如何计算功率、电流和电压：生活条件计算的原理和例子

并联和串联计算

在计算电子设备的电路时，通常需要找出单个元件上释放的功率。然后你需要确定它上面的电压降，如果我们谈论的是串联连接，或者并联时流过什么电流，我们将考虑具体情况。

这里Ital等于：

I=U/(R1+R2)=12/(10+10)=12/20=0.6

一般功率：

P=UI=12*0.6=7.2 瓦

在每个电阻器 R1 和 R2 上，由于它们的电阻相同，因此电压下降：

U=IR=0.6*10=6 伏

并脱颖而出：

磷_{在一个电阻上}\u003d 用户界面 \u003d 6 * 0.6 \u003d 3.6 瓦

然后，在这种方案中使用并联连接：

首先，我们在每个分支中寻找 I：

我₁=U/R₁=12/1=12 安培

我₂=U/R₂=12/2=6 安培

并通过以下方式脱颖而出：

磷_R1\u003d 12 * 6 \u003d 72 瓦

磷_R2\u003d 12 * 12 \u003d 144 瓦

都脱颖而出：

P=UI=12*(6+12)=216 瓦

或通过总阻力，则：

R_一般的=(R₁*R₂)/( R₁+R₂)=(1*2)/(1+2)=2/3=0.66 欧姆

I=12/0.66=18 安培

P=12*18=216 瓦

所有计算都匹配，所以找到的值是正确的。

当前计算

电流的大小是通过功率计算的，并且在设计（规划）住宅 - 公寓，房屋的阶段是必要的。

• 电源线（电线）的选择取决于该值的值。
• 知道电网的电压和电器的满负荷，就可以使用公式计算出需要通过导体（电线、电缆）的电流强度。根据其大小，选取静脉的截面积。

如果公寓或房屋中的用电设备已知，则有必要进行简单的计算以正确安装电源电路。

出于生产目的进行了类似的计算：确定连接工业设备（各种工业电动机和机构）时所需的电缆芯横截面积。

任务示例

第1部分

1.导体中的电流强度增加了2倍。在导体电阻不变的情况下，单位时间内释放的热量将如何变化？

1）将增加4倍
2）将减少2倍
3）将增加2倍
4）减少4倍

2.电炉螺旋的长度减少了2倍。在恒定电源电压下，单位时间内在螺旋中释放的热量将如何变化？

1）将增加4倍
2）将减少2倍
3）将增加2倍
4）减少4倍

3. 电阻器​\(R_1 \)​的阻值比电阻器​\(R_2 \)​的阻值小四倍。电阻 2 中的电流工作

1) 是电阻器 1 的 4 倍
2）电阻1的16倍以上
3) 比电阻 1 小 4 倍
4) 比电阻 1 小 16 倍

4. 电阻器​\(R_1 \)​的阻值是电阻器​\(R_2 \)​的阻值的3倍。电阻器 1 中释放的热量

1) 3 倍于电阻器 2
2) 比电阻2大9倍
3) 比电阻 2 小 3 倍
4) 比电阻器 2 小 9 倍

5、电路由电源、灯泡和细铁丝串联而成。灯泡会发出更亮的光，如果

1）用更细的铁代替电线
2）减少线材的长度
3）交换电线和灯泡
4）用镍铬合金代替铁丝

6. 图中显示了一个条形图。它显示了相同电阻的两个导体（1）和（2）两端的电压值。同时比较这些导体中当前工作的值​\( A_1 \)​和​\( A_2 \)​。

1) ​\(A_1=A_2 \)​
2)\(A_1=3A_2\)
3)\(9A_1=A_2\)
4)\(3A_1=A_2\)

7. 该图显示了一个条形图。它显示了相同电阻的两个导体（1）和（2）中的电流强度值。同时比较这些导体中的当前功值​​​\（A_1 \）​和\（A_2 \）。

1) ​\(A_1=A_2 \)​
2)\(A_1=3A_2\)
3)\(9A_1=A_2\)
4)\(3A_1=A_2\)

