по формуле или с помощью программы
Занимаясь проектированием электрических систем, необходимо грамотно оперировать такими величинами, как Амперы, Ватты и Вольты. Кроме того, нужно уметь правильно высчитывать их соотношение во время нагрузки на тот или иной механизм. Да, конечно, есть системы, в которых напряжение является фиксированным, например, домашняя сеть. Однако не нужно забывать о том, что сила и мощность тока все же являются разными понятиями, поэтому надо точно знать, сколько Ватт содержит 1 Ампер.
Есть ли разница между Вольтами и Ваттами?
Для начала давайте вспомним, что обозначают эти понятия. А также попробуем узнать, есть ли между ними существенная разница.
Итак, электрическое напряжение, производящее ток, сила которого равно 1 Ампер называется Вольт. При этом стоит отметить, что «работает» оно в проводнике с сопротивлением 1 Ом.
Вольт можно поделить:
- 1 000 000 микровольт
- 1 000 милливольт
В то же время можно сказать, что Ватт – это неизменная мощность электрического тока. При напряжении в 1 Вольт ее сила составляет 1 Ампер.
Исходя из вышесказанного, мы можем смело утверждать, что разница между этими понятиями все же есть. Следовательно, при работе с различными электрическими системами ее необходимо обязательно учитывать.
Что такое Ампер?
Далее, давайте попробуем разобраться с этим понятием. В первую очередь стоит отметить, что Ампер (А) — это сила тока считающаяся неизменной. Однако ее отличительной особенностью является то, что после взаимодействия с раствором кислотно-азотного серебра она отлагает каждую секунду по 0,00111800 г серебра .
Существует общепринятое деление, согласно которому 1 А содержит:
- 1 000 000 микроампер
- 1 000 миллиампер
Сколько Вольт содержит 1 Ампер?
Ответить на этот вопрос довольно сложно. Однако для того чтобы вам было легче разобраться с этим вопросом мы предлагаем вам ознакомиться с таблицами соотношений:
Для постоянного тока:
| Вт : А = А х Омы = √ (Вт х Омы) |
| Амперы | (Вт : В) = √(Вт : Омы) = В : Омы |
| Омы | В : А = Вт : (А)2 = (В)2 : Вт |
| Ватты | А х В = (А)2 х Омы = (В)2 : Омы |
Для переменного тока:
| Вольты | Вт : (А х cos Ψ) = А х Омы х cos Ψ = √(Вт х Омы) |
| Амперы | Вт: (В х cos Ψ) = 1/cos Ψ х √(Вт : Омы) = В : (Омы х cos Ψ) |
| Омы | В : (А х cos Ψ) = Вт : (А)2 • cos2 Ψ = (В)2 : Вт |
| Ватты | В х А х cos Ψ = (А)2 х Омы х cos2 Ψ = (В)2 : Омы |
Что такое Вольт-амперы и как их перевести в Ватты?
Еще одной единицей измерения мощности принятой в СИ является Вольт-ампер (ВА). Он равен произведению таких действующих значений, как
Дополнительно стоит отметить, что как правило, ВА применяются исключительно для того, чтобы оценить мощность в соединениях переменного тока. То есть в тех случаях, когда у Ватт и Вольт-ампер разное значение.
В настоящее время существует множество различных онлайн-калькуляторов, позволяющих быстро и легко перевести ВА в Вт. Процедура эта настолько проста, что мы не будем останавливать на ней свое внимание.
Но, специально для тех людей, у которых нет под рукой онлайн-калькулятора для перевода Вольт-ампер в Ватты, мы рассмотрим процесс перевода этих величин более подробно:
- Энергия производится или расходуется с определенной мощностью. А Ватт является одной из единиц измерения мощности.
- Для измерения величины силы электрического тока используют А, который равен 1 Кулону.
- Электродвижущая сила или напряжение измеряется в Вольтах.
- Для того чтобы запомнить как эти величины соотносятся друг с другом нужно выучить следующую формулу: Амперы = Ватты/Вольты
С помощью этой формулы мы можем узнать силу тока. Конечно, только в том случае, если нам уже известны напряжение и мощность.
То есть получается, что для пересчета Ватт в Амперы мы должны выяснить напряжение в системе. К примеру, в США напряжение в электросети составляет 120В, а в России – 220В.
При этом стоит отметить, что аккумуляторы или батареи, используемые в автомобилях, обычно имеют напряжение равное 12 В. А напряжение в небольших батарейках, используемых для различных портативных устройств, как правило, не превышает 1,5 В.
Таким образом, можно сказать, что зная напряжение и мощность, мы можем с легкостью узнать также и силу тока. Для этого нам нужно лишь правильно воспользоваться вышеприведенной формулой.
Давайте рассмотрим то, как это «работает» на конкретном примере: если напряжение равно 220В и мощность составляет 220Вт, то ток будет равен 220/220 или 1 А.
Сколько Ватт в 1 Ампере?
Теперь давайте попробуем перевести Ватты в Амперы. И для этого нам понадобится еще одна формула:
I = P / U
В ней I – это А, P – Ватт, а U – Вольт.
Произведя несложный расчет по данной формуле, мы сможем узнать, сколько Вт в одном А.
Как мы уже говорили ранее, существует еще один способ для того, чтобы рассчитать, сколько Ватт в 1 А. Для того чтобы воспользоваться им вам нужно будет открыть онлайн-калькулятор и ввести в него потребляемую мощность, а также напряжение.
Далее, вам всего лишь нужно будет нажать на кнопку с надписью «рассчитать» и в течение пары секунд специальная программа выдаст вам верное значение. Воспользовавшись таким способом вы, несомненно, сможете сэкономить свое время и силы, так как вам не придется самостоятельно рассчитывать все показатели с помощью формул.
Ватт, Вольт, Ампер. Вы подробно узнаете про эти величины электричества
Практически каждый человек слышал про параметры электричества как Вольт, Ампер и Ватты. Но на вопросы: что они означают и как измерить большинство из нас не сможет правильно ответить. Прочитайте эту статью до конца и Вы узнаете все по этой теме.
Определение величин.
Напряжение— это физическая величина, характеризующая величину отношения работы электрического поля в процессе переноса заряда из одной точки A в другую точку B к величине этого самого заряда. Проще говоря это разность потенциалов между двумя точками. Измеряется в Вольтах. Напряжение схоже по сути с величиной давления воды в трубе, чем оно выше тем быстрее вода течет из крана.
Величина стандартизированная и одинаковая для всех квартир, домов и гаражей равная 220 Вольт при однофазном электроснабжении. А для трехфазного подключения (изредка подключаются гаражи или отдельные большие частные дома)- она равна 380 Вольтам между тремя разноименными фазами, но между каждой отдельной фазой и нулем она опять будет равна 220 Вольтам.
Учитывайте, что допускается по ГОСТ 10 процентное отклонение для домашней электросети. Величина напряжения должна быть не менее 198 и не более 242 Вольт.
Сила тока— это физическая величина, равная отношению количества заряда за определенный промежуток времени протекающего через проводник к величине этого самого промежутка времени. Измеряется в Амперах.
Проще говоря, это количественный показатель потребляемой электроэнергии вашим каждым электроприбором в отдельности или всей квартиры в целом! Силу тока приблизительно можно сравнить с потоком воды из крана, чем больше Мы его открываем, тем больше воды выливается за единицу времени или наоборот.
Напряжение (U), ток (I) и сопротивление (R) участка цепи тесно взаимосвязаны и пропорциональны между собой по закону ОМА: I = U/R. Он звучит следующим образом- Сила тока в участке цепи обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи и прямо пропорциональна его напряжению на концах. Напряжение всегда равно 220 В в квартире и доме или 380 В в трехфазной сети. Переменными (изменяющимися ) будут две величины Сила тока и сопротивление, которые тесно напрямую взаимосвязаны, во сколько раз уменьшается сопротивление участка цепи- во столько раз увеличивается ток в этом же участке цепи. Сопротивление участка цепи измеряется в Омах и практически не применяется для описания характеристик электросети дома. Вместо него используется потребляемая мощность, которая зависит от подключенной нагрузки или мощности потребителей электрической энергии.
Мощность вычисляется путем умножения величины напряжения на потребляемый ток электроприбором. Иными словами, ее можно сравнить с количеством воды в литрах, которое выльется из крана. Измеряется в Ваттах. А Ватт (Киловатт= 1000 Ватт)/часах ведется учет электроэнергии. Так если в течении часа будет работать телевизор мощностью 50 Ватт, то его потребление составит 50 Ватт/час, а за 2 часа соответственно- 100 Ватт/час или 0.1 кВт\ч.
Пример расчета потребляемой мощности- стиральная машина потребляет из розетки 220 Вольт силу тока величиной 10 А, 10 А *220 В= 2200 Вт или 2.2 Киловатта, т. к. один Киловатт равен 1000 Ватт.
Измерение величин тока и напряжения.
- Для того что бы измерить напряжение необходимо мультиметр переключить в режим измерения переменного напряжения, при это установите верхний предел как можно выше. Я ставлю 400 Вольт. А затем коснуться измерительными щупами ноля и фазы в розетке или клемнике и на экране Вы увидите величину напряжения. Рекомендую более подробно прочитать в статье «Как измерить или проверить напряжение«.
- Ток измерять тяжелее, для его измерения необходимо переключить в режим измерения тока в Амперах и подключиться так, что бы ток проходил через электроизмерительный прибор, как показано выше на рисунке мультиметр необходимо подключить последовательно с источником энергопотребления. Или в более дорогих моделях мультиметров есть сверху два разводных дополнительных щупа, которые необходимо нажатием клавиши развести и пропустить внутрь провод, на котором необходимо измерить величину тока. Здесь два важных момента: заводить только один фазный провод и следить за тем, что бы плотно смыкались электроизмерительные щупы. Более подробно об измерении тока Вы узнаете из этой инструкции.
Рекомендую дополнительно прочитать нашу статью- Принципы работы электрического тока.
Зарядное устройство 2.4 ампера. Конвертер ватт в амперы. Ампер с точки зрения физики
На бытовых приборах (миксер, фен, блендер) производители пишут потребляемую мощность в ваттах, на устройствах, которые требуют больших объемов электрической нагрузки (электрическая плита, пылесос, водонагреватель), – в киловаттах. А на розетках или автоматических выключателях, через которые подключаются к сети приборы, принято указывать силу тока в амперах. Чтобы понять, выдержит ли розетка подключаемое устройство, нужно знать, как переводить амперы в ватты.
Единицы мощности
Перевод ватты в амперы и наоборот – понятие относительное, потому как это разные единицы измерения. Амперы – это физическая величина силы электрического тока, то есть скорость прохождения электричества через кабель. Ватт – величина электрической мощности, или скорость потребления электроэнергии. Но такой перевод необходим для того, чтобы рассчитать, соответствует ли значение силы тока значению его мощности.
Перевод ампера в ватты и киловатты
Знать, как посчитать соответствие ампер ваттам, нужно для того, чтобы определить, какое устройство способно выдержать мощность подключаемых потребителей. К таким устройствам относят защитную аппаратуру или коммутационную.
Перед тем как выбрать, какой автоматический выключатель или устройство защитного отключения (УЗО) установить, нужно посчитать мощности потребления всех подключаемых приборов (утюг, лампы, стиральная машина, компьютер и т.д.). Или же наоборот, зная, какой стоит автомат или защитное устройство отключения, определить, какое оборудование выдержит нагрузку, а какое нет.
Для перевода ампера в киловатты и наоборот существует формула: I=P/U, где I – амперы, P – ватты, U – вольты. Вольты – это напряжение сети. В жилых помещениях используется однофазная сеть – 220 В. На производстве для подключения промышленного оборудования работает электрическая трехфазная сеть, значение которой равно 380 В. Исходя из этой формулы, зная амперы, можно посчитать соответствие ваттам и наоборот – перевести ватты в амперы.
Ситуация: имеется автоматический выключатель. Технические параметры: номинальный ток 25 А, 1-полюс. Нужно посчитать, какую ваттность приборов способен выдержать автомат.
Проще всего технические данные внести в калькулятор и рассчитать мощность. А также можно использовать формулу I=P/U, получится: 25 А=х Вт/220 В.
х Вт=5500 Вт.
Чтобы ватты перевести в киловатты,необходимо знать следующие меры мощности в ватт:
- 1000 Вт = 1 кВт,
- 1000 000 Вт = 1000 кВт = МВт,
- 1000 000 000 Вт = 1000 МВт = 1000000 кВт и т.д.
Значит, 5500 Вт =5,5 кВт. Ответ: автомат с номинальным током 25 А может выдержать нагрузку всех приборов общей мощностью 5,5 кВт, не более.
Применяют формулу с данными напряжения и силы тока для того, чтобы подобрать тип кабеля по мощности и силе тока. В таблице приведено соответствие тока сечению провода:
| Сечение жилы, мм² | Медные жилы проводов, кабелей | |||
|---|---|---|---|---|
| Напряжение 220 В | Напряжение 380 В | |||
| Ток, А | Мощность, кВт | Ток, А | Мощность, кВт | |
| 1,5 | 19 | 4,1 | 16 | 10,5 |
| 2,5 | 27 | 5,9 | 25 | 16,5 |
| 4 | 38 | 8,3 | 30 | 19,8 |
| 6 | 46 | 10,1 | 40 | 26,4 |
| 10 | 70 | 15,4 | 50 | 33 |
| 16 | 85 | 18,7 | 75 | 49,5 |
| 25 | 115 | 25,3 | 90 | 59,4 |
| 35 | 135 | 29,7 | 115 | 75,9 |
| 50 | 175 | 38,5 | 145 | 95,7 |
| 70 | 215 | 47,3 | 180 | 118,8 |
| 95 | 260 | 57,2 | 220 | 145,2 |
| 120 | 300 | 66 | 260 | 171,6 |
Как перевести ватт в ампер
Перевести ватт в ампер нужно в ситуации, когда необходимо поставить защитное устройство и нужно выбрать, с каким номинальным током оно должно быть. Из инструкции по эксплуатации ясно, сколько ватт потребляет бытовой прибор, подключаемый к однофазной сети.
Задача рассчитать, сколько ампер в ваттах или какая соответствует розетка для подключения, если микроволновая печь потребляет 1,5 кВт. Для удобства расчета киловатты лучше перевести в ватты: 1,5 кВт = 1500 Вт. Подставляем значения в формулу и получаем: 1500 Вт / 220 В = 6,81 А. Значения округляем в большую сторону и получаем 1500 Вт в пересчете на амперы – потребление тока СВЧ не менее 7 А.
