Закон Ампера – определение
А. М. Ампер не только дал свое имя единице силы тока, но и установил закон, определяющий силу воздействия однородного магнитного поля на проводник, размещенный в нем. Ее величина прямо пропорционально зависит от длины проводника, силы протекающего по нему тока, вектора магнитной индукции и синуса угла между вектором и направлением тока.
Физик первым установил особенности взаимодействия двух проводников с током. Направленное перемещение электронов – протекание тока в них – обуславливает притяжение проводников (ток течет в едином для обоих направлении) или отталкивание этих проводов при противоположном направлении протекания тока.
Представление о силе тока дают следующие характеристики процессов:
— в канале молнии она равна примерно 500 килоамперам (1 кА = 10³ А);
— во включенной стоваттной электрической лампочке протекает ток силой ≈ 0,5 А;
— примерная сила тока при лечении электрофорезом равняется 0,8 мА (1мА = 0,001A);
— в ТЭНе электрообогревателя проходит ток до 10 А.
В замкнутой цепи в любом ее месте через поперечник проводника ежесекундно проходит одно и то же количество электричества, т. е. сила тока на каждом участке цепи одинакова. Ее величина не зависит от толщины электрического проводника, т. к. заряды не имеют свойства накапливаться в одном месте.
Электрические величины
Международный ом — сопротивление, оказываемое неизменяющемуся электрическому току при температуре тающего льда ртутным столбом, имеющим повсюду одинаковое поперечное сечение, длину 106,300 см и массу в 14,4521 г 0м подразделяется на 1 000 000 микромов 1000 000 омов составляют мегом
Ампер
Международный ампер — сила неизменяющегося электрического тока, который отлагает 0,00111800 г серебра в секунду, проходя через водный раствор азотно-кислого серебра. Ампер подразделяется на 1 000 миллиампер или на 1 000 000 микроампер
Вольт
Международный вольт — электрическое напряжение, которое в проводнике, имеющем сопротивление в один ом, производит ток силою в 1 ампер. Вольт подразделяется на 1 000 милливольт или на 1 000 000 микровольт
Международный ватт — мощность неизменяющегося электрического тока силою в 1 ампер при напряжении в 1 вольт. 1 000 ватт составляют киловатт
Кулон
Международный кулон (или ампер-секунда) — количество электричества, протекающее по проводнику в течение одной секунды при токе силою в 1 ампер. 3 600 кулонов составляют ампер-час
Джоуль
Ваттсекунда (международный джоуль) — работа, совершаемая электрическим током в течение 1 секунды при мощности тока в 1 ватт. 3 600 ваттсекунд составляют ваттчас, 100 ваттчасов составляют гектоваттчас, 1 000 ваттчасов составляют киловаттчас
Фарада
Международная фарада — емкость конденсатора, заряжаемого до напряжения в 1 вольт одним кулоном. Фарада подразделяется на 1 000 000 микрофарад
Генри
Международный генри — самоиндукция цепи, в которой индуктируется напряжение в 1 вольт при изменении тока в этой цепи со скоростью 1 ампера в секунду. Генри подразделяется на 1 000 миллигенри или на 1 000 000 микрогенри
При обычных практических электрических измерениях слово — «международный» в названиях электрических единиц может опускаться
Основные величины при переменном токе
Проводник, обладающий сопротивлением для постоянного тока R и самоиндукцией L, при переменном токе частоты n (n периодов или 2n перемен в секунду) имеет полное сопротивление
Если в цепи находится еще и емкость С, то полное сопротивление будет
Между током и приложенным напряжением имеется разность, фаз определяемая уравнением
Закон Ома для цепи переменного тока имеет форму J = E/Rs
Мощность в цепи переменного тока определяется выражением Е • I • cos Ψ; cos Ψ называется коэффициентом мощности
Если в цепи переменного тока 2πn • L = 1/2πn • C или (2πn) 2 L • C = 1, то Rs = R, то в такой цепи имеется резонанс, и для нее имеет силу простой закон Ома
Какие характеристики определяют силу тока в 1 ампер
Формальное определение данной единицы – ампер – было введено в 1948 году по предложению МКМВ (Международного комитета мер и весов). Оно гласит, что ампер – это сила постоянного тока, который протекает по беспредельно тонким длинным параллельным проводникам, отстоящим друг от друга на 1 метр и находящимся в вакууме, вызывая взаимодействие между ними силой 2 × 10−7 ньютона на каждый участок длиной 1 метр.
