Что такое va в электрике: активная, реактивная, полная (P, Q, S), коэффициент мощности (PF) — PRpride

Опубликовано 22.02.202128.11.2020 Автор: Категории: Разное

Содержание

активная, реактивная, полная (P, Q, S), коэффициент мощности (PF)

Из письма клиента:
Подскажите, ради Бога, почему мощность ИБП указывается в Вольт-Амперах, а не в привычных для всех киловаттах. Это сильно напрягает. Ведь все уже давно привыкли к киловаттам. Да и мощность всех приборов в основном указана в кВт.
Алексей. 21 июнь 2007

В технических характеристиках любого ИБП указаны полная мощность [кВА] и активная мощность [кВт] – они характеризуют нагрузочную способность ИБП. Пример, см. фотографии ниже:

Мощность не всех приборов указана в Вт, например:

Мощность трансформаторов указывается в ВА:
http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (трансформаторы ТП: см приложение)
http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (трансформаторы ТСГЛ: см приложение)
Мощность конденсаторов указывается в Варах:
http://www. elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (конденсаторы K78-39: см приложение)
http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (конденсаторы УК: см приложение)
Примеры других нагрузок — см. приложения ниже.

Мощностные характеристики нагрузки можно точно задать одним единственным параметром (активная мощность в Вт) только для случая постоянного тока, так как в цепи постоянного тока существует единственный тип сопротивления – активное сопротивление.

Мощностные характеристики нагрузки для случая переменного тока невозможно точно задать одним единственным параметром, так как в цепи переменного тока существует два разных типа сопротивления – активное и реактивное. Поэтому только два параметра: активная мощность и реактивная мощность точно характеризуют нагрузку.

Принцип действия активного и реактивного сопротивлений совершенно различный. Активное сопротивление – необратимо преобразует электрическую энергию в другие виды энергии (тепловую, световую и т. д.) – примеры: лампа накаливания, электронагреватель (параграф 39, Физика 11 класс В.А. Касьянов М.: Дрофа, 2007).

Реактивное сопротивление – попеременно накапливает энергию затем выдаёт её обратно в сеть – примеры: конденсатор, катушка индуктивности (параграф 40,41, Физика 11 класс В.А. Касьянов М.: Дрофа, 2007).

Дальше в любом учебнике по электротехнике Вы можете прочитать, что активная мощность (рассеиваемая на активном сопротивлении) измеряется в ваттах, а реактивная мощность (циркулирующая через реактивное сопротивление) измеряется в варах; так же для характеристики мощности нагрузки используют ещё два параметра: полную мощность и коэффициент мощности. Все эти 4 параметра:

Активная мощность: обозначение P, единица измерения: Ватт
Реактивная мощность: обозначение Q, единица измерения: ВАр (Вольт Ампер реактивный)
Полная мощность: обозначение S, единица измерения: ВА (Вольт Ампер)
Коэффициент мощности: обозначение k или cosФ, единица измерения: безразмерная величина

Эти параметры связаны соотношениями: S*S=P*P+Q*Q, cosФ=k=P/S

Также cosФ называется коэффициентом мощности (Power Factor – PF)

Поэтому в электротехнике для характеристики мощности задаются любые два из этих параметров так как остальные могут быть найдены из этих двух.

Например, электромоторы, лампы (разрядные) — в тех. данных указаны P[кВт] и cosФ:
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (двигатели АИР: см. приложение)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (лампы ДРЛ: см. приложение)
(примеры технических данных разных нагрузок см. приложение ниже)

То же самое и с источниками питания. Их мощность (нагрузочная способность) характеризуется одним параметром для источников питания постоянного тока – активная мощность (Вт), и двумя параметрами для ист. питания переменного тока. Обычно этими двумя параметрами являются полная мощность (ВА) и активная (Вт). См. например параметры ДГУ и ИБП.

Большинство офисной и бытовой техники, активные (реактивное сопротивление отсутствует или мало), поэтому их мощность указывается в Ваттах. В этом случае при расчёте нагрузки используется значение мощности ИБП в Ваттах. Если нагрузкой являются компьютеры с блоками питания (БП) без коррекции входного коэффициента мощности (APFC), лазерный принтер, холодильник, кондиционер, электромотор (например погружной насос или мотор в составе станка), люминисцентные балластные лампы и др. – при расчёте используются все вых. данные ибп: кВА, кВт, перегрузочные характеристики и др.

