Čo sú zosilňovače, volty, ohmy a watty?

Zosilňovače, volty, watty a OHM sú kľúčové koncepty v elektrických systémoch. Aj keď sa to môže zdať zložité, na pochopenie elektriny nepotrebujete inžiniersky titul. Elektrina prúdi ako voda cez hadicu: elektróny sa pohybujú vodičom, zvyčajne drôt. Na objasnenie týchto pojmov použijeme analógiu vody a hadice na vysvetlenie každého z nich jednotlivo.

Čo sú zosilňovače?

Ampér (AMP) meria elektrický prúd, rýchlosť, pri ktorej elektróny pretekajú vodičom, predstavujú “I” v rovniciach. Jednotka je pomenovaná po francúzskom fyzik André-Marie Ampère, priekopníkom elektromagnetizmu.

Vo vodnej analógii elektrický prúd zodpovedá prietoku vody cez hadicu.

Vo vnútri servisného panela vášho domova alebo Breaker Box nájdete ističe označené ako 15, 20 a 30 ampérov. Vyšší ampperage umožňuje viac elektriny prúdiť. Veľké spotrebiče, ako sú klimatizačné zariadenia, sa pripájajú k obvodom 30-AMP, zatiaľ čo väčšina výstupov používa obvody 20-AMP alebo 15-AMP. Prevádzka príliš veľa spotrebičov na tom istom okruhu zakopne istič a odreže energiu, aby sa zabránilo prehriatiu.

Čo sú volty?

Volty, predstavuje “V,” meria elektrický potenciál, ktorý poháňa elektrinu prostredníctvom systému. Odrážajú rýchlosť elektrónov pohybujúcich sa cez obvod a meria sa vo voltoch. OLT sú pomenované po talianskom fyzik Alessandro Volta.

Vo vodnej analógii je napätie ako tlak vody, ktorý pohybuje vodu cez hadicu, podobne ako to, ako tlačí elektróny cez vodič.

V Spojených štátoch sa elektrická energia dodáva do domovov pri dvoch napätiach: 120 voltov a 240 voltov. Veľké spotrebiče, ako sú klimatizácia a elektrické rozsahy, používajú 240 voltov, zatiaľ čo menšie zariadenia ako žiarovky a nabíjačky mobilných telefónov pracujú na 120 voltoch.

Čo sú ohmy?

Ohms, pomenovaný po nemeckom fyzike a matematike Georg Simon Ohm “R” v rovniciach. Odpor spomaľuje tok elektrónov.

Vo vodnej analógii sa rovná priemeru hadice. Široká hadica ponúka malý odpor a umožňuje rýchly prietok vody. Podobne vodiče s nízkym odporom, ako je medený drôt, umožňujú ľahký prietok elektrónov.

Čo sú watty?

Wattage je najznámejšou jednotkou elektriny, ktorá meria energiu, v ktorom elektrické zariadenie spotrebuje watty, predstavuje “P” v rovniciach. Watts sú pomenované po Jamesovi Wattovi, škótskym inžinierovi, ktorý popularizoval parný motor.

Pomocou analógie vody sa dá príkon zvýšiť buď zvýšením prietoku vody alebo tlaku. Podobne v elektrickom systéme môžete zvýšiť výkon zvýšením prúdu alebo napätia.

Na výpočet príkonu vynásobte napätie (V) ampérou (A): V x A = W. V vyššom pohybe elektrónov a väčším objemom obvodu vedú k vyššiemu príkonu. Napríklad prevádzkovanie vákua používa 400 až 900 wattov, zatiaľ čo zvonenie zvončeka vyžaduje iba 2 až 4 watty.

Napätie, prúd, odpor

Ohmov zákon Vzťahuje sa napätie, prúd a odpor cez rovnicu v = i x r (kde v je napätie vo voltoch, I je prúd v AMP a r je odpor v ohmoch). Zvyšujúce sa napätie pri udržiavaní konštantného odporu spôsobuje stúpanie prúdu.

Použitím hadicovej analógie: Zvyšujúci sa tlak umožňuje prietoku viac vody. Naopak, ak sa zvyšuje odpor, zatiaľ čo napätie zostáva stabilné, prúd klesá. Je to podobné ako pri štipke hadice; Znížený priemer vedie k menšiemu výkonu vody.

Elektrická účinnosť

V elektrickom systéme zvyšuje výkon alebo napätie.

Napríklad 6-voltová žiarovka pripojená k 6-voltovej batérii produkuje 100 wattov. Pomocou vzorca I = P / V je požadovaný prúd: I = 100 w / 6 v = 16,67 ampérov. Ak namiesto toho používate 12-voltovú batériu a žiarovku: i = 100 w / 12 V = 8,33 ampérov. Toto nastavenie dosahuje rovnaký výkon s polovicou prúdu, čím sa znižuje straty medi v vodičoch, pretože odpor spotrebúva viac energie so zvyšujúcim sa prúdom.

Vzťah je vyjadrený ako p = i²R, čo naznačuje, že vyšší odpor alebo zvýšený prúd vedie k väčšej strate energie v drôtoch. Používanie vyššieho napätia je teda efektívnejšie pre elektrické systémy, čím sa zlepšuje aj účinnosť elektrického motora.

V deväťdesiatych rokoch tento koncept prinútil výrobcov automobilov, aby zvážili presun z tradičných 12-voltových systémov na systémy s vyšším napätím (42 voltov) pre lepšiu účinnosť zapojenia v dôsledku zvyšujúceho sa elektrického vybavenia v automobiloch. Výrobcovia sa však rozhodli proti tento prepínač pretože zlepšili efektívnosť využívajúce digitálne technológie pri nižšom napätí. Dnešné hybridné a plne elektrické vozidlá zvyčajne prevádzkujú medzi 450 a 650 voltmi pre výkonné motory a zároveň udržiavajú efektívne roztoky zapojenia.