8. 如果在吊灯中使用功率为 60 和 100 W 的灯来照亮房间，那么

A. 100W 的灯会有大电流。
B. 60 W 灯的电阻更大。

True(s) is(are) 陈述

1) 只有一个
2) 只有 B
3) A 和 B
4) 既不是 A 也不是 B

9. 连接直流电源的电炉在 120 秒内消耗 108 kJ 的能量。如果它的电阻是 25 欧姆，那么磁砖螺旋中的电流强度是多少？

1) 36 安
2) 6 安
3) 2.16 安
4) 1.5A

10.电流为5A的电炉消耗1000kJ的能量。如果电阻为 20 欧姆，电流通过瓷砖螺旋的时间是多少？

1) 10000 秒
2) 2000 年代
3) 10 秒
4) 2 秒

11、将电炉的镀镍线圈换成相同长度和横截面积的镍铬合金线圈。当瓷砖连接到电网时，建立物理量及其可能变化之间的对应关系。将所选数字写在表中相应字母下。答案中的数字可能会重复。

实物数量
A) 线圈的电阻
B) 螺旋中的电流强度
B) 瓷砖消耗的电流功率

变化的性质
1) 增加
2) 减少
3) 没有改变

12. 建立物理量和确定这些量的公式之间的对应关系。将所选数字写在表中相应字母下。

物理量
A) 工作电流
B) 电流强度
b) 当前功率

公式
1) ​\( \frac{q}{t} \)​
2) ​\(qU \)​
3) \( \frac{RS}{L} \)​
4）​\（用户界面\）​
5) \( \frac{U}{I} \)​

第2部分

13.加热器与电阻为 7.5 欧姆的变阻器串联到电压为 220 V 的网络上。如果变阻器中的电流功率为 480 W，加热器的电阻是多少？

总功率及其组件

电力是负责改变或传输电力的速度的量。视在功率用字母 S 表示，是电流和电压有效值的乘积。它的测量单位是伏安（VA；VA）。

视在功率可以由两个分量组成：有功 (P) 和无功 (Q)。

有功功率以瓦特 (W; W) 为单位，无功功率以无功功率 (Var) 为单位。

这取决于功耗链中包含的负载类型。

阻性负载

这种类型的负载是一种抵抗电流的元件。结果，电流做加热负载的功，电能转化为热能。如果任何电阻的电阻与电池串联，则通过闭合电路的电流将加热电池，直到电池放电。

注意力！热电加热器 (TENA) 的示例可以作为交流网络中的有源负载给出。它的散热是电力工作的结果

这些消费者还包括灯泡线圈、电炉、烤箱、熨斗、锅炉。

容性负载

这种负载是可以在电场中积累能量并产生从电源到负载的功率运动（振荡）的设备，反之亦然。容性负载是电路中串联和并联的电容器、电缆线（铁芯之间的电容）、电容器和电感器。音频功率放大器、过励模式下的同步电动机也会加载电容元件的线路。

感性负载

当用电者是某种设备时，其中包括：

• 变压器；
• 三相异步电动机、水泵。

在设备附带的铭牌上，您可以看到 cos φ 等特性。这是设备将连接到的交流电源中电流和电压之间的相移因子。也称为功率因数，cos φ 越接近统一越好。

重要的！当设备包含电感或电容组件：变压器、扼流圈、绕组、电容器时，正弦电流在相位上滞后电压某个角度。理想情况下，电容提供 -900 相移，电感提供 - + 900

Cos φ值取决于负载的类型

电容和电感元件共同形成无功功率。那么总功率的公式是：

S = √ (P2 + Q2),

在哪里：

• S 是视在功率（VA）；
• P是活性部分（W）；
• Q 是反应部分 (Var)。

如果您以图形方式显示这一点，那么您可以看到 P 和 Q 的矢量相加将是 S 的完整值 - 幂三角形的斜边。

全功率本质图解说明

电路及其品种

电路是以给定方式连接的设备和单个对象的复合体。它们为电流的通过提供了路径。为了表征一段时间内在每个单独导体内流动的电荷与这段时间的持续时间之比，使用了某个物理量。这就是电路中的电流。

这种链的组成包括能源、能源消费者，即负载和电线。它们分为两个品种：

• 无分支 - 从发电机流向能源消费者的电流值不变。例如，这是照明，它只包括一个灯泡。
• 分支 - 有一些分支的链。从源头流出的电流被分开并沿着几个分支流向负载。但是，它的含义发生了变化。