См. учебники по электротехнике, например:

1. Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники. — М.: Издательский центр «Академия», 2004.

2. Немцов М. В. Электротехника и электроника. — М.: Издательский центр «Академия», 2007.

3. Частоедов Л. А. Электротехника. — М.: Высшая школа, 1989.

Так же см. AC power, Power factor, Electrical resistance, Reactance http://en.wikipedia.org
(перевод: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Приложение

Пример 1: мощность трансформаторов и автотрансформаторов указывается в ВА (Вольт·Амперах)

Трансформаторы питания номинальной выходной мощностью 25-60 ВА
http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (трансформаторы ТП)

http://metz. by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (трансформаторы ТСГЛ)

Однофазные автотрансформаторы
TDGC2-0.5 kVa, 2A		АОСН-2-220-82
TDGC2-1.0 kVa, 4A	Латр 1.25	АОСН-4-220-82
TDGC2-2.0 kVa, 8A	Латр 2.5	АОСН-8-220-82
TDGC2-3.0 kVa, 12A
TDGC2-4.0 kVa, 16A
TDGC2-5.0 kVa, 20A		АОСН-20-220
TDGC2-7.0 kVa, 28A
TDGC2-10 kVa, 40A		АОМН-40-220
TDGC2-15 kVa, 60A
TDGC2-20 kVa, 80A

http://www.

gstransformers.com/products/voltage-regulators.html (ЛАТР / лабораторные автотрансформаторы TDGC2)

Пример 2: мощность конденсаторов указывается в Варах (Вольт·Амперах реактивных)

http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (конденсаторы K78-39)

http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (конденсаторы УК)

Пример 3: технические данные электромоторов содержат активную мощность (кВт) и cosФ

Для таких нагрузок как электромоторы, лампы (разрядные), компьютерные блоки питания, комбинированные нагрузки и др. — в технических данных указаны P [кВт] и cosФ (активная мощность и коэффициент мощности) или S [кВА] и cosФ (полная мощность и коэффициент мощности).

http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (двигатели АИР)

http://www. weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(комбинированная нагрузка – станок плазменной резки стали / Inverter Plasma cutter LGK160 (IGBT)

Технические данные разрядных ламп содержат активную мощность (кВт) и cosФ
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (лампы ДРЛ)

http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid=365&area=en (блок питания ПК)

Дополнение 1

Если нагрузка имеет высокий коэффициент мощности (0.8 … 1.0), то её свойства приближаются к активной нагрузке. Такая нагрузка является идеальной как для сетевой линии, так и для источников электроэнергии, т.к. не порождает реактивных токов и мощностей в системе.

Если нагрузка имеет низкий коэффициент мощности (менее 0.8 … 1.0), то в линии питания циркулируют большие реактивные токи (и мощности). Это паразитное явление приводит к повышению потерь в проводах линии (нагрев и др.

), нарушению режима работы источников (генераторов) и трансформаторов сети, а также др. проблемам.

Поэтому во многих странах приняты стандарты нормирующие коэффициент мощности оборудования.

Дополнение 2

Оборудование однонагрузочное (например, БП ПК) и многосоставное комбинированное (например, фрезерный промышленный станок, имеющий в составе несколько моторов, ПК, освещение и др.) имеют низкие коэффициенты мощности (менее 0.8) внутренних агрегатов (например, выпрямитель БП ПК или электромотор имеют коэффициент мощности 0.6 .. 0.8). Поэтому в настоящее время большинство оборудования имеет входной блок корректора коэффициента мощности. В этом случае входной коэффициент мощности равен 0.9 … 1.0, что соответствует нормативным стандартам.

Дополнение 3. Важное замечание относительно коэффициента мощности ИБП и стабилизаторов напряжения

Нагрузочная способность ИБП и ДГУ нормирована на стандартную промышленную нагрузку (коэффициент мощности 0. 8 с индуктивным характером). Например, ИБП 100 кВА / 80 кВт. Это означает, что устройство может питать активную нагрузку максимальной мощности 80 кВт, или смешанную (активно-реактивную) нагрузку максимальной мощности 100 кВА с индуктивным коэффициентом мощности 0.8.

