Elektrotehnikas leitakse sageli võimsuse mõiste. Sel juhul ei räägi me ämbrist või muust anumast, vaid juhi, aku ja kondensaatori elektrilisest võimsusest. Neid mõisteid on võimatu segi ajada. Selles artiklis selgitame välja, mis on elektrivõimsus, millest see sõltub ja millistes ühikutes seda mõõdetakse.
Sisu:
- Definitsioon
- Kondensaatorid
- Patareid ja mahutavus
Definitsioon
Juhtide jaoks on elektriline võimsus suurus, mis iseloomustab keha võimet koguda elektrilaengut. See on selle füüsiline tähendus. Seda tähistatakse ladina tähega C. See võrdub laengu ja potentsiaali suhtega, kui see on kirjutatud valemi kujul, saadakse järgmine:
C = q / F
Iga objekti elektriline võimsus sõltub selle kujust ja geomeetrilistest mõõtmetest. Kui vaadelda näitena pallikujulist juhti, näeb selle väärtuse arvutamise valem välja järgmine:
See valem kehtib üksikjuhi kohta. Kui asetate kaks juhti kõrvuti ja eraldate need dielektrikuga, saate kondensaatori. Sellest veidi hiljem lähemalt, nüüd mõtleme välja, milles elektrivõimsust mõõdetakse.
Elektrilise võimsuse mõõtühik on farad. Kui jagame selle valemi järgi komponentideks, siis:
1 farad = 1 C / 1 V
Ajalooliselt ei valitud selle üksuse mõõtmed päris õigesti. Fakt on see, et praktikas tuleb töötada elektrilise võimsuse väärtustega: mil-, mikro-, nano- ja picofarad. Mis võrdub faraadi murdosadega, nimelt:
1 mF = 10 ^ (-3) F
1 μF = 10 ^ (- 6) F
1 nF = 10 ^ (- 9) F
1 pF = 10 ^ (-12) F
Kondensaatorid
Kondensaator on kaks teineteise vastas asetsevat juhtivast materjalist plaati, mille vahel on dielektriline kiht. Laetud olekus on plaatidel erinevad potentsiaalid: üks neist on positiivne ja teine negatiivne. Kondensaatori elektriline võimsus sõltub selle plaatide laengu suurusest ja potentsiaalide erinevusest, nendevahelisest pingest. Plaatide vahele tekib elektrostaatiline väli, mis hoiab laenguid plaatidel. Kondensaatori mahtuvuse valem üldjuhul:
C = q / U
Lihtsamalt öeldes sõltub kondensaatori mahtuvus plaatide pindalast ja nendevahelisest kaugusest, samuti nende vahel asuva materjali suhtelisest dielektrilisest konstandist. Neid eristab kasutatud dielektrik:
- keraamika;
- film;
- vilgukivi;
- metall-paber;
- elektrolüütiline;
- tantaal jne.
Kaante kuju järgi:
- tasane;
- silindriline;
- sfääriline jne.
Kuna figuuri pindala valem sõltub selle kujust, on võimsuse valem igal juhul erinev.
Lamekondensaatori jaoks:
Kahe kontsentrilise sfääri jaoks, millel on ühine keskpunkt:
Silindrilise kondensaatori jaoks:
Nagu ka teiste elektriahela elementide puhul, on ka sel juhul kondensaatorite ühendamiseks kaks peamist viisi: paralleelne ja jada.
Sellest sõltub saadud ahela lõplik elektriline mahtuvus. Mitme kondensaatori mahtuvuse arvutused sarnanevad erinevate ühenduste takistite takistuse arvutustega, ainult ühendusmeetodite valemid on vastupidised, see tähendab:
- Kui see on paralleelselt ühendatud, on ahela kogu elektriline võimsus iga elemendi võimsuste summa. Iga täiendav ühendamine suurendab koguvõimsust
Ctot = C1 + C2 + C3
- Jadaühenduse korral väheneb vooluahela elektriline võimsus, sarnaselt takistuse vähenemisega paralleelselt ühendatud takistite ahelas. See on:
Ctot = (1 / C1) + (1 / C2) + (1 / C3)
Tähtis! Paralleelühenduse skeemis on iga elemendi plaatide pinged samad. Seda kasutatakse elektrilise võimsuse suurte väärtuste saamiseks. Kahe elemendi jadaühenduses on mõlema kondensaatori plaatidel olevad pinged pooled kogupingest. Kolmele - kolmandale ja nii edasi.
Patareid ja mahutavus
Laetavate akude peamised omadused on järgmised:
- Nimipinge.
- Mahutavus.
- Maksimaalne tühjendusvool.
Sel juhul tööaja kvantitatiivsete omaduste määramiseks või lihtsamalt öeldes keeles, et arvutada, kui kaua seadme aku kestab, kasutage väärtust mahutavus.
Taaslaetavate akude puhul kasutatakse elektrilise võimsuse kirjeldamiseks järgmisi mõõtmeid:
- A * h - ampertunnid suurte akude, näiteks autoakude jaoks.
- mAh – milliampertunnid, kantavate seadmete, näiteks nutitelefonide, kvadrokopterite ja elektrooniliste sigarettide akude jaoks.
- W * tundi - vatt tundi.
Need omadused võimaldavad teil määrata, kui kaua aku antud koormusel vastu peab. Aku elektrilise võimsuse määramiseks mõõdetakse kulonides (C). Kulon on omakorda võrdne akule ülekantud elektrihulgaga voolutugevusel 1A 1 sekundi jooksul. Siis, kui tõlgida tundidesse, siis 1A vooluga edastatakse 1 tunniga 3600 C.
Üks aku mahtuvuse mõõtmise viise on aku tühjendamine teadaoleva vooluga ja selleks tuleb mõõta tühjenemise aega. Oletame, et kui aku tühjeneb 10 tunni jooksul vooluga 5A minimaalse pingeni, on selle võimsus 50 A * h
Elektriline võimsus on elektroonikas ja elektrotehnikas oluline suurus. Praktikas kasutatakse kondensaatoreid peaaegu igas elektroonikaseadme vooluringis. Näiteks toiteallikates - lainetuse tasandamiseks, kõrgepinge liigpinge mõju vähendamiseks toitelülititele. Erinevate vooluahelate juhtimise ajal, samuti PWM-kontrollerites töösageduse seadistamiseks. Patareid on samuti kõikjal. Üldiselt on energia salvestamise ja faasinihke ülesanded väga levinud.
Esitatud video aitab probleemi üksikasjalikumalt uurida:
Lühike selgitus on antud selles videoõpetuses:
Nüüd teate, mis on elektriline mahtuvus, millistes ühikutes seda mõõdetakse ja millest see väärtus sõltub. Loodame, et esitatud teave oli teile kasulik ja arusaadav!
Seotud materjalid:
- Kuidas määrata kondensaatori mahtuvust
- Mis on elektrilaeng
- Coulombi seadus lihtsate sõnadega
