Kaj so ojačevalniki, volti, ohmi in vati?

AMP, volti, vati in ohmi so ključni koncepti v električnih sistemih. Čeprav se morda zdi zapleteno, za razumevanje električne energije ne potrebujete inženirske stopnje. Električna energija teče kot voda skozi cev: elektroni se premikajo skozi prevodnik, običajno žico. Za razjasnitev teh konceptov bomo uporabili analogijo vode in cevi za razlago vsakega posebej.

Kaj so ojačevalniki?

Ampere (AMP) meri električni tok, hitrost, s katero elektroni tečejo skozi prevodnik, ki ga predstavlja “I” v enačbah. Enota je poimenovana po francoski fiziki André-Marie Ampère, pionirju elektromagnetizma.

V vodni analogiji električni tok ustreza pretoku vode skozi cev.

Znotraj servisne plošče vašega doma ali škatle za odklopnik boste našli odklopnike z oznako 15, 20 in 30 amperov. Višja amperaža omogoča več električne energije. Velike naprave, kot so klimatske naprave, se povezujejo s 30-amp vezji, medtem ko večina prodajnih mest uporablja vezja z 20 AMP ali 15 AMP. Če tečete preveč naprav na istem vezju, se bo odpravilo na odklopnik in tako zmanjšalo moč, da se prepreči pregrevanje.

Kaj so volti?

Voltov, zastopano s “V,” meri električni potencial, ki poganja električno energijo prek sistema. Odseva hitrost elektronov, ki se gibljejo skozi vezje in se meri v voltih. OLT -ji so poimenovani po italijanskem fiziku Alessandro Volta.

V vodni analogiji je napetost kot vodni tlak, ki premika vodo skozi cev, podobno kot to, kako potisne elektrone skozi prevodnik.

V Združenih državah Amerike se električna energija dovaja na domove pri dveh napetostih: 120 voltov in 240 voltov. Velike naprave, kot so klimatske naprave in električni razponi, uporabljajo 240 voltov, medtem ko manjše naprave, kot so žarnice in polnilniki mobilnega telefona, delujejo pri 120 voltih.

Kaj so ohmi?

Poimenovan po nemškem fiziku in matematiku Georgu Simonu Ohmu, Ohms meri električno odpornost v prevodniku in jih predstavlja “R” v enačbah. Upor upočasni tok elektronov.

V vodni analogiji je enaka premeru cevi. Široka cev ponuja malo odpornosti in omogoča hiter pretok vode. Podobno tudi vodniki z nizko odpornostjo, kot je bakrena žica, omogočajo enostaven pretok elektronov.

Kaj so Watts?

Moč je najbolj znana enota električne energije, ki meri električno energijo, ki jo porabi električna naprava vati, zastopano s “Str” v enačbah. Watts so poimenovani po Jamesu Wattu, škotskem inženirju, ki je populariziral parno motor.

Z uporabo vodne analogije lahko povečate moči z dvigom pretoka vode ali tlaka. Podobno lahko v električnem sistemu dvignete moč s povečanjem toka ali napetosti.

Za izračun moči pomnožite napetost (v) z amperacijo (a): V x A = W. Višje gibanje elektronov in večji volumen vezja povzročijo večjo moč. Na primer, z vakuumom uporablja 400 do 900 vatov, medtem ko zvonjenje na vratih zahteva le 2 do 4 vata.

Napetost, tok, upor

Ohmov zakon Navaja napetost, tok in upor skozi enačbo V = I x R (kjer je V napetost v voltih, I je tok v amperih in R je upor v ohmih). Povečanje napetosti ob ohranjanju konstantne odpornosti povzroči naraščanje toka.

Uporaba analogije cevi: Povečanje tlaka omogoča več vode. Nasprotno, če se upor poveča, medtem ko napetost ostane stabilna, se tok zmanjšuje. To je podobno pripisu cevi; Zmanjšan premer povzroči manj proizvodnje vode.

Električna učinkovitost

V električnem sistemu povečanje toka ali napetosti povečuje moč.

Na primer, 6-voltna žarnica, povezana s 6-voltno baterijo, ustvari 100 vatov. Z uporabo formule I = P / V je potreben tok: i = 100 w / 6 V = 16,67 amperov. Če namesto tega uporabite 12-voltno baterijo in žarnico: i = 100 w / 12 V = 8,33 amperov. Ta nastavitev dosega enako moč s polovico toka, kar zmanjšuje izgube bakra pri žicah, saj upor porabi večjo moč, ko se tok povečuje.

Razmerje je izraženo kot p = i²r, kar kaže na to, da večji upor ali povečan tok vodi do večje izgube energije pri žicah. Uporaba večje napetosti je tako učinkovitejša za električne sisteme, kar izboljša tudi učinkovitost električnega motorja.

V devetdesetih letih prejšnjega stoletja je ta koncept spodbudil proizvajalce avtomobilov, da razmislijo o prehodu iz tradicionalnih 12-voltnih sistemov v sisteme z večjo napetostjo (42 voltov) za boljšo učinkovitost ožičenja zaradi naraščajočih električnih ugodnosti v avtomobilih. Vendar so se proizvajalci odločili to stikalo Ker so izboljšali učinkovitost z uporabo digitalne tehnologije pri nižjih napetostih. Današnja hibridna in popolnoma električna vozila običajno delujejo med 450 in 650 voltov za močne motorje, hkrati pa ohranjajo učinkovite rešitve ožičenja.