Если подключать несколько приборов одновременно к одному устройству защиты, то чтобы посчитать, сколько в ваттах ампер, нужно все значения потребления сложить вместе. Например, в комнате используется освещение со светодиодными лампами 10 шт. по 6 Вт, утюг мощностью 2 кВт и телевизор 30 Вт. Сначала все показатели нужно перевести в ватты, получается:
- лампы 6*10= 60 Вт,
- утюг 2 кВт=2000 Вт,
- телевизор 30 Вт.
60+2000+30=2090 Вт.
Теперь можно перевести ампер в ватты, для этого подставляем значения в формулу 2090/220 В = 9,5 А ~ 10 А. Ответ: потребляемый ток около 10 А.
Необходимо знать, как перевести амперы в ватты без калькулятора. В таблице показано соответствие скорости потребления электроэнергии силе тока при однофазной и трехфазной сетях.
| Ампер (А) | Мощность (кВт) | |
| 220 В | 380 В | |
| 2 | 0,4 | 1,3 |
| 6 | 1,3 | 3,9 |
| 10 | 2,2 | 6,6 |
| 16 | 3,5 | 10,5 |
| 20 | 4,4 | 13,2 |
| 25 | 5,5 | 16,4 |
| 32 | 7,0 | 21,1 |
| 40 | 8,8 | 26,3 |
| 50 | 11,0 | 32,9 |
| 63 | 13,9 | 41,4 |
Каждый раз собираясь в отпуск или командировку приходится брать с собой целый ворох зарядок под различные девайсы. Недавно я приобрел компактное зарядное устройство Xiaomi на 4 порта, суммарно выдающее мощность 35W (7 ампер) или 2,4 ампера на один порт. Зарядка оказалась очень качественной и полностью соответствует заявленным характеристикам, поэтому решил поделится информацией.
Видео обзор с тестированием нагрузкой
Маленькая упаковка с логотипом Mi, основные характеристики указаны на одной из сторон:
- интерфейсы: 4 порта USB 2.0
- Input: AC 100-240V / 50-60Hz
- Output: 5.0V / 2.4A на порт или суммарно 7А
- Мощность: 35W
- Размеры: 6.50 x 6.18 x 2.80 см
В комплекте: зарядник и инструкция на китайском языке.
Размеры — очень компактные, она спокойно умещается в руке, в поездке много места не займет.
На лицевой части расположены 4 usb порта. Поддержки QC2.0 или QC3.0 нет, но максимальный ток 2,4A на порт и без этого быстро зарядит ваш смартфон или планшет.
Вилка складная и спрятана в корпус. Минусом можно считать то, что она китайская и дополнительно нужно использовать переходник, который в комплект не кладут. Если использовать зарядку дома, на постоянной основе, то конструкция выходит довольно громоздкой: переходник+зарядка+ кабеля. Хотя я приспособил ее и дома, просто кладу на бок и все выглядит довольно цивилизованно. В поездках этот вопрос вообще не имеет значения.
Но конечно самый интересный и главный вопрос — соответствие на заявленные характеристики. Прежде чем написать обзор я более месяца пользовался ей дома, как основной для зарядки своих гаджетов. В работе показала себя хорошо — не греется, не шумит. То что я не написал обзор раньше связанно также с тем фактом, что я ждал новую нагрузку для точных измерений возможности зарядки. Вот пару дней назад получил, но китайцы подложили «свинью» — нагрузка оказалась нерабочей…
Пришлось использовать старую, которая в принципе ничем не хуже, однако шаг в котором можно менять нагрузку равен 0,5А, что не позволяет точно вычислить максимальный потенциал зарядного. Но что есть то есть, буду тестировать на ней.
Первым делом узнаем сколько максимально зарядное может выдать в реальности на 1 порт. Начнем с постепенной нагрузки — 0,5А:
1А (на самом деле нагрузка потребляет чуть меньше — 0,95А)
2А (реальное потребление нагрузкой 1,88А)
И 2,5А (достигается путем использования 1,88А и дополнительного включение фонарика на 0,6А)
Как видим заявленные характеристики — соответствуют и даже больше. При заявленных 2,4А зарядное выдает 2,5А без значительной просадки в напряжении. А вот если нагрузить еще больше, например на 3А, она уже не справляется — ток почти не растет, а напряжение проседает.
Смартфон MI5S потребляет 1,75А
Смартфон Gemini потребляет 1,43А
Теперь включаем это все одновременно вместе с нагрузкой. Итого в сумме: 1.79А +1,75А+1.43А+2,5А = 7,47А. Это даже выше заявленных возможностей.
Напряжение проседает до 5,05V — 5,07V но зарядка держит нагрузку. Спустя 5 минут она уже значительно теплая и я решаю ее не мучать, т.к все же она не рассчитана на такую работу. Буквально немного уменьшив нагрузку, когда смартфон чуть зарядился и стал брать 1А (уменьшение нагрузки на 0,5А) сразу видим повышение напряжения до 5,15V — 5,2V, что уже вполне хорошо. В итоге заявленные характеристики полностью подтверждены. Зарядное устройство считаю качественным и к приобретению рекомендую.
В электротехнике существует множество единиц измерения, используемых при выполнении расчетов. Большие значение делятся на более мелкие, а те в свою очередь — на еще более мелкие. Поэтому, в зависимости от обстоятельств, приходится переводить одни единицы в другие. В процессе перевода нередко возникают разные вопросы, например, сколько миллиампер в ампере или ватт в киловатте и мегаватте.
Опытные специалисты выполняют такие операции практически не задумываясь, однако начинающие электрики иногда могут и ошибиться, особенно если возникает вопрос, что больше ампер или миллиампер? Чтобы исключить подобные ошибки, нужно иметь наиболее полное представление о конкретной единице измерения и все проблемы разрешатся сами собой.
Ампер с точки зрения физики
В физике и электротехнике ампер является величиной, характеризующей силу тока в количественном отношении. Для ее определения используются различные способы. Среди них наибольшее распространение получил метод прямых измерений, когда используется , тестер или мультиметр. При выполнении замеров эти приборы последовательно включаются в электрическую цепь.
Другой способ считается косвенным, требующим проведения специальных расчетов. В этом случае необходимо знать напряжение, приложенное к данному участку цепи, и сопротивление этого участка. После чего, сила тока легко определяется по формуле I = U/R, а полученный результат отображается в амперах.
В практической деятельности амперы используются довольно редко, поскольку эта единица считается слишком большой для обычного пользования. Поэтому большинство специалистов пользуются кратными единицами — миллиамперами (10-3А) и микроамперами (10-6А), которые по-другому могут обозначаться в виде 0,001 А и 0,000001 А. Однако при выполнении расчетов необходимо вновь перевести миллиамперы в амперы и во всех формулах применять уже эти единицы. Именно на этой стадии у многих возникает вопрос, как переводить миллиамперы в амперы.
Как измерить
Для того чтобы определить силу тока на конкретном участке цепи, используются измерительные приборы, перечисленные выше. Среди них наиболее точным считается амперметр, производящий замеры только одной величины, с использованием одной шкалы. Однако более удобными считаются тестеры и , с помощью которых осуществляется измерение не только силы тока, но и других электротехнических величин в различных диапазонах. Данные приборы обладают возможностью переключаться с одних единиц измерения на другие и точно определять, сколько миллиампер в ампере.
В некоторых случаях измерительное устройство может показать превышение диапазона. Чтобы решить эту проблему достаточно сделать перевод миллиампер в амперы и получить требуемое значение. Несмотря на высокие погрешности измерений, мультиметры и тестеры на практике применяются намного чаще амперметров, поскольку с их помощью большинство неисправностей очень быстро обнаруживается и устраняется. Кроме того, эти приборы при выполнении измерений не требуют обязательного разрыва цепи, и сила тока может быть измерена бесконтактным способом.
Как перевести
Наиболее простым способом считается перевод единиц вручную, наглядно показывая ампер и миллиампер, разница между которыми составляет 10-3. В качестве примера можно рассмотреть участок электрической цепи с напряжением 5 вольт и сопротивлением 100 Ом. Для того чтобы определить силу тока, необходимо воспользоваться формулой и разделить значение напряжения на сопротивление I = U/R = 5/100 = 0,05 А. Полученный результат не совсем удобен использования, поэтому его рекомендуется пересчитать в кратных единицах измерения, то есть, в миллиамперах.
В этом случае 1 ампер равен 1000 миллиампер. Для пересчета 0,05 А нужно умножить на 1000 и получится 50 мА. Точно так же делается обратная процедура, когда 50 мА делится на 1000, и в итоге получаются первоначальные 0,05 А. Таким образом, решая задачу на 1 ампер сколько приходится миллиампер получается количество, равное 1000.
Для того чтобы ускорить процедуру перевода единиц, были разработаны специальные таблицы, отображающие различные типы величин. Например, если один миллиампер составляет 0,001 ампера, то в обратном порядке один ампер будет равен 1000 миллиампер. На корпусах аккумуляторов помимо силы тока, добавляется количество времени, в течение которого они смогут отдать или получить определенный заряд. На различных зарядных устройствах наносится количество ампер или миллиампер, которые дополнительно означают их мощность.
В таблице, приведенной на рисунке, исключается применение большого количества нулей. Вместо них используются специальные приставки, обозначающие какую-то часть от целых чисел. Все вместе они представляют собой единое слово, в котором присутствует не только приставка, но и сама основная единица.
Современному комфорту нашей жизни мы обязаны именно электрическому току. Он освещает наши жилища, генерируя излучение в видимом диапазоне световых волн, готовит и подогревает пищу в разнообразных устройствах вроде электроплиток, микроволновых печей, тостеров, избавляя нас от необходимости поиска топлива для костра. Благодаря ему мы быстро перемещаемся в горизонтальной плоскости в электричках, метро и поездах, перемещаемся в вертикальной плоскости на эскалаторах и в кабинах лифтов. Теплу и комфорту в наших жилищах мы обязаны именно электрическому току, который течёт в кондиционерах, вентиляторах и электрообогревателях. Разнообразные электрические машины, приводимые в действие электрическим током, облегчают наш труд, как в быту, так и на производстве. Воистину мы живём в электрическом веке, поскольку именно благодаря электрическому току работают наши компьютеры и смартфоны, Интернет и телевидение, и другие умные электронные устройства. Недаром человечество столько усилий прилагает для выработки электричества на тепловых, атомных и гидроэлектростанциях — электричество само по себе является самой удобной формой энергии.
Как бы это парадоксально не звучало, но идеи практического использования электрического тока одними из первых взяла на вооружение самая консервативная часть общества — флотские офицеры. Понятно, пробиться наверх в этой закрытой касте было сложным делом, трудно было доказать адмиралам, начинавшим юнгами на парусном флоте, необходимость перехода на цельнометаллические корабли с паровыми двигателями, поэтому младшие офицеры всегда делали ставку на нововведения. Именно успех применения брандеров во время русско-турецкой войны в 1770 году, решившими исход сражения в Чесменской бухте, поставил вопрос о защите портов не только береговыми батареями, но и более современными на тот день средствами защиты — минными заграждениями.
Разработка подводных мин различных систем велась с начала 19-го века, наиболее удачными конструкциями стали автономные мины, приводимые в действие электричеством. В 70-х гг. 19-го века немецким физиком Генрихом Герцем было изобретено устройство для электрической детонации якорных мин с глубиной постановки до 40 м. Её модификации знакомы нам по историческим фильмам на военно-морскую тематику — это печально известная «рогатая» мина, в которой свинцовый «рог», содержащий ампулу, наполненную электролитом, сминался при контакте с корпусом судна, в результате чего начинала работать простейшая батарея, энергии которой было достаточно для детонации мины.
Моряки первыми оценили потенциал тогда ещё несовершенных мощных источников света — модификаций свечей Яблочкова, у которых источником света служила электрическая дуга и светящийся раскалённый положительный угольный электрод — для использования в целях сигнализации и освещения поля боя. Использование прожекторов давало подавляющее преимущество стороне, применивших их в ночных сражениях или просто использующих их как средство сигнализации для передачи информации и координации действий морских соединений. А оснащённые мощными прожекторами маяки упрощали навигацию в прибрежных опасных водах.
Не удивительно, что именно флот принял на ура способы беспроводной передачи информации — моряков не смущали большие размеры первых радиостанций, поскольку помещения кораблей позволяли разместить столь совершенные, хотя на тот момент и весьма громоздкие, устройства связи.
Электрические машины помогали упростить заряжание корабельных пушек, а электрические силовые агрегаты поворота орудийных башен повышали маневренность нанесения пушечных ударов. Команды, передаваемые по корабельному телеграфу, повышали оперативность взаимодействия всей команды, что давало немалое преимущество в боевых столкновениях.
Самым ужасающим применением электрического тока в истории флота было использование рейдерских дизель-электрических подлодок класса U Третьим Рейхом. Субмарины «Волчьей стаи» Гитлера потопили много судов транспортного флота союзников — достаточно вспомнить о печальной судьбе конвоя PQ-17.
Британским морякам удалось добыть несколько экземпляров шифровальных машин «Энигма» (Загадка), а британская разведка успешно расшифровала её код. Один из выдающихся ученых, который над этим работал — Алан Тьюринг, известный своим вкладом в основы информатики. Получив доступ к радиодепешам адмирала Дёница, союзный флот и береговая авиация смогли загнать «Волчью стаю» обратно к берегам Норвегии, Германии и Дании, поэтому операции с применением подлодок с 1943 года были ограничены краткосрочными рейдами.
Гитлер планировал оснастить свои подлодки ракетами Фау-2 для атак на восточное побережье США. К счастью, стремительные атаки союзников на Западном и Восточном фронтах не позволили этим планам осуществиться.
Современный флот немыслим без авианосцев и атомных подводных лодок, энергонезависимость которых обеспечивается атомными реакторами, удачно сочетающими в себе технологии 19-го века пара, технологии 20-го века электричества, и атомные технологии 21-го века. Реакторы атомоходов генерируют электрический ток в количестве, достаточном для обеспечения жизнедеятельности целого города.
Помимо этого, моряки вновь обратили своё внимание на электричество и апробируют применение рельсотронов — электрических пушек для стрельбы кинетическими снарядами, имеющими огромную разрушительную силу.
Историческая справка
С появлением надёжных электрохимических источников постоянного тока, разработанных итальянским физиком Алессандро Вольта, целая плеяда замечательных учёных из разных стран занялись исследованием явлений, связанных с электрическим током, и разработкой его практического применения во многих областях науки и техники. Достаточно вспомнить немецкого учёного Георга Ома, сформулировавшего закон протекания тока для элементарной электрической цепи; немецкого физика Густава Роберта Кирхгофа, разработавшего методы расчёта сложных электрических цепей; французского физика Андре Мари Ампера, открывшего закон взаимодействия для постоянных электрических токов. Работы английского физика Джеймса Прескотта Джоуля и российского учёного Эмиля Христиановича Ленца, привели, независимо друг от друга, к открытию закона количественной оценки теплового действия электрического тока.
