1 ватт сколько миллиампер: 1 ампер — это сколько киловатт мощности? Сколько ампер в 1 киловатте?

Сколько в 1 ампере миллиампер часов

Ампе́р-час (А·ч) — внесистемная единица измерения электрического заряда, используемая главным образом для характеристики ёмкости электрических аккумуляторов.

Исходя из физического смысла, 1 ампер-час — это электрический заряд, который проходит через поперечное сечение проводника в течение одного часа при наличии в нём тока силой в 1 ампер .

Заряженный аккумулятор с заявленной ёмкостью в 1 А·ч теоретически способен обеспечить силу тока 1 ампер в течение одного часа (или, например, 10 А в течение 0,1 часа , или 0,1 А в течение 10 часов ). На практике слишком большой ток разряда аккумулятора приводит к менее эффективной отдаче электроэнергии, что нелинейно уменьшает время его работы с таким током и может приводить к перегреву.

В действительности же ёмкость аккумуляторов приводят исходя из 20-часового цикла разряда до конечного напряжения. Для автомобильных аккумуляторов оно составляет 10,5 В [1] . Например, надпись на маркировке аккумулятора « 55 А·ч » означает, что он способен выдавать ток 2,75 ампера на протяжении 20 часов , и при этом напряжение на клеммах не опустится ниже 10,5 В .

Часто также применяется производная единица миллиампер-час (мА·ч, mAh), которая используется обычно для обозначения ёмкости небольших аккумуляторов.

Величину в ампер-часах можно перевести в системную единицу измерения заряда — кулон. Поскольку 1 Кл/c равен 1 А , то, переведя часы в секунды, получаем, что один ампер-час будет равен 3600 Кл .

Содержание

Перевод в ватт-часы [ править | править код ]

Часто производители аккумуляторов указывают в технических характеристиках только запасаемый заряд в мА·ч (mAh), другие — только запасаемую энергию в Вт·ч (Wh). Обе характеристики можно называть термином «ёмкость» (не путать с электрической ёмкостью как мерой способности проводника накапливать заряд, измеряемой в фарадах). Вычислить запасаемую энергию по запасаемому заряду в общем случае непросто: требуется интегрирование мгновенной мощности, выдаваемой аккумулятором за всё время его разряда. Если большая точность не нужна, то вместо интегрирования можно воспользоваться средними значениями напряжения и потребляемого тока, для этого используя формулу, следующую из того, что 1 Вт = 1 В · 1 А :

1 Вт·ч = 1 В · 1 А·ч.

То есть запасаемая энергия (в ватт-часах) приблизительно равна произведению запасаемого заряда (в ампер-часах) на среднее напряжение (в вольтах):

а в джоулях она будет в 3600 раз больше,

Пример [ править | править код ]

В технической спецификации устройства указано, что «ёмкость» (запасаемый заряд) аккумулятора равна 56 А·ч , рабочее напряжение равно 15 В . Тогда «ёмкость» (запасаемая энергия) равна 56 А·ч · 15 В = 840 Вт·ч = 840 Вт · 3600 с = 3,024 МДж .

При последовательном соединении одинаковых аккумуляторов «ёмкость» остаётся прежней, при параллельном соединении — складывается. Например, для двух аккумуляторов, каждый из которых обладает напряжением 3,3 В и запасаемым зарядом 1000 мА·ч, последовательное соединение создаст источник с напряжением 6,6 В и запасаемым зарядом 1000 мА·ч , параллельное соединение — источник с напряжением 3,3 В и запасаемым зарядом 2000 мА·ч .

Распространённое заблуждение

Единица измерения миллиампер-час (мА*ч) обычно используется для обозначения объёма аккумулятора. Одно из распространённых заблуждений заключается в том, что мы можем измерять объём аккумулятора power bank с помощью объёма аккумулятора смартфона/планшета, чтобы выяснить, сколько раз мы можем использовать этот power bank для их зарядки. Но такой алгоритм не является правильным.

Объём и энергия – это разные понятия

Проще говоря, Ампер-час (мА*ч) – это единица измерения электрического заряда, которая представляет объём аккумулятора, а Ватт-час (Вт*ч) – это единица измерения электрической энергии.

Ватт-час = Ампер-час х Напряжение

Объём в 10400 мАч означает, что этот аккумулятор способен обеспечить суммарный заряд в 10400 мАч при определенном показателе напряжения. Что касается литий-ионного аккумулятора, то большая часть его заряда передаётся с напряжением около 3,7В, поэтому общая мощность аккумулятора на 10400 мАч теоретически составляет 10400 мАч х 3,7 В = 38480 мВт*ч, что равно примерно 38 Вт*ч.

Определение количества циклов зарядки Power Bank

В качестве примера возьмём аккумулятор TL-PB10400_V1.

TL-PB10400_V1 – литий-ионный аккумулятор объёмом в 10400 мАч. Когда мы используем TL-PB10400_V1 для зарядки других устройств, его выходное напряжение равно 5В, как и в случае многих других зарядных устройств.

Таким образом, общий доступный выходной электрический заряд в теории составляет 38480 мВт*ч / 5В = 7696 мАч. Внутренняя схема устройства должна потреблять некоторое количество энергии, поэтому КПД не может быть 100%. Учитывая, что фактический КПД разряда устройства TL-PB10400 составляет около 90% при 1А тока, TL-PB10400 в действительности выдаёт электрический заряд, который равен 7696 мАч * 0.9 = 6926 мАч.

Примечание: эффективность разряда менее 90% при 2А тока.

Теперь вы можете разделить 6926 мАч на объём аккумулятора вашего смартфона, чтобы определить количество возможных циклов зарядки. Например, 6926 мАч может полностью зарядить устройство с аккумулятором в 2600 мАч около 2,5 раз (6926 мАч / 2600 мАч = 2,66 раза). Но это все равно предполагает идеальные условия.

На самом деле, внутренние схемы смартфона/планшета тоже потребляют некоторое количество энергии. В результате только часть заряда Power Bank в конечном итоге попадёт в батарею смартфона/планшета. Таким образом, вы можете получить менее 2,4 циклов из вышеприведённого примера. Помимо этого различные устройства могут иметь разную эффективность зарядки в зависимости от их различной внутренней конструкции, поэтому цикл заряда может отличаться даже у двух устройств имеющих одинаковую емкость батареи.

Кроме того, если смартфон работает или во время заряда включён экран, Wi-Fi модуль, центральный процессор или работают другие компоненты, он потребляет больше энергии, что делает эффективность зарядки еще ниже.

Окончательная эффективность заряда других аккумуляторных устройств (смартфонов/ планшетов) также определяется их собственной конструкцией по тем же принципам, что описаны выше.

В электротехнике существует множество единиц измерения, используемых при выполнении расчетов. Большие значение делятся на более мелкие, а те в свою очередь – на еще более мелкие. Поэтому, в зависимости от обстоятельств, приходится переводить одни единицы в другие. В процессе перевода нередко возникают разные вопросы, например, сколько миллиампер в ампере или ватт в киловатте и мегаватте.

Опытные специалисты выполняют такие операции практически не задумываясь, однако начинающие электрики иногда могут и ошибиться, особенно если возникает вопрос, что больше ампер или миллиампер? Чтобы исключить подобные ошибки, нужно иметь наиболее полное представление о конкретной единице измерения и все проблемы разрешатся сами собой.

Ампер с точки зрения физики

В физике и электротехнике ампер является величиной, характеризующей силу тока в количественном отношении. Для ее определения используются различные способы. Среди них наибольшее распространение получил метод прямых измерений, когда используется амперметр, тестер или мультиметр. При выполнении замеров эти приборы последовательно включаются в электрическую цепь.

Другой способ считается косвенным, требующим проведения специальных расчетов. В этом случае необходимо знать напряжение, приложенное к данному участку цепи, и сопротивление этого участка. После чего, сила тока легко определяется по формуле I = U/R, а полученный результат отображается в амперах.