На практике воспроизвести условия определения невозможно, проводники имеют как конечную длину, так и конкретное сечение. Обычно сила взаимодействия определяется между двумя катушками с большим количеством витков провода. Этот принцип до 1992 года лежал в основе определения эталона ампера на токовых весах. При этом измерялась сила или момент сил, действующих на помещенную в магнитное поле катушку с током. Сила электрического тока измеряется амперметром.
С 1992 года эталон ампера в РФ определяется косвенным путем с использованием закона Ома, благодаря чему погрешность значения уменьшилась на два порядка.
Таблицы соотношений ампер, вольт, ватт, ом
Постоянный ток
| Вольты | Ватты : Амперы = Амперы х Омы = √ (Ватты х Омы) |
| Амперы | (Ватты : Вольты) = √(Ватты : Омы) = Вольты : Омы |
| Омы | Вольты : Амперы = Ватты : (Амперы) 2 = (Вольты) 2 : Ватты |
| Ватты | Амперы х Вольты = (Амперы) 2 х Омы = (Вольты) 2 : Омы |
Переменный ток
| Вольты | Ватты : (Амперы х cos Ψ) = Амперы х Омы х cos Ψ = √(Ватты х Омы) |
| Амперы | Ватты : (Вольты х cos Ψ) = 1/cos Ψ х √(Ватты : Омы) = Вольты : (Омы х cos Ψ) |
| Омы | Вольты : (Амперы х cos Ψ) = Ватты : (Амперы) 2 • cos 2 Ψ = (Вольты) 2 : Ватты |
| Ватты | Вольты х Амперы х cos Ψ = (Амперы) 2 х Омы х cos 2 Ψ = (Вольты) 2 : Омы |
Для cos Ψ можно брать в приблизительных подсчетах: для осветительных установок 0,85, для моторных установок 0,7
Электрическое сопротивление
т. е. проводник длиной в l метров и сечением F кв. миллиметров имеет сопротивление ρ • F/l омов Здесь ρ — постоянная, зависящая от материала и температуры проводника — удельное сопротивление; величина l/ρ — называется удельной электропроводностью
В таблицах помещены данные относительного сопротивления различных веществ, от величины которого зависит их пригодность в качестве проводников или изоляторов
Металлы для проводников
Сопротивление в омах на 1 м длины и 1 мм 2 сечения; при 20° С
| Алюминий | 0,029 | Ртуть | 0,058 |
| Алюминиевая бронза | 0,13 | Серебро | 0,016 |
| Бронза | 0,17 | Сталь мягкая | 0,1-0,2 |
| Железо | 0,086 | Сталь закаленная | 0,4-0,75 |
| Медь чистая | 0,017 | Свинец | 0,21 |
| Медь обыкновенная | 0,018 | Тантал | 0,12 |
| Никкель | 0,070 | Цинк | 0,06 |
| Платина | 0,107 |
Материалы для сопротивлений
| Графит | 4,0-12,0 | Кокс | 50 |
| Константин | 0,50 | Круппин | 0,85 |
| Манганин | 0,43 | Нейзильбер | 0,16-0,4 |
| Никкелин | 0,40 | Никкель | 0,34 |
| Реотан | 0,45 | Уголь | 60 |
Изолирующие материалы
Сопротивление в мегомах (1 мегом — 1000000 омов) куба в 1 см 3
| Кварц плавленный | 5.10 12 | Церезин | 5.10 12 |
| Парафин | 3.10 12 | Эбонит | 1.10 12 |
| Прессшпан | 1.10 5 | Каучук | 1.10 8 |
| Стекло | 5.10 7 | Сера | 1.10 11 |
| Черное дерево | 4.10 7 | Слюда белая | 3.10 10 |
| Линолеум | 1.10 7 | Янтарь | 5.10 10 |
| Тополь парафинированный | 5.10 5 | Клен парафинированный | 3.10 4 |
| Кварц перпендикулярно к оптической оси | 3.10 10 | Кварц параллельно к оптической оси | 1.10 |
| Шеллак | 1.10 10 | Целлулоид белый | 2.10 4 |
| Сургуч | 8.10 9 | Шифер | 1.10 2 |
| Воск желтый | 2.10 9 | Фибра красная | 5.10 2 |
| Фарфор неглазированный | 3.10 8 |
Жидкие сопротивления
Сопротивление в омах куба в 1 см 3 при 15° С
| Серная кислота 5% | 4,80 | Серная кислота 10% | 2,55 |
| Серная кислота 20% | 1,53 | Серная кислота 30% | 1,35 |
| Аммиак 1,6% | 15,22 | Аммиак 8,0% | 9,63 |
| Аммиак 16,2% | 15,82 | Раствор поваренной соли 5% | 14,92 |
| Раствор поваренной соли 10% | 8,27 | Раствор поваренной соли 15% | 6,10 |
| Раствор поваренной соли 20% | 5,11 | Раствор цинкового купороса 5% | 52,4 |
