Что измеряют в амперах амперы — единицы измерения силы

Напряжение в 1 Вольт, физический смыл, простое определение

Что такое напряжение в 1 вольт?

Напряжение электрического тока – это величина, характеризующая разность зарядов (потенциалов) между полюсами либо участками цепи, по которой идет ток. Классическое определение: напряжение это величина, которая показывает разность потенциалов между двумя точками. Оно равно 1 вольту (это единица измерения напряжения), когда необходимо переместить единичный заряд в 1 кулон, приложив для этого усилие всего в 1 джоуль выполненной работы.

Наиболее простое сравнение

Для понимания данной величины, можно описать на примере работы водопровода или резервуара с водой, где напряжение соответствует давлению воды в емкости, трубе. Вода в нашем примере – это заряд, а скорость потока, который возникает под давлением – и есть электрический ток. Чем больше давление воды – напряжение, тем больше скорость струи в трубе – больше тока получает потребитель.

Как в водопроводе, так и в электрических сетях важное значение имеет диаметр проводника. При большом диаметре трубы и достаточном давлении через нее проходит много воды. Так и в электрической сети: при требуемом сечении проводника и высоком напряжении ваши электроприборы будут получать достаточно электроэнергии для работы. Если не рассчитать сеть и перегрузить ее, то на примере водопровода это закончится аварией: трубу от избыточного давления может разорвать. Так и с электрической сетью: если ваши провода и приборы рассчитанные на 10 ампер и внезапно по ним начнет протекать ток в 30А, то они могут элементарно оплавиться или сгореть.

Исходя из этого становится понятно, почему одни напряжения неопасны для человека, а другие – смертельны? Сравним снова водой. Например, вода в океане – это огромный источник давления. Если человека поместить на глубину больше 5 метров, то ему становится плохо от давления воды на его ткани. Так же и с током: когда источник тока мощный, а человек содержит в себе незначительный заряд, то между источником тока и человеком возникает огромное напряжение, способное человека травмировать или убить.

А кто это все придумал?

Изучение электричества, согласно историческим данным, началось в 15 веке, хотя о действии данных сил люди знали давно: кто-то находил намагниченные куски металла, кто-то наблюдал и задумывался, откуда берутся молнии, а кто-то не мог избавиться от пыли, которую удерживает на поверхности статическое электричество. После было три столетия опытов, споров, разработки различных теорий. Прорыв в изучении темы случился в конце 16 века, когда был изобретен первый конденсатор. Это время и выпало на молодость и взросление талантливого ученого из Италии — Алессандро Вольты (1745—1827).

Вольт был химиком, физиком и физиологом, основательно знал математику, с трудами Ньютона он познакомился в 13 лет, а к своим 55 годам изобрёл первую электрическую батарею в мире. Этот простейший гальванический элемент произвел переворот в мире электричества: так людям открылись электролиз, который сегодня повсеместно применяется при производстве и обработке металлов и электрическая дуга. В честь заслуг Алессандро Вольты в изучении электричества, и было присвоено его имя единице измерения напряжения.

Читайте также:  Джипы (кроссоверы) БМВ обзор, фото

Ваттметр

Что такое ваттметр

Думаю, все вы курсе, что электрический ток может выполнять работу. Например, вскипятить воду в электрочайнике, перемолоть кофе в кофемолке, согреть курицу в микроволновке и так далее. Все эти бытовые приборы являются нагрузкой для домашней сети. Но, как вы знаете, некоторые приборы “крутят” счетчик очень быстро, а некоторые приборы почти не потребляют электрический ток.

Если включить чайник и лампочку накаливания в вашей комнате и оставить на час, то чайник “съест” электроэнергии намного больше, чем та же самая лампа накаливания. Дело в том, что чайник обладает большей мощностью, чем лампочка. В этом случае можно сказать, что мощность чайника будет больше, чем мощность лампы в единицу времени, например, за секунду. Чтобы точно измерить, во сколько раз чайник потребляет электрической энергии больше, чем лампочка, нам нужно измерить мощность чайника и лампочки.