В практической деятельности амперы используются довольно редко, поскольку эта единица считается слишком большой для обычного пользования. Поэтому большинство специалистов пользуются кратными единицами – миллиамперами (10-3А) и микроамперами (10-6А), которые по-другому могут обозначаться в виде 0,001 А и 0,000001 А. Однако при выполнении расчетов необходимо вновь перевести миллиамперы в амперы и во всех формулах применять уже эти единицы. Именно на этой стадии у многих возникает вопрос, как переводить миллиамперы в амперы.

Как измерить

Для того чтобы определить силу тока на конкретном участке цепи, используются измерительные приборы, перечисленные выше. Среди них наиболее точным считается амперметр, производящий замеры только одной величины, с использованием одной шкалы. Однако более удобными считаются тестеры и мультиметры, с помощью которых осуществляется измерение не только силы тока, но и других электротехнических величин в различных диапазонах. Данные приборы обладают возможностью переключаться с одних единиц измерения на другие и точно определять, сколько миллиампер в ампере.

В некоторых случаях измерительное устройство может показать превышение диапазона. Чтобы решить эту проблему достаточно сделать перевод миллиампер в амперы и получить требуемое значение. Несмотря на высокие погрешности измерений, мультиметры и тестеры на практике применяются намного чаще амперметров, поскольку с их помощью большинство неисправностей очень быстро обнаруживается и устраняется. Кроме того, эти приборы при выполнении измерений не требуют обязательного разрыва цепи, и сила тока может быть измерена бесконтактным способом.

Как перевести

Наиболее простым способом считается перевод единиц вручную, наглядно показывая ампер и миллиампер, разница между которыми составляет 10-3. В качестве примера можно рассмотреть участок электрической цепи с напряжением 5 вольт и сопротивлением 100 Ом. Для того чтобы определить силу тока, необходимо воспользоваться формулой и разделить значение напряжения на сопротивление I = U/R = 5/100 = 0,05 А. Полученный результат не совсем удобен использования, поэтому его рекомендуется пересчитать в кратных единицах измерения, то есть, в миллиамперах.

В этом случае 1 ампер равен 1000 миллиампер. Для пересчета 0,05 А нужно умножить на 1000 и получится 50 мА. Точно так же делается обратная процедура, когда 50 мА делится на 1000, и в итоге получаются первоначальные 0,05 А. Таким образом, решая задачу на 1 ампер сколько приходится миллиампер получается количество, равное 1000.

Для того чтобы ускорить процедуру перевода единиц, были разработаны специальные таблицы, отображающие различные типы величин. Например, если один миллиампер составляет 0,001 ампера, то в обратном порядке один ампер будет равен 1000 миллиампер. На корпусах аккумуляторов помимо силы тока, добавляется количество времени, в течение которого они смогут отдать или получить определенный заряд. На различных зарядных устройствах наносится количество ампер или миллиампер, которые дополнительно означают их мощность.

В таблице, приведенной на рисунке, исключается применение большого количества нулей. Вместо них используются специальные приставки, обозначающие какую-то часть от целых чисел. Все вместе они представляют собой единое слово, в котором присутствует не только приставка, но и сама основная единица.

Калькулятор перевода миллиамперы в амперы и обратно

4000 миллиампер часов это сколько

На чтение 4 мин. Просмотров 76 Опубликовано 15.12.2019

Ампе́р-час (А·ч) — внесистемная единица измерения электрического заряда, используемая главным образом для характеристики ёмкости электрических аккумуляторов.

Исходя из физического смысла, 1 ампер-час — это электрический заряд, который проходит через поперечное сечение проводника в течение одного часа при наличии в нём тока силой в 1 ампер .

Заряженный аккумулятор с заявленной ёмкостью в 1 А·ч теоретически способен обеспечить силу тока 1 ампер в течение одного часа (или, например, 10 А в течение 0,1 часа , или 0,1 А в течение 10 часов ). На практике слишком большой ток разряда аккумулятора приводит к менее эффективной отдаче электроэнергии, что нелинейно уменьшает время его работы с таким током и может приводить к перегреву.

В действительности же ёмкость аккумуляторов приводят исходя из 20-часового цикла разряда до конечного напряжения. Для автомобильных аккумуляторов оно составляет 10,5 В [1] . Например, надпись на маркировке аккумулятора « 55 А·ч » означает, что он способен выдавать ток 2,75 ампера на протяжении 20 часов , и при этом напряжение на клеммах не опустится ниже 10,5 В .

Часто также применяется производная единица миллиампер-час (мА·ч, mAh), которая используется обычно для обозначения ёмкости небольших аккумуляторов.

Величину в ампер-часах можно перевести в системную единицу измерения заряда — кулон. Поскольку 1 Кл/c равен 1 А , то, переведя часы в секунды, получаем, что один ампер-час будет равен 3600 Кл .

Содержание

Перевод в ватт-часы [ править | править код ]

Часто производители аккумуляторов указывают в технических характеристиках только запасаемый заряд в мА·ч (mAh), другие — только запасаемую энергию в Вт·ч (Wh). Обе характеристики можно называть термином «ёмкость» (не путать с электрической ёмкостью как мерой способности проводника накапливать заряд, измеряемой в фарадах). Вычислить запасаемую энергию по запасаемому заряду в общем случае непросто: требуется интегрирование мгновенной мощности, выдаваемой аккумулятором за всё время его разряда. Если большая точность не нужна, то вместо интегрирования можно воспользоваться средними значениями напряжения и потребляемого тока, для этого используя формулу, следующую из того, что 1 Вт = 1 В · 1 А :

1 Вт·ч = 1 В · 1 А·ч.

То есть запасаемая энергия (в ватт-часах) приблизительно равна произведению запасаемого заряда (в ампер-часах) на среднее напряжение (в вольтах):

а в джоулях она будет в 3600 раз больше,

Пример [ править | править код ]

В технической спецификации устройства указано, что «ёмкость» (запасаемый заряд) аккумулятора равна 56 А·ч , рабочее напряжение равно 15 В . Тогда «ёмкость» (запасаемая энергия) равна 56 А·ч · 15 В = 840 Вт·ч = 840 Вт · 3600 с = 3,024 МДж .

Это неправильно: При последовательном соединении одинаковых аккумуляторов «ёмкость» остаётся прежней, при параллельном соединении — складывается. Например, для двух аккумуляторов, каждый из которых обладает напряжением 3,3 В и запасаемым зарядом 1000 мА·ч, последовательное соединение создаст источник с напряжением 6,6 В и запасаемым зарядом 1000 мА·ч , параллельное соединение — источник с напряжением 3,3 В и запасаемым зарядом 2000 мА·ч .

Емкость аккумулятора 4000 мач это сколько часов

Автор Ётепан Иванов задал вопрос в разделе Техника

Емкость аккумулятора: 4000 мАч на Планшете. Долго будет держать заряд? (время) и получил лучший ответ

Ответ от Вольный Ветер[гуру]
Судя по вопросу, логическое мышление отсутствует напрочь. Для решения надо знать энергопотребление! Если скажем планшет потребляет ток в 1 ампер, то батареи хватит на 4 часа.

Как пользоваться калькулятором?

• Введите ёмкость вашего аккумулятора в Ah или в mAh.
• Нажмите соответствующую кнопку для расчета.
• Результат вычислений будет ниже, в текстовом поле.

А перевод в этом калькуляторе делается следующим образом. Значения mAh мы делим на 1000 и этим получаем Ah, а заряд в ампер-часах мы умножаем на 1000 и в результате получаем миллиампер-часы.

Ah = mAh/1000 mAh = Ah*1000

Конечно же этот перевод очень прост и не требует калькулятора, но предполагаю, для тех кто в первый раз встретил такую единицу измерения данный калькулятор будет очень полезен.

Потребляемая мощность светодиодной ленты на 1 метр и всю длинну

Мощность потребления светодиодной ленты – важный параметр, необходимый для правильного выбора блока питания. Уметь определять этот параметр должен каждый мастер, работающий с LED-лентами. Примечательно, что для этого нет необходимости измерять мультиметром ток и напряжение. Достаточно ограничиться теоретическими расчётами.

Напряжение и сила тока

Как следует из курса физики, электрическая мощность (P, Вт) – это произведение тока (I, А) на напряжение (U, В). Применительно к светодиодной ленте это означает, что номинальное напряжение питания нужно умножить на ток, протекающий через светоизлучающие диоды.

