Учитель Начальной – Курс электрика (страница 4)

• При напряжении 230 В ток примерно равен мощности (в ваттах), делённой на 230.

Пример: 2300 Вт → около 10 А.

• 1 лошадиная сила (л.с.) ≈ 736 Вт.

• Для быстрой оценки сечения медного кабеля: на каждые 10 А — примерно 1,5–2,5 мм²

(с запасом и учётом условий прокладки).

ГЛАВА 3. ЗАКОН ОМА И РАСЧЁТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

3.1. Закон Ома для участка цепи

───────────────────────────────

Закон Ома — фундаментальный закон электротехники, открытый Георгом Омом

в 1826 году. Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению

и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка:

I = U / R

Из этой формулы легко выразить остальные величины:

U = I × R

R = U / I

Закон Ома справедлив для металлических проводников при постоянной температуре

и для многих других материалов в определённых пределах.

3.2. Закон Ома для полной цепи

──────────────────────────────

Для замкнутой цепи, содержащей источник ЭДС (электродвижущей силы), закон

Ома записывается с учётом внутреннего сопротивления источника (r):

I = E / (R + r)

где:

• E — ЭДС источника (В);

• R — сопротивление внешней цепи (Ом);

• r — внутреннее сопротивление источника (Ом).

Напряжение на зажимах источника (напряжение на нагрузке):

U = E − I × r или U = I × R

Когда ток не течёт (холостой ход), U = E. При коротком замыкании (R = 0)

ток максимален: Iкз = E / r.

3.3. Законы Кирхгофа

────────────────────

Первый закон Кирхгофа (закон токов, ЗТК):

Алгебраическая сумма токов в узле равна нулю. Токи, входящие в узел, берутся

с одним знаком, выходящие — с противоположным.

Σ I = 0

Пример: в узел входят токи 3 А и 5 А, выходит один ток — он равен 8 А.

Второй закон Кирхгофа (закон напряжений, ЗНК):

В любом замкнутом контуре алгебраическая сумма падений напряжений равна

алгебраической сумме ЭДС.

Σ E = Σ (I × R)

Эти законы позволяют рассчитывать сложные разветвлённые цепи.

3.4. Практические примеры расчёта

─────────────────────────────────

Пример 1.

На участке цепи напряжение 230 В, сопротивление 46 Ом. Найти ток:

I = 230 / 46 ≈ 5 А

Пример 2.

Через резистор 100 Ом протекает ток 0,5 А. Найти падение напряжения:

U = 0,5 × 100 = 50 В

Пример 3.

Электронагреватель сопротивлением 25 Ом включён в сеть 230 В.

Найти ток и мощность:

I = 230 / 25 = 9,2 А

P = 230 × 9,2 = 2116 Вт ≈ 2,1 кВт

Пример 4.

Нужно подобрать резистор, чтобы при напряжении 12 В ток был 20 мА (0,02 А):

R = 12 / 0,02 = 600 Ом

Пример 5. Расчёт падения напряжения в кабеле.

Медный кабель 2,5 мм², длина линии 40 м (туда и обратно — 80 м), ток 16 А.

R = 0,0175 × 80 / 2,5 = 0,56 Ом

Падение напряжения ΔU = I × R = 16 × 0,56 = 8,96 В

В процентах: 8,96 / 230 × 100 % ≈ 3,9 % (допустимо до 5 % для освещения

и до 10 % для силовых сетей по ПУЭ).

3.5. Мощность и закон Джоуля–Ленца