оказаны примеры решения простых электрических задач. Почти каждый расчет иллюстрируется электрической схемой, эскизом соответствующего оборудования. С помощью статей из этого нового раздела сайта вы сможете легко решить практические задачи из основ электротехники даже не имея специального электротехнического образования.
Приведенные в статье практические расчеты показывают, насколько глубоко в нашу жизнь проникла электротехника и какие неоценимые и незаменимые услуги оказывает нам электричество. Электротехника окружает нас повсюду и с ней мы сталкиваемся каждый день.
В этой статье рассмотрены расчеты простых цепей постоянного тока, а именно расчеты сопротивления по закону Ома. Закон Ома выражает зависимость между электрическим током I, напряжением U и сопротивлением r: I = U/r Подробнее о законе Ома для участка цепи смотрите здесь.
Примеры. 1. Последовательно с лампой включен амперметр. Напряжение лампы 220 В мощность ее неизвестна. Амперметр показал ток I = 276 мА. Каково сопротивление нити лампы (схема включения показана на рис. 1)?
Проведем расчет сопротивления по закону Ома:
Мощность лампочки Р = UI=220 х 0,276=60 Вт.
2. Через спираль кипятильника протекает ток I =0,5 А при напряжении U =220 В. Каково сопротивление спирали?
Расчет:
Рис. 1. Эскиз и схема к примеру 2.
3.Электрическая грелка мощностью 60 Вт и напряжением 220 В имеет три ступени нагрева. При наибольшем нагреве через подушку проходит максимальный ток 0,273 А. Какое сопротивление имеет грелка в этом случае?
Из трех ступеней сопротивления здесь подсчитано наименьшее.
4. Нагревательный элемент электрической печи включен в сеть напряжением 220 В через амперметр, который показывает ток 2,47 А. Какое сопротивление имеет нагревательный элемент (рис. 2)?
Рис. 2. Эскиз и схема к расчету из примера 4
5. Подсчитайте сопротивление г1 всего реостата, если при включении на ступень 1 по цепи протекает ток I = 1,2 А, а на последней ступени 6 ток I2 =4,2 А при напряжении генератора U =110 В (рис. 3). Если движок реостата на ступени 7, то ток I проходит через весь реостат и полезную нагрузку r2.
Рис. 3. Схема к расчету из примера 5
Ток по величине наименьший, а сопротивление цепи наибольшее:
При положении движка на ступени 6 реостат исключен из цепи и ток проходит только через полезную нагрузку.
Сопротивление реостата равно разности между общим сопротивлением цепи r и сопротивлением потребителя r2:
6. Какое сопротивление имеет цепь тока, если она разорвана? На рис. 4 показан разрыв одного провода подводящего шнура к утюгу.
Рис. 4. Эскиз и схема к примеру 6
Утюг мощностью 300 Вт и напряжением 220 В имеет сопротивление rут = 162 ом. Ток, проходящий через утюг в рабочем состоянии
Разрыв цепи представляет собой сопротивление, которое приближается к бесконечно большой величине, обозначаемой знаком ∞. В цепи огромное сопротивление, а ток равен нулю:
Цепь может находиться под напряжением без тока только в случае разрыва цепи. (Тот же результат будет в случае разрыва спирали.)
7. Как выражается закон Ома при коротком замыкании?
На схеме на рис. 5 показаны плитка с сопротивлением rпл, включенная через шнур в розетку, и проводка с предохранителями П. При соединении двух проводов проводки (из-за плохой изоляции) или соединении их через предмет К (нож, отвертка), который практически не имеет сопротивления, происходит короткое замыкание. При этом возникает большой ток, проходящий через соединение К, который при отсутствии предохранителей П мог бы привести к опасному нагреву проводки.
Рис. 5. Эскиз и схема подключения плитки в розетку
Короткое замыкание может произойти в точках 1 - 6 и во многих других местах. В нормальном рабочем состоянии ток I = U/rпл не может быть больше тока, допустимого для данной проводки. При большем токе (меньшем сопротивлении rпл) сгорают плавкие вставки предохранителей. При коротком замыкании ток увеличивается до огромной величины, так как сопротивление г стремится к нулю:
Практически это состояние, однако, не наступает, так как расплавленные плавкие вставки предохранителей разрывают электрическую цепь.
