Законы электричества: Законы электротехники

Содержание

Законы электротехники | elesant.ru

Законы электротехники

Закон Ома
Законы Кирхгофа
Закон Джоуля-Ленца

Основной закон электротехники закон Ома

Основным законом электротехники, несомненно, является Закон Ома. Названый, как и большинство, законы в физики, в честь его открывателя немецкого физика Ома, он гласит:

Сила тока участка электрической сети прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку и обратно пропорциональна его сопротивлению.

В символическом выражении Закон Ома выглядит так:

I=U÷R, где I-Сила тока в цепи (Ампер), U-Напряжение сети (Вольт), R-Сопротивление сети (Ом).

В таком виде закон Ома не имеет практического применения в электрике жилых и промышленных зданий. Напомню, что для электропитания зданий применяется переменное напряжение и здесь работают немного другие законы электротехники. Но закон Ома является одной из баз лежащей в основе всех формул и всех электротехнический расчетов.

Практическое применения имеет закон взаимосвязи (соответствия) напряжения, силы тока и мощности в электрической цепи. Он математически выводится из закона Ома и основан на двух алгебраических формулах, выражающих физические законы:

P=U×I, где P-мощность электрической сети (Ватт), U-напряжение, I-сила тока.

I=U÷R, где I-сила тока, U-напряжение, R-сопротивление.

Если немного посидеть, вспомнить простую алгебру и поманипулировать с эти двумя формулами, можно получить диаграмму-подсказку, в которой все четыре величины:U; I; R; P математически связаны друг с другом.

Практическое применение этих математических формул законов электрики можно применить в расчете простой электросети напряжением 220 Вольт без электродвигателей.

Например: Освещение одной комнаты из 20 лампочек накаливания. Напряжение сети величина постоянная и равна 220 вольт. Мощность каждой лампочки 25 Ватт.

Простым умножением получаем следующие результаты:

Общая потребляемая мощность сети:25 Ватт×20 лампочек=500ватт.

Сила тока в сети:500ватт÷220 вольт=2,3 ампера.

Если таких комнат в квартире три, то суммарный рабочий ток в сети составит 3×2,3 ватта=6,9 Ампер.

В соответствии с этим расчетом можно выбрать номинал автомата защиты освещения всей квартиры. Округляем 6,9 ампер в большую сторону, до значения номиналов автоматов имеющихся в продаже. Это 10 ампер.

Вывод: Простой расчет по основному закону электропроводки позволил рассчитать номинал нужного автомата защиты.

Законы Кирхгофа

Электрика любого помещения выполняется в виде замкнутых, рабочих электрических цепей. Два главных закона, которые определяют процессы в электрических сетях, являются законы Кирхгофа. Их два. Оба из них применяются и для постоянных и для переменных токов.

Первый закон Кирхгофа утверждает:

Суммарная величина токов направленная к узлу электрической сети равна суммарной величине токов направленных от узла.

В практике на основе первого закона Кирхгофа основана работа Устройств защитного отключения (УЗО). Работа УЗО заключается в отключении электропитания сети при возникновении токов утечки. При нормальном режиме работы суммарное значение тока, втекающая в электрическую сеть равна значению тока утекающему из нее. Если равенство токов нарушается, значит, в сети есть утечка. УЗО сконструировано и подключено таким образом, что при утечке тока УЗО его обнаруживает и размыкает питание электросети.

Второй закон Кирхгофа гласит:

Любой замкнутый контур переменной электрической сети имеет равные значения комплексных напряжений и ЭДС (электродвижущих сил) на всех пассивных элементах сети.

Примечание: Комплексное напряжение это значение напряжение в сети переменного тока.

Практическое применение можно пояснить на любой квартирной группе электропитания. Для пояснения рассмотрим квартиру.

Сколько бы групп электропитания в квартире не было, на любой розетке или светильнике напряжение в сети (при рабочем режиме) будет 220 вольт.

Еще один основной закон электрики нужно вспомнить.

Закон Джоуля-Ленца

Закон Джоуля-Ленца устанавливает связь между током «бегающему» по проводнику, его сопротивлению и теплом которое при этом выделяется.

В математическом символизме закон Джоуля-Ленца выглядит так:

Q=I²×R×t,где Q это количество выделяемого тепла в проводнике, в Джоулях;I-сила тока;R-сопротивление проводника;t-время прохождения тока в секундах.

В качестве информации: Ленц это русский физик Эмилий Христианович Ленц. Русский физик, электротехник, физический географ.1804-1865 года жизни.

Говоря о практическом применении закона Джоуля-Ленца, трудно назвать в какой части электрики он не проявляется. Электрические обогреватели, электрические водонагреватели, тепловые завесы, выбор автоматов защиты, тепловые реле в автоматике и многое другое.