Ваттметр – это прибор, который измеряет потребляемую мощность какой-либо нагрузки. Выделяют три группы ваттметров:

  • низкой частоты и постоянного тока
  • радиочастотные ваттметры
  • оптические ваттметры

Так как наш сайт посвящен электронике и электротехнике, то мы будем в этой статье рассматривать только ваттметры постоянного тока и низкой частоты. Под низкой частотой подразумевается частота в 50-60 Герц.

Мощность постоянного тока

Итак, вы уже все в курсе, что любая нагрузка для электрического тока потребляет какую-либо мощность. Мощность постоянного тока выражается формулой:

P – это мощность, которая выражается в Ваттах (Вт,W)

I – сила тока, которую потребляет нагрузка, выражается в Амперах

U – напряжение, которое подается на нагрузку, выражается в Вольтах

Поэтому, чтобы найти мощность какой-либо нагрузки, которая подсоединена к постоянному току, достаточно перемножить значение силы тока и напряжения. Например, на этом фото мы видим вентилятор от компьютера, который подцепили к лабораторному блоку питания. Его мощность, как не трудно догадаться, составила P=IU=0,18 Ампер x 12 Вольт =2,16 Ватт.

Ваттметры для постоянного тока

Вы ведь не будете каждый раз таскать с собой громоздкий блок питания или два мультиметра, которые будут измерять и ток и напряжение? Поэтому, в настоящее время ваттметры представляют из себя законченные приборы, которые очень легко соединяются с потребляемой нагрузкой. На Алиэкспрессе я находил вот такие ваттметры для постоянного тока, которые показывают сразу и ток, и напряжение, и потребляемую мощность нагрузки. К проводам, где написано SOURCE цепляем источник постоянного тока, а к проводам LOAD цепляем нагрузку. Все элементарно и просто!

Некоторые из них идут в комплекте со шунтом

Схема подключения источника постоянного тока и нагрузки в таком ваттметре выглядит так

Ну и самый бюджетный вариант – это взять ампервольтметр и просто умножать значения тока и напряжения

Вот такой вольтамперметр рассчитан на максимальные параметры 100 Вольт и 50 Ампер. То есть, теоретически, он может измерять мощность до 5 кВт.

Мощность переменного тока

Мощность переменного тока вычисляется по формуле:

P – мощность, Ватт

I – сила тока, Ампер

U – напряжение, Вольты

cos φ – коэффициент мощности

Что еще за косинус фи? И что он вообще означает? Есть такие радиоэлементы как конденсаторы, катушки индуктивности, трансформаторы, электромеханические реле различные двигатели и прочие радиоэлементы, которые обладают какой-либо емкостью или индуктивностью.

Если вспомнить осциллограмму переменного напряжения из нашей домашней розетки, то она будет выглядеть вот так:

Если же запитать какую-нибудь нагрузку, типа лампочки накаливания, то у нас в дело пойдет также такой параметр как сила тока. Так как лампочка накаливания не обладает никакой емкостью или индуктивностью, то сила тока у нас будет синфазно меняться с напряжением. Синфазно – это означает одинаково, синхронно. Например, синхронное плавание. Там участники все делают вместе и одинаково.

Читайте также:  Минивэн GAC Trumpchi GM8

Так вот, такой параметр как сила тока и напряжение на лампочке тоже действуют синфазно. Ниже красной синусоидой я показал силу тока, которая “бежит” через лампочку:

Видите? Она начинается в этом же месте, где и напряжение. Сила тока достигает максимума, и напряжение тоже достигает максимума в это же самое время, следовательно и мощность в этот момент тоже максимальная (P=IU). Сила тока равняется нулю и напряжение тоже равняется нулю в том месте, где пересекаются эти синусоиды, значит и мощность в этот момент тоже будет равняться нулю.

