Saat merancang sistem kelistrikan, diperlukan pengoperasian yang kompeten dengan jumlah seperti Ampere, Watt, dan Volt. Selain itu, Anda harus dapat menghitung rasio mereka dengan benar selama pemuatan pada mekanisme tertentu. Ya, tentu saja, ada sistem di mana voltase ditetapkan, seperti jaringan rumah. Namun, jangan lupa bahwa kekuatan dan daya arusnya masih berbeda konsep, jadi perlu diketahui secara pasti berapa watt yang dikandung 1 Ampere.
Apakah ada perbedaan antara Volt dan Watt?
Pertama, mari kita ingat apa arti konsep ini. Dan juga mari kita coba mencari tahu apakah ada perbedaan yang signifikan di antara keduanya.
Jadi tegangan listrik yang menghasilkan arus yang kekuatannya sama dengan 1 Ampere disebut Volt. Perlu dicatat bahwa ini "bekerja" dalam konduktor dengan resistansi 1 Ohm.
Volt dapat dibagi:
- 1.000.000 mikrovolt
- 1.000 milivolt
Pada saat yang sama, kita dapat mengatakan bahwa Watt adalah daya konstan arus listrik. Dengan tegangan 1 volt, kekuatannya 1 ampere.
Berdasarkan penjelasan di atas, kami dapat dengan aman mengatakan bahwa masih ada perbedaan antara konsep-konsep ini. Oleh karena itu, ketika bekerja dengan berbagai sistem kelistrikan, hal itu harus diperhitungkan.
Apa itu Ampere?
Ada divisi yang diterima secara umum menurutnya 1 A berisi:
- 1.000.000 mikroampere
- 1.000 miliampere
Berapa volt dalam 1 amp?
Agak sulit menjawab pertanyaan ini. Namun, untuk memudahkan Anda menangani masalah ini, sebaiknya Anda membiasakan diri dengan tabel rasio:
Untuk arus searah:
Untuk arus bolak-balik:
Apa itu Volt-Ampere dan bagaimana Anda mengubahnya menjadi Watt?
Satuan lain untuk mengukur daya yang diadopsi dalam SI adalah Volt-Ampere (VA). Ini sama dengan produk dari nilai perusahaan seperti arus dan tegangan.
Selain itu, perlu dicatat bahwa, sebagai aturan, VAs digunakan hanya untuk menilai daya dalam sambungan AC. Artinya, dalam kasus di mana Watt dan Volt-Ampere memiliki nilai yang berbeda.
Ada banyak kalkulator online yang berbeda saat ini untuk mengubah VA ke W dengan cepat dan mudah. Prosedur ini sangat sederhana sehingga kami tidak akan memikirkannya.
Tetapi, terutama bagi orang-orang yang tidak memiliki kalkulator online untuk mengubah Volt-Ampere ke Watt, kami pertimbangkan proses penerjemahan nilai-nilai ini secara lebih rinci:
Dengan rumus ini, kita bisa mengetahui kekuatan arus. Tentu saja, hanya jika kita sudah melakukannya tegangan dan daya diketahui.
Artinya, ternyata untuk mengubah Watt menjadi Ampere, kita perlu mengetahui tegangan yang ada di sistem. Misalnya, di Amerika Serikat, tegangan di jaringan listrik adalah 120V, dan di Rusia - 220V.
Perlu dicatat bahwa baterai atau baterai yang digunakan di mobil biasanya memiliki tegangan 12 V. Dan tegangan pada baterai kecil yang digunakan untuk berbagai perangkat portabel, biasanya, tidak melebihi 1,5 V.
Dengan demikian, kita dapat mengatakan bahwa mengetahui tegangan dan daya, kita dapat dengan mudah mengetahui kekuatan arus juga. Untuk ini kita hanya perlu benar gunakan rumus di atas.
Mari kita lihat bagaimana ini "bekerja" dengan contoh spesifik: jika tegangan 220V dan daya 220W, maka arusnya menjadi 220/220 atau 1 A.
Berapa watt dalam 1 ampere?
Sekarang mari kita coba mengubah Watt menjadi Ampere. Dan untuk ini kita membutuhkan satu formula lagi:
Di dalamnya, I adalah A, P adalah Watt, dan U adalah Volt.
Setelah melakukan perhitungan sederhana menggunakan rumus ini, kita dapat mengetahui berapa watt dalam satu A.
Seperti yang kami katakan sebelumnya, ada cara lain untuk menghitung berapa watt dalam 1 A. Untuk menggunakannya, Anda perlu buka kalkulator online dan masukkan ke dalamnya konsumsi daya serta voltase.
Selanjutnya, Anda hanya perlu mengklik tombol berlabel "hitung" dan dalam beberapa detik program khusus akan memberi Anda nilai yang benar. Dengan menggunakan metode ini, Anda pasti akan menghemat waktu dan tenaga, karena Anda tidak harus menghitung sendiri semua indikator menggunakan rumus.
Kenyamanan modern hidup kita berhutang pada arus listrik. Ini menerangi rumah kita, menghasilkan radiasi dalam jangkauan gelombang cahaya yang terlihat, memasak dan memanaskan makanan di berbagai perangkat seperti kompor listrik, oven microwave, pemanggang roti, menghilangkan kebutuhan untuk menemukan bahan bakar untuk api. Berkat dia, kami dengan cepat bergerak secara horizontal di kereta listrik, metro, dan kereta api, bergerak secara vertikal di eskalator, dan di kabin lift. Kami berhutang kehangatan dan kenyamanan di rumah kami karena arus listrik yang mengalir di AC, kipas angin, dan pemanas listrik. Beragam mesin listrik yang digerakkan oleh arus listrik, memudahkan pekerjaan kita, baik dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam produksi. Memang, kita hidup di era listrik, karena komputer dan ponsel pintar kita, internet dan televisi, dan perangkat elektronik pintar lainnya bekerja berkat arus listrik. Bukan tanpa alasan umat manusia melakukan begitu banyak upaya untuk menghasilkan listrik di pembangkit listrik termal, nuklir, dan hidroelektrik - listrik itu sendiri adalah bentuk energi yang paling nyaman.
Meski kedengarannya paradoks, gagasan tentang penggunaan praktis arus listrik termasuk yang pertama diadopsi oleh bagian masyarakat yang paling konservatif - perwira angkatan laut. Jelas sulit untuk menembus ke puncak dalam kasta tertutup ini, sulit untuk membuktikan kepada para laksamana, yang memulai sebagai awak kabin di armada layar, kebutuhan untuk beralih ke kapal semua logam dengan mesin uap, jadi perwira yunior selalu mengandalkan inovasi. Keberhasilan penggunaan kapal api selama perang Rusia-Turki pada tahun 1770, yang menentukan hasil pertempuran di Teluk Chesme, yang mengangkat masalah perlindungan pelabuhan tidak hanya dengan baterai pesisir, tetapi juga dengan cara yang lebih modern. perlindungan - ladang ranjau.
Pengembangan tambang bawah air dari berbagai sistem telah dilakukan sejak awal abad ke-19, desain yang paling sukses adalah tambang otonom, yang digerakkan oleh listrik. Di tahun 70-an. Fisikawan Jerman abad ke-19 Heinrich Hertz menemukan perangkat untuk meledakkan ranjau jangkar dengan kedalaman 40 m. Modifikasinya sudah tidak asing bagi kita dari film-film sejarah bertema angkatan laut - ini adalah tambang "bertanduk" yang terkenal, yang di dalamnya timah "tanduk" yang berisi ampul berisi elektrolit, kusut saat bersentuhan dengan lambung kapal, akibatnya baterai paling sederhana mulai bekerja, energinya cukup untuk meledakkan tambang.
Para pelaut adalah orang pertama yang menghargai potensi sumber cahaya kuat yang kemudian tidak sempurna - modifikasi dari lilin Yablochkov, di mana busur listrik dan elektroda karbon positif yang berpendar berfungsi sebagai sumber cahaya - untuk digunakan dalam memberi sinyal dan menerangi medan perang. Penggunaan lampu sorot memberikan keuntungan luar biasa bagi pihak-pihak yang menggunakannya dalam pertempuran malam atau hanya menggunakannya sebagai alat pemberi isyarat untuk mengirimkan informasi dan mengoordinasikan tindakan formasi angkatan laut. Dan dilengkapi dengan lampu sorot yang kuat, navigasi beacon yang disederhanakan di perairan pesisir berbahaya.
