselstromkreis müssen jedoch die Summe, Wirk- und Blindleistung sowie der Leistungsfaktor (cosF) berücksichtigt werden. Wir haben all diese Konzepte in diesem Artikel ausführlicher besprochen.

Wir stellen nur fest, dass Sie sie multiplizieren müssen, um die Gesamtleistung in einem Einphasennetz für Strom und Spannung zu ermitteln:

S=UI

Das Ergebnis wird in Voltampere erhalten, um die Wirkleistung (Watt) zu bestimmen, müssen Sie S mit dem cosФ-Koeffizienten multiplizieren.Diese finden Sie in der technischen Dokumentation des Gerätes.

P=UIcos

Zur Bestimmung der Blindleistung (Blindvoltampere) wird statt cos“ sin“ verwendet.

Q=UIsin

Oder drücken Sie aus diesem Ausdruck aus:

Und berechnen Sie von hier aus den gewünschten Wert.

Es ist auch nicht schwierig, die Leistung in einem Drehstromnetz zu finden, um S (gesamt) zu bestimmen, verwenden Sie die Berechnungsformel für Strom und Phasenspannung:

Und wenn man Ulinear kennt:

1,73 oder die Wurzel aus 3 - dieser Wert wird für Berechnungen von Drehstromkreisen verwendet.

Dann analog, um P aktiv zu finden:

Blindleistung kann bestimmt werden:

Damit sind die theoretischen Informationen beendet und wir gehen zur Praxis über.

Fragen zu Arbeit und Strom

Theoretische Fragen zur Arbeit und Leistung des elektrischen Stroms können wie folgt lauten:

1. Was ist die physikalische Größe der elektrischen Stromarbeit? (Die Antwort finden Sie in unserem Artikel oben).
2. Was ist elektrische Energie? (Antwort oben gegeben).
3. Definieren Sie das Joule-Lenz-Gesetz. Antwort: Die Arbeit eines elektrischen Stroms, der durch einen festen Leiter mit dem Widerstand R fließt, wird im Leiter in Wärme umgewandelt.
4. Wie wird die Stromarbeit gemessen? (Antwort oben).
5. Wie wird Leistung gemessen? (Antwort oben).

Dies ist ein beispielhafter Fragenkatalog. Die Essenz theoretischer Fragen in der Physik ist immer gleich: das Verständnis physikalischer Prozesse, die Abhängigkeit einer Größe von einer anderen, die Kenntnis der Formeln und Maßeinheiten des internationalen SI-Systems zu überprüfen.

Interessante Infos zum Thema

In der Produktion wird ein dreiphasiges Stromversorgungsschema verwendet. Die Gesamtspannung eines solchen Netzwerks beträgt 380 V. Außerdem wird eine solche Verkabelung in mehrstöckigen Gebäuden installiert und dann auf die Wohnungen verteilt. Es gibt jedoch eine Nuance, die sich auf die Endspannung im Netzwerk auswirkt: Der Anschluss des Kerns unter Spannung ergibt 220 V.Dreiphasig verursacht im Gegensatz zu einphasig keine Verzerrungen beim Anschließen von Leistungsgeräten, da die Last im Schirm verteilt wird. Um jedoch ein Dreiphasennetz in ein Privathaus zu bringen, ist eine Sondergenehmigung erforderlich, daher ist ein Schema mit zwei Kernen weit verbreitet, von denen einer Null ist.

Wechselstromnormen

Spannung und Leistung sind das, was jeder Mensch wissen muss, der in einer Wohnung oder einem Privathaus lebt. Die Standard-Wechselspannung in einer Wohnung und einem Privathaus wird in Höhe von 220 und 380 Watt ausgedrückt. Um das quantitative Maß für die Stärke der elektrischen Energie zu bestimmen, muss der elektrische Strom zur Spannung addiert oder der erforderliche Indikator mit einem Wattmeter gemessen werden. Gleichzeitig müssen Sie zum Messen mit dem letzten Gerät Sonden und spezielle Programme verwenden.

Was ist Wechselstrom

Die Wechselstromleistung wird bestimmt durch das Verhältnis der Strommenge zur Zeit, die in einer bestimmten Zeit Arbeit leistet. Ein normaler Benutzer verwendet die Leistungsanzeige, die ihm vom Lieferanten elektrischer Energie übermittelt wird. In der Regel sind es 5-12 Kilowatt. Diese Zahlen reichen aus, um die Funktionsfähigkeit der erforderlichen elektrischen Haushaltsgeräte sicherzustellen.

