Закон ампера простым языком

Особенности расчета

Несмотря на то что мощность электроприборов зачастую указывается на их корпусах, все же нередко приходится самостоятельно подсчитывать, сколько электроэнергии потребляет та или иная бытовая техника. Чтобы не ошибиться при подсчете и прийти к правильному результату, нужно не только знать об отличиях между кВт и кВт-часами, но и уметь переводить эти величины из одной в другую. Например, мощность часто требуется перевести в энергию и наоборот.

Перед переводом мощности в энергию, то есть кВт в кВт-час, необходимо уточнить, что предварительно измерялось. Если проводились измерения показаний счетчика, то в этом случае все будет крайне просто. Достаточно лишь исправить «киловатт» на «киловатт-час».

Показания счетчика — это и есть энергия, которую потребляют электрические приборы за единицу времени. Измеряется она также в киловатт-часах. Просто в быту название этой единицы утратило слово «час». В результате она сокращенно стала называться просто кВт. Довольно часто владельцы какого-либо бытового электрического прибора переводят кВт в кВт-часы для того, чтобы определить, сколько энергии израсходуется во время его работы и, следовательно, как часто его нужно включать.

Если прибор будет потреблять слишком много энергии, то использовать придется редко, чтобы сэкономить электроэнергию. Чтобы безошибочно определить, сколько энергии потребуется тому или иному оборудованию, например, электрообогревателю, нужно знать время его работы и мощность, которая, как правило, указывается на корпусе. Например, если мощность прибора составляет 2 кВт, а работает он 3 часа, то в результате простого математического умножения можно выяснить, что суммарное потребление электроэнергии за это время — 6 киловатт-часов.

Небольшие проблемы могут возникнуть при подсчете потребляемой энергии, если мощность указана не в кВт, а в других единицах измерения. Ситуация усугубится, если еще и время измеряется не в часах, а, например, в минутах. Тогда перед тем как приступать к расчетам, необходимо перевести единицы мощности в кВт, а единицы времени — в часы. Только в этом случае результаты подсчета будут правильными.

В качестве примера можно взять обыкновенную лампу, производители которой утверждают, что ее мощность равна 100 Вт. Допустим, нужно определить, сколько используется электроэнергии, если она будет гореть целые сутки. Следует определить мощность лампочки в киловатт. Поскольку Вт (ватт) — это единица, которая является тысячной частью киловатта, нужно просто разделить это значение мощности лампочки на 1000.

Необходимо перевести в нужную единицу показатель времени. По условию требуется определить, сколько энергии израсходует осветительный прибор за сутки. Здесь просто: в сутках 24 часа, и поэтому именно эту цифру можно считать результатом перевода единиц времени. Остается только умножить полученные в результате перевода числа и узнать, сколько энергии будет израсходовано лампочкой. 0,1 киловатт умножается на 24 часа, и в результате получается число — 2,4. Это означает, что энергопотребление прибора составляет 2,4 кВт·ч.

Так можно определить не только количество энергии, которое потребляет какой-то один прибор, но и общее энергопотребление всего электрооборудования, которое есть в доме. Главное, знать продолжительность его работы и мощность.

Применение на практике

Закон Ампера является одним из важнейших законов электротехнике. Давайте рассмотрим примеры из его практического применения. Основой почти любого предприятия является электропривод. Двигателя и электромагнитные исполнительные механизмы используются для перемещения или приведения в действие различных узлов:

• автоматизированных задвижек трубопроводов;
• грузоподъемных механизмов;
• электротранспорта (электровозы на жд);
• трамваи;
• троллейбусы;
• электрокары и прочее.

Сила Ампера заставляет двигатель вращаться, из-за взаимодействия между обмотками ротора и статора. Для того чтобы обмотки вращались, их либо переключают с помощью щеточного узла и коллектора в двигателях постоянного тока, либо используют переменный ток.

В динамиках и громкоговорителях тоже закон Ампера нашел свое применение. Там происходит движение мембраны, на которой расположена обмотка из медной проволоки в магнитном поле постоянного магнита.

Её действие наблюдается при коротких замыканиях на ЛЭП. Где под воздействием сверхбольших токов шины и провода начинают изгибаться.

В момент выстрела из рельсотрона у него раздвигаются рельсы. Это обусловлено уже перечисленными причинами.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме:

Все явления в электричестве важны, некоторые вносят меньшее влияние, некоторые большее. Однако понимать, где и как они проявляются должен каждый, кто связан с этой сферой, независимо электромонтер, АСУшник или КИПовец. Надеемся, теперь вы знаете, что описывает закон Ампера, а также какое его практическое значение!