Tidaklah mengherankan bahwa armada yang menggunakan metode transmisi informasi nirkabel dengan luar biasa - para pelaut tidak malu dengan ukuran besar stasiun radio pertama, karena bangunan kapal memungkinkan penempatan yang begitu sempurna. , meski saat itu sangat merepotkan, perangkat komunikasi.
Mesin-mesin listrik membantu menyederhanakan pemuatan meriam kapal, dan powertrains listrik dari turret swivel meningkatkan kemampuan manuver serangan meriam. Perintah yang dikirimkan oleh telegraf kapal meningkatkan efisiensi interaksi seluruh tim, yang memberikan keuntungan besar dalam bentrokan pertempuran.
Penggunaan arus listrik yang paling mengerikan dalam sejarah angkatan laut adalah penggunaan kapal selam diesel-listrik kelas-U oleh Reich Ketiga. Kapal selam Hitler's Wolf Pack menenggelamkan banyak kapal armada transportasi Sekutu - ingat saja nasib menyedihkan dari konvoi PQ-17.
Pelaut Inggris berhasil mendapatkan beberapa salinan mesin enkripsi Enigma (Riddle), dan intelijen Inggris berhasil memecahkan kodenya. Salah satu ilmuwan terkemuka yang mengerjakan ini adalah Alan Turing, yang dikenal atas kontribusinya pada dasar-dasar ilmu komputer. Setelah mendapatkan akses ke pesan radio Laksamana Dönitz, armada Sekutu dan penerbangan pesisir dapat membawa Wolf Pack kembali ke pantai Norwegia, Jerman, dan Denmark, sehingga operasi dengan menggunakan kapal selam dari tahun 1943 dibatasi pada serangan jangka pendek.
Hitler berencana melengkapi kapal selamnya dengan rudal V-2 untuk menyerang pantai timur Amerika Serikat. Untungnya, serangan Sekutu yang cepat di Front Barat dan Timur tidak memungkinkan rencana ini menjadi kenyataan.
Armada modern tidak terbayangkan tanpa kapal induk dan kapal selam nuklir, kemandirian energinya dijamin oleh reaktor nuklir yang berhasil menggabungkan teknologi uap abad ke-19, teknologi kelistrikan abad ke-20, dan teknologi nuklir abad ke-21. Reaktor bertenaga nuklir menghasilkan listrik dalam jumlah yang cukup untuk mendukung kehidupan seluruh kota.
Selain itu, para pelaut kembali mengalihkan perhatian mereka ke listrik dan menguji penggunaan railgun - meriam listrik untuk menembakkan proyektil kinetik dengan kekuatan destruktif yang luar biasa.
Referensi sejarah
Dengan munculnya sumber arus searah elektrokimia yang andal yang dikembangkan oleh fisikawan Italia Alessandro Volta, seluruh galaksi ilmuwan luar biasa dari berbagai negara mulai mempelajari fenomena yang terkait dengan arus listrik dan mengembangkan aplikasi praktisnya di banyak bidang sains dan teknologi. Cukuplah untuk mengingat ilmuwan Jerman Georg Ohm, yang merumuskan hukum aliran arus untuk rangkaian listrik dasar; Fisikawan Jerman Gustav Robert Kirchhoff, yang mengembangkan metode untuk menghitung rangkaian listrik kompleks; Fisikawan Prancis André Marie Ampere, yang menemukan hukum interaksi arus listrik konstan. Karya fisikawan Inggris James Prescott Joule dan ilmuwan Rusia Emil Khristianovich Lenz memimpin, secara independen satu sama lain, pada penemuan hukum penilaian kuantitatif dari efek termal arus listrik.
Perkembangan lebih lanjut dari studi tentang sifat-sifat arus listrik adalah karya fisikawan Inggris James Clark Maxwell, yang meletakkan dasar-dasar elektrodinamika modern, yang sekarang dikenal sebagai persamaan Maxwell. Maxwell juga mengembangkan teori elektromagnetik cahaya, memprediksi banyak fenomena (gelombang elektromagnetik, tekanan radiasi elektromagnetik). Belakangan, ilmuwan Jerman Heinrich Rudolf Hertz secara eksperimental mengkonfirmasi keberadaan gelombang elektromagnetik; karyanya pada studi tentang refleksi, interferensi, difraksi dan polarisasi gelombang elektromagnetik membentuk dasar untuk pembuatan radio.
Karya fisikawan Prancis Jean-Baptiste Biot dan Felix Savard, yang secara eksperimental menemukan manifestasi magnetisme di bawah aliran arus searah, dan ahli matematika Prancis yang luar biasa, Pierre-Simon Laplace, yang menggeneralisasi hasil mereka dalam bentuk keteraturan matematis, pertama menghubungkan dua sisi dari satu fenomena, meletakkan dasar untuk elektromagnetisme. Tongkat dari para ilmuwan ini diambil alih oleh fisikawan Inggris yang brilian Michael Faraday, yang menemukan fenomena induksi elektromagnetik dan meletakkan dasar untuk teknik kelistrikan modern.
Fisikawan teoretis Belanda Hendrik Anton Lorentz memberikan kontribusi besar pada penjelasan sifat arus listrik, yang menciptakan teori elektronik klasik dan menerima ekspresi gaya yang bekerja pada muatan bergerak dari sisi medan elektromagnetik.
Listrik. Definisi
Arus listrik adalah gerakan partikel bermuatan yang diarahkan (teratur). Oleh karena itu, arus didefinisikan sebagai jumlah muatan yang telah melewati penampang konduktor per satuan waktu:
I \u003d q / t dimana q adalah muatan dalam coulomb, t adalah waktu dalam detik, I adalah arus dalam ampere
Definisi lain dari arus listrik terkait dengan sifat-sifat konduktor dan dijelaskan oleh hukum Ohm:
I \u003d U / R di mana U adalah tegangan dalam volt, R adalah resistansi dalam ohm, I adalah arus dalam ampere
Arus listrik diukur dalam ampere (A) dan kelipatan dan sub-kelipatan desimalnya - nanoampere (sepersejuta ampere, nA), mikroampere (sepersejuta ampere, μA), miliampere (seperseribu ampere, mA), kiloampere ( ribu ampere, kA) dan megaampere (juta ampere, MA).
Dimensi arus dalam sistem SI didefinisikan sebagai
[A] \u003d [Cl] / [dtk]
Fitur aliran arus listrik di berbagai lingkungan. Fisika fenomena
Arus listrik dalam padatan: logam, semikonduktor dan dielektrik
Ketika mempertimbangkan masalah aliran arus listrik, perlu untuk mempertimbangkan keberadaan berbagai pembawa arus - muatan elementer - karakteristik dari keadaan fisik materi. Zat itu sendiri bisa padat, cair, atau gas. Contoh unik dari keadaan seperti itu yang diamati dalam kondisi biasa adalah keadaan dihidrogen monoksida, atau, dengan kata lain, hidrogen hidroksida, atau air biasa. Kami mengamati fase padatnya dengan mengeluarkan potongan es dari freezer menjadi minuman dingin, yang kebanyakan berbahan dasar air cair. Dan saat menyeduh teh atau kopi instan, kami mengisinya dengan air mendidih, dan kesiapan yang terakhir dikendalikan oleh munculnya kabut, terdiri dari tetesan air, yang mengembun di udara dingin dari uap air gas yang keluar dari cerat teko.
Ada juga keadaan materi keempat, yang disebut plasma, yang menyusun lapisan atas bintang, ionosfer bumi, nyala api, busur listrik, dan materi dalam lampu fluoresen. Plasma bersuhu tinggi sulit untuk direproduksi di laboratorium terestrial, karena ia membutuhkan suhu yang sangat tinggi - lebih dari 1.000.000 K.
Dari segi struktur, padatan dibagi menjadi kristal dan amorf. Zat kristal memiliki struktur geometris yang teratur; atom atau molekul dari zat semacam itu membentuk semacam kisi volumetrik atau datar; bahan kristal termasuk logam, paduannya dan semikonduktornya. Air yang sama dalam bentuk kepingan salju (kristal dengan berbagai bentuk yang tidak berulang) dengan sempurna menggambarkan konsep zat kristal. Zat amorf tidak memiliki kisi kristal; struktur seperti itu tipikal untuk dielektrik.
