Законы энергетики
Итак, в данной
рубрике мы будем говорить о процессах, происходящих в электроустановках, давать
им определения и объяснять, как они происходят.
Самый
известный, самый «раскрученный» и, безусловно, один из самых главных законов
физики и ТОЭ – это закон Ома. Звучит он следующим образом: сила тока,
протекающего в цепи, прямо пропорциональна напряжению цепи и обратно
пропорциональна сопротивлению данного участка, или аналитически (то есть
формулой): I = U/R ,
сила тока измеряется в Амперах, напряжение в Вольтах, сопротивление в Омах.
Вообще, дорогие друзья, давайте сразу учиться все делать правильно – единицы
измерения названные в честь известных людей - ученых чаще всего, пишутся с
большой буквы (А- Ампер, В – Вольт, Ф – Фарада, Гн – Генри, Н – Ньютон и т.д.),
те единицы, которые названы как-либо по иному пишутся с маленькой буквы (вар –
единица реактивной мощности, см, м и т.д.).
Итак,
аналитически закон Ома мы показали. Соответственно, зная силу тока и
сопротивление, можно найти напряжение. Зная напряжение и силу тока, находим
сопротивление. Вообще автор данной статьи неоднократно встречал достаточно
образованных энергетиков, ошибающихся в данных операциях, поэтому приводим все
возможные производные формулы закона Ома: U = I*R и
R = U/I. Небольшой пример: девушка включила в
розетку фен, затем замерила ток в одном из проводов, идущих от фена к розетке
(очень умная девушка) и получила значение 1 А, каково же электрическое
сопротивление её фена? – задалась она вопросом (как уже говорилось – очень
умная девушка). Применив закон Ома – она получила R = U/I = 220
В / 1 А = 220 Ом.
Следующий
закон физики, с которым хотелось бы Вас познакомить, это закон Джоуля-Ленца.
Понимание данной формулы очень важно для понимания процессов, происходящих в
электрических цепях. Звучит данный закон следующим образом (приведем его
наиболее известное и полезное определение)
– количество теплоты, выделяющееся в проводнике при протекании по нему
эл. тока пропорционально квадрату этого тока, сопротивлению данного участка и
времени протекания тока. Или аналитически Q = I2Rt, Дж
(Джоуль), если мы с Вами попробуем немного преобразовать данную формулу, а
именно: Q = I*I*R*t = U*I*t (ведь I*R = U – закон Ома), немного позднее
мы расскажем, что произведение U*I – это при определенных условиях формула
мощности 1-фазной цепи, а произведение мощности на время U*I*t – электроэнергия
за которую мы с Вами платим (если сила тока в А, сопротивление в Ом, а время в
секундах, то получим Вт*сек). То есть можно сказать, что по формуле
Джоуля-Ленца можно в конечном итоге рассчитывать стоимость оплаты
электроэнергии в своей квартире, ну конечно если Вы решите проверить честность
и профессионализм Вашей энергоснабжающей организации. Пример: в проводнике с сопротивлением
10 Ом, выделилось за 1 мин 60 кДж, найти силу тока протекавшего по этому
проводнику:
I2 = Q/(Rt) = 60*103/(10*60)=100,
извлечем квадратный корень из этого числа и получим 10 А. Или пример 2: та
самая блондинка включила тот самый фен в розетку на 5 минут, чтобы посушить
волосы (думаю достаточно, хотя никогда не сушил волосы феном), сколько
электроэнергии накрутит счетчик? Решение: Примем cosφ фена=1 (об этом в следующих уроках)
тогда счетчик накрутит (I=1А,
R=220 Ом) W = I2Rt = 12*220*300=66000 Вт*с =
66000/1000*3600 = 0,018 кВт*ч (делим на 1000, чтобы перевести в кВт, а делим на
3600, чтобы перевести в часы)
Итак, на
сегодня все, сильно вас грузить не будем, попробуйте осознать приведенный
материал, возможно он представлен в несколько необычной форме. В дальнейшем
будем рассматривать другие законы, считать примеры, изучать энергетику далее.
Вадим Д. г.Волгодонск Ростовская обл.
|