一个示例是包含多臂枝形吊灯的照明。

分支是串联连接的一个或多个组件。电流从具有高电压的节点流向具有最小值的节点。在这种情况下，节点处的输入电流与输出电流一致。

电路可以是非线性的和线性的。如果在第一个中存在一个或多个元素的值对电流和电压的依赖性，那么在第二个中，元素的特性不具有这种依赖性。另外，在以直流电为特征的电路中，其方向不变，但在交流电的情况下，它会随着时间参数的变化而变化。

特征

交流电流流过电路并随大小改变方向。产生磁场。因此，它通常被称为周期性正弦交流电。根据曲线定律，它的值会在特定时间后发生变化。这就是为什么它被称为正弦曲线。有自己的设置。重要的是，值得用频率、幅度和瞬时值来指定周期。

周期是电流发生变化的时间，然后再次重复。频率是每秒的一个周期。它以赫兹、千赫兹和毫赫兹为单位。

幅度 - 在整个周期内具有电压和流量效率的电流最大值。瞬时值——在特定时间发生的交流电或电压。

交流规格

对于交流

但是，对于交流电路，必须考虑总的、有功和无功以及功率因数 (cosF)。我们在本文中更详细地讨论了所有这些概念。

我们只注意到，为了找到单相网络中电流和电压的总功率，您需要将它们相乘：

S=UI

结果将以伏安为单位获得，为了确定有功功率（瓦特），您需要将 S 乘以 cosФ 系数。它可以在设备的技术文档中找到。

P=UIcos

为了确定无功功率（无功伏安），使用 sinФ 而不是 cosФ。

Q=UIsin

或者从这个表达式表达：

并从这里计算所需的值。

在三相网络中求功率也不难；要确定 S（总），请使用电流和相电压的计算公式：

S=3U_F/_F

并了解 Ulinear：

S=1.73*U_l我_l

1.73 或 3 的根 - 此值用于计算三相电路。

再以此类推找到P活跃：

P=3U_F/_F*cosФ=1.73*U_l我_l*cosФ

无功功率可以确定：

Q=3U_F/_F*sinФ=1.73*U_l我_l*sinФ

理论信息到此结束，我们继续实践。

一。取决于电阻和施加电压的功耗和流动电流计算器。

欧姆定律实时演示。
以供参考
在此示例中，您可以增加电路的电压和电阻。这些实时变化将改变电路中流动的电流量和电阻中消耗的功率。
如果我们考虑音频系统，您必须记住，放大器会为特定负载（电阻）产生特定电压。这两个量的比率决定了功率。
根据内部电源和电流源，放大器可以输出有限的电压。放大器可以提供给特定负载（例如 4 欧姆）的功率也受到严格限制。
为了获得更多功率，您可以将具有较低电阻（例如 2 欧姆）的负载连接到放大器。请注意，当使用电阻较小的负载时——比如说两次（原来是 4 欧姆，变成了 2 欧姆）——功率也会翻倍（前提是该功率可以由内部电源和电流源提供）。
如果我们将一个功率为 100 瓦的单声道放大器用于 4 欧姆负载，知道它可以向负载提供不超过 20 伏的电压。
如果您将滑块放在我们的计算器上
电压 20 伏
电阻 4 欧姆
你会得到
功率 100 瓦
 
如果将电阻滑块移动 2 欧姆，您将看到功率翻倍至 200 瓦。
在一般示例中，电流源是电池（不是声音放大器），但电流、电压、电阻和电阻的相关性在所有电路中都是相同的。
 

