Формулы на каждый день

Закон Ома для участка цепи.

Анекдот из сети, который объясняет доходчиво физику процесса:

Школа, 2й этаж,  длинный коридор (в каждой школе он есть) — это проводник. Далее представьте, что вы, 10А класс, стоите в одном конце коридора, и вас учащиеся 11 А начинают 10А гнать палками в другой конец коридора. Бегущие школьники из 10А — это ТОК.
Школьники 11А с палками — это НАПРЯЖЕНИЕ. Чем сильнее бьют — тем сильнее сила напряжения, тем быстрее все несутся, т.е сила тока становится БОЛЬШЕ.

Если по-середине коридора расставить стулья, то бегущие школьники начнут замедляться, т.е сила тока падает. Стулья — это примитивно сопротивление.

Закон Ома гласит следующее:

Сила тока I (А) на участке цепи пропорциональна напряжению (Разница потенциалов, φ1-φ2) на концах участка, и обратно пропорциональна сопротивлению R (Ом).

Закон Ома для полной цепи.

Любой источник тока обладает своим сопротивлением , которое называется внутренним сопротивлением этого источника. Таким образом, источник тока имеет две важных характеристики: ЭДС и внутреннее сопротивление.

Закон Ома для полной цепи (для замкнутой цепи), имеет вид I=E/(R+r), Е = I•r + I•R. Данная формула учитывает еще внутренне сопротивление источника ЭДС. Чаще всего внутренним сопротивлением источника пренеберегают, но (при условии, что R>>r – сопротивление цепи много больше внутреннего сопротивления источника). когда  «R и r» соизмеримы, внутренне сопротивление используется в расчетах.

Рассмотрим вариант, когда R=0 (короткое замыкание). Тогда формула закона Ома для полной цепи примет вид: I=E/r, тем самым внутреннее сопротивление будет определять ток короткого замыкания. Такая ситуация вполне может быть реальной. Закон Ома рассмотрен здесь достаточно бегло, но приведенных формул достаточно для проведения большинства расчетов, примеры которых, по мере размещения других материалов я буду приводить.

• R – внешнее сопротивление [Ом];
• r – сопротивление источника ЭДС (внутреннее) [Ом];
• I – сила тока [А];
• ε– ЭДС источника тока [В].

Расчет сечения проводника

U= I*R

R — сопротивление проводника на участке цепи;

I — сила тока;

U — напряжение (разница потенциалов на зажимах проводника)

Формула сопротивления проводника:

R=ρ*L/S;

Для меди ρ = 0,0175 Ом*мм2/метр;

Для алюминия ρ = 0,028 Ом*мм2/метр;

Для серебра ρ = 0,016 Ом*мм2/метр;

Стоит отметить, что данные значения имеют место для температуры +20 градусов по Цельсию

Сечение кабеля по мощности для однофазной электросети 220 В:

I=P*КИ/U*cosf

КИ — коэффициент использования, для бытовых объектов обычно 0,7..0,8

cosf — электрический коэффициент полезного действия (0,9..1 для бытовых решений)

Расчет мощности для трёхфазной электросети 380 В:

I=P/1,73*U*cosf

Сечение проводника определяется по максимально возможным значениям силы тока (в режиме длительной нагрузки, пусковые токи двигателя не учитываются). Причиной перегрева проводника могут быть:

1. Заниженное сечение проводника
2. Материал проводника имеет высокое значение удельного сопротивления (например проводник из железа)
3. Тип проводника (однопроволочный, многопроволочный). Однопроволочный имеет более высокое сопротивление.
4. Проводник перегревается из-за нарушения стандартов его прокладки
5. Производитель проводника. Многие изготовители завышают заявленные характеристики (например сечение не 1,5 мм2, а по факту :1,4 мм2)