Дальнейшим развитием исследования свойств электрического тока были работы британского физика Джеймса Кларка Максвелла, заложившего основы современной электродинамики, которые ныне известны как уравнения Максвелла. Также Максвелл разработал электромагнитную теорию света, предсказав многие явления (электромагнитные волны, давление электромагнитного излучения). Позднее немецкий учёный Генрих Рудольф Герц экспериментально подтвердил существование электромагнитных волн; его работы по исследованию отражения, интерференции, дифракции и поляризации электромагнитных волн легли в основу создания радио.
Работы французских физиков Жана-Батиста Био и Феликса Савара, экспериментально открывшими проявления магнетизма при протекании постоянного тока, и замечательного французского математика Пьера-Симона Лапласа, обобщившего их результаты в виде математической закономерности, впервые связали две стороны одного явления, положив начало электромагнетизму. Эстафету от этих учёных принял гениальный британский физик Майкл Фарадей, открывший явление электромагнитной индукции и положивший начало современной электротехнике.
Огромный вклад в объяснение природы электрического тока внёс нидерландский физик-теоретик Хендрик Антон Лоренц, создавший классическую электронную теорию и получивший выражение для силы, действующей на движущийся заряд со стороны электромагнитного поля.
Электрический ток. Определения
Электрический ток — направленное (упорядоченное) движение заряженных частиц. В силу этого ток определяется как количество зарядов, прошедшее через сечение проводника в единицу времени:
I = q / t где q — заряд в кулонах, t — время в секундах, I — ток в амперах
Другое определение электрического тока связано со свойствами проводников и описывается законом Ома:
I = U/R где U — напряжение в вольтах, R — сопротивление в омах, I — ток в амперах
Электрический ток измеряется в амперах (А) и его десятичных кратных и дольных единицах — наноамперах (миллиардная доля ампера, нА), микроамперах (миллионная доля ампера, мкА), миллиамперах (тысячная доля ампера, мА), килоамперах (тысячах ампер, кА) и мегаамперах (миллионах ампер, МА).
Размерность тока в системе СИ определяется как
[А] = [Кл] / [сек]
Особенности протекания электрического тока в различных средах. Физика явлений
Электрический ток в твердых телах: металлах, полупроводниках и диэлектриках
При рассмотрении вопроса протекания электрического тока надо учитывать наличие различных носителей тока — элементарных зарядов — характерных для данного физического состояния вещества. Само по себе вещество может быть твёрдым, жидким или газообразным. Уникальным примером таких состояний, наблюдаемых в обычных условиях, могут служить состояния дигидрогена монооксида, или, иначе, гидроксида водорода, а попросту — обыкновенной воды. Мы наблюдаем её твердую фазу, доставая кусочки льда из морозильника для охлаждения напитков, основой для большей части которых является вода в жидком состоянии. А при заварке чая или растворимого кофе мы заливаем его кипятком, причём готовность последнего контролируется появлением тумана, состоящего из капелек воды, которая конденсируется в холодном воздухе из газообразного водяного пара, выходящего из носика чайника.
Существует также четвёртое состояние вещества, называемое плазмой, из которой состоят верхние слои звёзд, ионосфера Земли, пламя, электрическая дуга и вещество в люминесцентных лампах. Высокотемпературная плазма с трудом воспроизводится в условиях земных лабораторий, поскольку требует очень высоких температур — более 1 000 000 K.
С точки зрения структуры твёрдые тела подразделяются на кристаллические и аморфные. Кристаллические вещества имеют упорядоченную геометрическую структуру; атомы или молекулы такого вещества образуют своеобразные объёмные или плоские решётки; к кристаллическим материалам относятся металлы, их сплавы и полупроводники. Та же вода в виде снежинок (кристаллов разнообразных не повторяющих форм) прекрасно иллюстрирует представление о кристаллических веществах. Аморфные вещества кристаллической решётки не имеют; такое строение характерно для диэлектриков.
В обычных условиях ток в твёрдых материалах протекает за счёт перемещения свободных электронов, образующихся из валентных электронов атомов. С точки зрения поведения материалов при пропускании через них электрического тока, последние подразделяются на проводники, полупроводники и изоляторы. Свойства различных материалов, согласно зонной теории проводимости, определяются шириной запрещённой зоны, в которой не могут находиться электроны. Изоляторы имеют самую широкую запрещённую зону, иногда достигающую 15 эВ. При температуре абсолютного нуля у изоляторов и полупроводников электронов в зоне проводимости нет, но при комнатной температуре в ней уже будет некоторое количество электронов, выбитых из валентной зоны за счет тепловой энергии. В проводниках (металлах) зона проводимости и валентная зона перекрываются, поэтому при температуре абсолютного нуля имеется достаточно большое количество электронов — проводников тока, что сохраняется и при более высоких температурах материалов, вплоть до их полного расплавления. Полупроводники имеют небольшие запрещённые зоны, и их способность проводить электрический ток сильно зависит от температуры, радиации и других факторов, а также от наличия примесей.
Отдельным случаем считается протекание электрического тока через так называемые сверхпроводники — материалы, имеющие нулевое сопротивление протеканию тока. Электроны проводимости таких материалов образуют ансамбли частиц, связанные между собой за счёт квантовых эффектов.
Изоляторы, как следует из их названия, крайне плохо проводят электрический ток. Это свойство изоляторов используется для ограничения протекания тока между проводящими поверхностями различных материалов.
Помимо существования токов в проводниках при неизменном магнитном поле, при наличии переменного тока и связанного с ним переменного магнитного поля возникают эффекты, связанные с его изменением или так называемые «вихревые» токи, иначе называемые токами Фуко. Чем быстрее изменяется магнитный поток, тем сильнее вихревые токи, которые не текут по определённым путям в проводах, а, замыкаясь в проводнике, образуют вихревые контуры.
Вихревые токи проявляют скин-эффект, сводящийся к тому, что переменный электрический ток и магнитный поток распространяются в основном в поверхностном слое проводника, что приводит к потерям энергии. Для уменьшения потерь энергии на вихревые токи применяют разделение магнитопроводов переменного тока на отдельные, электрически изолированные, пластины.
Электрический ток в жидкостях (электролитах)
Все жидкости, в той или иной мере, способны проводить электрический ток при приложении электрического напряжения. Такие жидкости называются электролитами. Носителями тока в них являются положительно и отрицательно заряженные ионы — соответственно катионы и анионы, которые существуют в растворе веществ вследствие электролитической диссоциации. Ток в электролитах за счёт перемещения ионов, в отличие от тока за счёт перемещения электронов, характерного для металлов, сопровождается переносом вещества к электродам с образованием вблизи них новых химических соединений или осаждением этих веществ или новых соединений на электродах.
Это явление заложило основу современной электрохимии, дав количественные определения грамм-эквивалентам различных химических веществ, тем самым превратив неорганическую химию в точную науку. Дальнейшее развитие химии электролитов позволило создать однократно заряжаемые и перезаряжаемые источники химического тока (сухие батареи, аккумуляторы и топливные элементы), которые, в свою очередь, дали огромный толчок в развитии техники. Достаточно заглянуть под капот своего автомобиля, чтобы увидеть результаты усилий поколений учёных и инженеров-химиков в виде автомобильного аккумулятора.
Большое количество технологических процессов, основанных на протекании тока в электролитах, позволяет не только придать эффектный вид конечным изделиям (хромирование и никелирование), но и защитить их от коррозии. Процессы электрохимического осаждения и электрохимического травления составляют основу производства современной электроники. Ныне это самые востребованные технологические процессы, число изготавливаемых компонентов по этим технологиям исчисляется десятками миллиардов единиц в год.
Электрический ток в газах
Электрический ток в газах обусловлен наличием в них свободных электронов и ионов. Для газов, в силу их разрежённости, характерна большая длина пробега до столкновения молекул и ионов; из-за этого протекание тока в нормальных условиях через них относительно затруднено. То же самое можно утверждать относительно смесей газов. Природной смесью газов является атмосферный воздух, который в электротехнике считается неплохим изолятором. Это характерно и для других газов и их смесей при обычных физических условиях.
Протекание тока в газах очень сильно зависит от различных физических факторов, как-то: давления, температуры, состава смеси. Помимо этого, действие оказывают различного рода ионизирующие излучения. Так, например, будучи освещёнными ультрафиолетовыми или рентгеновскими лучами, или находясь под действием катодных или анодных частиц или частиц, испускаемых радиоактивными веществами, или, наконец, под действием высокой температуры, газы приобретают свойство лучше проводить электрический ток.
Эндотермический процесс образования ионов в результате поглощения энергии электрически нейтральными атомами или молекулами газа называется ионизацией. Получив достаточную энергию, электрон или несколько электронов внешней электронной оболочки, преодолевая потенциальный барьер, покидают атом или молекулу, становясь свободными электронами. Атом или молекула газа становятся при этом положительно заряженными ионами. Свободные электроны могут присоединяться к нейтральным атомам или молекулам, образуя отрицательно заряженные ионы. Положительные ионы могут обратно захватывать свободные электроны при столкновении, становясь при этом опять электрически нейтральными. Этот процесс называется рекомбинацией.
Прохождение тока через газовую среду сопровождается изменением состояния газа, что предопределяет сложный характер зависимости тока от приложенного напряжения и, в общем, подчиняется закону Ома только при малых токах.
Различают несамостоятельный и самостоятельные разряды в газах. При несамостоятельном разряде ток в газе существует только при наличии внешних ионизирующих факторов, при их отсутствии сколь-нибудь значительного тока в газе нет. При самостоятельном разряде ток поддерживается за счёт ударной ионизации нейтральных атомов и молекул при столкновении с ускоренными электрическим полем свободными электронами и ионами даже после снятия внешних ионизирующих воздействий.
Несамостоятельный разряд при малом значении разности потенциалов между анодом и катодом в газе называется тихим разрядом. При повышении напряжения сила тока сначала увеличивается пропорционально напряжению (участок ОА на вольт-амперной характеристике тихого разряда), затем рост тока замедляется (участок кривой АВ). Когда все частицы, возникшие под действием ионизатора, уходят за то же время на катод и на анод, усиления тока с ростом напряжения не происходит (участок графика ВС). При дальнейшем повышении напряжения ток снова возрастает, и тихий разряд переходит в несамостоятельный лавинный разряд. Разновидность несамостоятельного разряда — тлеющий разряд, который создаёт свет в газоразрядных лампах различного цвета и назначения.
Переход несамостоятельного электрического разряда в газе в самостоятельный разряд характеризуется резким увеличением тока (точка Е на кривой вольт-амперной характеристики). Он называется электрическим пробоем газа.
Все вышеперечисленные типы разрядов относятся к установившимся типам разрядов, основные характеристики которых не зависят от времени. Помимо установившихся разрядов, существуют разряды неустановившиеся, возникающие обычно в сильных неоднородных электрических полях, например у заостренных и искривлённых поверхностей проводников и электродов. Различают два типа неустановившихся разрядов: коронный и искровой разряды.
При коронном разряде ионизация не приводит к пробою, просто он представляет собой повторяющийся процесс поджига несамостоятельного разряда в ограниченном пространстве возле проводников. Примером коронного разряда может служить свечение атмосферного воздуха вблизи высоко поднятых антенн, громоотводов или высоковольтных линий электропередач. Возникновение коронного разряда на линиях электропередач приводит к потерям электроэнергии. В прежние времена это свечение на верхушках мачт было знакомо морякам парусного флота как огоньки святого Эльма. Коронный разряд применяется в лазерных принтерах и электрографических копировальных устройствах, где он формируется коротроном — металлической струной, на которую подано высокое напряжение. Это необходимо для ионизации газа с целью нанесения заряда на фоточувствительный барабан. В данном случае коронный разряд приносит пользу.
Искровой разряд, в отличие от коронного, приводит к пробою и имеет вид прерывистых ярких разветвляющихся, заполненных ионизированным газом нитей-каналов, возникающих и исчезающих, сопровождаемые выделением большого количества теплоты и ярким свечением. Примером естественного искрового разряда может служить молния, где ток может достигать значений в десятки килоампер. Образованию собственно молнии предшествует создание канала проводимости, так называемого нисходящего «тёмного» лидера, образующего совместно с индуцированным восходящим лидером проводящий канал. Молния представляет собой обычно многократный искровой разряд в образованном канале проводимости. Мощный искровой разряд нашёл своё техническое применение также и в компактных фотовспышках, в которых разряд происходит между электродами трубки из кварцевого стекла, наполненной смесью ионизированных благородных газов.
Длительный поддерживаемый пробой газа носит название дугового разряда и применяется в сварочной технике, являющейся краеугольным камнем технологий создания стальных конструкций нашего времени, от небоскрёбов до авианосцев и автомобилей. Он применяется как для сварки, так и для резки металлов; различие в процессах обусловлено силой протекающего тока. При относительно меньших значениях тока происходит сварка металлов, при более высоких значениях тока дугового разряда — идёт резка металла за счёт удаления расплавленного металла из-под электрической дуги различными методами.
Другим применением дугового разряда в газах служат газоразрядные лампы освещения, которые разгоняют тьму на наших улицах, площадях и стадионах (натриевые лампы) или автомобильные галогенные лампы, которые сейчас заменили обычные лампы накаливания в автомобильных фарах.
Электрический ток в вакууме
Вакуум является идеальным диэлектриком, поэтому электрический ток в вакууме возможен только при наличии свободных носителей в виде электронов или ионов, которые генерируются за счёт термо- или фотоэмиссии, или иными методами.
Основным методом получения тока в вакууме за счёт электронов является метод термоэлектронной эмиссии электронов металлами. Вокруг разогретого электрода, называемого катодом, образуется облако из свободных электронов, которые и обеспечивают протекание электрического тока при наличии второго электрода, называемого анодом, при условии наличия между ними соответствующего напряжения требуемой полярности. Такие электровакуумные приборы называются диодами и обладают свойством односторонней проводимости тока, запираясь при обратном напряжении. Это свойство применяется для выпрямления переменного тока, преобразуемого системой из диодов в импульсный ток постоянного направления.
Добавление дополнительного электрода, называемого сеткой, расположенной вблизи катода, позволяет получить усилительный элемент триод, в котором малые изменения напряжения на сетке относительно катода позволяют получить значительные изменения протекающего тока, и, соответственно, значительные изменения напряжения на нагрузке, включённой последовательно с лампой относительно источника питания, что и используется для усиления различных сигналов.
Применение электровакуумных приборов в виде триодов и приборов с большим числом сеток различного назначения (тетродов, пентодов и даже гептодов), произвело революцию в деле генерации и усиления радиочастотных сигналов, и привело к созданию современных систем радио и телевещания.
Исторически первым было развитие именно радиовещания, так как методы преобразования относительно низкочастотных сигналов и их передача, равно как и схемотехника приёмных устройств с усилением и преобразованием радиочастоты и превращением её в акустический сигнал были относительно просты.