电路计算

用于计算电路的所有公式都相互遵循。

电气特性的关系

因此，例如，根据功率计算公式，如果已知 P 和 U，则可以计算当前强度。

要找出连接到 220 V 网络的铁 (1100 W) 将消耗多少电流，您需要用功率公式表示电流强度：

I = P/U = 1100/220 = 5 A。

知道了电炉螺旋的计算电阻，就可以找到P装置。通过电阻的功率由以下公式得出：

P = U2/R。

有几种方法可以通过计算给定电路的各种参数来解决设定的任务。

计算电路的方法

计算各种电流电路的功率有助于正确评估电源线的状况。根据给定参数 Pnom 和 S 选择的家用和工业设备将可靠地工作并承受多年的最大负载。

如何省钱

安装两费电表可以节省电加热成本。莫斯科对配备固定式电加热装置的公寓和房屋征收的关税区分了两种成本：

1. 4.65 r 从 7:00 到 23:00。
2. 1.26 r 从 23:00 到 7:00。

然后，您将花费 9 kW 的电锅炉，在全天候运行的情况下，打开三分之一的功率：

9*0.3*12*4.65 + 9*0.3*12*1.26 = 150 + 40 = 190 卢布

每日消费的差异是80卢布。在一个月内，您将节省 2400 卢布。是什么证明了安装两费电表的合理性。

使用双费电表的第二种省钱方法是使用电器的自动控制装置。它包括在晚上分配电锅炉、锅炉和其他东西的峰值消耗，然后大部分电将在 1.26 收费，而不是在 4.65。当您工作时，锅炉可以完全关闭或在低功耗模式下运行，例如以 10% 的功率运行。为了使电锅炉的运行自动化，您可以使用可编程数字恒温器或具有编程能力的锅炉。

总之，我想指出，用电加热房屋是一种相当昂贵的方法，无论具体方法是什么，无论是电锅炉、对流器还是其他电加热器。只有在无法连接到燃气的情况下，他们才会来找他。除了运行电锅炉的成本外，您还将面临注册三相电力输入的初始成本。

主要的家务是：

• 执行一揽子文件，包括技术规范、电气项目等；
• 接地组织；
• 用于连接房屋和布线新线路的电缆成本；
• 计数器安装。

此外，如果您所在地区没有这种技术可能性，而变电站已经在其极限运行时，您可能会被拒绝三相输入和增加功率。锅炉和加热类型的选择不仅取决于您的需求，还取决于基础设施的能力。

我们的短文到此结束。我们希望现在您已经清楚电锅炉的实际用电量是多少，以及如何降低用电取暖的成本。

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电阻变化：

在下图中，您可以看到图中右侧和左侧所描绘的系统之间的电阻差异。水龙头中的水压阻力被阀门抵消，根据阀​​门的开度，阻力会发生变化。

导体中的电阻表现为导体的变窄，导体越窄，就越不利于电流的通过。

您可能会注意到电路右侧和左侧的电压和水压相同。

你需要注意最重要的事实。根据电阻，电流会增加和减少。

根据电阻，电流会增加和减少。

在左侧，阀门完全打开，我们看到最大的水流。在最低电阻下，我们看到导体中最大的电子流（安培数）。

在右侧，阀门关闭得更多，水流也变得更大。

导体的变窄也减半，这意味着电流的阻力增加了一倍。正如我们所看到的，由于高电阻，流过导体的电子少了两倍。

以供参考

请注意，图中所示的导体变窄仅用作电流流动阻力的示例。在实际条件下，导体变窄不会对流动电流产生很大影响

半导体和电介质可以提供更大的电阻。

图中的锥形导体仅作为示例显示，以了解正在进行的过程的本质。欧姆定律的公式是电阻和电流强度的依赖关系

I=E/R
从公式可以看出，电流强度与电路的电阻成反比。

更大的电阻=更少的电流
 

* 前提是电压恒定。
 

使用公式

这个角度表征了包含电感和电容元件的可变 U 电路中的相移。为了计算有功和无功分量，使用了三角函数，这些函数在公式中使用。在使用这些公式计算结果之前，有必要使用计算器或 Bradis 表来确定 sin φ 和 cos φ。之后，根据公式

我将计算电路的所需参数。但应考虑到，根据这些公式计算的每个参数，由于 U，它根据谐波振荡定律不断变化，可以取瞬时值、均方根值或中间值.上面显示的三个公式对电流和 U 的 rms 值有效。其他两个值中的每一个都是使用不同公式的计算过程的结果，该公式考虑了时间 t 的流逝：

但这并不是所有的细微差别。例如，对于电力线，使用包含波浪过程的公式。而且它们看起来不同。但这是一个完全不同的故事......