Dalam kondisi normal, arus dalam material padat mengalir karena pergerakan elektron bebas yang terbentuk dari elektron valensi atom. Dari sudut pandang perilaku material ketika arus listrik melewatinya, yang terakhir dibagi menjadi konduktor, semikonduktor dan isolator. Sifat-sifat berbagai material, menurut teori pita konduksi, ditentukan oleh lebar pita terlarang yang elektron tidak dapat berada. Insulator memiliki celah energi terluas, terkadang mencapai 15 eV. Pada suhu nol mutlak, isolator dan semikonduktor tidak memiliki elektron di pita konduksi, tetapi pada suhu kamar akan ada sejumlah elektron yang terlempar keluar dari pita valensi karena energi panas. Dalam konduktor (logam), pita konduksi dan pita valensi tumpang tindih, oleh karena itu, pada suhu nol mutlak, ada cukup banyak elektron - konduktor arus, yang dipertahankan bahkan pada suhu bahan yang lebih tinggi, hingga sempurna. pencairan. Semikonduktor memiliki celah energi yang kecil, dan kemampuannya untuk menghantarkan arus listrik sangat bergantung pada suhu, radiasi, dan faktor lain, serta keberadaan kotoran.
Kasus terpisah adalah aliran arus listrik melalui apa yang disebut superkonduktor - bahan yang memiliki resistansi nol terhadap aliran arus. Elektron konduksi dari bahan semacam itu membentuk kumpulan partikel yang saling berhubungan karena efek kuantum.
Insulator, seperti namanya, sangat buruk dalam menghantarkan arus listrik. Properti isolator ini digunakan untuk membatasi aliran arus antara permukaan konduktif berbagai bahan.
Selain adanya arus dalam konduktor dengan medan magnet konstan, dengan adanya arus bolak-balik dan medan magnet bolak-balik yang terkait, terdapat efek yang terkait dengan perubahannya atau yang disebut arus "eddy", atau disebut arus Foucault. . Semakin cepat fluks magnet berubah, semakin kuat arus eddy, yang tidak mengalir di sepanjang jalur tertentu di kabel, tetapi, tertutup di konduktor, membentuk sirkuit pusaran.
Arus pusaran menunjukkan efek kulit, yang berarti arus listrik bolak-balik dan fluks magnet merambat terutama di lapisan permukaan konduktor, yang menyebabkan hilangnya energi. Untuk mengurangi kehilangan energi untuk arus eddy, pemisahan sirkuit magnetik AC menjadi pelat terpisah yang diisolasi secara elektrik digunakan.
Arus listrik dalam cairan (elektrolit)
Semua cairan, pada satu derajat atau lainnya, mampu menghantarkan arus listrik saat tegangan listrik diterapkan. Cairan ini disebut elektrolit. Pembawa arus di dalamnya adalah ion bermuatan positif dan negatif - masing-masing, kation dan anion yang ada dalam larutan zat karena disosiasi elektrolitik. Arus dalam elektrolit karena pergerakan ion, berbeda dengan arus akibat pergerakan elektron, karakteristik logam, disertai dengan perpindahan materi ke elektroda dengan pembentukan senyawa kimia baru di dekatnya atau pengendapan zat ini atau senyawa baru pada elektroda.
Fenomena ini meletakkan dasar bagi elektrokimia modern, menghitung ekuivalen gram berbagai bahan kimia, sehingga mengubah kimia anorganik menjadi ilmu pasti. Perkembangan lebih lanjut kimia elektrolit memungkinkan terciptanya sumber arus kimia yang dapat diisi ulang dan dapat diisi ulang (baterai kering, akumulator, dan sel bahan bakar), yang, pada gilirannya, memberikan dorongan yang sangat besar bagi perkembangan teknologi. Lihat saja di bawah kap mobil Anda untuk melihat hasil upaya generasi ilmuwan dan insinyur kimia berupa aki mobil.
Sejumlah besar proses teknologi berdasarkan aliran arus dalam elektrolit memungkinkan tidak hanya untuk memberikan tampilan spektakuler pada produk akhir (pelapisan krom dan pelapisan nikel), tetapi juga untuk melindunginya dari korosi. Proses deposisi elektrokimia dan etsa elektrokimia membentuk tulang punggung manufaktur elektronik modern. Saat ini, ini adalah proses teknologi yang paling banyak diminati, jumlah komponen manufaktur yang menggunakan teknologi ini diperkirakan puluhan miliar unit per tahun.
Arus listrik dalam gas
Arus listrik dalam gas disebabkan oleh adanya elektron dan ion bebas di dalamnya. Karena penjernihannya, gas dikarakterisasi oleh panjang jalur yang besar sebelum tumbukan molekul dan ion; Oleh karena itu, aliran arus yang melewatinya dalam kondisi normal relatif sulit. Hal yang sama dapat dikatakan untuk campuran gas. Campuran alami gas adalah udara atmosfer, yang dianggap sebagai isolator yang baik dalam teknik kelistrikan. Hal ini juga berlaku untuk gas lain dan campurannya dalam kondisi fisik normal.
Aliran arus dalam gas sangat bergantung pada berbagai faktor fisik, seperti tekanan, suhu, komposisi campuran. Selain itu, berbagai jenis radiasi pengion berpengaruh. Jadi, misalnya, diterangi oleh sinar ultraviolet atau sinar-X, atau berada di bawah pengaruh partikel katoda atau anoda, atau partikel yang dipancarkan oleh zat radioaktif, atau, akhirnya, di bawah pengaruh suhu tinggi, gas memperoleh sifat konduksi yang lebih baik. arus listrik.
Proses endotermik pembentukan ion sebagai hasil penyerapan energi oleh atom atau molekul gas yang netral secara elektrik disebut ionisasi. Setelah menerima energi yang cukup, satu elektron atau beberapa elektron dari kulit elektron terluar, mengatasi penghalang potensial, meninggalkan atom atau molekul, menjadi elektron bebas. Pada saat yang sama, atom atau molekul gas menjadi ion bermuatan positif. Elektron bebas dapat menempel pada atom atau molekul netral untuk membentuk ion bermuatan negatif. Ion positif dapat menangkap kembali elektron bebas pada saat tumbukan, sehingga menjadi netral secara elektrik kembali. Proses ini disebut rekombinasi.
Aliran arus melalui media gas disertai dengan perubahan keadaan gas, yang menentukan sifat kompleks dari ketergantungan arus pada tegangan yang diberikan dan, secara umum, mematuhi hukum Ohm hanya pada arus rendah.
Bedakan antara buangan non-mandiri dan mandiri dalam gas. Dalam pelepasan non-mandiri, arus dalam gas hanya ada jika ada faktor pengion eksternal; jika tidak ada, tidak ada arus yang signifikan dalam gas. Dalam pelepasan mandiri, arus dipertahankan karena dampak ionisasi atom dan molekul netral dalam tumbukan dengan elektron bebas dan ion yang dipercepat oleh medan listrik, bahkan setelah penghilangan pengaruh pengion eksternal.
Pelepasan non-mandiri dengan nilai kecil dari perbedaan potensial antara anoda dan katoda dalam gas disebut pelepasan tenang. Dengan peningkatan tegangan, pertama-tama kekuatan arus meningkat sebanding dengan tegangan (bagian OA pada karakteristik tegangan arus dari debit tenang), kemudian pertumbuhan arus melambat (bagian dari kurva AB). Ketika semua partikel yang dihasilkan di bawah aksi ionizer pergi untuk waktu yang sama ke katoda dan ke anoda, arus tidak meningkat dengan meningkatnya tegangan (bagian dari grafik BC). Dengan peningkatan lebih lanjut dalam tegangan, arus meningkat lagi, dan pelepasan yang tenang berubah menjadi pelepasan longsoran yang tidak mandiri. Jenis lucutan non-mandiri adalah lucutan pijar, yang menghasilkan cahaya pada lampu pelepasan gas dengan berbagai warna dan tujuan.
Transisi lucutan listrik non-mandiri dalam gas menjadi lucutan mandiri ditandai dengan peningkatan tajam arus (titik E pada kurva karakteristik tegangan arus). Ini disebut kerusakan gas listrik.