Но весь прикол в том, что каким-то чудом радиоэлементы, обладающие индуктивной или емкостной составляющей (конденсаторы, катушки, трансформаторы и тд) умудряются сдвигать синусоиду силы тока.

Предположим, будем питать от сети мой трансформаторный блок питания.

И у нас осциллограмма силы тока уже будет принимать примерно вот такой вид:

Что здесь произошло? Так как первичная обмотка трансформатора обладает индуктивностью, то эта самая индуктивность сдвинула осциллограмму силы тока. Более подробно можете прочитать в статье активное и реактивное сопротивление.

В зависимости от значения индуктивной или емкостной составляющей, сила тока может либо опережать либо отставать от напряжения. А чтобы измерить на сколько, для этого в обиход ввели фи ( φ), которая показывает этот сдвиг в градусах.

Короче говоря, не будем рассматривать тригонометрию, скажу просто, что для расчета мощности берут косинус значения этого угла.

Ваттметр цифровой на сетевое напряжение

В гостях у нас китайский ваттметр, приобретенный на распродаже в Алиэкспрессе.

Ну что же, давайте познакомимся с ним поближе.

Первая строка на ваттметре – это часы. Они начинают счет только тогда, когда в розетку ваттметра включена какая-либо нагрузка. Нагрузкой в нашем случае может быть любой электробытовой прибор: утюг, паяльник, светильник и так далее

Строкой ниже, с помощью кнопки “Energy”, мы можем выводить параметры электрического сигнала, такие как:

– напряжение (V, Вольт)

– сила тока (A, Ампер)

– коэффициент мощности (Power Factor) или cos φ (косинус фи,безразмерная величина, то есть измеряется чисто в цифрах)

Третья строка – это расчет стоимости электроэнергии. Измеряется в Киловаттах умноженных на Час (КВатт х час). Самая частая ошибка – это когда пишут кВатт/час. Запомните, там знак не деления, а умножения! Вот за эти киловатт-часы мы и платим денежку провайдерам электрической энергии ;-).

Сейчас никакая нагрузка не включена в розетку ваттметра. Смотрим на дисплей:

Ничего себе, почти 240 вольт.

Можно замерить частоту. 50 Герц – так и должно быть.

Так как в розетке нашего ваттметра нет никакой нагрузки, следовательно и сила тока также будет равняться нулю:

Ну и мощность также будет равняться нулю

Косинус фи и реактивная нагрузка

Например, мой самопальный простой блок питания, включенный в сеть и не питающий никакую нагрузку, все равно потребляет энергию, так как является трансформаторным. Напряжение сразу идет на первичную обмотку трансформатора.

Его не следует оставлять включенным в розетку, так как он все равно хоть и немного потребляет ток.

Включаю свой трансформаторный блок питания в сеть 220 Вольт. Итак, напряжение в розетке 236,8 Вольт:

К блоку питания я подцепил лампочку на 12 вольт. Итого, нагруженный блок питания у нас потребляет 0,043 Ампера.

Power Factor – коэффициент мощности, он же косинус фи. Сейчас он у нас равен 0,42, так как нагрузка индуктивная.

Читайте также:  Корректировка одометра спидометра своими руками

Проверяем все это дело по формуле P=IU cos φ=0,043х236,8х0,42= 4,28 Ватт. Почти все сходится с небольшой погрешностью.

Косинус фи и активная нагрузка

Давайте проведем еще один опыт. Возьмем лампу накаливания на 220 Вольт и подцепим ее через ваттметр в сеть. Так как лампочка накаливания у нас не обладает ни индуктивностью, ни емкостью, то на графике синусоида силы тока и напряжения будет примерно выглядеть вот так. То есть синхронно:

Фи в этом случае равен нулю (сдвига фаз между ними нет). Вспоминаем школьный курс тригонометрии и помним, что косинус нуля – это единичка!

Проверяем на опыте.

Power Factor, он же косинус фи, высвечивает единичку. Все верно!