Напряжение можно определить визуально. Для этого нужно взять часть LED-ленты в руки и посчитать количество светодиодов, расположенных между двумя линиями разреза:

• 3 светодиода соответствует напряжению питания 12 В;
• 6 светодиодов – 24 В;
• 60 светодиодов – 220 В от сети переменного тока через выпрямитель.

На некоторых изделиях значение напряжения нанесено непосредственно возле линии разреза. Также существуют адресные светодиодные ленты со встроенным ШИМ-модулятором и питанием от +5 В.

Величина протекающего тока зависит от типа установленных светоизлучающих диодов и их общего количества в светодиодной ленте. Самый маломощный SMD 3528 потребляет всего 20 мА, SMD 3014 – 50 мА, SMD 5050 – 60 мА, а SMD 2835 и SMD 5730 – 180 мА. В одном метре может находиться разное количество отдельных SMD-светодиодов. Плотность монтажа бывает 30, 60, 120 и 240 шт./м.

Приобретая лишь часть светодиодной ленты, спрашивайте у продавца паспортные значения мощности, тока и светового потока. Их можно найти на упаковке с бобиной.

Расчёт мощности 1 метра светодиодной ленты

Имея на руках все необходимые данные, несложно рассчитать, сколько потребляет 1 метр LED-ленты:

• U_пит – напряжение питания, В;
• I_1м – ток одного светодиода, А;
• N – количество SMD-светодиодов в 1 метре ленты, шт. ;
• K – коэффициент, учитывающий количество светодиодов, включенных последовательно.

Известно, что любая LED-лента с питанием от +12 В состоит из групп светоизлучающих диодов, соединённых параллельно. В свою очередь, в каждой группе по 3 светодиода, соединённых последовательно, а значит, через них протекает одинаковый ток. Поэтому К = 3. Для светодиодной ленты, работающей от +24 В значение К = 6.

Для большей наглядности рассчитаем мощность потребления 1 метра светодиодной ленты типа SMD 5050-30 шт./м с питанием от источника +12 В:

Для некоторых других популярных изделий с питанием 12 В, мощность указана в таблице.

Расчёт мощности всей длины LED-ленты

Логично предположить, что для расчёта мощности светодиодной ленты длиной больше или меньше 1 метра, нужно полученный результат умножить на общую длину:

L – длина одного или нескольких отрезков, подключаемых к блоку питания.

К примеру, нужен блок питания, чтобы запитать 2 куска светодиодной ленты типа SMD 5050-30 шт./м длиною 2,5 и 3 метра. Мощность потребления составит:

Чтобы источник питания работал без перегрузок, необходимо полученный результат умножить на коэффициент запаса – 1,2 и округлить до ближайшего стандартного значения. В данном случае подойдёт блок питания мощностью 50 Вт.

Если необходимо посчитать, сколько электроэнергии потребляет светодиодная лента за определённый промежуток времени, то суммарную мощность придётся перевести в кВт*ч. Для этого воспользуемся формулой:

h – время, в течение которого светодиоды включены, ч.

К примеру, за 8 часов непрерывной работы светодиодная лента из предыдущего примера потребит:

В заключение хочется отметить, что мощность и светоотдача LED-лент серии «эконом», собранных на чипах SMD 5630 и SMD 5730, не соответствует заявленной. В них установлены светоизлучающие диоды с меньшим размером кристалла, а значит, и с меньшим током потребления. Поэтому, покупая дешёвую продукцию, рассчитать её мощность можно только экспериментальным путём после замера тока и напряжения.

Что нужно знать о зарядке смартфонов

Мне периодически задают всякие
вопросы, касающиеся зарядки смартфонов.
Например, «Почему мой айфон заряжается
три часа, а One Plus 5, который у мужа, -
буквально за час?», «Почему от другого
адаптера тот же One Plus 5 заряжается аж
четыре часа?», «Почему от порта моего
ноутбука смартфон заряжается аж шесть
часов, а от порта ноутбука мужа — чуть
больше трех часов?», «Есть ли какой-нибудь
универсальный адаптер, который заряжал
бы все смартфоны одинаково быстро?»,
«Как
вообще узнать, подходит моему смартфону
какой-то адаптер или нет?», «С помощью
какого адаптера можно быстро зарядить
смартфон в машине?» — и так далее.

Ну,
вот и давайте разберемся.

Продолжительное
время смартфоны заряжались при одном и
том же значении напряжения — при 5
вольтах. Максимальная сила тока, от
которой также зависит скорость зарядки,
была 1 ампер.

Емкость
аккумуляторов определяется в миллиампер-часах
(мА·ч).

Если
адаптер питания выдает честные 5В/1А, то
аккумулятор с емкостью в 2000 мА·ч от
такого адаптера теоретически должен был
заряжаться примерно в
течение двух часов (по 1000 мА·ч в час), но
на практике ему потребуется часа три -
потому что до 50% аккумулятор заряжается на
максимальных значениях мощности, а потом
полный ток уже не берется, так что
оставшиеся 50% процентов он будет заряжаться
часа два.

Обычный USB-порт
компьютера (USB 2.0) выдает 5 В, но не больше
0,5 А. То есть от него аккумулятор с
емкостью в 2000 мА·ч будет заряжаться
порядка 5-6 часов.

Однако порты USB
3.0 (они синего цвета) при напряжении 5 В
могут выдавать до 0,9 А: от такого порта
смартфон может заряжаться почти в два
раза быстрее, то есть примерно за три часа.

Как посмотреть, какой ток
получает ваш смартфон при использовании
того или иного вида зарядки? Для этого
существуют специальные устройства,
однако это все можно выяснить и с
помощью самого смартфона. Для каждого
смартфона производитель делает так
называемое инженерное меню, которое
вызывается строго определенным образом
после перезагрузки, — там выдается
большое количество самых разнообразных
параметров.

Впрочем, есть способы
заметно проще: например, программа Ampere (или
аналогичная, их немало), которая есть под
Android (под iOS раньше была, теперь не
обнаруживается, но там есть аналоги). Устанавливаете ее,
запускаете — и проверяете, какой ток
получает ваш смартфон. Если вы
используете адаптер, а ток порядка 0,5 А -
значит, что-то не то или с адаптером, или
с проводом. (Замечу, что эти программы не
всегда корректно определяют ток заряда,
но пользоваться ими все-таки можно.)

Например,
вот на этом телефоне программа
показывает, что смартфон получает 1,8 А (то
есть 1800 миллиампер).

В любом случае имеет смысл
проверить, какой ток получает ваш
смартфон при заряде, даже если вы
используете приложенный к смартфону
адаптер. (Особенно в случае дешевых
китайских телефонов.) И уж обязательно
нужно проверять всякие другие адаптеры,
которые вы решите использовать, а то в
случае всякой дешевки иногда бывает, что
там не только нет 1 А, но и даже до 0,5 А адаптер
не дотягивает, так что смартфон будет
заряжаться очень долго.

Также определенное влияние на
скорость зарядки может оказывать
используемый кабель. Чем дешевле и чем
более низкокачественный кабель, который
вы используете, тем ниже ток зарядки, да
и напряжение тоже. И
бывает так, что адаптер выдает свой
честный 1 А, а из-за кабеля на смартфон
приходит, например, 0,3 А и напряжение 3,5 В. Поэтому и в этом случае
надо тестировать разные кабели и
проверять ток зарядки на телефоне.

Для
нормальных брендовых смартфонов — Samsung,
Sony, HTC, Huawei, Lenovo, ZTE, Xiaomi — обычно можно
рассчитывать на комплектные кабели: эти
производители барахло в коробку не
положат. А с какими-нибудь дешевыми
смартфонами малоизвестных
производителей все может быть, так что
обязательно надо проверять.

Я
использую кабели проверенных
производителей — RoyalFlag, Fonken (вот, кстати, Fonken
на Ali), также беру обычно комплекты
разных размеров: чем длиннее кабель, тем
больше потерь при зарядке, поэтому
если адаптер расположен недалеко от
смартфона, то лучше использовать кабель
покороче. Но помните, что лучше более
длинный кабель от известного
производителя, чем короткий от черт
знает кого.