对于交流

但是，对于交流电路，必须考虑总的、有功和无功以及功率因数 (cosF)。我们在本文中更详细地讨论了所有这些概念。

我们只注意到，为了找到单相网络中电流和电压的总功率，您需要将它们相乘：

S=UI

结果将以伏安为单位获得，为了确定有功功率（瓦特），您需要将 S 乘以 cosФ 系数。它可以在设备的技术文档中找到。

P=UIcos

为了确定无功功率（无功伏安），使用 sinФ 而不是 cosФ。

Q=UIsin

或者从这个表达式表达：

并从这里计算所需的值。

在三相网络中求功率也不难；要确定 S（总），请使用电流和相电压的计算公式：

并了解 Ulinear：

1.73 或 3 的根 - 此值用于计算三相电路。

再以此类推找到P活跃：

无功功率可以确定：

理论信息到此结束，我们继续实践。

关于工作和电力的问题

电流的功和功率的理论问题如下：

1. 电流做功的物理量是多少？ （答案在我们上面的文章中给出）。
2. 什么是电力？ （上面给出的答案）。
3. 定义焦耳-楞次定律。答：电流通过电阻为 R 的固定导体所做的功在导体中转化为热量。
4. 电流的功是如何测量的？ （上面的答案）。
5. 功率是如何测量的？ （上面的答案）。

这是一个示例问题列表。物理学中理论问题的本质始终是相同的：检查对物理过程的理解，一个量对另一个量的依赖性，对国际 SI 系统中采用的公式和测量单位的知识。

关于该主题的有趣信息

生产中采用三相供电方案。这种网络的总电压为 380 V。此外，这种布线安装在多层建筑上，然后分布在公寓之间。但是有一个细微差别会影响网络中的最终电压 - 连接核心欠压会导致 220 V。三相与单相不同，在连接电力设备时不会失真，因为负载分布在屏蔽层中。但是要将三相网络引入私人住宅，需要特别许可，因此具有两芯的方案很普遍，其中一个是零。

交流电源规范

电压和功率是每个住在公寓或私人住宅中的人都需要知道的。公寓和私人住宅的标准交流电压以 220 瓦和 380 瓦表示。至于确定电能强度的定量测量，需要在电压上加上电流或用瓦特表测量所需的指标。同时，要使用最后一个设备进行测量，您需要使用探头和特殊程序。

什么是交流电源

交流功率是由电流量与时间的比值决定的，它在一定时间内产生功。一个普通用户使用电能供应商发送给他的电量指示器。通常，它等于 5-12 千瓦。这些数字足以保证必要的家用电器设备的可操作性。

该指标取决于房屋能源供应的外部条件，安装了哪些限制电流装置（自动或半自动装置）来调节动力罐到达消费者来源的时刻。这是在不同的层次上完成的，从家用配电盘到中央配电单元。

交流网络中的电源规范

电路转换方法

如何确定复杂电路的单个电路中的电流强度？为了解决实际问题，并不总是需要明确每个元件的电参数。为了简化计算，使用了特殊的转换技术。

单电源电路的计算

对于串联连接，使用示例中考虑的电阻总和：

要求 = R1 + R2 + ... + Rn。

回路电流在电路中的任何点都相同。您可以用万用表在控制部分的中断处检查它。但是，在每个单独的元件（具有不同的额定值）上，设备将显示不同的电压。经过 基尔霍夫第二定律 您可以细化计算结果：

E = Ur1 + Ur2 + Urn。

电阻器，电路和并联连接 计算公式

在这个变体中，完全按照基尔霍夫的第一个假设，电流在输入和输出节点被分离和组合。图中显示的方向是根据所连接电池的极性选择的。根据上面讨论的原理，电路各个组件上电压相等的基本定义得以保留。

以下示例演示了如何在各个分支中查找电流。取以下初始值进行计算：

• R1 = 10 欧姆；
• R2 = 20 欧姆；
• R3= 15 欧姆；
• U = 12 V。

以下算法将确定电路的特性：

三元素的基本公式：

Rtot = R1*R2*R3/(R1*R2 + R2*R3 + R1*R3。

• 代入数据，计算 Rtot = 10 * 20 * 15 / (10 * 20 + 20 * 15 + 10 * 15) = 3000 / (200 + 300 + 150) = 4.615 ohms；
• I \u003d 12 / 4.615 ≈ 2.6 A；
• I1 \u003d 12 / 10 \u003d 1.2 A；
• I2 = 12/20 = 0.6 A；
• I3 = 12/15 = 0.8 A。