В стабилизаторах напряжения дело обстоит иначе. Для стабилизатора коэффициент мощности нагрузки безразличен. Например, стабилизатор напряжения 100 кВА. Это означает, что устройство может питать активную нагрузку максимальной мощности 100 кВт, или любую другую (чисто активную, чисто реактивную, смешанную) мощностью 100 кВА или 100 кВАр с любым коэффициентом мощности емкостного или индуктивного характера. Обратите внимание, что это справедливо для линейной нагрузки (без высших гармоник тока). При больших гармонических искажениях тока нагрузки (высокий КНИ) выходная мощность стабилизатора снижается.

Дополнение 4

Наглядные примеры чистой активной и чистой реактивных нагрузок:

К сети переменного тока 220 VAC подключена лампа накаливания 100 Вт – везде в цепи есть ток проводимости (через проводники проводов и вольфрамовый волосок лампы). Характеристики нагрузки (лампы): мощность S=P~=100 ВА=100 Вт, PF=1 => вся электрическая мощность активная, а значит она целиком поглащается в лампе и превращается в мощность тепла и света.
К сети переменного тока 220 VAC подключен неполярный конденсатор 7 мкФ – в цепи проводов есть ток проводимости, внутри конденсатора идёт ток смещения (через диэлектрик). Характеристики нагрузки (конденсатора): мощность S=Q~=100 ВА=100 ВАр, PF=0 => вся электрическая мощность реактивная, а значит она постоянно циркулирует от источника к нагрузке и обратно, опять к нагрузке и т.д.

Дополнение 5

Для обозначения преобладающего реактивного сопротивления (индуктивного либо ёмкостного) коэффициенту мощности приписывается знак:

+ (плюс) – если суммарное реактивное сопротивление является индуктивным (пример: PF=+0.5). Фаза тока отстаёт от фазы напряжения на угол Ф.

— (минус) – если суммарное реактивное сопротивление является ёмкостным (пример: PF=-0,5). Фаза тока опережает фазу напряжения на угол Ф.

Дополнение 6

В различных областях техники мощность может быть либо полезной, либо паразитной НЕЗАВИСИМО от того активная она или реактивная. Например, необходимо различать активную полезную мощность рассеиваемую на рабочей нагрузке и активную паразитную мощность рассеиваемую в линии электропередачи. Так, например, в электротехнике при расчете активной и реактивной мощностей наиболее часто активная мощность является полезной мощностью, передаваемой в нагрузку и является реальной (не мнимой) величиной. А в электронике при расчёте конденсаторов или расчёте самих линий передач активная мощность является паразитной мощностью, теряемой на разогрев конденсатора (или линии) и является мнимой величиной. Причём, деление на мнимые и немнимые величины производится только для удобства рассчётов. На самом деле, все физические величины конечно реальные.

Дополнительные вопросы

Вопрос 1:
Почему во всех учебниках электротехники при расчете цепей переменного тока используют мнимые числа / величины (например, реактивная мощность, реактивное сопротивление и др. ), которые не существуют в реальности?

Ответ:
Да, все отдельные величины в окружающем мире – действительные. В том числе температура, реактивное сопротивление, и т.д. Использование мнимых (комплексных) чисел – это только математический приём, облегчающий вычисления. В результате вычисления получается обязательно действительное число. Пример: реактивная мощность нагрузки (конденсатора) 20кВАр – это реальный поток энергии, то есть реальные Ватты, циркулирующие в цепи источник–нагрузка. Но что бы отличить эти Ватты от Ваттов, безвозвратно поглащаемых нагрузкой, эти «циркулирующие Ватты» решили называть Вольт·Амперами реактивными [6].

Замечание:
Раньше в физике использовались только одиночные величины и при расчете все математические величины соответствовали реальным величинам окружающего мира. Например, расстояние равно скорость умножить на время (S=v*t). Затем с развитием физики, то есть по мере изучения более сложных объектов (свет, волны, переменный электрический ток, атом, космос и др. ) появилось такое большое количество физических величин, что рассчитывать каждую в отдельности стало невозможно. Это проблема не только ручного вычисления, но и проблема составления программ для ЭВМ. Для решения данное задачи близкие одиночные величины стали объединять в более сложные (включающие 2 и более одиночных величин), подчиняющиеся известным в математике законам преобразования. Так появились скалярные (одиночные) величины (температура и др.), векторные и комплексные сдвоенные (импеданс и др.), векторные строенные (вектор магнитного поля и др.), и более сложные величины – матрицы и тензоры (тензор диэлектрической проницаемости, тензор Риччи и др.). Для упрощения рассчетов в электротехнике используются следующие мнимые (комплексные) сдвоенные величины:

Полное сопротивление (импеданс) Z=R+iX
Полная мощность S=P+iQ
Диэлектрическая проницаемость e=e’+ie»
Магнитная проницаемость m=m’+im»
и др.