Semua jenis pelepasan di atas termasuk dalam jenis pelepasan kondisi-mapan, karakteristik utamanya tidak bergantung pada waktu. Selain pelepasan kondisi-mapan, terdapat pelepasan sementara, yang biasanya muncul di medan listrik kuat yang tidak seragam, misalnya, pada permukaan konduktor dan elektroda yang runcing dan melengkung. Ada dua jenis lucutan transien: lucutan korona dan lucutan percikan.
Dalam lucutan korona, ionisasi tidak menyebabkan kerusakan; ini hanyalah proses berulang untuk menyalakan pelepasan yang tidak mandiri di ruang terbatas di dekat konduktor. Contoh lucutan korona adalah pancaran udara di atmosfer di dekat antena, penangkal petir, atau saluran listrik bertegangan tinggi. Pelepasan korona pada saluran listrik menyebabkan hilangnya daya. Di masa lalu, cahaya di puncak tiang ini dikenal oleh para pelaut armada layar sebagai lampu St. Elmo. Debit korona digunakan pada printer laser dan mesin fotokopi elektrografi, di mana ia dibentuk oleh korotron, tali logam yang diberi tegangan tinggi. Ini diperlukan untuk mengionisasi gas untuk mengisi drum fotosensitif. Dalam hal ini, lucutan korona bermanfaat.
Lucutan percikan, berbeda dengan lucutan korona, mengarah pada kerusakan dan memiliki bentuk saluran filamen bercabang cerah intermiten yang diisi dengan gas terionisasi, yang muncul dan menghilang, disertai dengan pelepasan sejumlah besar panas dan cahaya terang . Contoh lucutan percikan alami adalah petir, dimana arusnya bisa mencapai nilai puluhan kiloampere. Pembentukan petir itu sendiri didahului dengan pembuatan saluran konduksi, yang disebut pemimpin "gelap" ke bawah, yang bersama-sama dengan pemimpin ke atas yang diinduksi membentuk saluran konduktif. Petir biasanya merupakan pelepasan percikan dalam saluran konduksi yang terbentuk. Pelepasan percikan yang kuat juga telah menemukan aplikasi teknisnya dalam unit lampu kilat ringkas, di mana pelepasan terjadi di antara elektroda tabung kaca kuarsa yang diisi dengan campuran gas mulia terionisasi.
Kerusakan gas berkelanjutan dalam jangka panjang disebut pelepasan busur dan digunakan dalam teknologi pengelasan, yang merupakan landasan teknologi konstruksi baja modern, dari gedung pencakar langit hingga kapal induk dan mobil. Ini digunakan untuk pengelasan dan pemotongan logam; perbedaan proses ini disebabkan oleh kekuatan arus yang mengalir. Pada nilai arus yang relatif lebih rendah, logam dilas, pada nilai arus pelepasan busur yang lebih tinggi, logam dipotong karena pelepasan logam cair dari bawah busur listrik dengan berbagai metode.
Kegunaan lain dari pelepasan busur gas adalah lampu pelepasan gas yang menyebarkan kegelapan di jalan-jalan kita, alun-alun dan stadion (lampu natrium) atau lampu halogen otomotif, yang kini telah menggantikan lampu pijar konvensional di lampu depan mobil.
Arus listrik dalam ruang hampa
Vakum adalah dielektrik yang ideal, oleh karena itu, arus listrik dalam ruang hampa hanya dimungkinkan dengan adanya pembawa bebas dalam bentuk elektron atau ion, yang dihasilkan karena panas atau emisi foto, atau dengan metode lain.
Metode utama untuk memperoleh arus dalam ruang hampa dengan mengorbankan elektron adalah metode emisi termionik elektron oleh logam. Di sekitar elektroda yang dipanaskan, yang disebut katoda, awan elektron bebas terbentuk, yang memberikan aliran arus listrik dengan adanya elektroda kedua, yang disebut anoda, asalkan ada tegangan yang sesuai di antara mereka dengan polaritas yang diperlukan. Perangkat elektrovakuum semacam itu disebut dioda dan memiliki sifat konduktivitas arus satu sisi, terkunci pada tegangan balik. Properti ini digunakan untuk memperbaiki arus bolak-balik, yang diubah oleh sistem dioda menjadi arus DC berdenyut.
Penambahan elektroda tambahan, yang disebut kisi yang terletak di dekat katoda, memungkinkan untuk mendapatkan triode elemen penguat, di mana perubahan kecil pada tegangan pada grid relatif terhadap katoda memungkinkan perubahan signifikan pada arus yang mengalir diperoleh, dan, dengan demikian, perubahan tegangan yang signifikan pada beban yang dihubungkan secara seri dengan lampu relatif terhadap sumber daya, yang digunakan untuk memperkuat berbagai sinyal.
Penggunaan perangkat electrovacuum dalam bentuk triode dan perangkat dengan sejumlah besar grid untuk berbagai keperluan (tetrodes, pentode dan bahkan heptode) merevolusi pembangkitan dan penguatan sinyal frekuensi radio, dan mengarah pada penciptaan siaran radio dan televisi modern sistem.
Secara historis, yang pertama adalah pengembangan penyiaran radio yang tepat, karena metode konversi sinyal frekuensi rendah dan transmisinya, serta sirkuit perangkat penerima dengan amplifikasi dan konversi frekuensi radio dan mengubahnya menjadi sinyal akustik, telah relatif sederhana.
Saat membuat televisi untuk konversi sinyal optik, perangkat vakum listrik digunakan - iconoscopes, di mana elektron dipancarkan karena emisi foto dari cahaya insiden. Amplifikasi sinyal lebih lanjut dilakukan oleh amplifier berdasarkan tabung elektronik. Untuk transformasi kebalikan dari sinyal televisi, kinescopes digunakan, yang memberikan gambaran karena fluoresensi bahan layar di bawah pengaruh elektron yang dipercepat menjadi energi tinggi di bawah pengaruh tegangan yang dipercepat. Sistem tersinkronisasi untuk membaca sinyal ikonoskop dan sistem untuk memindai gambar kinescope membuat gambar televisi. Tabung gambar pertama berwarna monokrom.
Kemudian, sistem televisi berwarna diciptakan, di mana ikonoskop yang membaca gambar hanya bereaksi terhadap warnanya sendiri (merah, biru, atau hijau). Unsur-unsur yang memancarkan tabung gambar (fosfor warna), karena aliran arus yang dihasilkan oleh apa yang disebut "senjata elektron", bereaksi terhadap serangan elektron yang dipercepat, memancarkan cahaya dalam kisaran intensitas yang sesuai. Masker pelindung khusus digunakan untuk memastikan bahwa balok dari senjata dari setiap warna mengenai fosfornya sendiri.
Peralatan siaran televisi dan radio modern didasarkan pada elemen yang lebih maju dengan konsumsi daya yang lebih rendah - semikonduktor.
Salah satu metode yang tersebar luas untuk memperoleh gambar organ dalam adalah metode fluoroskopi, di mana elektron yang dipancarkan oleh katoda menerima percepatan yang begitu signifikan sehingga, ketika menabrak anoda, mereka menghasilkan sinar-X yang dapat menembus jaringan lunak tubuh manusia. Radiograf memberikan informasi unik kepada dokter tentang kerusakan tulang, kondisi gigi dan beberapa organ dalam, bahkan mengungkapkan penyakit yang sangat berat seperti kanker paru-paru.
Secara umum, arus listrik yang terbentuk akibat pergerakan elektron dalam ruang hampa memiliki aplikasi yang luas, yang meliputi semua tabung radio, akselerator partikel bermuatan, spektrometer massa, mikroskop elektron, generator vakum gelombang mikro, dalam bentuk gelombang berjalan. lampu, klystron, magnetron dll. Omong-omong, magnetronlah yang memanaskan atau memasak makanan kita dalam oven microwave.
Baru-baru ini, teknologi penerapan pelapis film dalam ruang hampa, yang berperan sebagai pelapis pelindung-dekoratif dan fungsional, menjadi sangat penting. Sebagai pelapis, pelapis dengan logam dan paduannya, dan senyawanya dengan oksigen, nitrogen dan karbon digunakan. Lapisan semacam itu mengubah sifat listrik, optik, mekanis, magnet, korosif, dan katalitik dari permukaan yang dilapisi, atau menggabungkan beberapa sifat sekaligus.