Dieser Indikator hängt davon ab, welche äußeren Bedingungen für die Energieversorgung des Hauses vorhanden sind und welche Begrenzungsstromgeräte (automatische oder halbautomatische Geräte) installiert sind, die den Moment regulieren, in dem Kraftwerke an der Verbraucherquelle ankommen. Dies geschieht auf verschiedenen Ebenen, von der Haushaltsschalttafel bis zur zentralen Elektroverteilung.

Leistungsnormen im Wechselstromnetz

Umwandlungsverfahren für elektrische Schaltungen

Wie kann man die Stromstärke in einzelnen Schaltungen komplexer Schaltungen bestimmen? Um praktische Probleme zu lösen, ist es nicht immer notwendig, die elektrischen Parameter für jedes Element zu klären. Um die Berechnungen zu vereinfachen, werden spezielle Umrechnungstechniken verwendet.

Berechnung einer Schaltung mit einer Stromversorgung

Für eine Reihenschaltung wird die im Beispiel betrachtete Summe der elektrischen Widerstände verwendet:

Req = R1 + R2 + ... + Rn.

Der Schleifenstrom ist an jedem Punkt im Stromkreis gleich. Sie können es in der Pause des Steuerteils mit einem Multimeter überprüfen. An jedem einzelnen Element (mit unterschiedlichen Nennwerten) zeigt das Gerät jedoch eine andere Spannung an. Durch Kirchhoffs zweites Gesetz Sie können das Berechnungsergebnis verfeinern:

E = Ur1 + Ur2 + Urn.

Parallelschaltung von Widerständen, Schaltungen u Formeln für Berechnungen

Bei dieser Variante werden in voller Übereinstimmung mit Kirchhoffs erstem Postulat die Ströme getrennt und an den Eingangs- und Ausgangsknoten zusammengeführt. Die im Diagramm gezeigte Richtung wird unter Berücksichtigung der Polarität der angeschlossenen Batterie gewählt. Gemäß den oben diskutierten Prinzipien bleibt die grundlegende Definition der Spannungsgleichheit auf einzelnen Komponenten der Schaltung erhalten.

Das folgende Beispiel zeigt, wie Sie den Strom in einzelnen Zweigen finden. Zur Berechnung wurden folgende Anfangswerte genommen:

• R1 = 10 Ohm;
• R2 = 20 Ohm;
• R3= 15 Ohm;
• U = 12 V.

Der folgende Algorithmus bestimmt die Eigenschaften der Schaltung:

Grundformel für drei Elemente:

Rtot = R1*R2*R3/(R1*R2 + R2*R3 + R1*R3.

• Berechnen Sie durch Ersetzen der Daten Rtot = 10 * 20 * 15 / (10 * 20 + 20 * 15 + 10 * 15) = 3000 / (200 + 300 + 150) = 4,615 Ohm;
• Ich \u003d 12 / 4,615 ≈ 2,6 A;
• I1 \u003d 12 / 10 \u003d 1,2 A;
• I2 = 12/20 = 0,6 A;
• I3 = 12/15 = 0,8 A.

Wie im vorherigen Beispiel wird empfohlen, das Berechnungsergebnis zu überprüfen.Bei Parallelschaltung von Komponenten ist auf die Gleichheit der Eingangsströme und des Summenwertes zu achten:

Ich \u003d 1,2 + 0,6 + 0,8 \u003d 2,6 A.

Wenn ein sinusförmiges Quellensignal verwendet wird, werden die Berechnungen komplizierter. Beim Anschluss eines Transformators an eine einphasige 220-V-Steckdose müssen Verluste (Leckverluste) im Leerlauf berücksichtigt werden. In diesem Fall sind die induktiven Eigenschaften der Wicklungen und der Kopplungs-(Transformations-)Koeffizient wesentlich. Der elektrische Widerstand (XL) hängt von folgenden Parametern ab:

• Signalfrequenz (f);
• Induktivität (L).

Berechnen Sie XL nach der Formel:

XL \u003d 2π * f * L.

Um den Widerstand einer kapazitiven Last zu finden, eignet sich der Ausdruck:

Xc \u003d 1 / 2π * f * C.

Es sollte nicht vergessen werden, dass in Schaltungen mit reaktiven Komponenten die Phasen von Strom und Spannung verschoben sind.