| Раствор цинкового купороса 10% | 31,2 | Раствор цинкового купороса 15% | 24,1 |
| Раствор цинкового купороса 20% | 21,3 | Раствор медного купороса 5% | 52,9 |
| Раствор медного купороса 10% | 31,3 | Раствор медного купороса 15% | 23,8 |
| Раствор сернокислого магния 5% | 83,0 | Раствор сернокислого магния 10% | 23,2 |
| Раствор сернокислого магния 15% | 20,8 | Раствор сернокислого магния 20% | 21,0 |
Infineon TLF502x1EL
TLF502x1EL – новое семейство 500 мА DC/DC-преобразователей со сверхнизким током потребления, разработанных компанией Infineon. Это асинхронные приборы со встроенным силовым транзистором. Преобразователи рассчитаны на выходной ток 500 мА при выходном напряжении 5 В (точность ±2%). Они могут работать при длительности рабочего цикла до 100% в диапазоне входных напряжений от 4.75 до 45 В.
При низких нагрузках преобразователи переходят из режима широтно-импульсной модуляции (ШИМ) в режим частотно-импульсной модуляции (ЧИМ), чтобы гарантированно сохранить сверхнизкий ток потребления – менее 45 мкА. Частота переключений регулируется(до 2.2 МГц), также возможна синхронизация от внешнего источника тактового сигнала. Столь высокая частота переключений дает возможность использовать небольшие и недорогие дроссели и конденсаторы, что позволяет уменьшить размер платы. Кроме того, высокая частота переключений обеспечивает получение выходного напряжения с предсказуемым, низким уровнем пульсаций. Благодаря встроенным цепям компенсации и функции мягкого старта, микросхема проста в применении и не требует большого числа внешних компонентов.
Семейство TLF502x1 обладает функциональными возможностями, востребованными в автомобильной электронике. Это такие функции, как ENABLE (АКТИВАЦИЯ), RESET (СБРОС) с регулируемыми порогами и WATCHDOG (СТОРОЖЕВОЙ ТАЙМЕР) с настраиваемыми временными параметрами. Новые преобразователи снабжены такими защитными функциями, как поцикловое ограничение тока, отключение при перегреве и при снижении входного напряжения ниже допустимого уровня. Широкий диапазон рабочих температур (до 150 °C) и сертификация на соответствие стандарту AEC позволяют использовать данные преобразователи в жестких условиях эксплуатации, характерных для автомобиля, например в кузовной электронике, приборных панелях или в информационно-развлекательных системах.
Схема применения: TLF50281EL с полным набором функциональных возможностей (EN, RES, WD)
Особенности
- Выходное напряжение: 5 В (± 2%)
- Выходной ток: 500 мА
- Режимы ШИМ и ЧИМ
- Сверхнизкий ток потребления: < 45 мкА
- Низкий ток в отключенном состоянии: < 2 мкА
- Длительность рабочего цикла до 100%
- Частота переключений до 2.2 МГц
- Возможность синхронизации и подстройки частоты
- Встроенные цепи компенсации и функция мягкого старта
- Полный набор дополнительных функциональных возможностей семейства:
- Включение (Активация)
- Сброс (с регулируемым порогом)
- Сторожевой таймер (с регулируемыми временными параметрами)
- Корпус с улучшенными тепловыми характеристиками: SSOP-14EP (RoHS)
- Сертификация на соответствие стандарту AEC
Применение
- Электронные блоки управления (ECU) для кузовной электроники
- Приборные панели
- Информационно-развлекательные системы
Похожие записи:
Нижний подогрев своими руками из китайских комплектующих
Как правильно подключить регулятор оборотов к электродвигателю
Выбор провода для разводки в щитке
Штробление стен для проводки без пыли своими руками
Правила установки потолочного плинтуса с кабель-каналом
Как спрятать провода от телевизора на стене: 3 способа решения проблемы