Formula per trovare la tensione: concetti di base, trovare attraverso la forza e la resistenza della corrente

Quando si progettano circuiti per vari dispositivi, un radioamatore deve eseguire calcoli accurati utilizzando strumenti e formule di misurazione. Nell'ingegneria elettrica, le formule vengono utilizzate per calcolare le quantità di elettricità (formule per tensione, resistenza, corrente e così via).

Informazioni generali sulla corrente elettrica

La corrente elettrica è il processo di movimento di particelle cariche (elettroni liberi), che ha un vettore direzionale. Le particelle si muovono sotto l'azione dell'intensità del campo elettrico, che ha una direzione vettoriale. Questo campo fa il lavoro di spostare queste particelle. Forza, tensione e resistenza attuali influenzano il lavoro del campo elettrico.

senso fisico

Il significato fisico è compreso lavoro di corrente sul sitocorrispondente all'importo dell'addebito. Una carica positiva si sposta da un punto con un potenziale all'altro e il potenziale in questo punto è diverso dal precedente. Di conseguenza, sorge una differenza di potenziale, chiamata tensione o EMF (forza elettromotrice).

Per comprendere appieno questo processo fisico e chiarire il significato fisico dello stress, è necessario tracciare un'analogia con una pipa. Supponiamo che il tubo sia pieno d'acqua e che vi sia avvitato un rubinetto per scaricare l'acqua. Questo tubo è inoltre dotato di un rubinetto per il riempimento dell'acqua con una potente pompa.

Per dimostrare l'analogia, è necessario aprire completamente il rubinetto, l'acqua inizierà a fuoriuscire e si può concludere che la pressione è insignificante. Nel secondo caso, la valvola di scarico non è completamente aperta e l'acqua viene raccolta tramite una pompa. La pressione si accumula nel tubo e la pressione aumenta. La pompa che crea la pressione è, in questo esempio, l'intensità del campo elettrico.

L'elettricità, se non controllata e non consapevole degli effetti nocivi sul corpo umano, può creare molti problemi che vanno dal bruciare elettrodomestici e incendi, e terminare con una minaccia per la vita e la salute persona. La sicurezza è molto importante in qualsiasi area.

L'effetto dannoso su una persona

L'elettricità è molto pericolosa ed è causa di incidenti. I radioamatori sono abbastanza spesso a rischio di scosse elettriche. Alcuni radioamatori usano le dita per verificare la tensione e trascurano le precauzioni di sicurezza. La maggior parte di loro considera le tensioni da 500 V pericolose per la vita e 110 e 220 non sono dannose per la salute. Gli shock da fonti di corrente a bassa potenza (trasformatore di potenza a bassa potenza, condensatore), a loro avviso, non sono pericolosi.

Secondo le precauzioni di sicurezza quando si lavora con l'elettricità, si sbagliano, ma c'è un altro aspetto di questo problema: il corpo di ogni persona è individuale, ha parametri diversi. Da questa affermazione segue che le caratteristiche letali dell'elettricità (tensione e corrente) sono individuali per ogni persona. Alcuni possono essere colpiti da 36 V, mentre altri non sono penetrati da 220 V.

L'effetto dell'elettricità sul corpo umano dipende da diversi fattori: forza e frequenza, tempo e il percorso di passaggio attraverso il corpo, la resistenza del corpo o parte del corpo attraverso cui scorre attuale.

I ricercatori hanno scoperto che il valore della corrente letale che colpisce il cuore è superiore a 100 mA. Le correnti da 50 mA a 100 mA causano la perdita di coscienza quando si tocca brevemente una superficie che conduce una corrente. Le correnti fino a 50 mA possono causare lesioni come la caduta dalle scale, l'allentamento di un conduttore conduttivo, ecc.

Influenza sul fattore di sconfitta ha anche la resistenza del corpo umano. La resistenza per ogni individuo è difficile da determinare e la sua gamma va da 30 kOhm a 200 kOhm. Questo valore dipende da molti fattori: spessore della pelle, umidità corporea e ambientale, affaticamento, stato neuro-emotivo, malattia e altri fattori. La resistenza diminuisce drasticamente con l'aumento dell'umidità dell'aria e il lavoro in aree umide.

La formula per calcolare una tensione pericolosa per la vita, assumendo che Rh = 2 kΩ e I = 60 mA, si presenta così: U = I * R = 0,06 * 2000 = 120 V. In questa situazione, una tensione pericolosa può essere considerata 120 V e oltre.