Вопрос 2:

На странице http://en. wikipedia.org/wiki/Ac_power показаны S P Q Ф на комплексной, то есть мнимой / несуществующей плоскости. Какое отношение это все имеет к реальности?

Ответ:
Проводить расчеты с реальными синусоидами сложно, поэтому для упрощения вычислений используют векторное (комплексное) представление как на рис. выше. Но это не значит, что показанные на рисунке S P Q не имеют отношения к реальности. Реальные величины S P Q могут быть представлены в обычном виде, на основе измерений синусоидальных сигналов осциллографом. Величины S P Q Ф I U в цепи переменного тока «источник-нагрузка» зависят от нагрузки. Ниже показан пример [5] реальных синусоидальных сигналов S P Q и Ф для случая нагрузки состоящей из последовательно соединённых активного и реактивного (индуктивного) сопротивлений.

Вопрос 3:
Обычными токовыми клещами и мультиметром измерен ток нагрузки 10 A, и напряжение на нагрузке 225 В. Перемножаем и получаем мощность нагрузки в Вт: 10 A · 225В = 2250 Вт.

Ответ:
Вы получили (рассчитали) полную мощность нагрузки 2250 ВА. Поэтому ваш ответ будет справедлив только, если ваша нагрузка чисто активная, тогда действительно Вольт·Ампер равен Ватту. Для всех других типов нагрузок (например электромотор) – нет. Для измерения всех характеристик любой произвольной нагрузки необходимо использовать анализатор сети, например APPA137:

См. дополнительную литературу, например:

[1]. Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники. — М.: Издательский центр «Академия», 2004.

[2]. Немцов М. В. Электротехника и электроника. — М.: Издательский центр «Академия», 2007.

[3]. Частоедов Л. А. Электротехника. — М.: Высшая школа, 1989.

[4]. AC power, Power factor, Electrical resistance, Reactance
http://en.wikipedia.org (перевод: http://electron287. narod.ru/pages/page1.html)

[5]. Теория и расчёт трансформаторов малой мощности Ю.Н.Стародубцев / РадиоСофт Москва 2005 г. / rev d25d5r4feb2013

[6]. Международная система единиц, СИ, см напр. ГОСТ 8.417-2002. ЕДИНИЦЫ ВЕЛИЧИН

Что такое va в электрике. Мощности разного уровня: отличие кВа от кВт

Длина и расстояние Масса Меры объема сыпучих продуктов и продуктов питания Площадь Объем и единицы измерения в кулинарных рецептах Температура Давление, механическое напряжение, модуль Юнга Энергия и работа Мощность Сила Время Линейная скорость Плоский угол Тепловая эффективность и топливная экономичность Числа Единицы измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Угловая скорость и частота вращения Ускорение Угловое ускорение Плотность Удельный объем Момент инерции Момент силы Вращающий момент Удельная теплота сгорания (по массе) Плотность энергии и удельная теплота сгорания топлива (по объему) Разность температур Коэффициент теплового расширения Термическое сопротивление Удельная теплопроводность Удельная теплоёмкость Энергетическая экспозиция, мощность теплового излучения Плотность теплового потока Коэффициент теплоотдачи Объёмный расход Массовый расход Молярный расход Плотность потока массы Молярная концентрация Массовая концентрация в растворе Динамическая (абсолютная) вязкость Кинематическая вязкость Поверхностное натяжение Паропроницаемость Паропроницаемость, скорость переноса пара Уровень звука Чувствительность микрофонов Уровень звукового давления (SPL) Яркость Сила света Освещённость Разрешение в компьютерной графике Частота и длина волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Электрический заряд Линейная плотность заряда Поверхностная плотность заряда Объемная плотность заряда Электрический ток Линейная плотность тока Поверхностная плотность тока Напряжённость электрического поля Электростатический потенциал и напряжение Электрическое сопротивление Удельное электрическое сопротивление Электрическая проводимость Удельная электрическая проводимость Электрическая емкость Индуктивность Американский калибр проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Магнитодвижущая сила Напряженность магнитного поля Магнитный поток Магнитная индукция Мощность поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Радиоактивный распад Радиация. Экспозиционная доза Радиация. Поглощённая доза Десятичные приставки Передача данных Типографика и обработка изображений Единицы измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 ватт [Вт] = 0,001 киловольт-ампер [кВ·А]