Конечно это не все основные законы электрики. На по своему значению эти законы имеют фундаментальное значение.

Другие статьи сайта

Автоматы защиты
Виды опор линий электропередачи по материалу
Виды опор по назначению
Воздушные линии электропередачи проводами СИП
Деревянные опоры воздушных линий электропередачи
Железобетонные опоры линий электропередачи
Железобетонные опоры линий электропередачи
Защита человека от поражения электрическим током, прямое и косвенное прикосновение

Как получает электроэнергию потребитель низкого напряжения 380 Вольт
Колодцы кабельной сети этапы установки

Статьи по теме

Проблемы межевания участка

Ввод кабеля из траншеи в дом

Расчет сечения кабеля, автоматов защиты

Кабель силовой гибкий КГ: описание, характеристики, назначен. ..

ВРУ. Вводно-распределительное устройство дома

Защита электрических сетей напряжением до 1000В

Таблица расчета сечения кабеля и проводов электропроводки

Садовая мебель на вашем участке

Основные электрические законы. Базовые формулы и расчеты

Содержание

В предыдущей статье мы познакомились с основными электрическими понятиями, такими как электрический ток, напряжение, сопротивление и мощность. Настал черед основных электрических законов, так сказать, базиса, без знания и понимания которых невозможно изучение и понимание электронных схем и устройств.

Закон Ома

Электрический ток, напряжение, сопротивление и мощность, безусловно, между собой связаны. А взаимосвязь между ними описывается, без сомнения, самым главным электрическим законом – законом Ома. В упрощенном виде этот закон называется: закон Ома для участка цепи. И звучит этот закон следующем образом:

«Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи».

Для практического применения формулу закона Ома можно представить в виде вот такого треугольника, который помимо основного представления формулы, поможет определить и остальные величины.

Работает треугольник следующим образом. Чтобы вычислить одну из величин, достаточно закрыть ее пальцем. Например:

В предыдущей статье мы проводили аналогию между электричеством и водой, и выявили взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением. Также хорошей интерпретацией закона Ома может послужить следующий рисунок, наглядно отображающий сущность закона:

На нем мы видим, что человечек «Вольт» (напряжение) проталкивает человечка «Ампера» (ток) через проводник, который стягивает человечек «Ом» (сопротивление). Вот и получается, что чем сильнее сопротивление сжимает проводник, тем тяжелее току через него проходить («сила тока обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи» – или чем больше сопротивление, тем хуже приходится току и тем он меньше). Но напряжение не спит и толкает ток изо всех сил (чем выше напряжение, тем больше ток или – «сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению»).

Когда фонарик начинает слабо светить, мы говорим – «разрядилась батарейка». Что с ней произошло, что значит разрядилась? А значит это, что напряжение батарейки снизилось и оно больше не в состоянии «помогать» току преодолевать сопротивление цепей фонарика и лампочки. Вот и получается, что чем больше напряжение – тем больше ток.

Последовательное подключение – последовательная цепь

При последовательном подключении потребителей, например обычных лампочек, сила тока в каждом потребителе одинаковая, а вот напряжение будет отличаться. На каждом из потребителей напряжение будет падать (снижаться).

А закон Ома в последовательной цепи будет иметь вид:

При последовательном соединении сопротивления потребителей складываются. Формула для расчета общего сопротивления:

Параллельное подключение – параллельная цепь

При параллельном подключении, к каждому потребителю прикладывается одинаковое напряжение, а вот ток через каждый из потребителей, в случае, если их сопротивление отличается – будет отличаться.

Закон Ома для параллельной цепи, состоящей из трех потребителей, будет иметь вид:

При параллельном соединении общее сопротивление цепи всегда будет меньше значения самого маленького отдельного сопротивления. Или еще говорят, что «сопротивление будет меньше наименьшего».

Общее сопротивление цепи, состоящей из двух потребителей, при параллельном соединении:

Общее сопротивление цепи, состоящей из трех потребителей, при параллельном соединении:

Для большего числа потребителей расчет производится исходя из того, что при параллельном соединении проводимость (величина обратная сопротивлению) рассчитывается как сумма проводимостей каждого потребителя.

Электрическая мощность

Мощность – это физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии. Рассчитывается мощность по следующей формуле:

Таким образом зная, напряжение источника и измерив потребляемый ток, мы можем определить мощность потребляемую электроприбором. И наоборот, зная мощность электроприбора и напряжение сети, можем определить величину потребляемого тока. Такие вычисления порой необходимы. Например, для защиты электроприборов используются предохранители или автоматические выключатели. Чтобы правильно подобрать средство защиты нужно знать потребляемый ток. Предохранители, применяемые в бытовой технике, как правило подлежат ремонту и для их восстановления достаточно подобрать и заменить проволоку.