При создании телевидения для преобразования оптических сигналов применялись электровакуумные приборы — иконоскопы, где электроны эмитировались за счёт фотоэмиссии от падающего света. Дальнейшее усиление сигнала выполнялось усилителями на электронных лампах. Для обратного преобразования телевизионного сигнала служили кинескопы, дающие изображение за счёт флюоресценции материала экрана под воздействием электронов, разгоняемых до высоких энергий под воздействием ускоряющего напряжения. Синхронизированная система считывания сигналов иконоскопа и система развёртки изображения кинескопа создавали телевизионное изображение. Первые кинескопы были монохромными.
В дальнейшем были созданы системы цветного телевидения, в котором считывающие изображение иконоскопы реагировали только на свой цвет (красный, синий или зелёный). Излучающие элементы кинескопов (цветной люминофор), за счёт протекания тока, вырабатываемого так называемыми «электронными пушками», реагируя на попадание в них ускоренных электронов, излучали свет в определённом диапазоне соответствующей интенсивности. Чтобы лучи от пушек каждого цвета попадали на свой люминофор, использовали специальные экранирующие маски.
Современная аппаратура телевидения и радиовещания выполняется на более прогрессивных элементах с меньшим энергопотреблением — полупроводниках.
Одним из широко распространённых методов получения изображения внутренних органов является метод рентгеноскопии, при котором эмитируемые катодом электроны получают столь значительное ускорение, что при попадании на анод генерируют рентгеновское излучение, способное проникать через мягкие ткани тела человека. Рентгенограммы дают в руки медиков уникальную информацию о повреждениях костей, состоянии зубов и некоторых внутренних органов, выявляя даже такое грозное заболевание, как рак лёгких.
Вообще, электрические токи, сформированные в результате движения электронов в вакууме, имеют широчайшую область применения, к которой относятся все без исключения радиолампы, ускорители заряженных частиц, масс-спектрометры, электронные микроскопы, вакуумные генераторы сверхвысокой частоты, в виде ламп бегущей волны, клистронов и магнетронов. Именно магнетроны, кстати, подогревают или готовят нам пищу в микроволновых печах.
Большое значение в последнее время имеет технология нанесения плёночных покрытий в вакууме, которые играют роль как защитно-декоративного, так и функционального покрытия. В качестве таких покрытий применяются покрытия металлами и их сплавами, и их соединениями с кислородом, азотом и углеродом. Такие покрытия изменяют электрические, оптические, механические, магнитные, коррозионные и каталитические свойства покрываемых поверхностей, либо сочетают сразу несколько свойств.
Сложный химический состав покрытий можно получать только с использованием техники ионного распыления в вакууме, разновидностями которой являются катодное распыление или его промышленная модификация — магнетронное распыление. В конечном итоге именно электрический ток за счёт ионов производит осаждение компонентов на осаждаемую поверхность, придавая ей новые свойства.
Именно таким способом можно получать так называемые ионные реактивные покрытия (плёнки нитридов, карбидов, оксидов металлов), обладающих комплексом экстраординарных механических, теплофизических и оптических свойств (с высокой твёрдостью, износостойкостью, электро- и теплопроводностью, оптической плотностью), которые невозможно получить иными методами.
Электрический ток в биологии и медицине
Знание поведения токов в биологических объектах даёт в руки биологов и медиков мощный метод исследования, диагностики и лечения.
С точки зрения электрохимии все биологические объекты содержат электролиты, вне зависимости от особенностей структуры данного объекта.
При рассмотрении протекания тока через биологические объекты необходимо учитывать их клеточное строение. Существенным элементом клетки является клеточная мембрана — внешняя оболочка, ограждающая клетку от воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды за счёт ее избирательной проницаемости для различных веществ. С точки зрения физики, клеточную мембрану можно представить себе в виде параллельного соединения конденсатора и нескольких цепочек из соединенных последовательно источника тока и резистора. Это предопределяет зависимость электропроводности биологического материала от частоты прилагаемого напряжения и формы его колебаний.
Биологическая ткань состоит из клеток собственно органа, межклеточной жидкости (лимфы), кровеносных сосудов и нервных клеток. Последние в ответ на воздействие электрического тока отвечают возбуждением, заставляя сокращаться и расслабляться мышцы и кровеносные сосуды животного. Следует отметить, что протекание тока в биологической ткани носит нелинейный характер.
Классическим примером воздействия электрического тока на биологический объект могут служить опыты итальянского врача, анатома, физиолога и физика Луиджи Гальвани, ставшего одним из основателей электрофизиологии. В его опытах пропускание электрического тока через нервы лапки лягушки приводило к сокращению мышц и подергиванию ножки. В 1791 году в «Трактате о силах электричества при мышечном движении» было описано сделанное Гальвани знаменитое открытие. Сами явления, открытые Гальвани, долгое время в учебниках и научных статьях назывались «гальванизмом». Этот термин и доныне сохраняется в названии некоторых аппаратов и процессов.
Дальнейшее развитие электрофизиологии тесно связано с нейрофизиологией. В 1875 году независимо друг от друга английский хирург и физиолог Ричард Кэтон и русский физиолог В. Я. Данилевский показали, что мозг является генератором электрической активности, то есть были открыты биотоки мозга.
Биологические объекты в ходе своей жизнедеятельности создают не только микротоки, но и большие напряжения и токи. Значительно раньше Гальвани английский анатом Джон Уолш доказал электрическую природу удара ската, а шотландский хирург и анатом Джон Хантер дал точное описание электрического органа этого животного. Исследования Уолша и Хантера были опубликованы в 1773 году.
В современной биологии и медицине применяются различные методы исследования живых организмов, как инвазивные, так и неинвазивные.
Классическим примером инвазивных методов является лабораторная крыса с пучком вживлённых в мозг электродов, бегающая по лабиринтам или решающая другие задачки, поставленные перед ней учёными.
К неинвазивным методам относятся такие, всем знакомые исследования, как снятие энцефалограммы или электрокардиограммы. При этом электроды, считывающие биотоки сердца или мозга, снимают токи прямо с кожи обследуемого. Для улучшения контакта с электродами кожа смачивается физиологическим раствором, который является неплохим проводящим электролитом.
Помимо применения электрического тока при научных исследованиях и техническом контроле состояния различных химических процессов и реакций, одним из самых драматических моментов его применения, известного широкой публике, является запуск «остановившегося» сердца какого-либо героя современного фильма.
Действительно, протекание кратковременного импульса значительного тока лишь в единичных случаях способно запустить остановившееся сердце. Чаще всего происходит восстановление его нормального ритма из состояния хаотичных судорожных сокращений, называемого фибрилляцией сердца. Приборы, применяющиеся для восстановления нормального ритма сокращений сердца, называются дефибрилляторами. Современный автоматический дефибриллятор сам снимает кардиограмму, определяет фибрилляцию желудочков сердца и самостоятельно решает – бить током или не бить – может быть достаточно пропустить через сердце небольшой запускающий импульс. Существует тенденция установления автоматических дефибрилляторов в общественных местах, что может существенно сократить количество смертей из-за неожиданной остановки сердца.
У практикующих врачей скорой помощи не возникает никакого сомнения по поводу применения метода дефибрилляции – обученные быстро определять физическое состояние пациента по кардиограмме, они принимают решение значительно быстрее автоматического дефибриллятора, предназначенного для широкой публики.
Тут же уместно будет упомянуть об искусственных водителях сердечного ритма, иначе называемых кардиостимуляторами. Эти приборы вживляются под кожу или под грудную мышцу человека, и такой аппарат через электроды подаёт на миокард (сердечную мышцу) импульсы тока напряжением около 3 В, стимулируя нормальную работу сердца. Современные электрокардиостимуляторы способны обеспечить бесперебойную работу в течение 6–14 лет.
Характеристики электрического тока, его генерация и применение
Электрический ток характеризуется величиной и формой. По его поведению с течением времени различают постоянный ток (не изменяющийся с течением времени), апериодический ток (произвольно изменяющийся с течением времени) и переменный ток (изменяющийся с течением времени по определённому, как правило, периодическому закону). Иногда для решения различных задач требуется одновременное наличие постоянного и переменного тока. В таком случае говорят о переменном токе с постоянной составляющей.
Исторически первым появился трибоэлектрический генератор тока, который вырабатывал ток за счёт трения шерсти о кусок янтаря. Более совершенные генераторы тока такого типа сейчас называются генераторами Ван де Граафа, по имени изобретателя первого технического решения таких машин.
Как указывалось выше, итальянским физиком Алессандро Вольта был изобретён электрохимический генератор постоянного тока, ставший предшественником сухих батарей, аккумуляторов и топливных элементов, которые мы пользуемся и поныне как удобными источниками тока для разнообразных устройств — от наручных часов и смартфонов до просто автомобильных аккумуляторов и тяговых аккумуляторов электромобилей Tesla.
Помимо этих генераторов постоянного тока, существуют генераторы тока на прямом ядерном распаде изотопов и магнитогидродинамические генераторы (МГД-генераторы) тока, которые пока имеют ограниченное применение в силу своей маломощности, слабой технологической основы для широкого применения и по другим причинам. Тем не менее, радиоизотопные источники энергии широко применяются там, где нужна полная автономность: в космосе, на глубоководных аппаратах и гидроакустических станциях, на маяках, бакенах, а также на Крайнем Севере, в Арктике и Антарктике.
В электротехнике генераторы тока подразделяются на генераторы постоянного тока и генераторы переменного тока.
Все эти генераторы основаны на явлении электромагнитной индукции, открытой Майклом Фарадеем в 1831 году. Фарадей построил первый маломощный униполярный генератор, дающий постоянный ток. Первый генератор переменного тока был предложен анонимным автором под латинскими инициалами Р.М. в письме к Фарадею в 1832 году. После опубликования письма, Фарадей получил благодарственное письмо от того же анонима со схемой усовершенствованного генератора в 1833 году, в котором использовалось дополнительное стальное кольцо (ярмо) для замыкания магнитных потоков сердечников обмоток.
Однако в то время для переменного тока еще не нашлось применения, так как для всех практических применений электричества того времени (минная электротехника, электрохимия, только что зародившаяся электромагнитная телеграфия, первые электродвигатели) требовался постоянный ток. Поэтому в последующем изобретатели направили свои усилия на построение генераторов, дающих постоянный электрический ток, разрабатывая для этих целей разнообразные коммутационные устройства.
Одним из первых генераторов, получившим практическое применение, был магнитоэлектрический генератор российского академика Б. С. Якоби. Этот генератор был принят на вооружение гальванических команд русской армии, использовавших его для воспламенения минных запалов. Улучшенные модификации генератора Якоби до сих пор используются для удалённого приведения в действие минных зарядов, что нашло широкое отображение в военно-исторических фильмах, в которых диверсанты или партизаны подрывают мосты, поезда или другие объекты.
В дальнейшем борьба между генерацией постоянного или переменного тока с переменным успехом велась среди изобретателей и инженеров–практиков, приведшая к апогею противостояния титанов современной электроэнергетики: Томаса Эдисона с компанией Дженерал Электрик с одной стороны, и Николой Тесла с компанией Вестингауз, с другой стороны. Победил мощный капитал, и разработки Тесла в области генерации, передачи, и трансформации переменного электрического тока стали общенациональным достоянием американского общества, что, в немалой степени, позднее способствовало технологическому доминированию США.
Помимо собственно генерации электричества для разнообразных нужд, основанной на преобразовании механического движения в электричество, за счёт обратимости электрических машин появилась возможность обратного преобразования электрического тока в механическое движение, реализуемая электродвигателями постоянного и переменного тока. Пожалуй, это самые распространённые машины современности, включающие в себя стартеры автомобилей и мотоциклов, приводы промышленных станков и разнообразных бытовых устройств. Используя различные модификации подобных устройств, мы стали мастерами на все руки, мы умеем строгать, пилить, сверлить и фрезеровать. А в наших компьютерах, благодаря миниатюрным прецизионным двигателям постоянного тока, крутятся приводы жёстких и оптических дисков.
Кроме привычных электромеханических двигателей, за счёт протекания электрического тока работают ионные двигатели, использующие принцип реактивного движения при выбросе ускоренных ионов вещества, Пока, в основном, они применяются в космическом пространстве на малых спутниках для выведения их на нужные орбиты. А фотонные двигатели 22-го века, которые существуют пока только в проекте и которые понесут наши будущие межзвёздные корабли с субсветовой скоростью, скорее всего, тоже будут работать на электрическом токе.
Для создания электронных элементов и при выращивании кристаллов различного назначения по технологическим причинам требуются сверхстабильные генераторы постоянного тока. Такие прецизионные генераторы постоянного тока на электронных компонентах называются стабилизаторами тока.
Измерение электрического тока
Необходимо отметить, что приборы для измерения тока (микроамперметры, миллиамперметры, амперметры) весьма отличаются друг от друга в первую очередь по типу конструкций и принципам действия — это могут быть приборы постоянного тока, переменного тока низкой частоты и переменного тока высокой частоты.
По принципу действия различают электромеханические, магнитоэлектрические, электромагнитные, магнитодинамические, электродинамические, индукционные, термоэлектрические и электронные приборы. Большинство стрелочных приборов для измерения токов состоит из комбинации подвижной/неподвижной рамки с намотанной катушкой и неподвижного/подвижного магнитов. Вследствие такой конструкции типичный амперметр имеет эквивалентную схему из последовательно соединённых индуктивности и сопротивления, шунтированных ёмкостью. Из-за этого частотная характеристика стрелочных амперметров имеет завал по высоким частотам.
Основой для них является миниатюрный гальванометр, а различные пределы измерения достигаются применением дополнительных шунтов — резисторов с малым сопротивлением, которое на порядки ниже сопротивления измерительного гальванометра. Таким образом, на основе одного прибора могут быть созданы приборы для измерения токов различных диапазонов – микроамперметры, миллиамперметры, амперметры и даже килоамперметры.
Вообще, в измерительной практике важно поведение измеряемого тока — он может быть функцией времени и иметь различную форму — быть постоянным, гармоническим, негармоническим, импульсным и так далее, и его величиной принято характеризовать режимы работ радиотехнических цепей и устройств. Различают следующие значения токов:
- мгновенное,
- амплитудное,
- среднее,
- среднеквадратичное (действующее).
Мгновенное значение тока I i — это значение тока в определенный момент времени. Его можно наблюдать на экране осциллографа и определять для каждого момента времени по осциллограмме.
Амплитудное (пиковое) значение тока I m — это наибольшее мгновенное значение тока за период.
Среднее квадратичное (действующее) значение тока I определяется как корень квадратный из среднего за период квадрата мгновенных значений тока.
Все стрелочные амперметры обычно градуируются в среднеквадратических значениях тока.