La frequenza della corrente è un'altra caratteristica pericolosa che ha un effetto dannoso. All'aumentare della frequenza, il rischio diminuisce in proporzione diretta. La corrente ha anche un effetto termico, quindi le correnti ad alta frequenza non possono essere considerate sicure.

Le lesioni causate dall'elettricità sono chiamate lesioni elettriche. Ognuno di loro porta meno o più pericolo. Le più pericolose sono le lesioni subite da un arco elettrico, che ha una temperatura elevata di 5 mila. fino a 12 mila gradi centigradi. Tipi di lesioni elettriche:

1. Le ustioni elettriche si verificano quando il calore viene applicato ai tessuti del corpo umano attraverso i quali scorre la corrente.
2. Le aree bruciate sulla pelle si verificano quando viene a contatto diretto con la parte viva del conduttore. L'area interessata diventa grigia o grigio chiaro.
3. Metallizzazione della pelle - impregnazione della pelle con particelle metalliche durante il cortocircuito o la saldatura.
4. Danno meccanico - spasmo muscolare spontaneo, che porta a una caduta. Quando si verifica una caduta, fratture, contusioni, lussazioni delle articolazioni, ecc.
5. Elettroftalmia - infiammazione della mucosa degli occhi quando esposta alle radiazioni di un arco elettrico.

C'è un altro tipo di lesione: scosse elettriche. Questo tipo di sconfitta può essere suddiviso condizionatamente in 5 gruppi: senza perdita di coscienza; con perdita di coscienza associata a ridotta attività cardiaca o senza di essa; morte clinica e scosse elettriche.

Unità

Il lavoro di un campo elettrico per spostare una carica misurata in J (Joule), carica in C (coulomb). Ecco come viene indicata la tensione o la sua unità di misura: il rapporto di queste grandezze (lavoro sullo spostamento in J alla carica elettrica in C) ed è la differenza di potenziale, misurata in volt (V) e indicata con tu La differenza potenziale è:

1. Variabile (ampiezza e polarità cambiano nel tempo, a seconda della frequenza caratteristica).
2. Costante (ha un valore di ampiezza costante e la polarità è un valore costante).

E anche le unità di misura hanno prefissi, ad esempio kV (Kilovolt = 1000V) e MV (megavolt = 1000000V). Ci sono valori molto bassi, come mV (millivolt = 0.001V).

Circuiti AC e DC

Nei circuiti AC e DC, U ha proprietà diverse e produce effetti diversi sui conduttori. Per una tensione costante, esistono leggi per il calcolo delle sue caratteristiche, ma per una variabile i metodi per calcolare gli indicatori sono notevolmente diversi. Diamo un'occhiata più da vicino a tutte le differenze e le somiglianze.

Il calcolo e l'analisi dei circuiti vengono eseguiti utilizzando la legge di Ohm: la corrente del circuito completo è direttamente proporzionale alla tensione ed inversamente proporzionale alla somma delle resistenze del circuito e dell'alimentatore.

Conseguenza di legge, a condizione che si trascuri la resistenza interna della sorgente elettrica: l'intensità di corrente di una sezione del circuito è direttamente proporzionale all'EMF e inversamente proporzionale alla resistenza di questa sezione.

Scrivendo la legge di Ohm, da cui segue la formula per tensione, corrente e resistenza: I = U / (Rts + Rvn), dove I è la forza attuale, U è l'EMF, Rts è la resistenza del circuito, Rvn è la resistenza interna della sorgente nutrizione.

Formula di intensità di corrente attraverso resistenza e tensione: I = U / Rts.

Formula della tensione della corrente elettrica: U = I * Rts.

Per calcolare la potenza, devi moltiplicare U per I: P = U * I = U * U / R, dove P è la potenza.

Tensione CA monofase

Nei circuiti per corrente alternata si verificano fenomeni e processi completamente diversi, per loro sono valide altre leggi. Esistono tipi principali:

1. Istantaneo (differenza di potenziale in un intervallo di tempo specifico: u = u (t)).
2. Valore di ampiezza (il valore massimo dell'U istantaneo nel momento del tempo: u (t) = Um * sin (wt + f), dove w è la frequenza angolare, t è un momento specifico nel tempo e f è l'angolo di la fase iniziale della tensione).
3. Valore medio (per una sinusoide è zero).
4. Radice quadratica media - Uq (U per l'intero periodo di oscillazione e per una sinusoide ha la forma: Uq = 0,707 * Um).
5. Raddrizzato medio - Uv (il valore medio del modulo U: Um è approssimativamente uguale a 0,9 * Uq).