Материалы по теме:

• Закон Джоуля-Ленца
• Как перевести амперы в киловатты
• Распределение зарядов в проводнике

Примечания[ | ]

1. Магнитодвижущая сила (неопр.) . Большая советская энциклопедия. Архивировано 21 августа 2011 года.
2. Le Système international d’unités (SI) / The International System of Units (SI). — BIPM, 2020. — P. 20, 132. — ISBN 978-92-822-2272-0.
3. ampere (A) (неопр.) .www.npl.co.uk . Дата обращения 21 мая 2020.
4. ↑ 12History of the ampere , Sizes, 1 April 2014, <https://www.sizes.com/units/ampHist.htm>. Проверено 29 января 2017.
5. Kowalski, L, A short history of the SI units in electricity , Montclair, <https://alpha.montclair.edu/~kowalskiL/SI/SI_PAGE.HTML> Архивная копия от 29 апреля 2009 на Wayback Machine
6. ↑ 12 The SI brochure Описание СИ на сайте Международного бюро мер и весов.
7. Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации. Основные единицы Международной системы единиц (СИ) (неопр.) (недоступная ссылка).Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений . Росстандарт. Дата обращения 28 февраля 2020. Архивировано 18 сентября 2020 года.
8. Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 28 декабря 2014. Архивировано 5 марта 2020 года.
9. Bodanis, David (2005), Electric Universe , New York: Three Rivers Press, ISBN 978-0-307-33598-2

Какое 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.

Замеры напряжения

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.

Сколько Ватт в 1 Ампере и ампер в вате?

Чтобы перевести Ватты в Амперы при переменном или постоянном напряжении понадобится формула:

I = P / U, где

I – это сила тока в амперах; P – мощность в ваттах; U – напряжение у вольтахесли сеть трехфазная, то I = P/(√3xU), поскольку нужно учесть напряжение в каждой из фаз.

Корень из трех приблизительно равен 1,73.

в одном ватте 4,5 мАм0,083 Am при 12 вольтах

Когда же необходимо перевести ток в мощность (узнать, сколько в 1 ампере ватт), то применяют формулу:

P = I * U или P = √3 * I * U, если расчеты проводятся в 3-х фазной сети 380 V.

А значит, если имеем дело с автомобильной сетью на 12 вольт, то 1 ампер — это 12 Ватт, а в бытовой электросети 220 V такая сила тока будет в электроприборе мощностью 220 Вт (0,22 кВт). В промышленном оборудовании, питающемся от 380 Вольт, целых 657 Ватт.

Таблица перевода Ампер – Ватт:

Великий учёный

Имя André-Marie Ampère увековечено среди имён других 72 учёных на первом этаже Эйфелевой башни. Его вклад в науку заложил фундамент для понимания явлений электромагнетизма. Хоть Андре-Мари был не первым человеком, обнаружившим связь между электричеством и магнетизмом, он впервые попытался теоретически объяснить и продемонстрировать, как в математических выражениях расписывается связь между этими явлениями. Ампер с помощью устройства собственного изобретения смог измерить ток, а не просто зафиксировать его присутствие.

Учёный родился в Лионе в 1775 году и был современником Французской революции. Будучи сыном коммерсанта и чиновника, он с ранних лет проявлял страсть к математике, а став подростком, читал сложные трактаты Эйлера и Лагранжа. Получил должность профессора математики Парижской политехнической школы в 1809 году, а в 1814 г. был избран членом Академии наук. Хоть Андре-Мари преподавал математику, его интересы распространялись на многие области, в том числе на химию и физику.

https://youtube.com/watch?v=_fNQdG4Qy4k

Наиболее значимый документ Ампера по теории электричества был опубликован в 1826 году. Теоретические основы, представленные в этом труде, стали фундаментом для дальнейших открытий в области электричества и магнетизма. Получив известность и признание в высокоуважаемых академиях и научных организациях мира, Ампер избегал публичности и чувствовал себя счастливым только в скромной лаборатории в Париже.

Несмотря на достижения и место в обществе, судьба учёного сложилась довольна трагично. В 1793 году его отца гильотинировали за политические убеждения. Это событие стало причиной глубокой депрессии Андре-Мари и едва не свело его с ума. Первая жена рано ушла из жизни после продолжительной болезни, второй брак был неудачным и несчастливым. Сам Ампер умер в 1836 году от воспаления лёгких в Марселе и был похоронен на кладбище Монмартр в Париже.

История

Происхождение

Единица измерения, принятая на 1-м Международном конгрессе электриков (1881 г., Париж), названа в честь французского физика Андре Ампера. Она была первоначально определена как одна десятая единицы тока системы СГСМ (эта единица, известная в настоящее время как абампер или био, определяла ток, создающий силу в 2 дины на сантиметр длины между двумя тонкими проводниками на расстоянии в 1 см).

Международный ампер

В 1893 году было принято определение единицы измерения силы тока как тока, необходимого для электрохимического осаждения 1,118 миллиграммов серебра в секунду из раствора нитрата серебра. Предполагалось, что величина единицы при этом не изменится, однако оказалось, что она изменилась на 0,015 %. Эта единица стала известна как международный ампер.