Komposisi kimia pelapis yang kompleks hanya dapat diperoleh dengan menggunakan teknik sputtering ion dalam ruang hampa, varietasnya adalah katoda sputtering atau modifikasi industrinya - sputtering magnetron. Pada akhirnya itu arus listrik karena ion, itu mengendapkan komponen pada permukaan yang diendapkan, memberikan sifat baru.
Dengan cara inilah dimungkinkan untuk mendapatkan apa yang disebut lapisan reaktif ionik (film nitrida, karbida, oksida logam) yang memiliki kompleks sifat mekanik, termofisik dan optik yang luar biasa (dengan kekerasan tinggi, ketahanan aus, listrik dan termal. konduktivitas, kerapatan optik), yang tidak dapat diperoleh dengan metode lain ...
Arus listrik dalam biologi dan kedokteran
Pengetahuan tentang perilaku arus dalam objek biologis memberi ahli biologi dan dokter metode penelitian, diagnosis, dan pengobatan yang ampuh.
Dari sudut pandang elektrokimia, semua benda biologis mengandung elektrolit, terlepas dari ciri struktural benda ini.
Saat mempertimbangkan aliran arus melalui benda-benda biologis, perlu untuk mempertimbangkan struktur selulernya. Unsur penting sel adalah membran sel - kulit terluar yang melindungi sel dari pengaruh faktor lingkungan yang merugikan karena permeabilitas selektifnya terhadap berbagai zat. Dari sudut pandang fisika, membran sel dapat dibayangkan sebagai sambungan paralel kapasitor dan beberapa rantai sumber arus dan resistor yang dihubungkan secara seri. Ini menentukan ketergantungan konduktivitas listrik bahan biologis pada frekuensi tegangan yang diberikan dan bentuk osilasinya.
Jaringan biologis terdiri dari sel-sel organ itu sendiri, cairan antar sel (getah bening), pembuluh darah dan sel saraf. Yang terakhir, sebagai respons terhadap aksi arus listrik, merespons dengan kegembiraan, memaksa otot dan pembuluh darah hewan untuk berkontraksi dan rileks. Perlu dicatat bahwa aliran arus dalam jaringan biologis tidak linier.
Eksperimen dokter, ahli anatomi, fisiologi, dan fisikawan Italia, Luigi Galvani, yang menjadi salah satu pendiri elektrofisiologi, dapat menjadi contoh klasik pengaruh arus listrik pada objek biologis. Dalam eksperimennya, mengalirkan arus listrik melalui saraf kaki katak menyebabkan kontraksi otot dan kaki berkedut. Pada tahun 1791, penemuan terkenal Galvani dijelaskan dalam "Risalah tentang Kekuatan Listrik dalam Gerakan Otot". Fenomena itu sendiri, yang ditemukan oleh Galvani, dalam waktu lama di buku teks dan artikel ilmiah disebut "galvanisme". Istilah ini masih dipertahankan atas nama beberapa perangkat dan proses.
Perkembangan elektrofisiologi lebih lanjut berkaitan erat dengan neurofisiologi. Pada tahun 1875, secara independen satu sama lain, ahli bedah dan fisiologi Inggris Richard Caton dan ahli fisiologi Rusia V. Ya.Danilevsky menunjukkan bahwa otak adalah generator aktivitas listrik, yaitu, arus biologis otak ditemukan.
Objek biologis dalam perjalanan hidupnya tidak hanya menciptakan arus mikro, tetapi juga tegangan dan arus tinggi. Jauh sebelum Galvani, ahli anatomi Inggris John Walsh membuktikan sifat listrik dari serangan ikan pari, dan ahli bedah dan ahli anatomi Skotlandia John Hunter memberikan deskripsi akurat tentang organ listrik hewan ini. Penelitian Walsh dan Hunter diterbitkan pada 1773.
Dalam biologi dan kedokteran modern, berbagai metode mempelajari organisme hidup, baik invasif maupun non-invasif, digunakan.
Contoh klasik dari metode invasif adalah tikus laboratorium dengan sekumpulan elektroda yang ditanamkan di otak, berjalan melalui labirin atau memecahkan masalah lain yang ditugaskan kepadanya oleh para ilmuwan.
Metode non-invasif termasuk studi yang sudah dikenal seperti mengambil ensefalogram atau elektrokardiogram. Dalam hal ini, elektroda yang membaca arus biologis jantung atau otak menghilangkan arus langsung dari kulit subjek. Untuk meningkatkan kontak dengan elektroda, kulit dibasahi dengan garam, yang merupakan elektrolit konduktif yang baik.
Selain penggunaan arus listrik dalam penelitian ilmiah dan pengendalian teknis keadaan berbagai proses dan reaksi kimia, salah satu momen paling dramatis dari penerapannya, yang diketahui oleh masyarakat umum, adalah peluncuran jantung yang "berhenti". pahlawan mana pun dari film modern.
Memang, aliran impuls jangka pendek dari arus yang signifikan hanya dalam kasus terisolasi yang mampu memulai jantung yang berhenti. Paling sering, ritme normalnya dipulihkan dari keadaan kontraksi kejang yang kacau yang disebut fibrilasi jantung. Alat yang digunakan untuk mengembalikan irama normal kontraksi jantung disebut defibrillator. Defibrillator otomatis modern itu sendiri mengambil kardiogram, mendeteksi fibrilasi ventrikel jantung dan memutuskan sendiri apakah akan syok atau tidak - mungkin cukup untuk melewatkan impuls pemicu kecil melalui jantung. Ada kecenderungan memasang defibrilator otomatis di tempat umum, yang secara signifikan dapat mengurangi jumlah kematian akibat serangan jantung yang tidak terduga.
Praktisi ambulans tidak memiliki keraguan tentang penggunaan defibrilasi - terlatih untuk dengan cepat menentukan kondisi fisik pasien dari kardiogram, mereka membuat keputusan jauh lebih cepat daripada defibrilator otomatis yang ditujukan untuk masyarakat umum.
Juga tepat untuk menyebutkan driver detak jantung buatan, atau disebut alat pacu jantung. Perangkat ini ditanamkan di bawah kulit atau di bawah otot dada seseorang, dan perangkat semacam itu melalui elektroda mengirimkan pulsa arus dengan tegangan sekitar 3 V ke miokardium (otot jantung), menstimulasi fungsi normal jantung. Alat pacu jantung modern mampu memberikan pengoperasian tanpa gangguan selama 6-14 tahun.
Karakteristik arus listrik, pembangkitan dan aplikasinya
Arus listrik dicirikan oleh ukuran dan bentuknya. Menurut perilakunya dari waktu ke waktu, arus searah (yang tidak berubah dari waktu ke waktu), arus aperiodik (berubah sewenang-wenang dari waktu ke waktu) dan arus bolak-balik (berubah dari waktu ke waktu menurut hukum tertentu, biasanya periodik) dibedakan. Terkadang, untuk mengatasi berbagai masalah, diperlukan ketersediaan arus searah dan bolak-balik secara bersamaan. Dalam hal ini, kita berbicara tentang arus bolak-balik dengan komponen konstan.
Secara historis, generator arus triboelektrik pertama muncul, yang menghasilkan arus karena gesekan wol pada sepotong amber. Generator arus yang lebih maju dari jenis ini sekarang disebut generator Van de Graaff, setelah penemu solusi teknis pertama untuk mesin semacam itu.
Seperti disebutkan di atas, fisikawan Italia Alessandro Volta menemukan generator arus searah elektrokimia, yang menjadi pendahulu baterai kering, akumulator, dan sel bahan bakar, yang masih kami gunakan sebagai sumber daya yang nyaman untuk berbagai perangkat - mulai dari jam tangan dan ponsel cerdas hingga sekadar mobil baterai dan baterai traksi Kendaraan listrik Tesla.
Selain generator DC ini, terdapat generator arus berdasarkan peluruhan nuklir langsung dari isotop dan generator arus magnetohidrodinamik (generator MHD), yang masih digunakan terbatas karena daya rendahnya, basis teknologi yang lemah untuk penggunaan luas, dan karena alasan lain. . Namun demikian, sumber energi radioisotop banyak digunakan di mana otonomi penuh diperlukan: di luar angkasa, di kendaraan laut dalam dan stasiun hidroakustik, di mercusuar, pelampung, serta di Utara Jauh, di Kutub Utara dan Antartika.
Dalam ilmu kelistrikan, generator arus diklasifikasikan menjadi generator DC dan generator AC.