Nei circuiti di corrente trifase si distinguono 2 tipi di tensioni: lineare (fase-fase) e fase (fase zero). Quando sono collegati in un circuito "delta", la fase e la U lineare sono uguali. Nel caso di collegamento "a stella", il collegamento di fase è 1,732050808 volte inferiore a quello lineare.

Raccomandazioni per la scelta di un dispositivo

Per i calcoli, è necessario misurare i valori delle quantità di elettricità. Esistono dispositivi speciali che aiutano a fare calcoli accurati. Un voltmetro viene utilizzato per misurare la differenza di potenziale.

Un voltmetro (volt è un'unità di misura EMF, un metro - I misuro) è un dispositivo per misurare l'EMF in un circuito, collegato in parallelo con l'area in cui è necessario misurare.

Per un caso specifico, è necessario utilizzare l'uno o l'altro dispositivo. Per calcoli più accurati, vengono acquistati dispositivi con una classe di precisione elevata. Classificazione del voltmetro:

1. Principio di funzionamento: elettromeccanico (interruttore) ed elettronico.
2. Scopo: corrente continua e alternata, impulsiva, selettiva e universale.
3. Design: quadro elettrico, portatile e fisso.

Voltmetro Elettromeccanico Analogico ha grandi errori di misurazione nei circuiti ad alta resistenza, ma si è dimostrato efficace nei circuiti a bassa resistenza e la possibilità di aggiornamento (aumentando i valori di misurazione di U a causa di un resistore aggiuntivo).

Voltmetro raddrizzatore ha una classe di precisione superiore. È costituito dal dispositivo di misurazione stesso (ha una sensibilità alla corrente continua) e un raddrizzatore. Non sono molto diffusi a causa di errori elevati, e vengono utilizzati come dispositivi di segnalazione (valore approssimativo di U).

Voltmetri digitali utilizzato negli strumenti multimetro combinato. La tensione in ingresso ai terminali (sonde di misura) del dispositivo viene convertita in un segnale utilizzando un convertitore analogico-digitale (ADC). Viene visualizzato su un display digitale. Questo tipo di dispositivo è ampiamente utilizzato per la sua elevata precisione e versatilità.

Voltmetro a impulsi deve essere utilizzato quando si misurano le ampiezze dei segnali pulsati e dei singoli impulsi.

L'applicazione principale dei voltmetri sensibili alla fase è la misura delle componenti in quadratura della tensione complessa (presenza della parte immaginaria e reale) dell'armonica primaria. Di solito sono dotati di 2 indicatori per identificare le parti immaginarie e reali. Sono ampiamente utilizzati nella misurazione dell'AFC (caratteristica ampiezza-fase) per la selezione di parti e amplificatori di sintonia.

Per misurare la tensione CC nominale, vengono utilizzati voltmetri del sottogruppo B2 (voltmetri per tensione continua) e B7 (universale).

Per determinare la tensione alternata, è necessario utilizzare dispositivi del sottogruppo B3 o del tipo universale (B7). Tuttavia, questi voltmetri utilizzano spesso convertitori speciali da tensione alternata a tensione continua.

B3 e B7 sono calcolati solo per la tensione RMS.. In questi dispositivi di misurazione elettrica, è possibile utilizzare rilevatori (convertitori): picco, raddrizzatore e quadratico. L'opzione migliore è un voltmetro su un rilevatore a legge quadrata, mentre il valore misurato viene emesso direttamente senza alcuna conversione. Gli strumenti di misura sui rilevatori di picco e raddrizzatore ricalcolano i valori, riducendo così l'accuratezza della misurazione. Per misurare la tensione periodica non armonica, viene selezionato un voltmetro su un rivelatore a legge quadrata.

così, il calcolo della tensione svolge un ruolo importante nell'ingegneria elettrica. I calcoli per i circuiti alternati e costanti di corrente elettrica differiscono in modo significativo, per cui è necessario prima determinare il tipo di corrente e quindi effettuare calcoli. Ma è anche necessario osservare le precauzioni di sicurezza quando si lavora con l'elettricità. Dopotutto, le sue disposizioni principali si basano sull'amara esperienza dell'umanità.