Что у нас происходит с айфонами?
Айфонам технологии быстрых зарядок до
сих пор неизвестны, современные айфоны
могут заряжаться при 5В/2А, однако Apple в
комплект кладет только одноамперный
адаптер, так что время зарядки айфона от
своего зарядника — примерно три с
половиной часа.
Если же для айфона использовать адаптер от айпэда,
который выдает 2 А, то айфон будет
заряжаться в два раза быстрее. Или же
придется отдельно покупать адаптер,
который выдает 2 А, — Apple его, как обычно,
продает довольно задорого. Это Apple, дети,
это Apple.

С андроидными
телефонами все заметно интереснее. Для
них уже несколько лет как придумали
различные технологии быстрой зарядки.
Однако с этими технологиями есть
определенный разброд и шатание, потому
что нет единого стандарта быстрой
зарядки, который бы поддерживали все
производители. Попытки создания единого
стандарта производятся, но одни
производители их поддерживают, другие -
нет. Кроме того, топовые производители
создают свои технологии быстрой зарядки,
которые поддерживаются только их
устройствами и их адаптерами (иногда еще
и только их проводами).

Давайте
разберемся, что это такое и как работает.
Ну и ответим на вопрос, верны ли слухи о
том, что быстрая зарядка заметно быстрее
убивает
аккумулятор смартфона.

Казалось
бы, раз чем больше ток, тем быстрее
зарядка — давайте же повышать ток! Но ток
до бесконечности повышать не получится -
это будет плохо влиять на батарею. Также
там есть ограничения порта смартфона.

Считается,
что максимальный безопасный ток зарядки
аккумулятора связан с его емкостью. Для
аккумулятора в 3600 мА·ч максимальная сила
тока — 3,6 А (ну, на самом деле допускается
слегка побольше — до 5 А). Для аккумулятора в 2200 мА·ч
максимальная сила тока — 2,2 А (до 3 А).

Важный
фактор, влияющий на скорость заряда, — это
выдаваемая адаптером мощность,
измеряемая в ваттах. А мощность, как
известно из школьного курса физики, — это
произведение напряжения на ток. То есть
если нам нельзя повышать силу тока, то
можно повысить напряжение — мощность
будет больше, смартфон будет заряжаться
быстрее. (При этом контроллер зарядки
стал значительно более сложным.)

Ну и в результате были
разработаны технологии, где при зарядке
заметно повышались напряжение и,
соответственно, мощность.

И
если первоначально смартфоны
заряжались от мощности в 5 ватт (напряжение
5 В, сила тока 1 А), то теперь они могут
получать 15, 20, 25 и даже 55 Вт.
Соответственно, адаптер при этом может
выдавать 5, 9, 12 и 20 вольт с
соответствующим максимально возможным
уровнем тока.

Кроме того, режимы
быстрой зарядки стали очень
интеллектуальными. Если батарея пустая,
то примерно до уровня в 50% заряда адаптер выдает
максимально возможную мощность и
смартфон заряжается очень и очень
быстро. При этом адаптер, поддерживающий
быструю зарядку, постоянно получает от
контроллера зарядки информацию о
параметрах процесса и о температуре,
которую нежелательно заметно повышать,
и в соответствии с этим регулирует свои
параметры. Ну и по мере повышения уровня
мощность снижается — то есть снижаются
напряжение и ток. (Именно поэтому
производители часто любят приводить
скорость зарядки аккумулятора до 50-70%.)

Такой сложный подход призван смягчить
нагрузку на аккумулятор и добиться того,
что даже при использовании технологии
быстрой зарядки аккумулятор прожил
достаточно долго.

Например,
компания Meizu, разработавшая технологию
Super mCharge, где смартфон получает мощность
аж 55 Вт (аккумулятор в 3000 мА·ч заряжается
всего за 20 минут — это просто фантастика),
утверждает, что даже при постоянном
использовании такой зарядки емкость
аккумулятора упадет не более чем на 20% за
800 циклов. Что такое 800 циклов? Это больше
двух лет работы при ежедневной зарядке.

Но
давайте уже о стандартах быстрой
зарядки. Эти стандарты разрабатывают
как производители чипсетов, так и
производители смартфонов.

Один
из самых распространенных стандартов — это технология

Quick Charge от
производителя чипсетов Qualcom. Она сейчас уже имеет третью
версию.

Первая версия Quick Charge 1.0 — до 10 Вт (5В/2А).

Quick Charge 2.0
— до 18 Вт (5 В, 9 В, 12 В — соответственно 2 A, 2 A,
1,67 A).

Ну и нынешний Quick Charge 3.0 до 18 Вт (от 20 В
до 3,6 В, от 4,6 А до 2,5 А).

И там
поддерживается эта умная технология
обмена информацией с аккумулятором и,
соответственно, подстраивания адаптера
под наиболее быстрый, но безопасный
режим зарядки.

Готовится Quick Charge
4 и 4+ — там уже заявлено до 28 Вт.

Что
это означает для покупателей смартфонов?
Определенные производители смартфонов
поддерживают технологию Quick Charge и в
характеристиках пишут, какую именно.
Например, Samsung Galaxy S8 поддерживает Quick Charge
2.0 (ожидалось, что будет поддерживать 3.0 -
нет, только 2.0). Samsung при этом заряжается
на 9В/1,6А, за час с нуля доходит до 75-80%, а
полную зарядку его аккумулятор с 3000 мА·ч
получает всего за один час тридцать семь
минут — это довольно быстро.

Родной
адаптер Samsung выдает такие параметры, но
если вы будете использовать адаптер
известного производителя, который (в
смысле, адаптер) также поддерживает Quick
Charge 2.0 — никакой разницы с родным
адаптером не будет, Samsung будет
заряжаться также быстро.

Более
того, если вы хотите и в автомобиле
получить такую же быструю зарядку, то
вам просто нужно приобрести
автомобильный адаптер, поддерживающий
Quick Charge 2.0.

Вот у меня Samsung от
автомобильного адаптера потребляет аж 12
Вт!

Так
что если вам важны скорость зарядки и
универсальность (возможность
использовать разные адаптеры), то имеет
смысл искать смартфон с поддержкой
технологии Quick Charge.

Компания
Mediatek, выпускающая чипсеты, стоящие во
многих смартфонах (особенно бюджетных),
также разработала свою технологию. Она
называется Pump Express, и там уже тоже есть
третье поколение.
Интересная особенность Pump Express 3.0 -
прямая зарядка аккумулятора смартфона
через порт USB-C, минуя встроенный
контроллер (на самом деле у Quick Charge 3.0 используется что-то
похожее). И они обещают зарядку
аккумулятора современного смартфона до
70% всего за 20 минут.

Но при этом
производители смартфонов не очень любят
поддерживать технологии разработчиков
чипсетов (по многим причинам, в которые
сейчас вдаваться не будем), и они
разрабатывают собственные технологии,
которые требуют использования их
фирменного адаптера и в некоторых
случаях — их фирменных проводов.

У
Samsung это Adaptive Fast Charging, которая
поддерживается начиная с серий Galaxy S6 и Note 4.
Там 15 Вт при напряжении 9 В — за полчаса
аккумулятор в 3000 мА·ч заряжается до 50%.

У
Huawei — Super Charge, где выдается до 22,5 Вт при 5 В
и 5 А. Тот же Huawei Mate 10 Pro до 75%
заряжается за 45 минут. Но автомобильный
адаптер для таких же скоростей придется
использовать их фирменный или же
заряжать обычным — там будет мощность 10
Вт (5В/2А).

У OnePlus — Dash Charge (до 25 Вт,
при этом требуется использовать
фирменный адаптер и фирменный провод).

У
Meizu — технология Super mCharge, которая выдает невероятную
мощность в 55 Вт. И тут тоже, конечно,
строго нужно использовать фирменный
адаптер и фирменный провод.

Теперь
вопрос: что будет, если заряжать не
поддерживающие стандарт Quick Charge
смартфоны от адаптеров (в том числе
автомобильных), поддерживающих этот
стандарт? Да ничего плохого не будет,
просто смартфоны от таких адаптеров
будут заряжаться на 5В/2А (в некоторых
случаях — на 3 А), так что скорость зарядки
все равно будет достаточно быстрая:
аккумуляторы в 3000 мА·ч будут заряжаться
где-то за полтора-два часа.