Semua generator ini didasarkan pada fenomena induksi elektromagnetik yang ditemukan oleh Michael Faraday pada tahun 1831. Faraday membangun generator unipolar berdaya rendah pertama yang menghasilkan arus searah. Alternator pertama diusulkan oleh seorang penulis anonim dengan inisial Latin R.M. dalam sebuah surat kepada Faraday pada tahun 1832. Setelah surat tersebut diterbitkan, Faraday menerima surat terima kasih dari penulis anonim yang sama dengan rangkaian generator yang ditingkatkan pada tahun 1833, di mana cincin baja tambahan (kuk) digunakan untuk menutup fluks magnet dari inti belitan.
Namun, pada saat itu, tidak ada aplikasi yang ditemukan untuk arus bolak-balik, karena semua aplikasi praktis listrik pada waktu itu (teknik kelistrikan tambang, elektrokimia, telegrafi elektromagnetik yang baru muncul, motor listrik pertama) membutuhkan arus searah. Oleh karena itu, ke depan para penemu mengarahkan upayanya untuk membangun generator yang mengalirkan arus listrik searah, mengembangkan berbagai perangkat switching untuk keperluan tersebut.
Salah satu generator pertama yang menemukan aplikasi praktis adalah generator magnetoelektrik dari akademisi Rusia B.S. Yakobi. Generator ini diadopsi oleh tim galvanik tentara Rusia, yang menggunakannya untuk menyalakan sekring tambang. Modifikasi yang lebih baik dari generator Jacobi masih digunakan untuk mengaktifkan muatan ranjau dari jarak jauh, yang secara luas tercermin dalam film sejarah militer di mana penyabot atau gerilyawan merusak jembatan, kereta api atau benda lainnya.
Selanjutnya, pergulatan antara pembangkitan arus searah atau arus bolak-balik dengan berbagai keberhasilan dilakukan di antara para penemu dan insinyur praktis, yang menyebabkan puncak konfrontasi antara raksasa industri tenaga listrik modern: Thomas Edison dengan General Electric di satu sisi , dan Nikola Tesla dengan Westinghouse, di sisi lain. Modal yang kuat menang, dan perkembangan Tesla di bidang pembangkitan, transmisi, dan transformasi arus listrik bolak-balik menjadi milik nasional masyarakat Amerika, yang, sebagian besar, kemudian berkontribusi pada dominasi teknologi di Amerika Serikat.
Selain pembangkitan listrik yang sebenarnya untuk berbagai kebutuhan, berdasarkan konversi gerakan mekanis menjadi listrik, karena pembalikan mesin listrik, dimungkinkan untuk membalikkan konversi arus listrik menjadi gerakan mekanis, direalisasikan oleh listrik DC dan AC motor. Mungkin ini adalah mobil paling umum di zaman kita, termasuk starter untuk mobil dan sepeda motor, penggerak untuk mesin industri dan berbagai peralatan rumah tangga. Dengan menggunakan berbagai modifikasi perangkat tersebut, kami telah menjadi jack of all trade, kami dapat merencanakan, menggergaji, mengebor, dan menggiling. Dan di komputer kami, berkat motor DC presisi miniatur, hard drive dan drive optik berputar.
Selain mesin elektromekanis biasa, karena aliran arus listrik, mesin ion beroperasi, menggunakan prinsip penggerak jet dengan pelepasan ion materi yang dipercepat.Sejauh ini, mesin ini terutama digunakan di luar angkasa pada satelit kecil untuk diluncurkan mereka ke orbit yang diinginkan. Dan mesin foton abad ke-22, yang sejauh ini hanya ada dalam proyek tersebut dan yang akan dibawa oleh kapal antarbintang masa depan kita dengan kecepatan subluminal, kemungkinan besar, juga akan beroperasi dengan arus listrik.
Untuk pembuatan elemen elektronik dan untuk pertumbuhan kristal untuk berbagai keperluan, untuk alasan teknologi, diperlukan generator DC ultra-stabil. Generator DC presisi seperti itu pada komponen elektronik disebut stabilisator arus.
Pengukuran arus listrik
Perlu dicatat bahwa perangkat untuk mengukur arus (mikroammeter, miliammeter, amperemeter) sangat berbeda satu sama lain, terutama dalam jenis struktur dan prinsip operasi - ini dapat berupa arus searah, arus bolak-balik frekuensi rendah, dan perangkat arus bolak-balik frekuensi tinggi. .
Menurut prinsip operasi, perangkat elektromekanis, magnetoelektrik, elektromagnetik, magnetodinamik, elektrodinamik, induksi, termoelektrik dan elektronik dibedakan. Kebanyakan pengukur dial untuk mengukur arus terdiri dari kombinasi bingkai bergerak / stasioner dengan kumparan lilitan dan magnet stasioner / bergerak. Karena desain ini, ammeter tipikal memiliki rangkaian ekuivalen induktansi dan resistansi yang dihubungkan secara seri, dihaluskan oleh kapasitor. Karena itu, respons frekuensi dari dial ammeter mengalami penurunan pada frekuensi tinggi.
Basisnya adalah miniatur galvanometer, dan berbagai batas pengukuran dicapai dengan menggunakan shunt tambahan - resistor dengan resistansi rendah, yang lipatnya lebih rendah dari resistansi galvanometer pengukur. Dengan demikian, berdasarkan satu perangkat, perangkat dapat dibuat untuk mengukur arus dari berbagai rentang - mikroammeter, miliammeter, amperemeter, dan bahkan kiloammeter.
Secara umum, dalam praktik pengukuran, perilaku arus yang diukur adalah penting - dapat berupa fungsi waktu dan memiliki bentuk yang berbeda - konstan, harmonis, nonharmonik, berdenyut, dan sebagainya, dan nilainya biasanya digunakan untuk mencirikan mode pengoperasian sirkuit dan perangkat radio. Nilai-nilai saat ini dibedakan:
- seketika,
- amplitudo,
- rata-rata,
- root mean square (efektif).
Nilai sesaat dari arus I i adalah nilai arus pada titik waktu tertentu. Itu dapat diamati pada layar osiloskop dan ditentukan untuk setiap titik waktu dari osilogram.
Nilai amplitudo (puncak) arus I m adalah nilai arus sesaat tertinggi untuk periode tersebut.
Nilai akar kuadrat (efektif) dari arus I didefinisikan sebagai akar kuadrat dari rata-rata selama periode kuadrat dari nilai arus sesaat.
Semua pengukur dial biasanya dikalibrasi dalam nilai arus rms.
Nilai rata-rata (komponen konstan) arus adalah rata-rata aritmatika dari semua nilai sesaatnya selama pengukuran.
Perbedaan antara nilai maksimum dan minimum dari arus sinyal disebut ayunan sinyal.
Sekarang, terutama, instrumen digital multifungsi dan osiloskop digunakan untuk mengukur arus - layarnya tidak hanya menampilkan formulir tegangan / arus, tetapi juga karakteristik penting dari sinyal. Frekuensi perubahan sinyal periodik juga termasuk karakteristik tersebut, oleh karena itu, batas frekuensi pengukuran perangkat penting dalam teknik pengukuran.
Mengukur arus dengan osiloskop
Ilustrasi di atas akan menjadi rangkaian percobaan pengukuran rms dan nilai arus puncak sinyal sinusoidal dan segitiga menggunakan generator sinyal, osiloskop, dan instrumen digital multifungsi (multimeter).
