Законы электротехники
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=UxI,
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 электротехники 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:I=P/U = 500ватт/220вольт=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 цепи есть утечка. УЗО сконструировано и подключено таким образом, что УЗО определяет утечку тока (IУтечки = IВход-IВыход) и при обнаружении разницы потенциалов размыкает питание электроцепи. Обеспечивая тем самым безопасность человека от поражения электрическим током.
Второй закон Кирхгофа гласит:
Любой замкнутый контур переменной электрической цепи имеет равные значения комплексных напряжений и ЭДС (электродвижущих сил) на всех пассивных элементах сети.
Примечание: Комплексное напряжение - это значение напряжения 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 электротехники нужно вспомнить.
Закон Джоуля-Ленца
Закон Джоуля-Ленца устанавливает связь между током «текущему» 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 справки:
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.
На этом все!
Относитесь к электрике с почтением!
Поделиться статьёй с друзьями:
Другие статьи раздела "Освещение":
- 25.04.14 7 оригинальных идей освещения вашего сада
- 16.03.14 Фонари и светильники как составная часть ландшафтного дизайна
- 21.09.13 Cекрет идеального ландшафта - освещение двора
- 01.04.13 Архитектурная электроника – шаг в будущее
- 09.01.13 Как сделать интересное освещение сада
- 07.11.12 Декоративное освещение ландшафта
- 29.05.12 Законы электротехники
- 21.09.11 Инструкция по монтажу проводки в беседке
- 19.09.11 Идеи ландшафта: освещение сада
- 12.07.11 Идеи освещения ландшафта