Применив закон Ома, можно рассчитать мощность и по другой формуле:

При расчетах надо учитывать, что часть потребляемой электроэнергии расходуется на нагрев и преобразуется в тепло. При работе греются не только электрообогреватели, но и телевизоры, и компьютеры и другая бытовая техника.

И в завершение, в качестве бонуса, вот такая шпаргалка, которая поможет определить любой из основных электрических параметров, по уже известным.

Список всех основных законов и теорем об электричестве

25 марта 2021 г. 6 октября 2018 г. Дипали Чаудхари

В этом посте я делюсь списком основных электрических законов и теорем. Перечисление этих законов и теорем будет полезно для студентов-электриков.

Все эти различные законы и теоремы относятся к исследованиям в области электротехники и электроники.

Перед этой статьей я объяснил концепцию электрической цепи. Они используются для решения электрической сети.

Чтобы решить эти электрические цепи, вам также необходимо применить несколько электрических законов и теорем, чтобы вы могли вычислить требуемые значения для различных параметров.

Некоторые законы применимы к системам переменного и постоянного тока.

Давайте рассмотрим самые важные электрические законы, теоремы и правила, один за другим.

Содержание

Каковы основные законы электротехники?

Здесь перечислены 13 наиболее важных законов в области электротехники и электроники.

1. Закон Ома

Узнайте здесь подробно, электрический закон Ома

Вот простой калькулятор для расчета тока по сопротивлению и напряжению с использованием закона Ома.

2. Электрические и магнитные цепи Закон Кирхгофа

Существует два типа закона Кирхгофа.

Закон Кирхгофа о токах
Закон Кирхгофа о напряжении

Узнайте больше о законе Кирхгофа. Я объяснил с приложениями.

3. Закон Электроэлектрического нагрева Джоула

Первый закон джоул
Второй закон Джоул

4. Закон о ньютоном

Ньютона
Третий закон Ньютона

Примечание: Это законы физики, которые также полезны в электрике.

5. Закон электростатики (Колумба)

Первый закон электростатики
Second Law or Coloumb Law of Electrostatic

6. Faraday’s Law Of Electromagnetic Induction

First Law of Faraday
Second Law Faraday
Third Law or Lenz’s Law of Faraday

7. Biot Savart Закон электрического и магнитного поля

8. Круговой закон Ампера

9. Закон Гаусса

0028

12. Закон Хопкинсона

13. Закон Видемана-Франца

Этот список электрических законов применим как к электрической, так и к магнитной цепи.

Теоремы об электрических и электронных сетях

В электрических и электронных схемах теоремы помогают упростить и проанализировать сеть.

В основном эти теоремы полезны для источников постоянного тока.

Вот список из 9 теорем.

Superposition Theorem
Thevenin Theorem
Norton Theorem
Millman’s Theorem
Reciprocity Theorem
Compensation Theorem
Maximum power transfer Theorem
Star-Delta transformation Theorem
Теорема о преобразовании звезда-треугольник

Правило электрических машин
Наиболее важным правилом при изучении электрических машин является правило Флеминга. В основном это правило используется для двигателей и генераторов.
Ниже приведены два правила Флеминга для машины:
Правило правой руки Флеминга
Правило левой руки Флеминга
Первое правило правой руки. И второе правило левой руки применимо к двигателям.

Эта статья посвящена перечислению различных основных законов и теорем электричества. Я объясню каждый закон и теорему в своих следующих статьях.
Готовы к онлайн-тесту:
Если вы готовы пройти онлайн-викторину, вы можете напрямую присоединиться к викторине по законам об электротехнике.
Спасибо за внимание!
Проверьте свои знания и потренируйтесь в онлайн-викторине БЕСПЛАТНО!
Практика сейчас »