Определение 1948 года

Определение ампера, предложенное Международным комитетом мер и весов в 1946 году и принятое IX Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) в 1948 году, гласит:

Иллюстрация к определению ампера 1948 года.

Таким образом, фактически было возвращено изначальное определение.

Из определения ампера следует, что магнитная постоянная μ{\displaystyle \mu _{0}} равна 4π×10−7{\displaystyle 4\pi \times 10^{-7}} Гн/ м или, что то же самое, 4π×10−7{\displaystyle 4\pi \times 10^{-7}} Н/А² точно. Это утверждение становится понятным, если учесть, что сила взаимодействия двух расположенных на расстоянии d{\displaystyle d} друг от друга бесконечных параллельных проводников, по которым текут токи I1{\displaystyle I_{1}} и I2{\displaystyle I_{2}}, приходящаяся на единицу длины, выражается соотношением:

F=μ4π2I1I2d.{\displaystyle F={\frac {\mu _{0}}{4\pi }}{\frac {2I_{1}I_{2}}{d}}.}

Магнитодвижущая сила 1 ампер (ампер-виток) — это такая магнитодвижущая сила, которую создаёт замкнутый контур, по которому протекает ток, равный 1 амперу.

Определение 2018 года

Основная статья: Изменения определений основных единиц СИ (2018)

В 2018 году было принято и на следующий год вступило в силу нынешнее определение ампера. Величина ампера не изменилась при смене определения. Однако изменения определения привело к тому, что указанное выше выражение для магнитной постоянной перестало быть точным, а стало выполняться лишь численно (но с огромной точностью).

Объект измерений

Для определения вольт-ампер (V•A) потребуется выполнить следующие измерения:

1. Вначале потребуется измерить силу тока в амперах (A). Это единица I в системе СИ.
2. Далее должно измеряться напряжение в единицах СИ — вольтах. Оно покажет силу, необходимую для протекания электрического тока в вольтах (V).
3. Рассчитать P — количество энергии, произведенной током и вольтами вместе. Умножение ампер (A) на вольт (V) дает результирующую или энергию.

Измерение величин

Постоянный ток (—) или DC, присущ процессу, когда он течет в одном направлении, например, фонарик с аккумулятором использует постоянный показатель. Переменный ток (~) или AC относится к процессам с переменным направлением движения электронов, в связи с чем он периодически меняет свое направление. В Северной Америке и Западной Японии это происходит 60 раз в секунду с частотой 60 Гц. В России, ЕС, в большей части Австралии, Южной Америки, Африки и Азии частота составляет 50 Гц.

Формула закона Ватта

Для преобразования этих величин используется формула закона Ватта:

Мощность (P) = Ток (I) х Напряжение (V),
то же в единицах измерения: ватт = ампер х вольт.
Чтобы найти усилители, используют формулу Ватта в обратном порядке и делят мощность на напряжение:
Ток (I) = Мощность (P) ÷ Напряжение (V)
I = 600 Вт : 120 В, тогда значение I = 5А

Обратите внимание! Когда специалисты оперируют большими размерностями P, они используют киловатты (кВт), 1 кВт=1000 Вт

ЭТАЛОНЫ ЕДИНИЦ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Электрическое измерение – это нахождение (экспериментальными методами) значения физической величины, выраженного в соответствующих единицах (например, 3 А, 4 В). Значения единиц электрических величин определяются международным соглашением в соответствии с законами физики и единицами механических величин. Поскольку «поддержание» единиц электрических величин, определяемых международными соглашениями, сопряжено с трудностями, их представляют «практическими» эталонами единиц электрических величин. Такие эталоны поддерживаются государственными метрологическими лабораториями разных стран. Например, в США юридическую ответственность за поддержание эталонов единиц электрических величин несет Национальный институт стандартов и технологии. Время от времени проводятся эксперименты по уточнению соответствия между значениями эталонов единиц электрических величин и определениями этих единиц. В 1990 государственные метрологические лаборатории промышленно развитых стран подписали соглашение о согласовании всех практических эталонов единиц электрических величин между собой и с международными определениями единиц этих величин.

Электрические измерения проводятся в соответствии с государственными эталонами единиц напряжения и силы постоянного тока, сопротивления постоянному току, индуктивности и емкости. Такие эталоны представляют собой устройства, имеющие стабильные электрические характеристики, или установки, в которых на основе некоего физического явления воспроизводится электрическая величина, вычисляемая по известным значениям фундаментальных физических констант. Эталоны ватта и ватт-часа не поддерживаются, так как более целесообразно вычислять значения этих единиц по определяющим уравнениям, связывающим их с единицами других величин. См. также ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН.