电流、电压、功率：电的基本特性

长期以来，人类一直使用电来满足他的需要，但它是无形的，不被感官感知，因此很难理解。为了简化电气过程的解释，通常将它们与运动流体的水力特性进行比较。

例如，她通过电报来到我们的公寓 电能 来自远程发电机和来自压力泵的自来水。但是，开关会关灯，关闭的水龙头会阻止水从水龙头流出。要完成这项工作，您需要打开开关并打开水龙头。

通过电线的定向自由电子流将冲向灯泡的灯丝（电流将流动），从而发光。从水龙头流出的水会排入水槽。

这种类比还可以理解定量特征、将电流强度与液体移动速度相关联以及估计其他参数。

将电源电压与液体源的能量势进行比较。例如，管道中泵的液压增加会产生高速流体运动，并增加电压（或相位之间的差异 - 输入线和工作零线 - 输出）会增加灯泡的白炽度，即它的辐射强度。

将电路的电阻与液压流的制动力进行比较。流量受以下因素影响：

• 液体粘度；

• 通道横截面的堵塞和变化。 （如果是水龙头，则为控制阀的位置。）

电阻值受几个因素影响：

• 决定导体中自由电子存​​在并影响的物质的结构 反抗; 

• 电流导体的截面积和长度；

• 温度。

电力也与液压系统中流动的能量潜力进行比较，并根据每单位时间所做的功进行估算。电器的功率由消耗的电流和施加的电压（对于交流和直流电路）表示。

著名科学家研究了电的所有这些特性，他们给出了电流、电压、功率、电阻的定义，并用数学方法描述了它们之间的相互关系。

下表显示了交流和直流电路的一般关系，可用于分析特定电路的性能。

让我们看一下它们的一些使用示例。

示例#1。如何计算阻力和功​​率

假设您要选择限流器来为照明电路供电。我们知道车载网络 «U» 的电源电压等于 24 伏，电流消耗 «I» 为 0.5 安培，不得超过。根据欧姆定律的表达式 (9)，我们计算出电阻 «R»。 R = 24 / 0.5 = 48 欧姆。

乍一看，电阻的值是确定的。然而，这还不够。为了sema的可靠运行，需要根据电流消耗来计算功率。

根据焦耳-楞次定律的运行，有功功率 «P» 与通过导线的电流 «I» 和施加的电压 «U» 成正比。这种关系由表中的公式 (11) 描述以下。

我们计算：P = 24×0.5 = 12 W。

如果我们使用公式（10）或（12），我们得到相同的值。

通过电流消耗计算电阻器的功率表明，在所选电路中，必须使用 48 欧姆和 12 W 的电阻器。功率较低的电阻器将无法承受施加的负载，它会发热并烧毁随着时间的流逝。

此示例显示负载电流和网络电压如何影响用户功率的相关性。

示例#2。如何计算电流

对于一组用于为厨房中的家用电器供电的插座，需要选择保护断路器。根据护照数据，设备的功率为 2.0、1.5 和 0.6 kW。

回答。公寓使用 220 伏单相交流网络。同时连接工作的所有设备的总功率将为 2.0 + 1.5 + 0.6 = 4.1 kW = 4100 W。

使用公式（2），我们确定这组消费者的总电流：4100/220 = 18.64 A。

最接近的额定断路器的跳闸率为 20 安培。我们选择它。值低于 16 A 的机器将因过载而永久关闭。

交流电中电路参数的差异

单相网络

在分析电器参数时，有必要考虑到它们在交流电路中运行的特殊性，当由于工业频率的影响，电容负载出现在电容器中（它们将电流矢量移动 90度），并且在线圈的绕组中 — 感应（电流比电压滞后 90 度）。在电气工程中，它们被称为无功负载...它们一起产生无功功率损耗 «Q»，无功而返。

对于有源负载，电流和电压之间没有相移。

以这种方式，无功分量被添加到交流电路中电器功率的有功值，因此总功率增加，通常称为全功率并由索引«S»表示。

单相网络中的交流正弦电流

电流和频率电压以正弦方式随时间变化。相应地，权力也发生了变化。在不同的时间点确定它们的参数没有多大意义。因此，总（积分）值选择一定的时间段，通常是振荡周期 T。

了解交流和直流电路参数之间的差异，可以让您在每种特定情况下通过电流和电压正确计算功率。

三相网络

基本上，它们由三个相同的单相电路组成，在复平面上相对于彼此偏移 120 度。它们在每一相的负载上略有不同，将电流从电压偏移角度 phi。由于这种不均匀性，在中性导体中产生了电流 I0。

三相网络中的交流正弦电流

该系统中的电压由相电压 (220 V) 和线电压 (380 V) 组成。

连接在电路中的三相电流装置的功率是各相元件的总和。它是使用特殊设备测量的：瓦特表（有源元件）和电压表（无功）。可以使用三角公式根据瓦特表和电压表测量值计算三相电流设备的总功耗。

还有一种间接测量方法是使用电压表和电流表，然后计算所得值。

您还可以在知道视在功率 S 的大小的情况下计算总电流消耗。为此，将其除以线电压值就足够了。