Ну
и последний вопрос: какие именно
адаптеры покупать, чтобы было удобно,
надежно, быстро и безопасно? Ответ
простой: проверенных производителей и
не брать всякую дешевку.

Один
из самых известных производителей,
адаптеры которого хвалят практически
все ИТ-журналисты и тестировщики, -
сингапурская компания Aukey. Я сам
использую практически только их
адаптеры. Вот их официальный
сайт, вот их
магазин на Aliexpress. Рекомендую у них
взять что-то вроде модельки PA-T14 — два
порта Quick Charge 2.0 и один порт Quick Charge 3.0. Я
таких несколько штук и купил: два
использую дома, один — для разъездов. Если
мало портов — у них есть и пятипортовик,
да и вообще что угодно.

Также
я взял их же автомобильный адаптер с
поддержкой Quick Charge 3.0 — на фото выше он
Samsung Galaxy S8+ заряжает с мощностью в 12 Вт,
так что все четко. (Galaxy S8+ поддерживает
только Quick Charge 2.0, но там обратная
совместимость, а адаптер с QC 3.0 я взял
просто на будущее.)

Также
хвалят адаптеры CRDC (я не очень понял, чем
они отличаются от Aukey, — выглядят
одинаково), адаптеры Fonken
(я пару брал потестировать — пока очень
доволен), Anker, UGreen, ну и еще минимум с
десяток наименований похожего качества
и уровня цен.

Еще раз повторю,
тут главное — брать проверенных
производителей, а не какие-то непонятно
чьи адаптеры из серии «зато дешево».
Не надо экономить на адаптерах зарядки,
тем более что разница по цене фирменных
адаптеров со всякими «нонеймами» -
достаточно небольшая.

Да, еще
хотел показать табличку, сделанную
специалистами компании Anandtech.
Они вживую протестировали скорость
зарядки различных смартфонов на их
фирменных зарядках и проводах.
Получилась вот такая табличка. Кстати,
тут не учитывалась емкость
аккумуляторов, а она очень разная,
поэтому iPhone SE со своим крохотульным
аккумулятором на 1624 мА·ч выбился на
третье место. Но вообще айфоны с
большими экранами со скоростью зарядки -
на последних местах. При этом не сказать,
что у них батарея живет дольше, чем у
конкурентов. Скорее наоборот: я айфонам
супруги три раза аккумуляторы менял.

Ну,
вроде все, что хотел, изложил. Если будут
вопросы — задавайте в комментариях.

P. S.
Наверняка будут спрашивать, что за
устройство, с помощью которого я измеряю
реальные напряжение и ток, которые
подаются на смартфон. Таких устройств
вообще немало выпускают, я покупал
несколько дешевых — все очень кривые и
часто просто не работают. Посмотрел, что
используют тестировщики, — в результате
купил дорогое, но реально классное и
надежное устройство Power-Z KM001 (на Ali оно
стоит аж
€60, однако я до этого купил три разных
плохо работающих устройства по €20 -
лучше бы сразу данное купил). Оно, кроме
всего прочего, умеет измерять полный
профиль зарядки (как изменяются
параметры в зависимости от набранной
емкости), и эти данные с устройства можно
снимать с помощью специального
приложения. Обычным пользователям эта
штука, конечно, не нужна, хватит
программы на смартфоне и банального
замера скорости заряда по времени. Это
только для тех, кто любит четко знать,
что происходит.

Как перевозить литиевые батареи в самолете? – Блог Купибилет

С 1 января 2013 года ужесточились правила перевозки литиевых батарей. Связано это с риском короткого замыкания батареи и последующего воспламенения.

Короткое замыкание возможно, когда незащищенная клемма батареи вступает в контакт с другими батареями, металлическими предметами или токопроводящими поверхностями. При перевозке в самолете, батареи должны быть разделены так, чтобы предотвратить короткое замыкание и их повреждение.

Что такое литиевые батареи и в каких устройствах они содержатся?

Существует два основных типа литиевых батарей:

• Ионно-литиевые батареи. Они используются в мобильных телефонах, ноутбуках, фотоаппаратах и т.п., их можно перезаряжать.
• Металло-литиевые батареи, не перезаряжаются и используются  в часах, калькуляторах, некоторых фотоаппаратах.

Какие батареи можно перевозить в ручной клади и багаже?

Правила перевозки зависят исключительно от мощности батареи:

В таблице мощность батареи указана в ватт-часах, а на наших устройствах, чаще всего, в амперах. Как же определить мощность в ватт-часах?

Все довольно просто, для перевода следует воспользоваться формулой:

Ah (ампер-часы) x V (вольт) = Wh (ватт-часы)

Если мощность на батарее указана в  миллиамперах, например, 15000 мАч, то миллиамперы следует разделить на 1000.

15000 мАч / 1000 = 15 Ah

Например, мы везем портативное зарядное устройство. Емкость его батареи 15000 мАч, напряжение 5 вольт. Выше мы уже нашли, что 15000 mAh это 15Ah, тогда согласно формуле выше

15*5 = 75 Вт. ч.

Так как 75 < 100, то данное устройство мы можем провозить в ручной клади без согласования с перевозчиком.

Обратите внимание, перевозка запасных батарей (т.е. отдельно от устройства) в сдаваемом багаже запрещена вне зависимости от мощности батареи. К запасным батареям относятся и портативные зарядные устройства.

Как предотвратить короткое замыкание батареи?

Самый надежный способ – это упаковать батарею или устройство ее содержащие в токонепроводящий материал, например, в обычный полиэтиленовый пакет. Причем в каждом пакете должна быть только одна батарея, без каких-либо посторонних предметов, особенно металлических

Сколько литиевых батарей можно перевозить?

Каждый пассажир может перевезти до 10 литиевых батарей или устройств их содержащих.

При этом в одном чемодане или сумке должно быть также не более 10 батарей. Это важно учитывать, если вы едете вдвоем с одним чемоданом.

Хотите подобрать билеты в путешествие?

Подобрать билеты

08 Sep 2014      Анна Комок     Метки: багаж, Правила авиаперевозок, ручная кладь     Поделитесь записью

Сколько потребляет светодиод?

Светодиоды бесспорно являются самыми экономичными источниками освещения, дешевле только солнечный свет. Но даже несмотря на свою экономичность, некоторые экземпляры могут быть достаточно прожорливыми. И все же, сколько потребляет светодиод электроэнергии?

«Прожорливость» устройства напрямую зависит от его яркости.

Светоизлучающий кристалл работает на напряжении 2,8 – 3,5 В (зависит от цвета свечения). Внутри кристалла диода находится p-n переход, при прохождении через который тока и излучается свет. От скольких вольт работает светодиод зависит от способа соединения модулей на матрице. Это может быть и 3В, и 12В.

Потребление в зависимости от типа светодиода

Индикаторные

Индикаторные диоды – маломощные устройства с низким потреблением тока. Уже исходя из названия понятно, что они предназначены не для освещения, а для индикации работоспособности.

Ток потребления у изделий этого класса не превышает 20 мА, при напряжении 3В за час потребление электроэнергии при их работе составит лишь 0,06 Вт или чуть больше 0,5кВт за год непрерывного свечения.

Осветительные

В отличие от индикаторных, у моделей предназначенных для освещения площадь p-n перехода, а соответственно площадь светоизлучающей поверхности и яркость, существенно выше. Ток потребления кристалла может составлять 150-300 мА, при напряжении питания 3,3В это от 0,5 до 1Вт.

В мощных диодах на одной матрице может находится несколько элементов. Мощность светодиодных матрицы, используемой в прожекторах может достигать несколько сот ватт.

Напряжение питания устройств на светодиодах

Независимо от яркости и мощности модуля, все они собираются из светодиодных матриц, которые рассчитаны на питание 3,3В. Для мощных модулей используют различные комбинации соединения с питанием от 12В до 24В. Это необходимая мера для уменьшения нагрузки по току.