Исходная величина

Преобразованная величина

ватт эксаватт петаватт тераватт гигаватт мегаватт киловатт гектоватт декаватт дециватт сантиватт милливатт микроватт нановатт пиковатт фемтоватт аттоватт лошадиная сила лошадиная сила метрическая лошадиная сила котловая лошадиная сила электрическая лошадиная сила насосная лошадиная сила лошадиная сила (немецкая) брит. термическая единица (межд.) в час брит. термическая единица (межд.) в минуту брит. термическая единица (межд.) в секунду брит. термическая единица (термохим.) в час брит. термическая единица (термохим.) в минуту брит. термическая единица (термохим.) в секунду МBTU (международная) в час Тысяча BTU в час МMBTU (международная) в час Миллион BTU в час тонна охлаждения килокалория (межд.) в час килокалория (межд.) в минуту килокалория (межд.) в секунду килокалория (терм.) в час килокалория (терм.) в минуту килокалория (терм.) в секунду калория (межд.) в час калория (межд.) в минуту калория (межд.) в секунду калория (терм.) в час калория (терм.) в минуту калория (терм.) в секунду фут фунт-сила в час фут·фунт-сила/минуту фут·фунт-сила/секунду фунт-фут в час фунт-фут в минуту фунт-фут в секунду эрг в секунду киловольт-ампер вольт-ампер ньютон-метр в секунду джоуль в секунду эксаджоуль в секунду пет

Чем отличаются кВА и кВт

Электрическая мощность — это величина, которая характеризует скорость передачи, потребления или генерации электрической энергии за единицу времени.

Чем больше значение мощности, тем большую работу сможет выполнить электрооборудование за единицу времени. Мощность бывает полная, реактивная и активная.

S — полная мощность измеряется в кВА (килоВольтАмперах)

A — активная мощность измеряется в кВт (килоВаттах)

P — реактивная мощность измеряется в кВар (килоВарах)

Определение

Вольт-Ампер (В•А, а также V•A) — единица измерения полной мощности, соответственно, 1 кВА=10³ ВА, т.е. 1000 ВА. Полная мощность тока равна произведению действующей в цепи силы тока (А) на действующее на ее зажимах напряжение (В).

Ватт (ВТ, а также W) — единица измерения активной мощности, соответственно, 1 кВт=10³ Вт, т.е. 1000 Вт. 1Ватт — это мощность, при которой за одну секунду совершается работа в 1 Джоуль. Часть полной мощности, которая передалась в нагрузку за определённый период переменного тока, называется мощностью активной. Она рассчитывается как произведение действующих значений электрического тока и напряжения на косинус угла (cos φ) сдвига фаз между ними.

Сos φ является величиной, характеризующей качество электрооборудования с точки зрения экономии электрической энергии. Чем больше косинус фи, тем больше электроэнергии от источника попадает в нагрузку (величина активной мощности приближается к величине полной).

Мощность, которая не передалась в нагрузку, а была потрачена на нагрев и излучение, называется реактивной мощностью.

к содержанию ↑

Сравнение

При выборе электростанции или стабилизатора необходимо помнить, что кВА — это полная мощность (потребляемая оборудованием), а кВт — мощность активная (т.е. затраченная на выполнение полезной работы).

Полная мощность (кВА) представляет собой сумму активной и реактивной мощностей. Все электроприборы-потребители можно разделить на две категории: активные (лампа накаливания, обогреватель, электроплита и др.) и реактивные (кондиционеры, телевизоры, дрели, люминесцентные лампы и др.).

Различные потребители обладают различным соотношением активной и полной мощности, в зависимости от категории.

к содержанию ↑

Выводы TheDifference.ru

Чтобы определить суммарную мощность всех потребителей для активных приборов достаточно сложить все активные мощности (кВт). То есть, если по паспорту прибор (активный) потребляет, например, 1 кВт, то для его питания достаточно именно 1 кВт.
Для реактивных приборов требуется сложение полных мощностей всего электрооборудования, т.к. у реактивных потребителей часть энергии превращается в свет или тепло. В инженерных расчётах для таких приборов полная мощность вычисляется по формуле: S = А/соs φ.