Skema umum percobaan No. 1 disajikan di bawah ini:
Generator sinyal (FG) dimuat pada sambungan seri multimeter (MM), resistansi shunt Rs \u003d 100 Ω dan resistansi beban R adalah 1 kΩ. OS osiloskop dihubungkan secara paralel dengan resistansi shunt R s. Nilai resistansi shunt dipilih dari kondisi R s< Mari kita terapkan sinyal sinusoidal dari generator dengan frekuensi 60 Hertz dan amplitudo 9 Volt ke tahanan beban. Tekan tombol Auto Set yang sangat nyaman dan kami akan mengamati sinyal yang ditunjukkan pada Gambar. 1. Ayunan sinyal adalah sekitar lima divisi besar pada skala 200 mV. Multimeter kemudian menunjukkan nilai arus 3,1 mA. Osiloskop menentukan nilai rms dari tegangan sinyal pada resistor pengukur U \u003d 312 mV. Nilai efektif arus melalui resistor R s ditentukan oleh hukum Ohm: Saya RMS \u003d U RMS / R \u003d 0,31 V / 100 Ohm \u003d 3,1 mA, yang sesuai dengan pembacaan multimeter (3,10 mA). Perhatikan bahwa ayunan arus melalui rangkaian dua resistor dan multimeter yang terhubung secara seri adalah Saya P-P \u003d U P-P / R \u003d 0,89 V / 100 Ohm \u003d 8,9 mA Diketahui bahwa nilai puncak dan r.m.s. arus dan tegangan untuk sinyal sinusoidal berbeda √2 kali. Jika Anda mengalikan I RMS \u003d 3,1 mA dengan √2, Anda mendapatkan 4,38. Gandakan nilai ini dan kita mendapatkan 8,8 mA, yang hampir sama dengan arus yang diukur dengan osiloskop (8,9 mA). Kurangi sinyal dari generator hingga setengahnya. Cakupan gambar pada osiloskop akan dikurangi kira-kira setengahnya (464 mV) dan multimeter akan menunjukkan nilai arus kira-kira setengahnya 1,55 mA. Mari kita tentukan pembacaan nilai efektif arus pada osiloskop: Saya RMS \u003d U RMS / R \u003d 0,152 V / 100 Ohm \u003d 1,52 mA, yang kira-kira sesuai dengan pembacaan multimeter (1,55 mA). Mari kita tingkatkan frekuensi generator menjadi 10 kHz. Dalam hal ini, gambar pada osiloskop akan berubah, tetapi ayunan sinyal akan tetap sama, dan pembacaan multimeter akan berkurang - rentang frekuensi operasi yang diizinkan dari multimeter mempengaruhi. Mari kita kembali ke generator sinyal 60 Hertz dan 9 V asli, tetapi ubah bentuk sinyalnya dari sinusoidal ke segitiga. Cakupan gambar pada osiloskop tetap sama, dan pembacaan multimeter menurun dibandingkan dengan nilai arus, yang ditunjukkan pada percobaan No. 1, karena nilai efektif arus sinyal berubah. Osiloskop juga menunjukkan penurunan tegangan rms yang diukur pada resistor Rs \u003d 100 ohm. Dudukan alas buatan sendiri dengan teleprompter fungsi penuh dan monitor untuk studio video rumah Untuk menjawab ini, secara umum, pertanyaan sederhana, kita perlu sekali lagi mempertimbangkan secara singkat besaran fisik seperti arus (A), tegangan (V) dan daya (W). Mereka sangat erat hubungannya satu sama lain dan tidak dapat hidup tanpa satu sama lain. Kita tahu betul bahwa pembuatan dan pemeliharaan arus listrik sepenuhnya bergantung pada medan listrik. secara langsung tergantung pada besarnya medan listrik. Untuk pemahaman yang lebih baik tentang hubungan ini, kami akan mencoba untuk mencirikan konsep-konsep ini dalam istilah kuantitatif. Ampere bukanlah nama yang baik untuk proses ini. Itu muncul pada saat tidak jelas apa itu. Bagaimanapun, ini sama sekali bukan gaya, tetapi jumlah elektron (listrik) yang mengalir melalui penampang konduktor dalam satu detik. Nilai ini dapat ditampilkan sebagai jumlah elektron yang melewati konduktor per detik. Namun, muatan elektron sangat kecil. Ini tidak dapat digunakan dalam praktik. Contohnya: 2x1018 elektron melewati filamen bola senter biasa dalam satu detik. Oleh karena itu, satuan pengukuran besarnya muatan listrik mulai dianggap muatan yang dimiliki elektron 6,25x1018. Tuduhan ini disebut liontin. Oleh karena itu, unit terakhir adalah arus yang dalam satu detik muatan 1 coulomb melewati penampang melintang konduktor. Unit ini diberi nama amper dan masih digunakan dalam teknik kelistrikan untuk mengukur arus. Untuk mengetahui ketergantungan arus listrik pada medan listrik maka perlu dilakukan pengukuran besarnya medan tersebut. Bagaimanapun, medan adalah gaya yang bekerja pada muatan, elektron, atau coulomb apa pun. Kehadiran gaya seperti itulah yang merupakan karakteristik medan listrik. Sangat sulit untuk mengukur kekuatan medan, karena di tempat yang berbeda konduktor itu tidak sama. Sejumlah besar pengukuran kompleks harus dilakukan di berbagai titik. Dalam hal ini, besarnya medan tidak dicirikan oleh gaya yang bekerja pada muatan, tetapi oleh kerja yang dilakukan olehnya ketika satu liontin bergerak dari satu ujung konduktor ke ujung lainnya. Pekerjaan medan listrik disebut tegangan. Ini juga disebut beda potensial (+ dan -) di ujung konduktor. Satuan tegangan disebut volt. Dengan demikian, kita dapat menyimpulkan bahwa konsep arus listrik dicirikan oleh dua besaran utama: kuat arus adalah arus listrik langsung, tegangan adalah nilai medan di mana arus itu sendiri dibuat. Ternyata kekuatannya secara langsung tergantung pada voltase. Akhirnya, mari kita lihat sekilas apa itu kekuatan. Kita sudah tahu bahwa U (tegangan) adalah pekerjaan yang dilakukan saat memindahkan 1 coulomb. I adalah kekuatan saat ini, atau jumlah coulomb yang lewat dalam satu detik. Jadi, I x U adalah indikator dari pekerjaan lengkap yang dilakukan dalam 1 detik. Faktanya, ini adalah kekuatan arus listrik. Unit daya adalah watt. Watt \u003d Ampere x Volt atau P \u003d I x U Ampere \u003d Watt / Volt atau I \u003d P / U 4,6 Ampere \u003d 1000W / 220V 2,7 Ampere \u003d 600W / 220V 1,8 Ampere \u003d 400W / 220V 1,1 Ampere \u003d 250W / 220V
Kami memilih dua barang di toko yang harus digunakan "bersama-sama", misalnya, setrika dan stopkontak, dan tiba-tiba kami menemukan masalah - "parameter kelistrikan" pada penandaan ditunjukkan dalam unit yang berbeda. Bagaimana cara memilih perangkat dan perangkat yang sesuai? Bagaimana cara mengubah ampere menjadi watt? Harus segera dikatakan bahwa terjemahan langsung unit tidak dapat dilakukan, karena menunjukkan jumlah yang berbeda. Watt - menunjukkan daya, mis. tingkat di mana energi dikonsumsi. Ampere adalah satuan gaya yang menunjukkan laju aliran arus melalui bagian tertentu. Untuk memastikan bahwa sistem kelistrikan bekerja dengan sempurna, Anda dapat menghitung rasio ampere terhadap watt pada tegangan tertentu di sumber listrik. Yang terakhir diukur dalam volt dan dapat berupa: Dengan pemikiran ini, perbandingan indikator dibuat. Mengetahui, selain besaran daya dan kekuatannya, juga indikator tegangan listriknya, Anda bisa mengubah ampere menjadi watt menggunakan rumus berikut: Dalam hal ini, P adalah daya dalam watt, I adalah arus dalam ampere, U adalah tegangan dalam volt. Kalkulator online Untuk selalu "mengetahui", Anda dapat membuat tabel "ampere-watt" untuk diri Anda sendiri