Рассмотрим следующую ситуацию:

Необходим источник света мощностью 50Вт. Для его создания потребуется пятьдесят одноваттных модулей. Если все их подключить параллельно, напряжение питания составит лишь 3,3 В, но сила тока в цепи будет достигать 50 х 0,3А = 15 Ампер. Это очень-очень много.

Все электроприборы в квартире при одновременном включении редко требуют больше 10-15 Ампер. Большая сила тока приводит к значительному тепловыделению через проводники, и что бы запитать такой агрегат понадобился бы силовой многожильный медный кабель толщиной в палец.

Для снижения тока в цепи светодиодные модули соединяют последовательно. В классической схеме подключения, рассмотренное выше устройство будет состоять из восьми каскадов, состоящих из шести последовательно включённых светодиодов с напряжением питания 24В. Тогда мощность нагрузки составит лишь 8 х 0,3А = 2,4 А. А это уже ненамного больше мощности обыкновенной зарядки для мобильного телефона.

Напряжение питания бытовых устройств на диодах

Светодиодные фонарики

Диодные фонари существенно различаются по яркости и мощности. Поэтому точно сказать сколько вольт в светодиодной лампочке сложно.

В обыкновенном бытовом фонарике установлен яркий диод на 3,3 В. Благодаря использованию специальных схем повышающих напряжение они комфортно работают от одной пальчиковой батарейки на 1,2В либо аккумулятора на 1,8В.

В тему: как выбрать светодиодный фонарик?

На сколько вольт светодиоды в фонариках высокой яркости? Сигнальные фонари особого назначения оснащаются специальными диодными матрицами с напряжением питания 3,3В – 4,7В и током до 2000мА.

Для их питания используются мощные литиевые аккумуляторы на 3,7В.

Светодиодные ленты

Напряжение питание ленты и ее мощность зависят от типа используемых светодиодов.

Понравилась статья? Расскажите о ней! Вы нам очень поможете:)

Материалы по теме:

Обзор на SMOANT PASITO

«SMOANT PASITO»

наверх

Компания Smoant представила нечто новое — закрытую систему с возможностью установки обслуживаемой базы RBA. Встречайте — PASITO POD KIT.

Приезжает PASITO POD KIT в достаточно презентабельной картонной коробке. На лицевой стороне можно увидеть названия мода Pasito и самой компании Smoant, а под ними фото устройства в актуальной расцветке. С обратной стороны находятся описание комплекта поставки, юридический адрес производителя, сертификаты, штрих-код с указанием цвета и наклейку с кодом проверки оригинальности.

Крышка удерживается магнитами, а под ней пожелание «HAVE A GOOD DAY» и ещё одна крышка украшенная логотипом Smoant и текстурой, такой же, как и на самом батарейном блоке. Комплект поставки относительно небольшой: мод с установленным баком, коробочка с допами, карта контроля и гарантийный талон.  

Инструкции как таковой нет, информация о замене испарителя, заправке написаны на внутренней поверхности коробки. Небольшая коробочка с двумя необслуживаемыми испарителями и красным кабелем формата USB-Type C. Ура! Наконец-то разъём USB-Type C. Согласно инструкции, максимальный зарядный ток 1 Ампер.

 

Конструктив

наверх

 

Pasito внешне выглядит довольно красиво, а в чёрном цвете ещё и весьма презентабельно, несмотря на свои компактные размеры. В руке девайс лежит очень приятно, он довольно лёгкий и на удивление монолитный, корпус из одного куска алюминия магниты хорошо удерживают пластиковый картридж. 

Включение и выключение производится пятикратным нажатием на кнопку «Fire», во включенном состоянии при однократном нажатии на неё же — показывает примерный заряд аккумулятора, подсвечивая от одного до пяти светодиодов. Регулировка мощности осуществляется нажатием нижней «маленькой» кнопки от 10w до 25W, отображается мощность 5-ю светодиодами.

* — 10 Ватт,

** — 13 Ватт,

*** — 16 Ватт,

**** — 20 Ватт,

***** — 25 Ватт.

Плата оснащена стандартным набором защит: от перезаряда, переразряда, КЗ, перегрева, отсечка парения в 10 секунд.

Обе кнопки, порт зарядки TYPE-C и кривоватые винты отлично видны на фото выше. Краска показала себя с лучшей стороны и за неделю эксплуатации царапины на дне не появились.

 

Размеры и особенности 

наверх

Габариты    104 х 36 х 18 мм

Вес    80 грамм

Аккумулятор    встроенный

Емкость аккумулятора    1100 mAh

Выходная мощность    10/13/16/20/25 Ватт

Поддерживаемое сопротивление    от 0,3 до 3 Ом

Ток зарядки    5 Вольт / 1 Ампера

Ёмкость бака    2 мл

Сопротивление испарителей    0,6 Ома (DTL), 1,4 Ома (MTL), RBA (обслуживаемая база приобретается отдельно)

Особенности    Разъём зарядки Type-C, регулировка обдува, свой формат дриптипа

Материал изготовления    алюминий и пластик

Возможные цвета    Чёрный, голубая бронза, оружейный металл, красный

PASITO Kit. Атомайзер

наверх

 

 Он выполнен из тёмного полупрозрачного пластика и собран из нескольких склеенных частей. При это клей виден что меня лично разочаровало, и из под приклеенной крышки бывают протечки Объём бака 2мл. В нижней части пара крупных магнитов, удерживающих атомайзер в корпусе мода и позолоченную контактную группу, совмещённую с коннектором установки испарителя.

На верхней грани расположился дрип-тип, который вкручивается. Это ещё и заправочная система, заменить дри-тип на что-то своё не получится. 

Напротив, расположился механический регулятор обдува. Это пластиковая задвижка, которая приоткрывает воздуховод в баке. В полностью закрытом состоянии она пропускает воздух, и полноценный MTL не получится.

 

ВЫВОДЫ

наверх

POSITO POD KIT с одной стороны, по своим характеристикам, ничем особым не выделяется из подобных устройств, а с другой, у него есть множество приятных вещей: очень крутой дизайн, разъём для зарядки TYPE-C, отдельно приобретаемая RBA-база. Правда, во время использования из-под приклеенной крышки потек картридж и батарейный блок был в жидкости. Но думаю это единичный случай. Советую к покупке данный девайс.

 

Перевести ватт / вольт в миллиампер — Перевод единиц измерения

››
Перевести ватт / вольт в миллиампер

Пожалуйста, включите Javascript для использования
конвертер величин.
Обратите внимание, что вы можете отключить большинство объявлений здесь:
https://www.convertunits.com/contact/remove-some-ads.php

››
Дополнительная информация в конвертере величин

Сколько ватт / вольт в 1 миллиамперах?
Ответ — 0,001.
Мы предполагаем, что вы конвертируете между ватт / вольт и миллиампер .
Вы можете просмотреть более подробную информацию о каждой единице измерения:
ватт / вольт или
миллиампер
Базовой единицей СИ для электрического тока является ампер.
1 ампер равен 1 ватт / вольт или 1000 миллиампер.
Обратите внимание, что могут возникать ошибки округления, поэтому всегда проверяйте результаты.
Используйте эту страницу, чтобы узнать, как преобразовать ватт / вольт в миллиампер.
Введите свои числа в форму для преобразования единиц!

››
Таблица преобразования ватт / вольт в миллиампер

1 ватт / вольт в миллиампер = 1000 миллиампер

2 ватт / вольт в миллиампер = 2000 миллиампер

3 ватт / вольт в миллиампер = 3000 миллиампер

4 ватт / вольт в миллиампер = 4000 миллиампер

5 ватт / вольт в миллиампер = 5000 миллиампер

6 ватт / вольт в миллиампер = 6000 миллиампер

7 ватт / вольт в миллиампер = 7000 миллиампер

8 ватт / вольт в миллиампер = 8000 миллиампер

9 ватт / вольт в миллиампер = 9000 миллиампер

10 ватт / вольт в миллиампер = 10000 миллиампер

››
Хотите другие единицы?