Среднее значение (постоянная составляющая) тока — это среднее арифметическое всех его мгновенных значений за время измерения.
Разность между максимальным и минимальным значениями тока сигнала называют размахом сигнала.
Сейчас, в основном, для измерения тока используются как многофункциональные цифровые приборы, так и осциллографы — на их экранах отображается не только форма напряжения/тока, но и существенные характеристики сигнала. К таким характеристикам относится и частота изменения периодических сигналов, поэтому в технике измерений важен частотный предел измерений прибора.
Измерение тока с помощью осциллографа
Иллюстрацией к вышесказанному будет серия опытов по измерению действующего и пикового значения тока синусоидального и треугольного сигналов с использованием генератора сигналов, осциллографа и многофункционального цифрового прибора (мультиметра).
Общая схема эксперимента №1 представлена ниже:
Генератор сигналов (FG) нагружен на последовательное соединение мультиметра (MM), сопротивление шунта R s =100 Ом и сопротивление нагрузки R в 1 кОм. Осциллограф OS подключен параллельно сопротивлению шунта R s . Значение сопротивления шунта выбирается из условия R s
Опыт 1
Подадим на сопротивление нагрузки сигнал синусоидальной формы с генератора частотой 60 Герц и амплитудой 9 Вольт. Нажмем очень удобную кнопку Auto Set и будем наблюдать на экране сигнал, показанный на рис. 1. Размах сигнала — около пяти больших делений при цене деления 200 мВ. Мультиметр при этом показывает значение тока в 3,1 мА. Осциллограф определяет среднеквадратичное значение напряжения сигнала на измерительном резисторе U=312 мВ. Действующее значение тока через резистор R s определяется по закону Ома:
I RMS = U RMS /R = 0,31 В / 100 Ом = 3,1 мА,
что соответствует показаниям мультиметра (3,10 мА). Отметим, что размах тока через нашу цепь из включенных последовательно двух резисторов и мультиметра равен
I P-P = U P-P /R = 0,89 В / 100 Ом = 8,9 мА
Известно, что пиковое и действующее значения тока и напряжения для синусоидального сигнала отличаются в √2 раз. Если умножить I RMS = 3,1 мА на √2, получим 4,38. Удвоим это значение и мы получим 8,8 мА, что почти соответствует току, измеренному с помощью осциллографа (8,9 мА).
Опыт 2
Уменьшим сигнал от генератора вдвое. Размах изображения на осциллографе уменьшится ровно приблизительно вдвое (464 мВ) и мультиметр покажет приблизительно уменьшенное вдвое значение тока 1,55 мА. Определим показания действующего значения тока на осциллографе:
I RMS = U RMS /R = 0,152 В / 100 Ом = 1,52 мА,
что приблизительно соответствует показаниям мультиметра (1,55 мА).
Опыт 3
Увеличим частоту генератора до 10 кГц. При этом изображение на осциллографе изменится, но размах сигнала останется прежним, а показания мультиметра уменьшатся — сказывается допустимый рабочий частотный диапазон мультиметра.
Опыт 4
Вернёмся к исходной частоте 60 Герц и напряжению 9 В генератора сигналов, но изменим форму его сигнала с синусоидальной на треугольную. Размах изображения на осциллографе остался прежним, а показания мультиметра уменьшились по сравнению со значением тока, которое он показывал в опыте №1, так как изменилось действующее значение тока сигнала. Осциллограф также показывает уменьшение среднеквадратичного значения напряжения, измеренного на резисторе R s =100 Ом.
Техника безопасности при измерении тока и напряжения
Самодельный пьедестал-стойка с полнофункциональным телесуфлёром и мониторами для домашней видеостудии
- Поскольку в зависимости от класса безопасности помещения и его состояния при измерении токов даже относительно невысокие напряжения уровня 12–36 В могут представлять опасность для жизни, необходимо выполнять следующие правила:
- Не проводить измерения токов, требующих определённых профессиональных навыков (при напряжении свыше 1000 В).
- Не производить измерения токов в труднодоступных местах или на высоте.
- При измерениях в бытовой сети применять специальные средства защиты от поражения электрическим током (резиновые перчатки, коврики, сапоги или боты).
- Пользоваться исправным измерительным инструментом.
- В случае использования многофункциональных приборов (мультиметров), следить за правильной установкой измеряемого параметра и его величины перед измерением.
- Пользоваться измерительным прибором с исправными щупами.
- Строго следовать рекомендациям производителя по использованию измерительного прибора.
Выбираем в магазине две вещи, которые должны использоваться «в тандеме», например, утюг и розетку, и внезапно сталкиваемся с проблемой — «электропараметры» на маркировке указаны в разных единицах.
Как же подобрать подходящие друг к другу приборы и устройства? Как амперы перевести в ватты?
Смежные, но разные
Сразу надо сказать, что прямого перевода единиц сделать нельзя, поскольку обозначают они разные величины.
Ватт — указывает на мощность, т.е. скорость, с которой потребляется энергия.
Ампер — единица силы, говорящая о скорости прохождения тока через конкретное сечение.
Чтобы электрические системы работали безотказно, можно рассчитать соотношение амперов и ваттов при определенном напряжении в электросети. Последнее — измеряется в вольтах и может быть:
- фиксированным;
- постоянным;
- переменным.
С учетом этого и производится сопоставление показателей.
«Фиксированный» перевод
Зная, помимо величин мощности и силы, еще и показатель напряжения, перевести амперы в ватты можно по следующей формуле:
При этом P — это мощность в ваттах, I — сила тока в амперах, U — напряжение в вольтах.
Онлайн калькулятор
Для того, чтобы постоянно быть «в теме» можно составить для себя «ампер-ватт»-таблицу с наиболее часто встречаемыми параметрами (1А, 6А, 9А и т.п.).
Такой «график соотношений» будет достоверным для сетей с фиксированным и постоянным напряжением.
«Переменные нюансы»
Для расчета при переменном напряжении в формулу включается еще одно значение — коэффициент мощности (КМ). Теперь она выглядит так:
Сделать процесс перевода единиц измерения более быстрым и простым поможет такое доступное средство, как онлайн-калькулятор «ампер в ватты». Не забывайте, что если надо ввести в графу дробное число, производится это через точку, а не через запятую.
Таким образом, на вопрос «1 ватт — сколько ампер?», с помощью калькулятора можно дать ответ — 0,0045. Но он будет справедливым только для стандартного напряжения в 220в.
Используя представленные в интернете калькуляторы и таблицы, вы сможете не мучиться над формулами, а легко сопоставить разные единицы измерения.
Это поможет подобрать автоматические выключатели на разную нагрузку и не тревожиться за свои бытовые приборы и состояние электропроводки.
Ампер — ватт таблица:
| 6 | 12 | 24 | 48 | 64 | 110 | 220 | 380 | Вольт | |
| 5 Ватт | 0,83 | 0,42 | 0,21 | 0,10 | 0,08 | 0,05 | 0,02 | 0,01 | Ампер |
| 6 Ватт | 1 | 0,5 | 0,25 | 0,13 | 0,09 | 0,05 | 0,03 | 0,02 | Ампер |
| 7 Ватт | 1,17 | 0,58 | 0,29 | 0,15 | 0,11 | 0,06 | 0,03 | 0,02 | Ампер |
| 8 Ватт | 1,33 | 0,67 | 0,33 | 0,17 | 0,13 | 0,07 | 0,04 | 0,02 | Ампер |
| 9 Ватт | 1,5 | 0,75 | 0,38 | 0,19 | 0,14 | 0,08 | 0,04 | 0,02 | Ампер |
| 10 Ватт | 1,67 | 0,83 | 0,42 | 0,21 | 0,16 | 0,09 | 0,05 | 0,03 | Ампер |
| 20 Ватт | 3,33 | 1,67 | 0,83 | 0,42 | 0,31 | 0,18 | 0,09 | 0,05 | Ампер |
| 30 Ватт | 5,00 | 2,5 | 1,25 | 0,63 | 0,47 | 0,27 | 0,14 | 0,03 | Ампер |
| 40 Ватт | 6,67 | 3,33 | 1,67 | 0,83 | 0,63 | 0,36 | 0,13 | 0,11 | Ампер |
| 50 Ватт | 8,33 | 4,17 | 2,03 | 1,04 | 0,78 | 0,45 | 0,23 | 0,13 | Ампер |
| 60 Ватт | 10,00 | 5 | 2,50 | 1,25 | 0,94 | 0,55 | 0,27 | 0,16 | Ампер |
| 70 Ватт | 11,67 | 5,83 | 2,92 | 1,46 | 1,09 | 0,64 | 0,32 | 0,18 | Ампер |
| 80 Ватт | 13,33 | 6,67 | 3,33 | 1,67 | 1,25 | 0,73 | 0,36 | 0,21 | Ампер |
| 90 Ватт | 15,00 | 7,50 | 3,75 | 1,88 | 1,41 | 0,82 | 0,41 | 0,24 | Ампер |
| 100 Ватт | 16,67 | 3,33 | 4,17 | 2,08 | 1,56 | ,091 | 0,45 | 0,26 | Ампер |
| 200 Ватт | 33,33 | 16,67 | 8,33 | 4,17 | 3,13 | 1,32 | 0,91 | 0,53 | Ампер |
| 300 Ватт | 50,00 | 25,00 | 12,50 | 6,25 | 4,69 | 2,73 | 1,36 | 0,79 | Ампер |
| 400 Ватт | 66,67 | 33,33 | 16,7 | 8,33 | 6,25 | 3,64 | 1,82 | 1,05 | Ампер |
| 500 Ватт | 83,33 | 41,67 | 20,83 | 10,4 | 7,81 | 4,55 | 2,27 | 1,32 | Ампер |
| 600 Ватт | 100,00 | 50,00 | 25,00 | 12,50 | 9,38 | 5,45 | 2,73 | 1,58 | Ампер |
| 700 Ватт | 116,67 | 58,33 | 29,17 | 14,58 | 10,94 | 6,36 | 3,18 | 1,84 | Ампер |
| 800 Ватт | 133,33 | 66,67 | 33,33 | 16,67 | 12,50 | 7,27 | 3,64 | 2,11 | Ампер |
| 900 Ватт | 150,00 | 75,00 | 37,50 | 13,75 | 14,06 | 8,18 | 4,09 | 2,37 | Ампер |
| 1000 Ватт | 166,67 | 83,33 | 41,67 | 20,33 | 15,63 | 9,09 | 4,55 | 2,63 | Ампер |
| 1100 Ватт | 183,33 | 91,67 | 45,83 | 22,92 | 17,19 | 10,00 | 5,00 | 2,89 | Ампер |
| 1200 Ватт | 200 | 100,00 | 50,00 | 25,00 | 78,75 | 10,91 | 5,45 | 3,16 | Ампер |
| 1300 Ватт | 216,67 | 108,33 | 54,2 | 27,08 | 20,31 | 11,82 | 5,91 | 3,42 | Ампер |
| 1400 Ватт | 233 | 116,67 | 58,33 | 29,17 | 21,88 | 12,73 | 6,36 | 3,68 | Ампер |
| 1500 Ватт | 250,00 | 125,00 | 62,50 | 31,25 | 23,44 | 13,64 | 6,82 | 3,95 | Ампер |
физические формулы перевода 1 А в кВт
Покупка бытовых приборов часто наталкивает на размышления о том, выдержит ли автомат напряжение. Хозяин помещения сталкивается с определёнными сложностями, ведь сила тока измеряется в амперах, а потребление в киловаттах или ваттах. Необходимо подсчитать соотношение двух величин измерения. Но как перевести амперы в ватты, знают не все, поэтому необходимо разобраться в физических терминах и формулах.
Необходимые расчёты
Сначала нужно проверить розетки, которые подключены к выбранному автомату. Иногда автоматическое устройство питает не только бытовую технику, но и приборы освещения. При неправильном монтаже электрической проводки в доме все снабжение может зависеть только от одного аппарата. Подсчитывают общее количество потребителей, складывают напряжение, которое необходимо им для работы.
В результате выйдет сумма ватт, которые поставляет автоматическое устройство этим приборам. Скорее всего, техника не будет подключена одновременно, но формула даст возможность высчитать максимальный показатель потребляемого напряжения. Если на каком-то устройстве указана не определённая мощность, а её интервал, то необходимо брать самую большую величину.
Минимальные показатели не учитываются, так как в этом случае автомат будет работать при полной нагрузке. Это недопустимо, ведь в сети случаются перебои, а это приведёт к поломке отключающего прибора. Напряжение в частных домах и на производственных предприятиях отличается. Разделяют два вида:
- однофазная сеть — 220 В;
- двухфазная — 380 вольт.
Однофазная сеть
В частных домах напряжение не превышает 220 вольт. В этом случае нужно делать расчёты именно для однофазной сети. Общая физическая формула напряжения: U = P/I, где:
- U — это напряжение;
- P — мощность электричества;
- I — сила тока.
Результат даёт возможность измерить потребление в ваттах, но обычно используют такую величину, как киловатт. Для этого нужно полученное число разделить на 1000 (1 кВт = 1000 Вт). Понять алгоритм расчётов того, сколько ампер в 1 киловатте, можно на примере.
Если в однофазной сети потребление равно 220 В, то номинал автоматического устройства высчитывается так: 220/200 = 1 ампер. Если все приборы используют суммарную мощность в 0,13 кВт, то нужен будет автомат с показателями 6 ампер (0,13/220 = 6 А). То есть теперь можно узнать то, сколько содержится ампер в кВт: 1000/220 = 4,5 А.
Аналогичным образом можно провести обратные вычисления. Если в сети есть устройство отключения на 5 А, то можно определить максимальную мощность, которую он может выдержать. В этом случае амперы умножают на вольты: 5х220 = 115 Вт. Если приборы потребляют больше мощности, то автомат не сможет её выдержать, его нужно заменить другим. Можно воспользоваться таблицей перевода ампер в ватты и киловатты:
- 2 А = 0,4 и 1,3 кВт для одно- и трехфазной сети соответственно;
- 6 ампер — это 1,3 и 3,9 киловатт;
- 10 А = 2,2 и 6,6 кВт;
- 16 А — 3,5 кВт для однофазной и 10,5 для сети с напряжением 380 В;
- 20 ампер = 4,4 и 13,2 киловатт;
- 25 А — 5,5 и 16,4 кВт.
Напряжение 380 вольт
Расчёты для трехфазной сети проводят по другой формуле. Напряжение в таких помещениях равно 380 В, оно распределяется по трём проводам. Поэтому можно установить автоматическое устройство отключения с меньшим номиналом при прежней потребляемой мощности. Формула выглядит так: P = U x I x корень из 3. Таким образом можно узнать, сколько в 1 ампере ватт. Для определения количества кВт необходимо вт х (0,7 х 380).