Дипали Чаудхари
Я получил степень магистра в области электроэнергетики. Я работаю и пишу технические руководства по ПЛК, программированию MATLAB и электротехнике на портале DipsLab.com.
Мне очень приятно делиться своими знаниями в этом блоге. И иногда я углубляюсь в программирование на Python.
Основы теории электричества: основные законы электричества — Технические примечания
Общие законы, управляющие электричеством, немногочисленны и просты, но они применяются неограниченным числом способов.
Закон Ома
Ток в проводнике между двумя точками прямо пропорционален напряжению в двух точках.
I = V / R или В = IR или R = V/I
Где I — ток через проводник в амперах, В — напряжение, измеренное на проводнике в вольтах, а R — сопротивление проводника в единицах Ом. В частности, закон Ома гласит, что R в этом отношении является постоянным и не зависит от тока.
1 Ом = сопротивление проводника, когда разность потенциалов в один вольт создает ток в один ампер через проводник.
Закон Ватта
Подобно закону Ома, закон Ватта устанавливает соотношение между мощностью (ватт), током и напряжением.
P = VI или P = I
² R
Связанный: Калькулятор закона Ома и закона Ватта заряд покидает узел, поскольку ему некуда идти, кроме как уйти, поскольку внутри узла заряд не теряется. Другими словами, алгебраическая сумма ВСЕХ токов, входящих и исходящих из узла, должна быть равна нулю.
Ток на входе = выходной ток
Дополнительная литература: Цепи делителей и законы Кирхгофа
Закон Кирхгофа о напряжении (KVL)
В любой замкнутой сети полное напряжение вокруг контура равно сумме всех падение напряжения в пределах того же контура, который также равен нулю. Другими словами, алгебраическая сумма всех напряжений внутри контура должна быть равна нулю.
Дополнительная литература: Цепи делителей и законы Кирхгофа
Закон Фарадея
Индуцированная электродвижущая сила в любой замкнутой цепи равна отрицательному значению скорости изменения магнитного потока, заключенного в цепи, во времени.
E=dB/dt
(Электродвижущая сила = изменение магнитного потока / изменение во времени)
Проще говоря, чем больше изменение магнитного поля, тем больше величина напряжения. Этот закон объясняет принцип работы большинства электрических двигателей, генераторов, электрических трансформаторов и катушек индуктивности.
Дополнительная литература: Закон электромагнитной индукции Фарадея
Закон Ленца
Направление тока, индуцируемого в проводнике изменяющимся магнитным полем в соответствии с законом индукции Фарадея, будет таким, что оно создаст магнитное поле, которое выступает против изменения , которое его произвело. Проще говоря, величина ЭДС, наведенной в цепи, пропорциональна скорости изменения потока.
Дополнительная литература: Закон Ленца об электромагнитной индукции
Закон Кулона
Величина электростатической силы притяжения между двумя точечными зарядами прямо пропорциональна произведению величин зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Сила направлена вдоль соединяющей их прямой. Если два заряда имеют один и тот же знак , электростатическая сила между ними отталкивающая; если они имеют различных знаков , сила притяжения между ними.
F = k q
₁ q ₂ / r ²
F результирующая сила между двумя зарядами. Расстояние между двумя зарядами, или радиус разделения, составляет r . Значения q ₁ и q ₂ представляют количество заряда в каждой из частиц. Константа уравнения равна k .
Дополнительная литература: Электрическая сила и закон Кулона
Закон Гаусса
Суммарный электрический поток, исходящий от замкнутой поверхности, равен заключенному заряду, деленному на диэлектрическую проницаемость. Электрический поток через площадь определяется как электрическое поле, умноженное на площадь поверхности, спроецированной на плоскость, перпендикулярную полю.
Интегральная форма закона Гаусса находит применение при расчете электрических полей вокруг заряженных объектов. Закон Гаусса является мощным инструментом для расчета электрических полей, когда они возникают из распределения зарядов достаточной симметрии, чтобы его можно было применить.
Дополнительная литература: Закон Гаусса и электрический поток
Обычный ток в сравнении с электронным током
Обычный ток предполагает, что ток течет от положительного вывода через цепь к отрицательному выводу (+ > -) источника. Это соглашение было выбрано во время открытия электричества.
Теперь мы знаем, что это неверно. В проводниках носителем заряда является электрон, заряд которого равен минус .
Поток электронов называется электронным током . Электроны вытекают из отрицательной клеммы , проходят через цепь и попадают в положительную клемму источника (+ < -).
На самом деле, не имеет значения , в каком направлении течет ток, пока он используется постоянно. Направление тока не влияет на то, что делает ток.
Дополнительная литература: Обычный ток против электронного потока
Правила правой руки
Правило №1 определяет направления магнитной силы, условного тока и магнитного поля. При наличии любых двух тезисов можно найти третий.
Правой рукой: указать указательным пальцем в направлении скорости заряда (вспомним обычный ток).

Укажите средним пальцем в направлении магнитного поля.
Теперь ваш большой палец указывает в направлении магнитной силы.
Основы теории электричества Правила правой руки.
Правило №2 определяет направление магнитного поля вокруг провода с током и наоборот.
Правой рукой: согните пальцы в полукруг вокруг провода, они указывают в направлении магнитного поля.
Укажите большим пальцем направление обычного тока.
Дополнительная литература: Правила правой руки: руководство по определению направления магнитной силы
ELI the ICE Man
в то же время. Доля разности периодов между пиками, выраженная в градусах, называется разностью фаз.