Вы можете произвести обратное преобразование единиц измерения из
миллиампер в ватт / вольт, или введите любые две единицы ниже:

››
Преобразователи общего электрического тока

ватт / вольт на микроампер
ватт / вольт на сантиметр
ватт / вольт на ампер
ватт / вольт на вольт / ом
ватт / вольт на сименс-вольт
ватт / вольт на статамп
ватт / вольт на франклин / секунду
ватт / вольт на гектоампер
ватт / вольт на декаампер
ватт / вольт на abamp

››
Определение: Миллиампер

Префикс системы СИ «милли» представляет собой коэффициент
10 ^-3 , или в экспоненциальной записи 1E-3.

Итак, 1 миллиампер = 10 ^-3 ампер.

››
Метрические преобразования и др.

ConvertUnits.com предоставляет онлайн
калькулятор преобразования для всех типов единиц измерения.
Вы также можете найти метрические таблицы преобразования для единиц СИ.
в виде английских единиц, валюты и других данных. Введите единицу
символы, сокращения или полные названия единиц длины,
площадь, масса, давление и другие типы. Примеры включают мм,
дюйм, 100 кг, жидкая унция США, 6 футов 3 дюйма, 10 стоун 4, кубический см,
метры в квадрате, граммы, моль, футы в секунду и многое другое!

Конвертер ватт / вольт в миллиампер

Перевести ампер [А] в миллиампер [мА] • Конвертер электрического тока • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц

Конвертер длины и расстояния Конвертер массы Сухой объем и общие измерения при приготовлении пищи Конвертер площади Конвертер объема и общих измерений при приготовлении Конвертер модулейПреобразователь энергии и работыПреобразователь мощностиПреобразователь силыКонвертер времениЛинейный преобразователь скорости и скоростиКонвертер углаКонвертер топливной эффективности, расхода топлива и экономии топливаКонвертер чиселПреобразователь единиц информации и хранения данныхКурсы обмена валютКонвертер женской одежды и размеров обувиКонвертер мужской одежды и размеров обувиКонвертер угловой скорости и удельной скорости вращенияКонвертер угловой скорости и удельной скорости вращения Преобразователь Момент инерции Преобразователь Момент силы Преобразователь Моментный преобразователь Удельная энергия, теплота сгорания (на массу) Преобразователь Удельная энергия, He Конвертер температурного интервала (на объем) Конвертер температурного интервалаКонвертер теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер теплопроводностиКонвертер удельной теплоемкостиПлотность тепла, плотность пожарной нагрузкиКонвертер плотности потока теплаКонвертер коэффициентов теплопередачиКонвертер объёмного потока Конвертер массового расхода раствора Конвертер плотности потока Конвертер массового потока (Абсолютная) Конвертер вязкости Конвертер кинематической вязкости Конвертер поверхностного натяжения Конвертер проницаемости, проницаемости, проницаемости водяного пара Конвертер скорости передачи водяных паровКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофонаКонвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с выбираемым эталонным давлениемПреобразователь яркости ) в конвертер фокусного расстояния Оптический Конвертер мощности (диоптрий) в увеличение (X) Конвертер электрического зарядаПреобразователь линейной плотности зарядаПреобразователь плотности поверхностного зарядаПреобразователь объёмной плотности зарядаПреобразователь электрического токаЛинейный преобразователь плотности токаПреобразователь плотности поверхностного токаПреобразователь напряженности электрического поляПреобразователь электрического потенциала и напряженияПреобразователь электрического сопротивленияПреобразователь удельной проводимости Конвертер манометровПреобразование уровней в дБм, дБВ, ваттах и ​​других единицахПреобразователь магнитодвижущей силыПреобразователь напряженности магнитного поляПреобразователь магнитного потокаПреобразователь плотности магнитного потокаМощность поглощенной дозы излучения, Конвертер мощности полной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность.Конвертер радиоактивного распада Конвертер радиоактивного облученияРадиация. Конвертер поглощенной дозы Конвертер метрических префиксов Конвертер передачи данныхПреобразователь единиц типографии и цифровых изображенийКонвертер единиц измерения объёма древесиныКалькулятор молярной массыПериодическая таблица

Обзор

Чесменское сражение Ивана Айвазовского

Мы обязаны комфортом нашей повседневной жизни электрическому току. Он генерирует излучение в видимом спектре и не только освещает наши дома, но также готовит и разогревает пищу в различных электроприборах, таких как электрические плиты, микроволновые печи и тостеры.Поскольку у нас есть электричество, нам не нужно добывать топливо, чтобы зажечь огонь. Благодаря электричеству мы также можем быстро перемещаться по горизонтальной плоскости внутри поездов, поездов метро и высокоскоростных поездов, а также по вертикальным плоскостям на эскалаторах и лифтах. Мы обязаны теплом и комфортом в наших домах электрическому току, потому что он питает наши электрические обогреватели, кондиционеры и вентиляторы. Различные машины с электрическим приводом значительно облегчают нашу работу как в повседневной жизни, так и в различных отраслях промышленности.Действительно, мы живем в эпоху электричества, потому что именно электричество позволяет нам использовать наши компьютеры, смартфоны, Интернет, телевидение и другие интеллектуальные электронные технологии. Учитывая, насколько удобно использовать электричество как форму энергии, неудивительно, что мы тратим столько усилий на ее выработку.

Может показаться необычным, но идея практического использования электричества впервые была воспринята некоторыми из наиболее консервативных членов общества — военно-морскими офицерами. В этом элитарном обществе было трудно продвигаться вверх, и столь же трудно было убедить адмиралов, которые начинали юнгой в эпоху парусного спорта, в необходимости перехода на бронированные боевые корабли с паровыми двигателями, но молодые офицеры предпочитали и поддерживали инновации.Благодаря успеху использования огневых кораблей во время русско-турецкой войны 1770 года, которая привела к победе в Чесменской битве, военно-морской флот начал рассматривать возможность модернизации систем защиты порта за счет использования старой береговой артиллерии в сочетании с военно-морскими минами, которые были новаторскими в то время.

Корабельная радиостанция, ок. 1910. Канадский музей науки и техники, Оттава

Разработка различных типов морских мин началась в начале 19 века, и наиболее успешные разработки включали автономные мины, активируемые электричеством.В 1870-х годах немецкий физик Генрих Герц разработал устройство для подрыва поставленных на якорь мин с помощью электричества. Одна из разновидностей этого устройства, морская рогатая мина, широко известна и часто появляется в исторических фильмах о войне. Его свинцовый «рог» имеет емкость с электролитом, который разрушается при контакте с корпусом корабля. Электролит питает простую батарею, которая, в свою очередь, подрывает мину.

Радиостанция Hudson’s Bay Company, ок. 1937. Канадский музей науки и техники, Оттава

Морские офицеры были одними из первых, кто оценил потенциал свечей Яблочкова, которые были одними из первых источников электрического света.Они были далеки от совершенства, но излучали свет от электрической дуги и раскаленного добела положительного электрода, сделанного из угля. Они использовались для сигнализации поля боя и для освещения поля боя. Использование мощных прожекторов давало преимущество стороне, использовавшей их, для освещения поля боя в ночных боях или для передачи информации и координации действий различных военно-морских частей во время морских сражений. Прожекторы, используемые в маяках, улучшили навигацию в опасных прибрежных водах.

Вакуумная лампа, ок. 1921. Канадский музей науки и техники, Оттава

Неудивительно, что военно-морской флот также был взволнован адаптацией технологий, позволяющих беспроводную передачу информации. Большой размер первых передающих устройств не был проблемой для военно-морского флота, потому что на их кораблях было достаточно места для размещения этих удобных, но порой больших машин.

Электрическое оборудование использовалось для упрощения заряжания орудий на борту кораблей, в то время как силовые электрические механизмы использовались для вращения орудийных башен и повышения точности и эффективности орудий.Телеграф машинного приказа позволял экипажу общаться и повышал его эффективность, что давало значительное преимущество в бою.

Одним из самых ужасных случаев использования электрического тока в военно-морском сражении было использование Третьим рейхом подводных лодок рейдеров. Подводные лодки Гитлера, которые действовали с использованием тактики «Волчьей стаи», потопили многие транспортные конвои союзников. Известная история Convoy PQ 17 — один из примеров.