Электроблок

Вольт (В)

Определение вольт

Вольт — электрическая единица измерения напряжения или разности потенциалов (обозначение: В).

Один вольт определяется как потребление энергии в один джоуль на электрический заряд в один кулон.

1 В = 1 Дж / К

Один вольт равен току, умноженному на 1 ампер на сопротивление 1 Ом:

1 В = 1 А 1 Ом

Алессандро Вольта

Блок Volt назван в честь итальянца Алессандро Вольта. физик, который изобрел электрическую батарею.

Субблоки вольт и таблица преобразования

наименование	символ	преобразование	, пример
мкв	мкВ	1 мкВ = 10 ^-6 В	В = 30 мкВ
милливольт	мВ	1 мВ = 10 ^-3 В	В = 5 мВ
вольт	В	–	В = 10 В
киловольт	кВ	1 кВ = 10 ³ В	В _{= 2 кВ}
мегавольт	МВ	1 мВ = 10 ⁶ В	В _{= 5 мВ}

Преобразование из вольт в ватты

Мощность в ваттах (Вт) равна напряжению в вольтах (В), умноженному на ток в амперах (A):

Вт (Вт) = вольт (В) × ампер (A)

Конверсия вольт в джоули

Энергия в джоулях (Дж) равна напряжению в вольтах (В). умножить на электрический заряд в кулонах (Кл):

джоулей (Дж) = вольт (В) × кулоны (Кл)

Преобразование из вольт в амперы

Ток в амперах (А) равен напряжению в вольтах (В) деленное на сопротивление в омах (Ом):

ампер (А) = вольт (В) / ом (Ом)

Ток в амперах (A) равен мощности в ваттах (Вт) разделить на напряжение в вольтах (В):

ампер (А) = ватт (Вт) / вольт (В)

Преобразование из вольт в электрон-вольт

Энергия в электронвольтах (эВ) равна разности потенциалов или напряжению в вольтах (В), умноженному на электрический заряд в зарядах электронов (е):

электронвольт (эВ) = вольт (В) × заряд электрона (е)

= вольт (В) × 1.602176e-19 кулонов (C)

См. Также

Что такое электрическое поле? Определение, типы и свойства

Определение: Область вокруг электрического заряда, в которой действует напряжение или электрическая сила, называется электрическим полем или электростатическим полем. Если величина заряда велика, это может создать огромное напряжение вокруг области. Электрическое поле обозначается символом E. Единица измерения электрического поля в системе СИ — ньютон на кулон, что равно вольтам на метр.

Электрическое поле представлено воображаемыми силовыми линиями. Для положительного заряда силовая линия выходит из заряда, а для отрицательного заряда силовая линия будет двигаться в сторону заряда. Электрическое поле для положительных и отрицательных зарядов показано ниже

Рассмотрим единичный заряд Q, помещенный в вакуум. Если рядом с Q поместить другой заряд q, то согласно закону Кулона заряд Q приложит к нему силу. Заряд Q создает вокруг себя электрическое поле, и когда рядом с ним помещается любой другой заряд, электрическое поле Q прикладывает к нему силу.Электрическое поле, создаваемое зарядом Q в точке r, равно

где Q — заряд единицы
r — расстояние между зарядами

Заряд Q прилагает силу к заряду q, выражается как

Заряд q также прикладывает к заряду Q равную и противоположную силу.

Типы электрического поля

Электрическое поле в основном подразделяется на два типа. Это однородное электрическое поле и неоднородное электрическое поле.

1. Равномерное электрическое поле

Когда электрическое поле постоянно в каждой точке, это поле называется однородным электрическим полем.Постоянное поле получается путем размещения двух проводников параллельно друг другу, и разность потенциалов между ними остается одинаковой в каждой точке.

2. Неоднородное электрическое поле

Поле, которое нерегулярно в каждой точке, называется неоднородным электрическим полем. Неоднородное поле имеет разную величину и направление.

Свойства электрического поля

Ниже приведены свойства электрического поля.

Линии поля никогда не пересекаются.
Они перпендикулярны заряду на поверхности.
Поле сильное, когда линии расположены близко друг к другу, и слабое, когда силовые линии удаляются друг от друга.
Количество силовых линий прямо пропорционально величине заряда.
Линия электрического поля начинается от положительного заряда и заканчивается отрицательным зарядом.
Если заряд одиночный, то они начинаются или заканчиваются на бесконечности.
Линейные кривые непрерывны в свободной от заряда области.

