Ток, напряжение, сопротивление и мощность
🌐 Страница переведена автоматически. Немецкая версия является основной.
Образ водяного круговорота
Заголовок раздела «Образ водяного круговорота»Представь себе водопровод с насосом. Насос создаёт давление, вода течёт, узкая труба тормозит поток. В электротехнике эти три вещи называются:
| Вода | Электротехника | Обозначение | Единица |
|---|---|---|---|
| Давление | Spannung (напряжение) | U | Вольт (V) |
| Количество воды в секунду | Strom (ток, сила тока) | I | Ампер (A) |
| Узость трубы | Widerstand (сопротивление) | R | Ом (Ω) |
Spannung — это «побудитель», Strom — то, что реально течёт, Widerstand — то, что его ограничивает. Без Spannung нет Strom. Без замкнутого контура тоже нет: Strom течёт только тогда, когда он может пройти от источника через потребитель обратно к источнику. Поэтому у каждой Steckdose (розетки) есть минимум два контакта: Außenleiter L (фазный провод, туда) и Neutralleiter N (нулевой провод, обратно).
Spannung U – побудитель
Заголовок раздела «Spannung U – побудитель»Spannung — это разница электрического «давления» между двумя точками. В Германии сеть даёт между Außenleiter и Neutralleiter 230 V (Wechselspannung — переменное напряжение, 50 Hz). Между двумя Außenleiter — 400 V; об этом подробнее на странице Netz und Leiterfarben.
Запомни: Spannung существует между двумя точками. Её измеряют параллельно компоненту, то есть прибором между двумя контактами.
Типичные значения: батарейка AA 1,5 V · автомобильный аккумулятор 12 V · Steckdose 230 V · плита/трёхфазная сеть 400 V · сеть среднего напряжения 10–30 kV.
Strom I – то, что течёт
Заголовок раздела «Strom I – то, что течёт»Сила Strom показывает, сколько заряда в секунду проходит через проводник. 1 Ampere — это один Coulomb в секунду — заучивать это наизусть не нужно, а вот порядки величин знать стоит:
| Потребитель | Strom при 230 V |
|---|---|
| LED-лампа 8 W | 0,035 A (35 mA) |
| Блок питания ноутбука 65 W | 0,3 A |
| Телевизор 100 W | 0,4 A |
| Пылесос 900 W | 3,9 A |
| Электрочайник 2 000 W | 8,7 A |
| Тепловентилятор 2 000 W | 8,7 A |
| Розеточная группа, LS B16 | макс. 16 A |
Strom измеряют последовательно — прибор включают в цепь (в разрыв), либо используют Stromzange (токовые клещи) вокруг проводника. Амперметр, подключённый параллельно к 230 V, — это Kurzschluss (короткое замыкание).
Опасность для человека: уже около 30 mA через тело могут быть смертельными (Herzkammerflimmern — фибрилляция желудочков сердца). Поэтому RCD/FI-Schutzschalter (устройства защитного отключения) в квартирах срабатывают при токе утечки 30 mA — см. Schutzorgane.
Widerstand R – то, что тормозит
Заголовок раздела «Widerstand R – то, что тормозит»У каждого проводника и каждого потребителя есть Widerstand. Длинный тонкий провод имеет большее сопротивление, чем короткий толстый. Медь проводит хорошо, железо хуже, пластик почти совсем нет (Isolator — изолятор).
Для кабелей действует правило: Widerstand растёт с длиной и уменьшается с Querschnitt (поперечным сечением). Поэтому длинный подводящий кабель получает больший Querschnitt — иначе Spannung теряется по пути (Spannungsfall — падение напряжения) и кабель нагревается.
Ориентировочные значения для меди: 1,5 mm² ≈ 12 Ω на км · 2,5 mm² ≈ 7,4 Ω на км · 10 mm² ≈ 1,8 Ω на км (на каждую жилу).
Закон Ома (Ohmsches Gesetz)
Заголовок раздела «Закон Ома (Ohmsches Gesetz)»Три величины связаны между собой:
U = R · I – Spannung = Widerstand умножить на Strom
В переставленном виде: I = U / R и R = U / I. Это самая важная формула твоей Ausbildung. Треугольник помогает запомнить: U сверху, R и I внизу рядом. Закрой пальцем искомую величину — то, что осталось, и есть расчёт.
Пример 1: тепловентилятор имеет 26,5 Ω. При 230 V течёт I = 230 V / 26,5 Ω ≈ 8,7 A.
Пример 2: через лампочку накаливания течёт 0,26 A при 230 V. Её Widerstand: R = 230 V / 0,26 A ≈ 885 Ω (в нагретом состоянии).
Пример 3: в бортовой сети 12 V через лампу течёт 2 A. R = 12 V / 2 A = 6 Ω.
Leistung P – сколько работы в секунду
Заголовок раздела «Leistung P – сколько работы в секунду»Leistung (мощность) — это Spannung умножить на Strom:
P = U · I – Leistung в ваттах (W), 1 000 W = 1 kW
В сочетании с законом Ома: P = U² / R и P = I² · R.
Пример: электрочайник 2 000 W при 230 V: I = P / U = 2 000 W / 230 V ≈ 8,7 A. Два чайника в одном удлинителе-разветвителе: 17,4 A — LS B16 отключается (автоматический выключатель). Это не дефект, это защита.
При Wechselstrom с двигателями добавляется ещё Leistungsfaktor cos φ (коэффициент мощности; полная мощность S в VA, активная мощность P в W). Для омических потребителей, таких как обогрев и лампа накаливания, cos φ = 1 — для начала этого достаточно.
Energie W – Leistung умножить на время
Заголовок раздела «Energie W – Leistung умножить на время»Счётчик электроэнергии считает не Leistung, а Energie (энергию):
W = P · t – Energie в киловатт-часах (kWh)
Пример: тепловентилятор 2 kW, 3 часа: W = 2 kW · 3 h = 6 kWh. При цене около 35 ct/kWh это 2,10 €. LED-лампа мощностью 8 W потратит 6 kWh за 750 часов.
Единицы и их приставки
Заголовок раздела «Единицы и их приставки»| Приставка | Множитель | Пример |
|---|---|---|
| m (milli) | 0,001 | 30 mA ток срабатывания RCD |
| k (kilo) | 1 000 | 2 kW электрочайник, 10 kV среднее напряжение |
| M (mega) | 1 000 000 | 1 MΩ минимальное сопротивление изоляции |
Всегда считай в основных единицах (V, A, Ω, W) и переводи только в конце. Большинство ошибок в расчётах в Berufsschule — это ошибки в единицах.
Что ты теперь умеешь
Заголовок раздела «Что ты теперь умеешь»- Различать Spannung, Strom, Widerstand, Leistung и называть их единицы.
- С помощью U = R · I и P = U · I вычислять любую недостающую величину.
- Понимать, почему автоматический выключатель (LS) отключается при слишком большом количестве приборов и почему 30 mA опасны для тела.
Дальше речь пойдёт о сети, к которой всё это подключено: Netz und Leiterfarben.
Проверь себя
Заголовок раздела «Проверь себя»🧠 Проверь себя