Лучше понять особенность расчётов можно на примере. Напряжение трехфазной сети равно 380 В, а приборам для питания необходима мощность на сумму 0,13 кВт. Нужно узнать, какой автомат лучше приобрести для такого помещения. Для этого используют формулу: 130/380 = 0,5 ампер.
Подобным образом можно провести расчёты для двухфазной сети. В ней напряжение равняется 266 В. В одном киловатте будет содержаться 3,7 А (1000/266). Соответственно, в одном ампере равен 266 ватт. Для помещения с двухфазной сетью и потребляемой мощностью в 250 ватт подойдёт автомат номиналом 3,7 ампер. При выборе устройства нужно учитывать силу тока, которая в трехфазной сети меньше при одинаковом количестве потребляемой мощности.
Условия перевода
Формулы расчёта пригодятся как при покупке нового автоматического отключателя, так и при выборе бытовых приборов.
Необходимо перевести одну величину в другую при выборе сечения кабеля по мощности. Для этого нужно узнать суммарную силу тока, которая необходима домашним приборам с учётом их мощности. В некоторых случаях проводят обратные вычисления.
Умение делать физические расчёты не станет лишней информацией, иногда эти знания могут пригодиться. Напряжение в любой сети может стать опасным, поэтому с электропроводкой нужно обращаться аккуратно и внимательно. Неправильное подключение приводит к перегоранию проводов или перегрузкам автоматического устройства. Формулы позволяют узнать, сколько в 1 ампере вольт, ватт и киловатт.
Полезная информация » Переводим Вольт-Амперы (ВА) в Ватты (Вт)
Администратор
23 декабря 2020
Нередко наши покупатели, видя в названии стабилизатора цифры, принимают их за мощность в Ваттах. На самом деле, как правило, производитель указывает полную мощность прибора в Вольт-Амперах, которая далеко не всегда равна мощности в Ваттах. Из-за этого нюанса возможны регулярные перегрузки стабилизатора по мощности, что в свою очередь приведет к его преждевременному выходу из строя.
Электрическая мощность включает в себя несколько понятий, из которых мы рассмотрим наиболее для нас важные:
Полная мощность (ВА) — величина, равная произведению силы тока (Ампер) на напряжение в цепи (Вольт). Измеряется в Вольт-Амперах.
Активная мощность (Вт) — величина, равная произведению силы тока (Ампер) на напряжение в цепи (Вольт) и на коэффициент нагрузки (cos φ). Измеряется в Ваттах.
Коэффициент мощности (cos φ) — величина, характеризующая потребитель тока. Говоря простым языком, этот коэффициент показывает, скольно нужно полной мощности (Вольт-Ампер), чтобы «запихнуть» требуемую на совершение полезной работы мощность (Ватт) в потребитель тока. Этот коэффициент можно найти в технических характеристиках приборов-потребителей тока. На практике он может принимать значения от 0.6 (например, перфоратор) до 1 (нагревательные приборы). Cos φ может быть близок к единице в том случае, когда потребителями тока выступают тепловые (тэны и т.п.) и осветительные нагрузки. В остальных случаех его значение будет варьироваться. Для простоты это значение принято считать равным 0.8.
Активная мощность (Ватты) = Полная мощность (Вольт-Амперы) * Коэффициент мощности (Cos φ)
Т.е. при выборе стабилизатора напряжения на дом или на дачу в целом, его полную мощность в Вольт-Амперах (ВА) следует умножить на коэффициент мощности Cos φ = 0.8. В результате мы получаем приблизительную мощностьв Ваттах (Вт) на которую рассчитан данный стабилизатор. Не забывайте в расчетах принять во внимание пусковые токи электродвигателей. В момент пуска их потребляемая можность может превысить номинальную от трёх до семи раз.
Для любознательных:
Электрическая мощность
Коэффициент мощности
как перевести амперы в ватты
Сколько в ампере ватт? Для того, чтобы ответить на этот, в общем-то, несложный вопрос, нам необходимо еще раз коротко рассмотреть такие физические величины, как сила тока (А), напряжение (В) и мощность (Вт). Они очень тесно связаны между собой и не могут существовать друг без друга.
Зависимость от электрического поля
Нам хорошо известно, что создание и поддержание электрического тока полностью зависит от электрического поля. Сила тока напрямую зависит от величины электрического поля. Для лучшего
понимания этой зависимости попробуем охарактеризовать эти понятия в количественном выражении.Сила тока – это не совсем удачное название для данного процесса. Оно появилось в то время, когда далеко не совсем было понятно, что это такое. Ведь это вовсе не сила, как таковая, а количество электронов (электричества), которое протекает через поперечное сечение проводника за одну секунду. Эту величину можно было бы отобразить в виде количества электронов, проходящих через проводник за секунду. Однако заряд электрона – очень маленькая величина. Она непригодна для применения на практике.
Например: через нить накаливания лампочки обычного карманного фонарика за одну секунду проходит 2х1018электронов. Поэтому единицей измерения величины электрического заряда стали считать заряд, который имеют 6,25х1018 электронов. Этот заряд получил название кулон. Поэтому окончательно единицей считают такой ток, при котором за одну секунду через поперечное сечение проводника проходит заряд в 1 кулон. Такая единица получила название ампер и по сей день используется в электротехнике для измерения силы тока.
Для того, чтобы определить зависимость электрического тока от электрического поля необходимо уметь измерять величину поля. Ведь поле – это сила, которая действует на какой-либо заряд, электрон, или кулон. Именно наличие такой силы и характерно для электрического поля.
Измерение силы поля
Измерить силу поля очень трудно, ведь в разных местах проводника оно неодинаковое. Пришлось бы проводить большое число сложный измерений в различных точках. В связи с этим величина поля характеризуется не силой, действующей на заряды, а работой, совершаемой ею, при перемещении одного кулона из одного конца проводника – до другого. Работа электрического поля называется напряжением. Еще ее называют разность потенциалов (+ и -) на концах проводника. Единицей напряжения называют вольт.
Таким образом, можно сделать вывод, что понятие электрического тока характеризуется двумя основными величинами: сила тока – это непосредственно электрический ток, напряжение – величина поля, при котором создается сам ток. Получается, что сила напрямую зависит от напряжения.
Что такое мощность
И, наконец, коротко рассмотрим, что же такое мощность. Мы уже знаем, что U (напряжение) – работа, которая выполняется при перемещении 1 кулона. I – это сила тока, или количество кулонов, проходящих за одну секунду. Таким образом I х U – есть показатель полной работы, выполненной за 1 секунду. Фактически, это и есть мощность электрического тока. Единицей измерения мощности является ватт.
Как перевести ватты в амперы
- Ватт = Ампер х Вольт или Р = I х U
- Ампер = Ватты/Вольт или I = P/U
В качестве наглядного примера можно рассмотреть такой вариант
- 4,6 Ампер = 1000Вт/220В
- 2,7 Ампер = 600Вт/220В
- 1,8 Ампер = 400Вт/220В
- 1,1 Ампер = 250Вт/220В
какая между ними разница, как они обозначаются, как перевести вольты в ватты
Основными единицами измерения, регламентирующими показания электрического тока, являются ватт и вольт. Во всех руководствах по эксплуатации и паспортах эти показатели присутствуют.
Что такое ватт и вольт
1 вольт равен единице напряжения, созданного электрическим током, на концах проводящего устройства, предназначенного для тепловыделения мощностью в 1 ватт при постоянной электротехнической характеристике, проходящим через проводник. Характеристика вольта также определяется как разность потенциалов между двумя измеряемыми точками, при передвижении заряда в один кулон из точки А в точку В, когда требуется выполнить работу величиной в 1 джоуль.
Вольты, ватты и амперы1 Вт – показатель мощности, при котором за секунду выполняется работа равная 1 Дж. Получается, что Вт считается производной от двух величин. Мощность и напряжение имеют соотношение:
1Вт = 1В*1А
ФормулыЧтобы иметь представление, что такое мощность, необходимо мыслить логически. Если считать, что это просто сила, такое заключение будет неверным. Чтобы правильно дать оценку физической величине, достаточно знать, что мощность является скоростью, с которой устройство потребляет энергию.
К примеру, лампа может давать яркий либо тусклый свет, зависит от того, с какой скоростью потребляется энергия. Если яркость выше, то расход больше, и наоборот.
Внимание! Показатель мощности распространяется на все электрические приборы, но она не всегда связана с электроэнергией. Это основное различие показателей.
Основные величины токаМощность также бывает:
- Тепловая – определяется по температурным параметрам.
- Электрическая – показатель учитывается в электрических приборах, в том числе в лампочках.
- Механическая, определяемая по количеству лошадиных сил.
Все перечисленное относится к физическим характеристикам.
Как они обозначаются
Вт – это ватт или вольт, некоторые затрудняются ответить. Обозначение Вт отмечалось уже в позапрошлом веке в Великобритании. Название мере было дано в честь знаменитого ученого, идеолога промышленной революции, Джеймса Ватта, который был также создателем первого парового двигателя.
Множество лет он потратил на изучение этого показателя и для измерения использовал лошадиную силу.
Вольт – единица, названная в честь великого физика Алессандро Вольта. Вольт определяется как разница напряжений или потенциалов на концах проводника, а также между токопроводящими участками цепи.
Обозначение величин:
- Вт – ватт
- В – вольт.
Это принятая аббревиатура (сокращение) в международной системе.
Какая разница между Вт и В (В и А)
Чем отличается вольт от показателя ампера: Вольт – единица измерения напряжения, а ватт – мощности. В – это разница, создаваемая в электрическом потенциале на линии провода, когда ток с силой в 1А рассеивает единицу мощности, то есть напряжение. Определение напряжения заключается в том, что это потенциал электричества между разными точками. Наряду с этим он используется, чтобы обозначить разницу потенциальной энергии электрического заряда между точками. Источник энергии – это напряжение, представляющее затраченную или потерянную энергию.
О мощностиВнимание! Напряжение гипотетически напоминает давление, создаваемое в цепи и проталкивающее электроны.
На двух путях должно быть обеспечено прохождение тока. Эта характеристика считается общей энергией для перемещения заряда. Определение напряжения основано на том, что отрицательные заряды притягиваются к высоким показателям, а положительные – к низким.
Вт – скорость выполнения работы. Скорость поддерживается на уровне 1 метра в секунду против постоянной силы противодействия в 1 ньютон. Если рассматривать относительно электромагнетизма, единицей считается скорость выполнения работы при прохождении 1 ампера через разность потенциалов показателем в 1В. Ватт – это мера мощности.
МощностьМощность – это энергический поток, с которым осуществляется потребление энергии. Бывает, что в описании прибора встречается вместо кВт – кВА. Чтобы определить это значение, следует знать, что измеряется в кВА.
На выполнение работы полностью энергия не затрачивается, а напротив:
- Одна из фракций становится активной, то есть выполняет работу либо трансформируется в иную форму.
- Другая фракция реактивная. Энергия направляется в электромагнитное поле.
Внимание! Эти величины разные, несмотря на одинаковую соразмерность. Чтобы не допускать путаницы, показатель измеряется не в ваттах, а вольт-амперах.
Механическая мощностьКакое напряжение измеряется в вольтах и ваттах
Напряжение в ваттах или в вольтах измеряется по индивидуальным критериям. Измерения напряжения осуществляется в Вольтах, а на чертежах обозначается буквой V. Напряжение замеряется прибором – вольтметром. Последние устройства могут быть:
- Аналоговыми.
- Цифровыми.
Более точными являются первые.
В портативные устройства встроены вольтметры, и этим инструментом пользуются электрики. Аналоговые приборы установлены на электрических панелях: распредщиты и генераторы. Новейшее оборудование поставляется в комплекте с цифровыми счетчиками.
Величина напряжения в соответствии с международными стандартами устанавливается:
- Киловольт – кВ.
- Милливольт – мВ.
- Вольт – В.
- Мегавольт – МВ.
- Микровольт – мкВ.
Важно! В ваттах (киловаттах) измеряется мощность. Эта величина связана с напряжением прямо пропорционально, а также с величиной силы тока. Основное отличие – это обозначение установленных показателей, согласно системе измерений.
Как перевести вольты и ватты и наоборот
Чтобы правильно выполнить задачу, связанную с переводом вольтов в ватты, можно руководствоваться следующим алгоритмом:
- В руководстве по эксплуатации электроприбора нужно найти значение мощности. Зачастую компании указывают эту величину в вольт-амперах. Это обозначение показывает максимальное количество потребляемой электроэнергии. Так оно приравнивается к значению мощности.
- Определить КПД источника питания по особенностям конструктивного исполнения и количеству подключенных к нему приборов. Как правило, этот коэффициент устанавливается в диапазоне от 0,6 до 0,8.
- Перевести вольтамперные показатели в Вт: узнать активную мощность энергетического оборудования, предназначенного для снабжения бесперебойным питанием.
Важно! Вычислить количество ватт достаточно перемножением вольт-ампер на КПД.
Наглядное изображение напряжения и тока- Перевод из Вт в В проходит по обратной схеме: ватты нужно разделить на коэффициент полезного действия.
При выборе источника питания от завода-изготовителя не всегда бывает понятно, сколько мощности выдает прибор. Поэтому рекомендуется изучить технические параметры, указанные в инструкции, чтобы осуществить корректный перевод из одной величины в другую.
КалькуляторВт в Ампер — преобразование Ватт в Ампер
Используйте этот калькулятор для преобразования Вт в ампер. Выбирайте из потоков переменного (AC) и постоянного (DC) тока.
Как перевести ватты в амперы?
Чтобы преобразовать ватты (электрическая мощность) в амперы (электрический ток) при фиксированном напряжении, вы можете использовать разновидность формулы закона Ватта: Мощность = ток × напряжение (P = IV). Работая в обратном направлении, мы получаем уравнение: Ампер (ток) = Вт (мощность) ÷ вольт, которое мы можем использовать для преобразования ватт в амперы.
амперы = ватты ÷ вольт
Давайте посмотрим на пример.
Сколько ампер в 1500 Вт?