Замеряем потребляемую силу тока:

Считаем по формуле: P=IU cos φ=0,115х233,5х1= 26,9 Ватт. Все также сходится с небольшой погрешностью 😉

Немного отходя от темы, давайте еще напоследок глянем, какую мощность потребляет светодиодная лампа

Всего 6 Ватт! А светит она даже получше 25 Ваттной, которую я использовал в опытах. Вывод делайте сами.

Где купить ваттметр

Как я уже сказал, брал на Али. Выбирайте любой понравившийся на сетевое напряжение

Вольт-Ампер что это такое?

Частенько пользователи нашего интернет-магазина «Вольт — Ампер» видят в наименовании стабилизатора напряжения числовые значения и охотно их зачастую принимают за мощность прибора в Ваттах. На самом деле, как правило, изготовитель показывает полную мощность устройства в Вольт — Амперах, которая далеко не всегда равна мощности в Ваттах. В итоге из-за этого аспекта вероятны постоянные перегрузки стабилизатора напряжения по мощности, что в свою очередь повергнет к серьезной поломке данного прибора.

Электрическая мощность содержит в себе несколько понятий, из которых мы рассмотрим наиболее принципиально важные для нас:

Полная мощность (Ватт) он же (Вт) — это величина, равная произведению силы тока (Ампера) он же (А) на напряжение цепи в (Вольтах) он же (В). И измеряется она как правило в Вольт-Амперах

Активная мощность (Ватт) он же (Вт) — это величина, равная произведению силы тока (Ампер) он же (А) на напряжение цепи в (Вольтах) он же (В) и на коэффициент нагрузки (cos φ). И измеряется она в Ваттах он же (Вт).

Коэффициент мощности (cos φ) — величина, определяющая как потребитель тока. Объясняясь обычным языком, данный коэффициент показывает, сколько нужно полной мощности (Вольт-Ампер), для того чтобы «запихнуть» необходимую на совершение нужной работы мощность (Ватт) в потребитель тока. Данный коэффициент можно встретить в технических характеристиках устройств-потребителей тока. В практике он может получать значения от 0.6 (к примеру дрель) до 1 это к примеру нагревательное оборудование. Коэффициент мощности ( сos φ) может быть близок к единице в том случае, если потребителями тока выступают нагревательные элементы (тэны и т.п.) и осветительные приборы. В прочих случаях его значение будет колебаться. Для простоты это значение принято полагать равным 0.8.

Небольшой расчет:

Активная мощность (Ватт) = Полной мощности (Вольт-Ампер) * Коэффициент мощности (Cos φ)

То есть при подборе стабилизатора напряжения для дома или же на дачу в целом, его полную мощность в Вольт-Амперах (ВА) нужно умножить на коэффициент мощности Cos φ = 0.8. В итоге мы получаем ориентировочную мощность в Ваттах (Вт) на которую рассчитан данный стабилизатор напряжения. Не забывайте в расчетах взять во внимание пусковые токи электродвигателей. Так как в момент запуска их употребляемая мощность может превысить номинальную от 3-х до 7-ми раз.

Ссылка на основную публикацию
Что делать, если моргает свет на холостых оборотах двигателя
Моргает свет на холостых оборотах Проблема, при которой моргает свет на холостых оборотах, достаточно широка. Столкнувшись с ней, многие недоумевают...
Чистка ДМРВ как и чем почистить датчик массового расхода воздуха, очистители и жидкости для промывки 1
Чистка ДМРВ как и чем почистить датчик массового расхода воздуха, очистители и жидкости для промывки 1 Датчик массового расхода воздуха...
Чистка ДМРВ своими руками как и чем промывать TuningKod
Чистка ДМРВ своими руками как и чем промывать TuningKod Двигатель автомобиля – это сложная система, состоящая из множества компонентов. Для...
Что делать, если на Дэу Матиз не греет печка
Не работает печка Део Матиз Авто-помощь Советы для автомобилистов «Печка», легкового автомобиля Дэу Матиз (Daewoo Matiz), особенно это касается комплектации...
Adblock detector