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欧姆的法律和电力

对于直流电路的分析,一般采用不同的方法,如欧姆定律、网络定理和其他电路简化工具。直流电路分析主要是为了确定与电子电路的一个或多个元件有关的诸如电压、电流、电阻和功率等未知量。欧姆定律是简化电路的基本定律,它定义了电压、电流和电阻之间的线性关系。让我们详细了解这个欧姆定律。

欧姆定律

它是基本的,最重要的和重要的法律,探讨了电路中电压,电流和电阻之间的关系。它指出,在恒定温度下,流过电路的电流与该电路上的电压或电位差异成正比。

在代数形式,vαi

V =红外

在哪里

I是流过电路的电流,单位是安培

v是电路上施加的电压,它以伏特测量

R是比例常数,称为电阻,单位是欧姆。

这种电阻也以千欧欧姆,兆欧欧姆等规定

因此,欧姆的定律讲述了电路中的电流流量与电压成正比,与该电路中的电阻成反比。欧姆的定律可以应用于各个部件或整个电路。

数学,电流,i = v / r

电压V = IR

阻力,R = V/I

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欧姆定律的三角形

下表表示欧姆定律中不同量之间的关系,称为欧姆定律三角形。这是一种简单的描述电压、电流和电阻关系的方法,也很容易记住。

欧姆定律的三角形

上图显示了欧姆定律三角形,其中电压、电流和电阻等项及其公式由基本欧姆定律方程表示。在上图中,从其余两个参数计算出一个参数。因此,可以得出结论,当电阻高时,电流流量小,而电流流量大,当电阻低时,对任何施加的电压。

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电力

电力给出了电路转移能量的速率。电力以瓦特测量。当电压导致电流中流动时,消耗该功率。

因此,电力是电压和电流的乘积。

在数学上,P = VI.

根据欧姆定律,V = IR, I = V/R

代入幂方程

P = I.2R.

 P = V2/ R

因此,电力,P = VI或i2r或五2/ R

这是计算电路功率的三个基本公式。因此,当已知两个量中的任何一个时,就可以计算出幂。

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权力三角形

类似于欧姆法三角形,下图显示了功率三角形,以提供电源,电压和电流之间的关系。这个数字很容易记住各个参数方程。舍入并隐藏要测量的参数,剩余的两个参数位置使等式找到围绕或舍入参数,如下图所示。

权力三角形

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欧姆的法律饼图

在上述两个概念之前,还有另一种方法是使用欧姆法律的方法查找电路参数,即欧姆的法律饼图。通过使用欧姆的法律饼图,可以轻松记住所有方程,以找到简化可以简单或复杂的电路所必需的电压,电流,电阻和功率。

欧姆的法律饼图

上图显示了一个饼状图,给出了功率,电压,电流和电阻之间的关系。这个图表分为功率、电压、电阻和电流四个单位。每个单元由三个公式组成,每个公式有两个已知值。从图中,我们可以用三个公式中的任意一个来求电路中的每一个参数。

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欧姆定律的图示

为了更好地理解这个概念,下面给出了一个实验装置,其中一个可调电压源有六个单元(每个单元2V),通过一个电压选择开关连接到负载电阻。电压表、安培表等测量仪器也连接到电路中,测量电路中的电压和电流。

带负载电阻的可调电压源
带负载电阻的可调电压源

首先连接10欧姆电阻,将选择器开关放在一个位置。然后,传感器读取0.2a和电压​​表读取2v,因为i = v / r,即i = 2/10 = 0.2a。接下来将选择器开关位置更改为第二单元,以在负载中施加4V并记下电动表读数。As the selector changes stepwise from first position to the last we will get the current values like 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1, 1.2 for voltages values of 2, 4, 6, 8, 10 and 12 respectively.

类似地,用20欧姆的电阻代替10欧姆的电阻,并按照上面的步骤操作。我们将得到电流分别为0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6的电压值为2,4,6,8,10和12V。画出这些值的图如下所示。

欧姆法的图形表示
欧姆法的图形表示

在上图中,对于给定的电压,当电阻越大,电流越小。考虑电压12V,当电阻为10欧姆时,电流值为1.2A,当电阻为20欧姆时,电流值为0.6欧姆。类似地,对于相同的电流,电压越大,电阻越大。由上述结果可知,当电阻不变时,电压与电流之比不变。因此,电压和电流之间的关系是线性的,并且这条线性曲线的斜率随着电阻的增大而变陡。

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欧姆法的例子

考虑下面的电路,其中6V电池连接到6欧姆负载。将电流表和电压表连接到电路上,实际测量电流和电压。但是使用欧姆定律,我们可以得到如下的电流和功率。

来自欧姆的法律

V =红外

我= v / r

我= 6/6

我= 1安培

POWER,P = VI

p = 6×1

P = 6瓦

但实际上,由于电池的内阻,电流表没有显示精确值。通过包括电池的内阻(假设电池具有1欧姆的内部电阻),电流值如下计算。

欧姆法的例子

电路的总电阻为6 +1 = 7欧姆。

电流,i = v / r

我= 6/7

我= 0.85安培

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一辆车的前照灯电路

下图显示了不包括控制电路的电机汽车中的前照灯电路。随着欧姆定律的应用,我们可以发现电流流过每个光线。通常,每个光并联连接到电池,即使任何人损坏,也允许其他灯光发光。12V的电池供应到这些平行灯,其中灯每个电阻为2.4(在这种情况下考虑)。

一辆车的前照灯电路

当它们并联时,电路的总电阻为R = R1x R2/ (R1 + R2)。

R = 5.76/ 4.8 = 1.2

然后流过电路的电流是i = v / r

我= 12 / 1.2

我= 10。

通过单个灯的电流为I1 = I2 = 5 A(由于电阻相同)

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交流电路的欧姆定律

一般来说,欧姆的法律也可以应用于交流电路。如果负载是电感或电容,则也考虑负载的电抗。因此,通过考虑电抗效应,通过考虑欧姆法的一些修改,它可以应用于交流电路。由于AC中的电感和电容,电压和电流之间将存在相当大的相位角。并且交流阻力也称为阻抗,并且表示为Z.

因此,给出了AC电路的欧姆法

E = IZ.

I = E / Z

Z = E /我

E是交流电路中的电压

我是当前和

z是阻抗。

上述等式中的所有参数都处于复杂的形式,包括相位角。类似于DC电路饼图,AC电路的欧姆法律饼图如下所示。

欧姆法律对AC电路

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欧姆定律的例子(交流电路)

考虑下面的电路,其中交流负载(电阻和感应的组合)连接在10V, 60Hz的交流电源。负载的电阻值为5欧姆,电感为10mH。

欧姆法的例子

然后负载的阻抗值,z = r + jxL.

z = 5 + j(2π×f×l)

Z = 5+ j (2×3.14× 60×10× 10-3)

Z = 5 + J3.76欧姆或6.26欧姆,相位角为-37.016

流过电路的电流是

i = v / z

= 10/ (5+ j3.76)

= 1.597A,相角为-37.016

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