Если у вас есть электроприбор, потребляющий 1500 Вт мощности в цепи 120 В, вы можете использовать уравнение Ток (Ампер) = Мощность (Ватт) ÷ Напряжение, чтобы рассчитать, что потребляемая мощность электрического прибора составляет 1500/120 = 12,5 А.
| Мощность | Текущий | Напряжение |
|---|---|---|
| 50 Вт | 0.417 ампер | 120 вольт |
| 100 Вт | 0,833 ампер | 120 вольт |
| 150 Вт | 1,25 ампер | 120 вольт |
| 200 Вт | 1,667 ампер | 120 вольт |
| 250 Вт | 2,083 ампер | 120 вольт |
| 300 Вт | 2,5 ампер | 120 вольт |
| 350 Вт | 2.917 ампер | 120 вольт |
| 400 Вт | 3,333 ампер | 120 вольт |
| 450 Вт | 3,75 ампер | 120 вольт |
| 500 Вт | 4,167 ампер | 120 вольт |
| 600 Вт | 5 ампер | 120 вольт |
| 700 Вт | 5,833 ампер | 120 вольт |
| 800 Вт | 6.667 ампер | 120 вольт |
| 900 Вт | 7,5 ампер | 120 вольт |
| 1000 Вт | 8,333 ампер | 120 вольт |
| 1100 Вт | 9,167 ампер | 120 вольт |
| 1200 Вт | 10 ампер | 120 вольт |
| 1300 Вт | 10,833 ампер | 120 вольт |
| 1400 Вт | 11.667 ампер | 120 вольт |
| 1500 Вт | 12,5 ампер | 120 вольт |
| 1600 Вт | 13,333 ампер | 120 вольт |
| 1700 Вт | 14,167 ампер | 120 вольт |
| 1800 Вт | 15 ампер | 120 вольт |
| 1900 Вт | 15,833 ампер | 120 вольт |
| 2000 Вт | 16.667 ампер | 120 вольт |
| 2100 Вт | 17,5 ампер | 120 вольт |
| 2200 Вт | 18,333 ампер | 120 вольт |
| 2300 Вт | 19,167 ампер | 120 вольт |
| 2400 Вт | 20 ампер | 120 вольт |
| 2500 Вт | 20,833 ампер | 120 вольт |
| Примечание. преобразований являются ориентировочными и округляются максимум до 3 знаков после запятой. | ||
| Мощность | Текущий | Напряжение |
|---|---|---|
| 5 Вт | 0,417 ампер | 12 вольт |
| 10 Вт | 0,833 ампер | 12 вольт |
| 15 Вт | 1,25 ампер | 12 вольт |
| 20 Вт | 1,667 ампер | 12 вольт |
| 25 Вт | 2.083 ампер | 12 вольт |
| 30 Вт | 2,5 ампер | 12 вольт |
| 35 Вт | 2,917 ампер | 12 вольт |
| 40 Вт | 3,333 ампер | 12 вольт |
| 45 Вт | 3,75 ампер | 12 вольт |
| 50 Вт | 4,167 ампер | 12 вольт |
| 60 Вт | 5 ампер | 12 вольт |
| 70 Вт | 5.833 ампер | 12 вольт |
| 80 Вт | 6,667 ампер | 12 вольт |
| 90 Вт | 7,5 ампер | 12 вольт |
| 100 Вт | 8,333 ампер | 12 вольт |
| 110 Вт | 9,167 ампер | 12 вольт |
| 120 Вт | 10 ампер | 12 вольт |
| 130 Вт | 10.833 ампер | 12 вольт |
| 140 Вт | 11,667 ампер | 12 вольт |
| 150 Вт | 12,5 ампер | 12 вольт |
| 160 Вт | 13,333 ампер | 12 вольт |
| 170 Вт | 14,167 ампер | 12 вольт |
| 180 Вт | 15 ампер | 12 вольт |
| 190 Вт | 15.833 ампер | 12 вольт |
| 200 Вт | 16,667 ампер | 12 вольт |
| 210 Вт | 17,5 ампер | 12 вольт |
| 220 Вт | 18,333 ампер | 12 вольт |
| 230 Вт | 19,167 ампер | 12 вольт |
| 240 Вт | 20 ампер | 12 вольт |
| 250 Вт | 20.833 ампер | 12 вольт |
| Примечание. преобразований являются ориентировочными и округляются максимум до 3 знаков после запятой. | ||
Дополнительные примеры преобразования ватт в амперы
Чтобы найти усилители, вы используете формулу закона Ватта и работаете в обратном направлении, деля мощность (произведенная мощность / P) на напряжение (V):
Ток (I) = Мощность (P) ÷ Напряжение (В)
Так…
амперы = ватты ÷ вольт
Пример: 600 Вт подается при 120 вольт.Какой ток?
Ток = Мощность ÷ Напряжение
Ток = 600Вт ÷ 120В
Ток = 5А
А также…
Если вы работаете с более крупными агрегатами, вы должны помнить, что 1 киловатт равен 1000 ватт. Формула закона Ватта остается неизменной до тех пор, пока вы выражаете мощность в ваттах (ваша сумма будет неверной, если вы используете «5 Вт» для означает «5 кВт»; вместо этого вам нужно использовать 5000 Вт).
Пример: 2,4 кВт передается при 120 вольт
Ток = Мощность ÷ Напряжение
Ток = 2400Вт ÷ 120В
Ток = 20A
Общие сведения о ваттах, амперах и вольтах
Ампер
Амперы — это амперы, единица измерения электрического тока.Может быть полезно представить электрический ток как воду в шланге. По этой аналогии количество (объем) воды будет в амперах.
Вольт
Вольт — это единица измерения силы. Они измеряют силу, необходимую для протекания электрического тока (в амперах). В аналогии со шлангом вольт будет давлением воды. Дома в Северной Америке обычно используют 120 В для электроснабжения, в то время как 230 В. многие другие страны.
Вт
Ватты представляют собой количество энергии, производимой усилителями и вольтами, работающими вместе.Умножение ампер (объема воды) на вольты (давление воды) дает вам мощность (результирующую мощность или энергию). Водяное колесо вращалось бы быстрее и дольше, производя больше энергии, если бы он использует увеличенный объем воды и более высокое давление воды; то же самое относится к мощности при увеличении ампер и вольт.
AC / DC
DC означает постоянный ток, когда ток течет в одном направлении. Фонарь с батареей использует постоянный ток.
AC означает переменный ток, когда ток периодически меняет направление.В Северной Америке и Западной Японии это обычно происходит 60 раз в секунду или 60 Гц / герц. В Европе, Великобритании, Восточной Японии и большей части Австралии, Южной Америки, Африки и В Азии ток меняет направление 50 раз в секунду, что составляет 50 Гц. Для питания домов и предприятий используется источник переменного тока.
На самом деле это просто, но если после всех этих цифр вы чувствуете себя закороченным, просто воспользуйтесь нашим калькулятором ватт на ампер вверху этой страницы.
Как часть нашей коллекции калькуляторов энергии, у нас также есть калькулятор люмен в ватт.
Если у вас возникнут проблемы с использованием этого калькулятора ватт и ампер, свяжитесь со мной.
Преобразователь из ватт в вольт-амперы
Ватт (обозначение: Вт) — единица мощности. Единица измерения — один джоуль в секунду — измеряет скорость преобразования или передачи энергии.
Этот инструмент преобразует ватт в вольт-ампер (w to va) и наоборот. 1 ватт = 1 вольт-ампер . Пользователь должен заполнить одно из двух полей, и преобразование произойдет автоматически.
1 Вт = 1 вольт-ампер Формула ватт в вольт-амперах (w in va). Va = w * 1
Преобразование ватт в другие единицы
Таблица из ватт в вольт-ампер | ||
|---|---|---|
| 1 ватт = 1 вольт-ампер | 11 ватт = 11 вольт-ампер | 21 ватт = 21 вольт-ампер |
| 2 ватт = 2 вольт-ампера | 12 ватт = 12 вольт-ампер | 22 ватта = 22 вольт-ампера |
| 3 ватта = 3 вольт-ампера | 13 ватт = 13 вольт-ампер | 23 ватта = 23 вольт -ампер |
| 4 Вт = 4 вольт-ампер | 14 Вт = 14 вольт-ампер | 24 Вт = 24 вольт-ампер |
| 5 Вт = 5 вольт-ампер | 15 Вт = 15 вольт- ампер | 25 ватт = 25 вольт-ампер |
| 6 ватт = 6 вольт-ампер | 16 ватт = 16 вольт-ампер | 26 ватт = 26 вольт-ампер |
| 7 ватт = 7 вольт-ампер | 17 ватт = 17 вольт-ампер | 27 ватт = 27 вольт-ампер |
| 8 ватт = 8 вольт-ампер | 18 ватт = 18 вольт-ампер | 28 ватт = 28 вольт-ампер |
| 9 ватт = 9 вольт-ампер | 19 ватт = 19 вольт-ампер | 29 ватт = 29 вольт-ампер |
| 10 ватт = 10 вольт-ампер | 20 ватт = 20 вольт-ампер | 30 ватт = 30 вольт-ампер |
| 40 ватт = 40 вольт-ампер | 70 ватт = 70 вольт-ампер | 100 ватт = 100 вольт-ампер |
| 50 ватт = 50 вольт-ампер | 80 ватт = 80 вольт-ампер | 110 ватт = 110 вольт-ампер |
| 60 ватт = 60 вольт -ампер | 90 ватт = 90 вольт-ампер | 120 ватт = 120 вольт-ампер |
| 200 ватт = 200 вольт-ампер | 500 ватт = 500 вольт-ампер | 800 ватт = 800 вольт-ампер |
| 300 ватт = 300 вольт-ампер | 600 ватт = 600 вольт-ампер | 900 ватт = 900 в вольт-ампер |
| 400 ватт = 400 вольт-ампер | 700 ватт = 700 вольт-ампер | 1000 ватт = 1000 вольт-ампер |
Преобразование мощности
Что такое амперы, ватты, вольт и омы?
В электрической системе увеличение тока или напряжения приведет к увеличению мощности.Допустим, у вас есть система с лампочкой на 6 вольт, подключенной к батарее на 6 вольт. Выходная мощность лампочки составляет 100 Вт. Используя уравнение I = P / V , мы можем рассчитать, какой ток в амперах потребуется, чтобы получить 100 Вт от этой 6-вольтовой лампы.
Вы знаете, что P = 100 Вт, а V = 6 В. Итак, вы можете изменить уравнение, чтобы найти I и подставить числа.
I = 100 Вт / 6 В = 16,67 А
Что произойдет, если использовать 12-вольтовую батарею и 12-вольтовую лампочку для получения мощности 100 Вт?
I = 100 Вт / 12 В = 8.33 ампера
Итак, последняя система производит ту же мощность, но с половиной тока. Преимущество заключается в использовании меньшего тока для получения того же количества энергии. Сопротивление в электрических проводах потребляет мощность, а потребляемая мощность увеличивается по мере увеличения тока, проходящего по проводам. Вы можете увидеть, как это происходит, немного изменив два уравнения. Что вам нужно, так это уравнение мощности с точки зрения сопротивления и тока. Давайте изменим первое уравнение:
I = V / R можно переформулировать как V = I * R
Теперь вы можете подставить уравнение для V в другое уравнение:
P = V * I, подставив V, мы получим P = I * R * I, или P = I 2 * R
Это уравнение говорит вам, что мощность, потребляемая проводами, увеличивается, если сопротивление проводов увеличивается (например, если провода становятся меньше или изготовлены из менее проводящего материала).Но он резко возрастает, если ток, протекающий по проводам, увеличивается. Таким образом, использование более высокого напряжения для уменьшения тока может сделать электрические системы более эффективными. КПД электродвигателей также повышается при более высоких напряжениях.
Это повышение эффективности побудило автомобильную промышленность в 1990-х годах задуматься о переходе с 12-вольтовых электрических систем на 42-вольтовые системы. По мере того как все больше автомобилей поставлялись с электрическими удобствами — видеодисплеями, обогревателями сидений, «умным» климат-контролем, им требовались толстые пучки проводов для обеспечения достаточного тока.Переключение на систему с более высоким напряжением обеспечит большую мощность при более тонкой проводке.
Переключения так и не произошло, потому что автопроизводители смогли повысить эффективность с помощью цифровых технологий и более эффективных электрических насосов на 12 вольт. Но в некоторых новых моделях используются гибридные системы с отдельным 48-вольтовым генератором для питания расширенных функций, таких как отключение на холостом ходу, при одновременном повышении общей эффективности системы.
Чтобы узнать больше об электричестве и связанных темах, воспользуйтесь ссылками на следующей странице.
Калькулятор преобразования из вольт в ватты, из ватт в амперы, из вольт в амперы
Наш онлайн-калькулятор / средство преобразования может преобразовывать ватты в амперы, из вольт в ватты и из вольт в амперы. Калькулятор работает, заполняя любое из двух из трех полей (вольт амперы ватты) для вычисления значения третьего поля. Этот инструмент может преобразовать любое значение, если вы вводите два других значения.
Пример преобразования
Пример 1: Чтобы преобразовать вольт в амперы для блока питания 24 В VA50, введите 24 В и 50 Вт.Щелкните Рассчитать.
Пример 2: Чтобы преобразовать ватты в амперы для блока питания 12 В постоянного тока 500 мА, введите 12 В и 0,5 А. Щелкните Рассчитать.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
- Как перевести из вольт в ватты?
Формула для преобразования напряжения в ватты: ватт = ампер x вольт. - Как перевести ватты в усилители?
Формула для преобразования ватт в амперы при фиксированном напряжении: ампер = ватт / вольт. - Как преобразовать напряжение в ток?
Формула для преобразования вольт в амперы при фиксированной мощности: ампер = ватт / вольт. - Как перевести амперы в ватты?
Формула для преобразования ампер в ватты при фиксированном напряжении: ватты = амперы x вольт.
Преобразование ватт в амперы (подробный пример)
Вот один пример того, как этот калькулятор обычно используется установщиками систем безопасности в качестве калькулятора усилителя. Установщику необходимо рассчитать расстояние, на которое можно проложить кабель питания от видеорегистратора видеонаблюдения до камеры видеонаблюдения, камеры видеонаблюдения HD и даже одной из новейших камер видеонаблюдения UHD 4K.Сначала им нужно рассчитать, сколько ампер выдает источник питания 24 В переменного тока. Обычно блоки питания 24 В переменного тока имеют номинальные значения ВА (амперы напряжения), а не амперы. Например, источник питания 24VAC50 — это 24 вольт, 50 вольт-ампер (ватты также известны как вольт-амперы). В приведенном выше калькуляторе установщик введет значение 24 в поле вольт и значение 50 в поле ватт.
Определения электрических терминов
Вот некоторые полезные электрические термины, относящиеся к расчету из вольт в ватты, из ваттов в амперы и из вольт в амперы.
- Вольт — единица измерения электрической силы или давления, которая заставляет электрический ток течь в цепи. Один вольт — это величина давления, необходимая для протекания тока в один ампер против одного ома сопротивления. Концепция аналогична напору воды.
- Ватт — единица измерения прилагаемой электрической мощности в цепи. Ватты также известны как вольт-амперы и представляют собой электрическую единицу измерения, обычно используемую в цепях переменного тока.Ватты рассчитываются путем умножения силы тока (измеренного в амперах) на электрическое давление (измеренное в вольтах).
- Ампер (Ампер) — единица измерения силы тока в электрической цепи. Один ампер — это величина тока, когда один вольт электрического давления прикладывается к одному ому сопротивления. Амперы используются для измерения расхода электроэнергии аналогично тому, как GPM (галлонов в минуту) используются для измерения объема протекающей воды.
