![]() |
![]() |
Электрический ток. Закон Ома для участка цепи и полной цепи постоянного и переменного токовОнлайн расчёт электрических величин напряжения, тока и мощности с резистивными, ёмкостными и индуктивными элементами. Закон Ома простыми словами, теория и практика для начинающих Начнём с терминологии. Все наши расчёты проводились при условии, что значение внешнего сопротивления R значительно превышает внутреннее сопротивление источника напряжения rвнутр. Если это условие не соблюдается, то под величиной R следует принять сумму внешнего и внутреннего сопротивлений: R = Rвнешн + rвнутр. После этого закон приобретает более солидное название – закон Ома для полной цепи, а формула становится: I=U/(R+r) . Для многозвенной цепи необходимо преобразовать её к эквивалентному виду: ![]() Значения последовательно соединённых резисторов просто суммируются, в то время как значения параллельно соединённых резисторов определяются исходя из формулы: 1/Rll = 1/R4+1/R5. Онлайн калькулятор для расчёта величин сопротивлений при параллельном соединении нескольких резисторов можно найти на странице ссылка на страницу. Теперь, что касается закона Ома для переменного тока. Если внешнее сопротивление у нас чисто активное (не содержит ёмкостей и индуктивностей), то формула, приведённая выше, остаётся в силе. Единственное, что надо иметь в виду для правильной интерпретации закона Ома для переменного тока – под значением U следует понимать действующее (эффективное) значение амплитуды переменного сигнала. А что такое действующее (эффективное) значение и как оно связано с амплитудой сигнала переменного тока? Приведём диаграммы для нескольких различных форм сигнала. ![]() Слева направо нарисованы диаграммы синусоидального сигнала, меандра (прямоугольный сигнал со скважностью, равной 2), сигнала треугольной формы, сигнала пилообразной формы. Глядя на рисунок можно осмыслить, что амплитудное значение приведённых сигналов – это максимальное значение, которого достигает амплитуда в пределах положительной, или отрицательной (в наших случаях они равны) полуволны. Рассчитать действующее значение напряжение интересующей нас формы можно по следующим соотношениям: 1. Для синуса – U = Uд = Uа/√2; 2. для треугольника и пилы – U = Uд = Uа/√3; 3. для меандра – U = Uд = Uа. С этим разобрались! А теперь посмотрим, как будет выглядеть формула закона Ома при наличии индуктивности или ёмкости в цепи переменного тока. В общем случае выглядеть это будет так: ![]() А формула остаётся прежней, просто в качестве сопротивления R выступает полное сопротивление цепи Z, состоящее из активного, ёмкостного и индуктивного сопротивлений. Поскольку фазы протекающего через эти элементы тока не одинаковы, то простым арифметическим сложением сопротивлений этих трёх элементов обойтись не удаётся, и формула приобретает вид: ![]() Реактивные сопротивления конденсаторов и индуктивностей мы с Вами уже рассчитывали на странице – (ссылка на страницу) и знаем, что величины эти зависят от частоты, протекающего через них тока и описываются формулами: XC = 1/(2πƒС) , XL = 2πƒL . Нарисуем ещё один калькулятор для расчёта полного сопротивления цепи для переменного тока. Количество вводимых элементов должно быть не менее одного, при наличии индуктивного или емкостного элемента – необходимо указать значение частоты f. Онлайн расчёт полного сопротивления цепи А теперь рассмотрим практический пример применения закона Ома для цепей переменного тока и рассчитаем простой бестрансформаторный источник питания. ![]() Токозадающими цепями в данной схеме являются элементы R1 и С1. Допустим, нас интересует выходное напряжение Uвых = 12 вольт при токе нагрузки 100 мА. Выбираем стабилитрон Д815Д с напряжением стабилизации 12В и максимально допустимым током стабилизации 1,4А. Зададимся током через стабилитрон с некоторым запасом – 200мА. С учётом падения напряжения на стабилитроне, напряжение на токозадающей цепи равно 220в – 12в = 208в. Теперь рассчитаем сопротивление этой цепи Z для получения тока, равного 200мА: Z = 208в/200мА = 1,04кОм. Резистор R1 является токоограничивающим и выбирается в пределах 10...100 Ом в зависимости от максимального тока нагрузки. Зададимся номиналами R1 = 30 Ом, С1 = 1 Мкф, частотой сети f = 50 Гц и подставим всё это хозяйство в калькулятор. Получили полное сопротивление цепи, равное 3.183кОм. Многовато будет – надо увеличивать ёмкость С1. Поигрались туда-сюда, нашли нужное значение ёмкости – 3,18 Мкф, при котором Z = 1,04кОм. Всё – закон Ома выполнил свою функцию, расчёт закончен. |