Berechnung eines umfangreichen Stromkreises mit mehreren Stromversorgungen

Unter Verwendung der betrachteten Prinzipien werden die Eigenschaften komplexer Schaltungen berechnet. Das Folgende zeigt, wie man den Strom in einem Stromkreis findet, wenn es zwei Quellen gibt:

• benennen Komponenten und grundlegende Parameter in allen Schaltungen;
• Gleichungen für einzelne Knoten aufstellen: a) I1-I2-I3=0, b) I2-I4+I5=0, c) I4-I5+I6=0;
• nach Kirchhoffs zweitem Postulat lassen sich folgende Ausdrücke für Konturen schreiben: I) E1=R1 (R01+R1)+I3*R3, II) 0=I2*R2+I4*R4+I6*R7+I3*R3 , III ) -E2=-I5*(R02+R5+R6)-I4*R4;
• prüfen: d) I3+I6-I1=0, äußere Schleife E1-E2=I1*(r01+R1)+I2*R2-I5*(R02+R5+R6)+I6*R7.

Erläuterungsdiagramm zur Berechnung mit zwei Quellen

Berechnung des Stroms für ein Einphasennetz

Strom wird in Ampere gemessen. Zur Berechnung von Leistung und Spannung wird die Formel I = P/U verwendet, wobei P die Leistung oder elektrische Gesamtlast, gemessen in Watt, ist.Dieser Parameter muss in den technischen Pass des Geräts eingetragen werden. U - stellt die Spannung des berechneten Netzwerks dar, gemessen in Volt.

Der Zusammenhang zwischen Strom und Spannung ist in der Tabelle gut ersichtlich:

Elektrische Geräte und Ausrüstung	Stromverbrauch (kW)	Strom (A)
Waschmaschinen	2,0 – 2,5	9,0 – 11,4
Stationäre Elektroherde	4,5 – 8,5	20,5 – 38,6
Mikrowellen	0,9 – 1,3	4,1 – 5,9
Geschirrspüler	2,0 – 2,5	9,0 – 11,4
Kühlschränke, Gefrierschränke	0,14 – 0,3	0,6 – 1,4
Elektrische Fußbodenheizung	0,8 – 1,4	3,6 – 6,4
Elektrischer Fleischwolf	1,1 – 1,2	5,0 – 5,5
Wasserkocher	1,8 – 2,0	8,4 – 9,0

Somit ermöglicht die Beziehung zwischen Leistung und Stromstärke eine vorläufige Berechnung der Lasten in einem Einphasennetz. Die Berechnungstabelle hilft Ihnen bei der Auswahl des erforderlichen Drahtquerschnitts in Abhängigkeit von den Parametern.

Leiterkerndurchmesser (mm)	Leiterquerschnitt (mm2)	Kupferleiter	Aluminiumleiter
Strom (A)	Leistung, kWt)	Stärke (A)	Leistung, kWt)
0,8	0,5	6	1,3
0,98	0,75	10	2,2
1,13	1,0	14	3,1
1,38	1,5	15	3,3	10	2,2
1,6	2,0	19	4,2	14	3,1
1,78	2,5	21	4.6	16	3,5
2,26	4,0	27	5,9	21	4,6
2,76	6,0	34	7,5	26	5,7
3,57	10,0	50	11,0	38	8,4
4,51	16,0	80	17,6	55	12,1
5,64	25,0	100	22,0	65	14,3

Fazit

Wie Sie sehen, ist es überhaupt nicht schwierig, die Leistung eines Stromkreises oder seines Abschnitts zu ermitteln, egal ob es sich um eine Konstante oder eine Änderung handelt. Wichtiger ist die korrekte Bestimmung von Gesamtwiderstand, Strom und Spannung

Übrigens reicht dieses Wissen bereits aus, um die Parameter der Schaltung richtig zu bestimmen und die Elemente auszuwählen - wie viel Watt zur Auswahl von Widerständen, Kabelquerschnitten und Transformatoren. Seien Sie auch vorsichtig bei der Berechnung von S total bei der Berechnung des Wurzelausdrucks. Es ist nur erwähnenswert, dass wir beim Bezahlen von Stromrechnungen Kilowattstunden oder kWh bezahlen, die der über einen bestimmten Zeitraum verbrauchten Strommenge entsprechen. Wenn Sie beispielsweise eine halbe Stunde lang eine 2-Kilowatt-Heizung angeschlossen haben, wird der Zähler 1 kW / h und für eine Stunde - 2 kW / h usw. analog aufwickeln.

Abschließend empfehlen wir, sich ein nützliches Video zum Thema des Artikels anzusehen:

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Zusammenfassung der Lektion

In dieser Lektion haben wir verschiedene Aufgaben zum Mischwiderstand von Leitern sowie zur Berechnung von Stromkreisen betrachtet.