- Ом — прибор для измерения сопротивления потоку в электрическом токе.Электрические проводники (например, проволока) оказывают сопротивление потоку тока. Это похоже на то, как трубка или шланг оказывает сопротивление потоку воды. Один Ом — это величина сопротивления, которая ограничивает ток до одного ампера в цепи с одним вольт электрическим давлением.
- Закон Ома — Закон Ома гласит, что когда электрический ток течет по проводнику (например, кабелю), сила тока (в амперах) равна движущей его электродвижущей силе (в вольтах), деленной на сопротивление проводника.
Онлайн-инструменты и калькуляторы
Посетите нашу страницу «Калькуляторы, конвертеры и инструменты», чтобы найти дополнительные онлайн-приложения.
Об этом инструменте
Этот онлайн-калькулятор был создан Майком Халдасом для профессионалов камер видеонаблюдения. CCTV Camera Pros — прямой поставщик оборудования для видеонаблюдения для дома, бизнеса и правительства. Если у вас есть какие-либо вопросы об этом инструменте или о чем-либо, связанном с системами камер видеонаблюдения, свяжитесь с Майком по адресу mike @ cctvcamerapros.нетто
Преобразование: преобразование ампер в ватты
Преобразование ватт в амперы
С помощью этого онлайн-калькулятора вы можете преобразовать амперы в ватты и наоборот.
Теория и формулы преобразования — см. Внизу на этой странице.
Быстрый отклик для 12 В:
1 Ампер = 12 Вт
1 Вт = 0,083333 Ампер
Быстрый отклик для 120 В:
1 Ампер = 120 Вт
1 Вт = 0.008333 Ампер
Быстрый отклик для 230 В:
1 Ампер = 230 Вт
1 Ватт = 0,004348 Ампер
С помощью этого онлайн-калькулятора вы можете преобразовать амперы в ватты. Это простая программа для преобразования ватт в амперы.
Используйте этот калькулятор, чтобы узнать, как переводить ватты в амперы. Введите свои числа в форму для преобразования единиц. Это расчет для преобразования постоянного тока. Для цепей переменного тока с индуктивным или емкостным сопротивлением используйте другой калькулятор.
Как преобразовать ватты в амперы и наоборот?
Используйте следующие формулы для расчета:
1) Мощность = Электрический потенциал * Электрический ток
2) Электрический ток = Мощность / Электрический потенциал
3) Электрический потенциал = Мощность / Электрический ток
Условные обозначения:
Вт — Ватт (мощность)
A — Амперы (электрический ток)
В — Вольт (электрический потенциал или напряжение)
Ватт (Вт) — это единица измерения мощности. В Международной системе единиц (СИ) он определяется как производная единица 1 джоуль в секунду и используется для количественной оценки скорости передачи энергии.
Ампер (А или ампер) — основная единица измерения электрического тока в Международной системе единиц (СИ).
Вольт (В) — это производная единица для электрического потенциала, разности электрических потенциалов (напряжения) и электродвижущей силы.
Таблица преобразования ампера в ватт для 110 В
Ниже приведена таблица для преобразования A в W и W в A.
| 0,1 A = 11 Вт | 0,2 А = 22 Вт |
| 0,3 A = 33 Вт | 0.4 А = 44 Вт |
| 0,5 А = 55 Вт | 0,6 A = 66 Вт |
| 0,7 A = 77 Вт | 0,8 A = 88 Вт |
| 0,9 A = 99 Вт | 1,0 А = 110 Вт |
| 1,1 A = 121 Вт | 1,2 А = 132 Вт |
| 1,3 A = 143 Вт | 1,4 A = 154 Вт |
| 1,5 A = 165 Вт | 1,6 А = 176 Вт |
| 1.7 А = 187 Вт | 1,8 А = 198 Вт |
| 1,9 A = 209 Вт | 2,0 А = 220 Вт |
| 3 A = 330 Вт | 4 А = 440 Вт |
| 5 A = 550 Вт | 6 А = 660 Вт |
| 7 A = 770 Вт | 8 А = 880 Вт |
| 9 A = 990 Вт | 10 А = 1100 Вт |
| 20 А = 2200 Вт | 30 А = 3300 Вт |
| 40 A = 4400 Вт | 50 А = 5500 Вт |
| 60 А = 6600 Вт | 70 А = 7700 Вт |
| 80 A = 8800 Вт | 90 А = 9900 Вт |
| 100 А = 11000 Вт | 150 А = 16500 Вт |
| 200 А = 22000 Вт | 250 А = 27500 Вт |
| 500 A = 55000 Вт | 1000 А = 110000 Вт |
Вт и вольт-ампер — что такое кВА и как она рассчитывается?
Вы когда-нибудь задумывались, почему некоторые номинальные мощности выражаются в Ваттах, некоторые — в АМПЕРАХ или АМПЕР, некоторые — в ВОЛЬТАХ, а некоторые — в кВА? На этой странице простым языком объясняется разница между номинальными значениями мощности и описывается, когда каждый из них следует использовать в вашем центре обработки данных и при планировании сетевой архитектуры.
КВА — это просто 1000 вольт ампер. вольт — это электрическое давление. ампер — электрический ток. Термин, называемый полной мощностью (абсолютное значение комплексной мощности, S) равен произведению вольт и ампер.
С другой стороны, ватт (Вт) — это мера реальной мощности. Реальная мощность — это количество фактической мощности, которая может быть получена из цепи. Когда напряжение и ток в цепи совпадают, реальная мощность равна полной мощности.Однако, чем меньше совпадают волны тока и напряжения, реальная мощность передается меньше, даже если в цепи по-прежнему течет ток. Различия между реальной и полной мощностью и, следовательно, ваттами и вольтами ампер возникают из-за неэффективности передачи электроэнергии.
Результирующая неэффективность передачи электроэнергии может быть измерена и выражена в виде отношения, называемого коэффициентом мощности . Коэффициент мощности — это отношение (число от 0 до 1) активной и полной мощности.В случае коэффициента мощности 1,0 реальная мощность равна полной мощности. В случае коэффициента мощности 0,5 активная мощность примерно вдвое меньше полной мощности.
Развертывание систем с более высоким коэффициентом мощности приводит к меньшим потерям электроэнергии и может помочь повысить эффективность использования энергии (PUE). Большинство источников бесперебойного питания (ИБП) будут указывать средний коэффициент мощности и нагрузочную способность ИБП в реальном времени в дополнение к кВА.
Пример: У вас есть ИБП на 500 кВА (полная мощность) с 0.9 коэффициент мощности. Итоговая реальная мощность составляет 450 киловатт.
Некоторые полезные коэффициенты преобразования и формулы
- ВА = Напряжение x Ампер
- Вт = Напряжение (среднеквадратичное) x Амор (среднеквадратичное значение) x Коэффициент мощности (PF) ( трехфазная цепь умножила бы напряжение на квадратный корень из 3 или приблизительно 1,732)
- 1 BTU (британская тепловая единица) = Вт x 3,413
- 1 BTU = 1055.053 джоулей (Дж)
- 1 ватт = 3,413 БТЕ / час
- 1 тонна = 200 БТЕ / мин
- 1 тонна = 12000 БТЕ / час
- 1 тонна = 3,517 киловатт В чем разница между ваттами и вольт-амперами?
Эта статья является частью серии «Управление питанием»: в чем разница между ваттами, среднеквадратичным значением и другими показателями?
Загрузить статью в формате .PDF
Ватты (Вт) и вольт-амперы (ВА) являются единицами измерения электрической мощности.Ватты относятся к «реальной мощности», а вольт-амперы — к «полной мощности». Обычно электронные продукты показывают одно или оба этих значения, чтобы предоставить информацию о том, сколько энергии они будут потреблять или какой ток они будут потреблять. Каждое из этих значений может использоваться для различных целей.
Что такое ватты?
Реальная мощность в ваттах — это мощность, которая выполняет работу или выделяет тепло. Мощность в ваттах — это скорость потребления (или выработки) энергии. Один ватт — это один джоуль (энергия) в секунду (1 Вт = 1 Дж / с).Вы платите своей коммунальной компании за ватты, выраженные в энергии, которая представляет собой мощность, потребляемую за период времени, обычно показываемый вашей коммунальной компанией в киловатт-часах. Например, лампочка мощностью 100 Вт, оставленная включенной на 10 часов, потребляет 1 кВт-час энергии (100 Вт x 10 часов = 1000 Вт-час = 1 кВт-час).
Как рассчитывается ватт?
Реальная мощность для цепей постоянного тока — это просто напряжение ( В постоянного тока ), умноженное на ток (I постоянного тока ):
Вт = В постоянного тока x I постоянного тока (1)
Концепция расчета реальной мощности для цепей переменного тока проста, хотя выполнить расчет намного сложнее.Чтобы получить мощность в ваттах, вам необходимо знать мгновенное напряжение во времени, v (t), и мгновенный ток во времени, i (t). Когда вы умножаете их вместе, вы получаете мгновенную мощность со временем p (t).
Поскольку эта мгновенная мощность изменяется со временем, нам нужно получить среднее значение, поэтому мы интегрируем мощность за период времени и делим на период времени, чтобы получить среднее значение. Это дает нам мощность, рассеиваемую устройством в цепи с напряжением v (t) на нем и током i (t) через него в течение оцениваемого периода времени.Предполагая, что напряжение и ток являются периодическими сигналами периода T, строгий математический способ выразить вычисление мощности для периодического сигнала периода T:
Итак, хотя это можно легко визуализировать, вычислить нелегко. Даже для измерения реальной мощности в ваттах для цепей переменного тока требуется специальное оборудование (ваттметр), поскольку формы сигналов напряжения и тока должны измеряться в течение определенного периода времени, измерения должны выполняться одновременно, а среднее значение должно вычисляться за время измерения. период.Стандартный мультиметр не может измерять мощность такого типа.
Для чего используются ватты?
Эти рейтинги полезны, если вам нужно избавиться от тепла, выделяемого устройством, потребляющим ватт, или если вы хотите знать, сколько вы заплатите своей коммунальной компании за использование вашего устройства, поскольку вы платите за киловатт-часы (мощность, используемая для Период времени). Чтобы объединить реальную мощность нескольких устройств постоянного или переменного тока, вы можете просто сложить индивидуальные номинальные мощности в ваттах каждого устройства, чтобы получить общую мощность (ватты складываются линейно).
Что такое вольт-амперы?
Полная мощность в ВА используется для упрощения расчетов номинальной мощности и упрощения расчета потребляемого тока. Поскольку VA = RMS вольт x RMS в амперах, вы можете разделить номинальную мощность VA на ваше RMS напряжение, чтобы получить RMS-ток, который устройство потребляет. Знание среднеквадратичного значения тока поможет вам правильно рассчитать размеры проводов и автоматических выключателей или предохранителей, которые подают ток на ваше устройство.
Как рассчитываются вольт-амперы?
Полная мощность для цепей постоянного тока — это просто напряжение ( В постоянного тока ), умноженное на ток (I постоянного тока ):
ВА = В постоянного тока x I постоянного тока (3)
Полная мощность для цепей постоянного тока такая же, как и реальная мощность для цепей постоянного тока (для постоянного тока, ВА = Вт).
Для цепей переменного тока ВА — это произведение среднеквадратичного напряжения ( В, ) на среднеквадратичный ток (I RMS ):
ВА = В СКЗ x I СКЗ (4)
Вы можете рассчитать полную мощность в вольт-амперах для цепей переменного тока, умножив измеренное среднеквадратичное значение напряжения на измеренный среднеквадратичный ток. Стандартный мультиметр обычно может выполнять оба этих измерения среднеквадратичного значения.
Для чего используются вольт-амперы?
Вольт-ампер дают представление о величине тока, потребляемого продуктом или цепью, если вам известно напряжение.Например, стандартное напряжение для жилых помещений в США составляет 120 В RMS . Если продукт рассчитан на 300 ВА (оценка подразумевает, что это максимальная ВА, которую может потреблять продукт) и питается от сетевого напряжения переменного тока RMS , 120 В, вы можете рассчитать ожидаемый максимальный ток как 300 ВА / 120 В RMS = 2,5 A RMS максимум (см. Рисунок) . Таким образом, вы должны убедиться, что провода и связанные с ними схемы, питающие этот продукт, вмещают как минимум 2.5 А RMS .
% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5eda9ab00f349231008b468b» data-embed-element = «span» data-embed-size = «640w» data-embed-alt = «1. В электронных продуктах обычно приводится такая информация, как номинальная мощность переменного тока, напряжение в сети переменного тока, частота и максимальная номинальная мощность в ВА «. data-embed-src = «https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2020/06/WtD_Watts_and_Volt_Amperes_Figure.5eda9aaf57825.png?auto=format&fit=max&w=1440» data = «1.В электронных продуктах обычно указывается такая информация, как номинальная мощность переменного тока, напряжение в сети переменного тока, частота и максимальная номинальная мощность в ВА. «]}%
Чтобы объединить полную мощность нескольких устройств постоянного тока, вольт-амперы складываются линейно. Однако для объединения полной мощности (или тока) нескольких устройств переменного тока нет простого способа получить точную сумму, потому что токи для каждого устройства не обязательно совпадают по фазе друг с другом, поэтому они не складываются линейно. Но если вы просто сложите отдельные номинальные значения ВА (или токи) вместе, общая сумма будет консервативной оценкой для использования, поскольку фактическая сумма всегда будет меньше или равна этому значению.
Еще один термин, который может быть полезен в этом обсуждении, — коэффициент мощности (PF). Коэффициент мощности определяется как отношение Вт к ВА:
Коэффициент мощности = PF = Вт / ВА (5)
Коэффициент мощности — это всегда число от нуля до единицы, потому что потребляемая устройством мощность всегда меньше или равна вольт-амперам. Обратите внимание, что цепь может иметь большое напряжение на ней и потреблять значительный ток, но не потреблять энергию (рассеивать ноль ватт).
Хотя это кажется нелогичным, это правда, если схема является чисто реактивной (чистый конденсатор или чистый индуктор). Схема не работает и не выделяет тепла, поэтому потребляет (и рассеивает) нулевую мощность. Тем не менее, он может потреблять значительный ток, что приводит к значительной ВА.
В этом случае коэффициент мощности равен нулю. Это возможно, потому что фазовое соотношение между формами сигналов напряжения и тока таково, что схема попеременно поглощает реальную мощность и возвращает ее, поэтому чистое потребление реальной мощности равно нулю.
Резюме
Вт и ВА — это единицы измерения мощности, но на этом сходство заканчивается. Ватты работают или выделяют тепло, в то время как вольт-амперы просто предоставляют вам информацию, необходимую для определения размеров проводов, предохранителей или автоматических выключателей.