如上例，建议检查计算结果。并联组件时，必须注意输入电流和总值是否相等：

我 \u003d 1.2 + 0.6 + 0.8 \u003d 2.6 A。

如果使用正弦源信号，则计算变得更加复杂。当变压器连接到单相 220V 插座时，必须考虑空闲模式下的损耗（漏电）。在这种情况下，绕组的电感特性和耦合（变换）系数是必不可少的。电阻 (XL) 取决于以下参数：

• 信号频率（f）；
• 电感（L）。

通过以下公式计算 XL：

XL \u003d 2π * f * L。

要找到容性负载的电阻，可以使用以下表达式：

Xc \u003d 1 / 2π * f * C。

不应忘记，在具有电抗元件的电路中，电流和电压的相位会发生偏移。

计算具有多个电源的广泛电路

使用所考虑的原理，计算复杂电路的特性。下面显示了当有两个来源时如何找到电路中的电流：

• 指定所有电路中的元件和基本参数；
• 为各个节点制作方程：a）I1-I2-I3=0，b）I2-I4+I5=0，c）I4-I5+I6=0；
• 根据基尔霍夫第二公设，等高线可以写成以下表达式： I) E1=R1 (R01+R1)+I3*R3, II) 0=I2*R2+I4*R4+I6*R7+I3*R3 , III ) -E2=-I5*(R02+R5+R6)-I4*R4;
• 检查： d) I3+I6-I1=0，外环 E1-E2=I1*(r01+R1)+I2*R2-I5*(R02+R5+R6)+I6*R7。

两个来源的计算说明图

计算单相网络的电流

电流以安培为单位。为了计算功率和电压，使用公式 I = P/U，其中 P 是功率或总电气负载，以瓦特为单位。该参数必须输入设备的技术护照中。 U - 表示计算网络的电压，以伏特为单位。

电流与电压的关系在表中清晰可见：

电器和设备	功耗（千瓦）	电流 (A)
洗衣机	2,0 – 2,5	9,0 – 11,4
固定式电炉	4,5 – 8,5	20,5 – 38,6
微波炉	0,9 – 1,3	4,1 – 5,9
洗碗机	2,0 – 2,5	9,0 – 11,4
冰箱、冰柜	0,14 – 0,3	0,6 – 1,4
电地暖	0,8 – 1,4	3,6 – 6,4
电动绞肉机	1,1 – 1,2	5,0 – 5,5
电热水壶	1,8 – 2,0	8,4 – 9,0

因此，功率和电流强度之间的关系使得可以对单相网络中的负载进行初步计算。计算表将帮助您根据参数选择所需的线段。

导体芯径 (mm)	导体截面（mm2）	铜导体	铝导体
电流 (A)	功率，千瓦）	强度（一）	功率，千瓦）
0,8	0,5	6	1,3
0,98	0,75	10	2,2
1,13	1,0	14	3,1
1,38	1,5	15	3,3	10	2,2
1,6	2,0	19	4,2	14	3,1
1,78	2,5	21	4.6	16	3,5
2,26	4,0	27	5,9	21	4,6
2,76	6,0	34	7,5	26	5,7
3,57	10,0	50	11,0	38	8,4
4,51	16,0	80	17,6	55	12,1
5,64	25,0	100	22,0	65	14,3

结论

如您所见，无论我们谈论的是常数还是变化，找到电路或其部分的功率一点都不难。更重要的是正确确定总电阻、电流和电压

顺便说一句，这些知识已经足以正确确定电路的参数和选择元件——选择电阻、电缆和变压器部分的瓦数。此外，在计算部首表达式时计算 S 总时要小心。唯一值得补充的是，在支付水电费时，我们支付千瓦时或千瓦时，它们等于一段时间内消耗的电量。例如，如果您连接一个 2 千瓦的加热器半小时，那么仪表将以 1 千瓦/小时的速度运行，而一个小时 - 2 千瓦/小时，以此类推。

最后，我们建议观看有关文章主题的有用视频：

另请阅读：

• 如何确定电器的耗电量
• 如何计算电缆截面
• 标记电阻器的功率和电阻

课程总结

在本课中，我们考虑了导体混合电阻以及电路计算的各种任务。