Когда электрическое и магнитное поля объединяются, они образуют электромагнитное поле.

Что такое электрическая цепь? (с рисунками)

Электрическая цепь — это устройство, которое использует электричество для выполнения определенной задачи, например, для создания вакуума или питания лампы. Схема представляет собой замкнутый контур, состоящий из источника питания, проводов, предохранителя, нагрузки и переключателя. Электричество проходит через цепь и доставляется к объекту, который питает, например, к вакуумному двигателю или лампочке, после чего электричество отправляется обратно к первоначальному источнику; этот возврат электричества позволяет цепи поддерживать электрический ток. Существуют три типа электрических цепей: последовательная цепь, параллельная цепь и последовательно-параллельная цепь; В зависимости от типа цепи, электричество может продолжать течь, если цепь перестает работать. Две концепции, закон Ома и напряжение источника, могут влиять на количество электричества, протекающего через цепь, и, следовательно, на то, насколько хорошо электрическая цепь функционирует.

Техник по ремонту электрических цепей.

Как это работает

Большинство устройств, работающих от электричества, содержат электрическую цепь; при подключении к источнику питания, например, к электрической розетке, электричество может проходить через электрическую цепь внутри устройства, а затем возвращаться к исходному источнику питания, чтобы продолжить поток электричества. Другими словами, когда переключатель питания включен, электрическая цепь замыкается, и ток течет от положительной клеммы источника питания через провод к нагрузке и, наконец, к отрицательной клемме. Любое устройство, которое потребляет энергию, протекающую по цепи, и преобразует эту энергию в работу, называется нагрузкой. Лампочка — один из примеров нагрузки; он потребляет электричество из цепи и преобразует его в работу — тепло и свет.

Предохранители в блоке предохранителей.

Типы цепей

Последовательная схема является самой простой, потому что у нее есть только один возможный путь, по которому может течь электрический ток; при разрыве электрической цепи ни одно из устройств нагрузки не будет работать. Разница с параллельными цепями состоит в том, что они содержат более одного пути для прохождения электричества, поэтому, если один из путей будет нарушен, другие пути будут продолжать работать.Однако последовательно-параллельная цепь представляет собой комбинацию первых двух: она подключает некоторые нагрузки к последовательной цепи, а другие — к параллельным цепям. При разрыве последовательной цепи ни одна из нагрузок не будет работать, но если одна из параллельных цепей разорвется, эта параллельная цепь и последовательная цепь перестанут работать, а другие параллельные цепи продолжат работу.

Предохранитель — это ключевая часть электрической цепи.

Закон Ома

Многие «законы» применимы к электрическим цепям, но Закон Ома, вероятно, наиболее известен. Закон Ома гласит, что ток электрической цепи прямо пропорционален ее напряжению и обратно пропорционален ее сопротивлению. Так, например, если напряжение увеличивается, ток также увеличивается, а если увеличивается сопротивление, ток уменьшается; обе ситуации напрямую влияют на эффективность электрических цепей.Чтобы понять закон Ома, важно понимать концепции тока, напряжения и сопротивления: ток — это поток электрического заряда, напряжение — это сила, которая движет ток в одном направлении, а сопротивление — это противоположность объекта наличию ток проходит через него. Формула закона Ома: E = I x R, где E = напряжение в вольтах, I = ток в амперах и R = сопротивление в омах; эту формулу можно использовать для анализа напряжения, тока и сопротивления электрических цепей.

Амперы, вольты, ватты и омы измеряют различные аспекты электричества при его прохождении по цепи.

Источник напряжения

Еще одно важное понятие, касающееся электрических цепей, напряжение источника относится к величине напряжения, которое вырабатывается источником питания и прикладывается к цепи.Другими словами, напряжение источника зависит от того, сколько электроэнергии будет получать цепь. Напряжение источника зависит от величины сопротивления в электрической цепи; это также может повлиять на величину тока, поскольку на ток обычно влияют как напряжение, так и сопротивление. Однако сопротивление не зависит от напряжения или тока, но может уменьшить как напряжение, так и ток в электрических цепях.

Резисторы — это электрические устройства, управляющие прохождением тока через цепь.