Закон Ома на допомогу. Частина 2

Магазин Gtest® пропонує широку номенклатуру осцилографів на сторінці сайту в самому кінці цього Розділу, а також рекомендовані прилади та статті для самоосвіти.

Розрахунок потужності електроенергії

Тлумачення формули потужності

Ми знаємо формулу визначення потужності в електричному ланцюзі: помноживши напругу у вольтах на силу струму в амперах, ми отримуємо відповідь у ватах. Давайте застосуємо це на прикладі схеми:

Як використовувати закон Ома для визначення струму

У наведеній схемі ми знаємо, що напруга батареї становить 18 В, а опір лампи - 3 Ом. Використовуючи закон Ома для визначення струму, отримуємо:

Тепер, коли ми знаємо струм, можемо помножити його на напругу для визначення потужності:

Це означає, що лампа розсіює потужність 108 Вт у вигляді світла та тепла.

Збільшення напруги батареї

Спробуємо взяти ту саму схему та збільшити напругу батареї, щоб подивитися, що станеться. Логічно припустити, що струм у колі збільшиться зі збільшенням напруги, тоді як опір лампи залишиться незмінним.

Відповідно збільшиться і потужність:

Тепер напруга батареї становить 36 В замість 18 В. Лампа, як і раніше, має опір 3 Ом. Струм тепер дорівнює:

Це цілком зрозуміло: якщо I = E/R і ми подвоюємо E, а R залишається незмінним, то струм також повинен подвоїтися. У нашому випадку він зріс з 6 А до 12 А.

Тепер визначимо потужність:

Як збільшення напруги батареї впливає на потужність?

Зверніть увагу, що потужність збільшилася не просто пропорційно струму, а в чотири рази. Це пояснюється тим, що потужність є добутком напруги та струму, а в даному випадку подвоїлися обидві величини. Таким чином, потужність збільшується у 2 × 2 = 4 рази.

Це легко перевірити: 432 Вт / 108 Вт = 4.

Використовуючи алгебраїчні перетворення формули потужності, можна отримати інші варіанти для випадків, коли відомі не всі параметри.

Якщо відомі лише напруга (E) та опір (R):

Якщо відомі лише струм (I) та опір (R):

Закон Джоуля та закон Ома

Історично саме Джеймс Прескотт Джоуль, а не Георг Симон Ом, першим відкрив математичний зв'язок між потужністю, що розсіюється, та струмом, який проходить через опір. Це відкриття було опубліковане у 1841 році та відоме як закон Джоуля.

Закон Джоуля має вигляд:

Проте рівняння потужності настільки тісно пов'язані із законом Ома, що їх часто помилково приписують саме Ому.

Огляд

• Потужність вимірюється у ватах (W).
• Закон Джоуля: P = I²R.
• Потужність також визначається формулами P = IE та P = E²/R.
• Для розрахунку потужності використовуються напруга, струм та опір електричного кола.

купити осцилограф в Україні