dengan parameter yang paling sering ditemui (1A, 6A, 9A, dll.). "Grafik rasio" ini akan berlaku untuk jaringan tegangan tetap dan konstan. Untuk perhitungan dengan tegangan bolak-balik, nilai lain dimasukkan ke dalam rumus - faktor daya (KM). Sekarang terlihat seperti ini: Alat yang terjangkau seperti kalkulator ampere ke watt online dapat membantu mempercepat dan mempermudah proses konversi. Jangan lupa bahwa jika Anda perlu memasukkan angka pecahan ke dalam kolom, ini dilakukan melalui titik, dan bukan melalui koma. Jadi, untuk pertanyaan "1 watt - berapa ampere?", Dengan menggunakan kalkulator, Anda dapat memberikan jawabannya - 0,0045. Tetapi itu hanya akan berlaku untuk tegangan standar 220V. Dengan menggunakan kalkulator dan tabel yang disajikan di Internet, Anda tidak perlu khawatir tentang rumus, tetapi dengan mudah membandingkan berbagai unit pengukuran. Ini akan membantu Anda memilih pemutus arus untuk beban yang berbeda dan tidak mengkhawatirkan peralatan rumah tangga Anda dan kondisi kabel listrik. Ampere - watt tabel: Setiap kali Anda akan berlibur atau dalam perjalanan bisnis, Anda harus membawa serta banyak biaya untuk berbagai perangkat. Saya baru-baru ini membeli pengisi daya ringkas Xiaomi 4-port yang menghasilkan total 35W (7 amp) atau 2,4 amp per porta. Pengisian tersebut ternyata berkualitas sangat tinggi dan sepenuhnya sesuai dengan karakteristik yang dinyatakan, jadi saya memutuskan untuk berbagi informasi. Ulasan video dengan pengujian beban Paket kecil dengan logo Mi, karakteristik utama ditunjukkan di salah satu sisi: Termasuk: pengisi daya dan instruksi dalam bahasa Cina. Dimensinya sangat kompak, mudah digenggam, tidak akan memakan banyak ruang di perjalanan. Ada 4 port usb di bagian depan. Tidak ada dukungan untuk QC2.0 atau QC3.0, tetapi arus maksimum 2,4A per port akan dengan cepat mengisi daya ponsel cerdas atau tablet Anda tanpa itu. Garpu bisa dilipat dan disembunyikan di dalam tubuh. Kelemahannya adalah ini adalah bahasa Cina dan sebagai tambahan Anda perlu menggunakan adaptor yang tidak disertakan dalam kit. Jika Anda menggunakan pengisian daya di rumah, secara berkelanjutan, maka desainnya ternyata cukup rumit: adaptor + pengisi daya + kabel. Meskipun saya mengadaptasinya di rumah, saya hanya meletakkannya di sisi dan terlihat cukup beradab. Dalam perjalanan, pertanyaan ini tidak menjadi masalah sama sekali. Namun tentunya pertanyaan yang paling menarik dan penting adalah kesesuaian dengan ciri-ciri yang dikemukakan. Sebelum menulis review, saya menggunakannya di rumah selama lebih dari sebulan, sebagai yang utama untuk mengisi daya gadget saya. Itu menunjukkan dirinya dengan baik dalam pekerjaan - tidak memanas, tidak membuat kebisingan. Fakta bahwa saya tidak menulis ulasan lebih awal juga karena saya sedang menunggu beban baru untuk pengukuran yang akurat dari kemampuan pengisian daya. Saya mendapatkannya beberapa hari yang lalu, tetapi orang China meletakkan "babi" di atasnya - muatannya ternyata tidak berfungsi ... Saya harus menggunakan yang lama, yang, pada prinsipnya, tidak lebih buruk, tetapi langkah di mana beban dapat diubah adalah 0,5A, yang tidak memungkinkan kami menghitung secara akurat potensi maksimum pengisi daya. Tapi apa yang ada di sana, saya akan mengujinya. Pertama-tama, kami mencari tahu berapa banyak pengisi daya maksimum yang dapat diberikan pada kenyataannya untuk 1 port. Mari kita mulai dengan beban bertahap - 0,5A: 1A (pada kenyataannya, beban mengkonsumsi sedikit lebih sedikit - 0,95A) 2A (konsumsi nyata dengan beban 1,88A) Dan 2.5A (dicapai dengan menggunakan 1.88A dan tambahan lampu senter di 0.6A) Seperti yang bisa kita lihat karakteristik yang dinyatakan - sesuai dan bahkan lebih. Dengan 2.4A yang dinyatakan, pengisi daya menghasilkan 2.5A tanpa penurunan tegangan yang signifikan. Tetapi jika Anda memuat lebih banyak, misalnya, pada 3A, itu tidak dapat lagi mengatasinya - arus hampir tidak tumbuh, dan tegangan melorot. Smartphone MI5S mengkonsumsi 1,75A Smartphone Gemini mengkonsumsi 1,43A Sekarang kita hidupkan sekaligus bersamaan dengan beban. Total dalam jumlah: 1.79A + 1.75A + 1.43A + 2.5A \u003d 7.47A. Ini bahkan lebih tinggi dari kemampuan yang dinyatakan. Tegangan turun menjadi 5,05V - 5,07V tetapi pengisian menahan beban. Setelah 5 menit, dia sudah sangat hangat dan saya memutuskan untuk tidak menyiksanya, karena dia masih belum dirancang untuk pekerjaan seperti itu. Setelah sedikit mengurangi beban, ketika smartphone sedikit terisi dan mulai mengambil 1A (penurunan beban sebesar 0,5A), kami segera melihat peningkatan tegangan menjadi 5,15V - 5,2V, yang sudah cukup baik. Akibatnya, karakteristik yang dideklarasikan dikonfirmasi sepenuhnya.Saya menganggap pengisi daya berkualitas tinggi dan merekomendasikannya untuk pembelian.Tes 1
Tes 2
Tes 3
Tes 4
Mengukur keamanan arus dan tegangan
Ketergantungan medan listrik
Pengukuran kekuatan medan
Apakah kekuasaan itu
Bagaimana mengubah watt menjadi ampere
Sebagai contoh ilustrasi, pertimbangkan opsi ini
Berhubungan tapi berbeda
Terjemahan "diperbaiki"
"Nuansa variabel"
6
12
24
48
64
110
220
380
Volt
5 Watt
0,83
0,42
0,21
0,10
0,08
0,05
0,02
0,01
Amper
6 Watt
1
0,5
0,25
0,13
0,09
0,05
0,03
0,02
Amper
7 Watt
1,17
0,58
0,29
0,15
0,11
0,06
0,03
0,02
Amper
8 Watt
1,33
0,67
0,33
0,17
0,13
0,07
0,04
0,02
Amper
9 Watt
1,5
0,75
0,38
0,19
0,14
0,08
0,04
0,02
Amper
10 Watt
1,67
0,83
0,42
0,21
0,16
0,09
0,05
0,03
Amper
20 Watt
3,33
1,67
0,83
0,42
0,31
0,18
0,09
0,05
Amper
30 Watt
5,00
2,5
1,25
0,63
0,47
0,27
0,14
0,03
Amper
40 Watt
6,67
3,33
1,67
0,83
0,63
0,36
0,13
0,11
Amper
50 Watt
8,33
4,17
2,03
1,04
0,78
0,45
0,23
0,13
Amper
60 Watt
10,00
5
2,50
1,25
0,94
0,55
0,27
0,16
Amper
70 Watt
11,67
5,83
2,92
1,46
1,09
0,64
0,32
0,18
Amper
80 Watt
13,33
6,67
3,33
1,67
1,25
0,73
0,36
0,21
Amper
90 Watt
15,00
7,50
3,75
1,88
1,41
0,82
0,41
0,24
Amper
100 Watt
16,67
3,33
4,17
2,08
1,56
,091
0,45
0,26
Amper
200 Watt
33,33
16,67
8,33
4,17
3,13
1,32
0,91
0,53
Amper
300 Watt
50,00
25,00
12,50
6,25
4,69
2,73
1,36
0,79
Amper
400 Watt
66,67
33,33
16,7
8,33
6,25
3,64
1,82
1,05
Amper
500 Watt
83,33
41,67
20,83
10,4
7,81
4,55
2,27
1,32
Amper
600 Watt
100,00
50,00
25,00
12,50
9,38
5,45
2,73
1,58
Amper
700 Watt
116,67
58,33
29,17
14,58
10,94
6,36
3,18
1,84
Amper
800 Watt
133,33
66,67
33,33
16,67
12,50
7,27
3,64
2,11
Amper
900 Watt
150,00
75,00
37,50
13,75
14,06
8,18
4,09
2,37
Amper
1000 Watt
166,67
83,33
41,67
20,33
15,63
9,09
4,55
2,63
Amper
1100 Watt
183,33
91,67
45,83
22,92
17,19
10,00
5,00
2,89
Amper
1200 Watt
200
100,00
50,00
25,00
78,75
10,91
5,45
3,16
Amper
1300 Watt
216,67
108,33
54,2
27,08
20,31
11,82
5,91
3,42
Amper
1400 Watt
233
116,67
58,33
29,17
21,88
12,73
6,36
3,68
Amper
1500 Watt
250,00
125,00
62,50
31,25
23,44
13,64
6,82
3,95
Amper