Drummondville Радиопередатчик, ок. 1926. Канадский музей науки и техники, Оттава

Британский флот смог получить несколько машин Enigma, используемых немцами для кодирования сообщений, и им удалось взломать их код с помощью Алана Тьюринга, известного как отец современные вычисления.Союзники перехватили радиосвязь немецкого адмирала Карла Дёница, и с этой информацией смогли использовать прибрежные военно-воздушные силы, чтобы загнать в угол Волчью стаю и оттеснить ее к берегам Норвегии, Германии и Дании. Благодаря этому с 1943 года рейды ограничились короткими.

Беспроводной телеграфный ключ, ок. 1915. Канадский музей науки и техники, Оттава

Гитлер планировал добавить к своим подводным лодкам ракеты Фау-2, чтобы их можно было использовать для атаки на восточное побережье США.Однако быстрое продвижение союзников на Западном и Восточном фронтах помешало ему сделать это.

Современный флот сложно представить без авианосцев и атомных подводных лодок. Они питаются от ядерных реакторов, которые сочетают в себе технологии 19 века на основе пара, технологии 20 века на основе электричества и ядерные технологии 21 века. Энергетические системы атомных подводных лодок вырабатывают достаточно электроэнергии, чтобы удовлетворить потребности большого города в энергии.

В дополнение к использованию электричества, которое мы уже обсуждали, недавно военно-морской флот начал рассматривать другие применения электричества, такие как использование рельсотрона. Рельсотрон — это электрическая пушка, которая использует снаряды кинетической энергии, которые обладают огромным разрушительным потенциалом.

Джеймс Клерк Максвелл. Статуя Александра Стоддарта. Фото Ad Meskens / Wikimedia Commons

Немного истории

С развитием надежных источников энергии для постоянного тока (DC), таких как гальваническая батарея, созданная итальянским физиком Алессандро Вольта, многие выдающиеся ученые по всему миру начали исследовать свойства электрический ток и вызываемые им физические явления, а также его практическое использование в науке и технике.«Звездный список» ученых включает Георга Ома, который вывел закон Ома для описания поведения электрического тока в основной электрической цепи; немецкий физик Густав Кирхгоф, разработавший расчеты для более сложных электрических цепей; и французский физик Андре Мари Ампер, открывший закон, описывающий свойства замкнутого контура, на который действует магнитное поле и через него проходит электрический ток. Этот закон известен теперь как круговой закон Ампера. Независимая работа английского физика Джеймса Прескотта Джоуля и русского ученого Генриха Ленца завершилась открытием закона джоулева нагрева, который количественно определяет тепловой эффект электрического тока.

Хендрик Антун Лоренц, картина Менсо Камерлинг-Оннеса (1860–1925) в 1916 году.

Работы Джеймса Клерка Максвелла были посвящены дальнейшему исследованию свойств электрического тока и заложили основу современной электродинамики. Теперь эти работы известны как уравнения Максвелла. Максвелл также разработал теорию электромагнитного излучения и предсказал многие явления, такие как электромагнитные волны, радиационное давление и другие. Позже существование электромагнитных волн было экспериментально доказано немецким физиком Генрихом Рудольфом Герцем.Его работы по отражению, интерференции, дифракции и поляризации электромагнитных волн были использованы при изобретении радио.

Жан-Батист Био (1774–1862)

Несколько экспериментальных работ французских физиков Жана-Батиста Био и Феликса Савара о проявлении магнетизма в присутствии электрического тока, обобщенных в законе Био – Савара, и исследованиях блестящего французского математика Пьера-Симона Лапласа, который обобщил приведенные выше экспериментальные результаты как математическую абстракцию, впервые установил связь между двумя сторонами одного явления и положил начало изучению электромагнетизма.Гениальный британский физик Майкл Фарадей продолжил их работу и открыл электромагнитную индукцию. Современная электротехника построена на работах Фарадея.

Физик из Нидерландов Хендрик Лоренц внес ценный вклад в объяснение природы электрического тока. Он разработал классическую теорию электронов и предположил, что атомы состоят из более мелких заряженных частиц и что свет является результатом колебаний этих частиц. Он также вывел уравнение для описания силы, действующей на движущийся заряд изнутри электромагнитного поля.Эта сила известна как сила Лоренца.

Определение электрического тока

Электрический ток можно определить как упорядоченное движение заряженных частиц. Учитывая это определение, электрический ток измеряется количеством заряженных частиц, которые проходят через поперечное сечение проводника за заданную единицу времени.

I = q / t , где q — заряд в кулонах, t — время в секундах, а I — электрический ток в амперах.

Другое определение электрического тока зависит от свойств проводников и описывается законом Ома:

I = В / R , где В, — напряжение в вольтах, R — сопротивление в Ом. , I — ток в амперах.

Электрический ток измеряется в амперах (А) и единицах, производных от них, таких как наноампер (одна миллиардная часть ампера, нА), микроампер (одна миллионная часть ампера, мкА), миллиампер (тысячная часть ампера, мА). ), килоампер (тысяча ампер, кА) и мегаампер (миллион ампер, МА).

В СИ единицей измерения электрического тока является

[А] = [C] / [s]

Поведение электрического тока в различных средах

Алюминий является очень хорошим проводником и широко используется в электропроводке.

Электрический ток в твердых материалах, включая металлы, полупроводники и диэлектрики

При рассмотрении электрического тока мы должны учитывать среду, которая его переносит, в частности, заряженные частицы, присутствующие в материале или веществе в текущем состоянии.Этот материал или вещество может быть твердым, жидким или газообразным. Уникальным примером различных состояний вещества является монооксид дигидрогена или оксид водорода, известный нам просто как вода. Мы можем увидеть его твердым, если посмотрим на лед из морозильника, который мы сделали для охлаждения напитков — большинство из них основаны на воде. С другой стороны, при приготовлении чая или растворимого кофе мы используем кипяток. Если бы мы подождали, пока вода закипит, прежде чем налить ее в чайник, мы бы увидели «туман», выходящий из носика чайника — этот туман состоит из капель воды, образовавшихся из газообразного состояния воды (пара), которое выходит из носика и контактирует с холодным воздухом.

Существует еще одно состояние вещества, известное как плазма. Низкотемпературная плазма составляет верхние слои звезд, ионосферу Земли, пламя, электрическую дугу и вещество внутри люминесцентных ламп, и это лишь несколько примеров. Трудно воссоздать высокотемпературную плазму в лаборатории, поскольку для этого требуются чрезвычайно высокие температуры, превышающие 1 000 000 К.

Эти высоковольтные выключатели состоят из двух основных компонентов: размыкающих контактов и изолятора, соединяющего два провода вместе.

По своей структуре твердые материалы можно разделить на кристаллические и аморфные. Первые имеют структурированную кристаллическую решетку. Атомы и молекулы такого вещества образуют двух- или трехмерные кристаллические решетки. Кристаллические твердые тела включают металлы, их сплавы и полупроводники. Мы можем легко визуализировать кристаллические твердые тела, представляя снежинки, которые представляют собой кристаллы уникальной формы. Аморфные вещества не имеют кристаллической решетки. Диэлектрики обычно аморфны.

В нормальных условиях электрический ток течет через твердые тела благодаря движению свободных электронов, которые становятся несвязанными в результате отрыва валентных электронов от атома. Мы также можем разделить твердые тела в зависимости от характера потока электричества внутри них на проводники, полупроводники и изоляторы. Свойства различных материалов определяются на основе дискретной электронной зонной структуры. Это зависит от ширины запрещенной зоны, в которой нет электронов.Изоляторы имеют самую широкую запрещенную зону, которая иногда может достигать 15 эВ. Изоляторы и полупроводники не имеют электронов в проводящем промежутке при температуре абсолютного нуля, но при комнатной температуре будут некоторые электроны, которые были удалены из валентных зон из-за тепловой энергии. В проводниках, таких как металлы, зона проводимости перекрывается с валентными зонами. Вот почему даже при абсолютном нуле существует большое количество электронов, и это все еще верно, когда температура повышается до точки плавления.Эти электроны позволяют электрическому току проходить через материал. Полупроводники имеют небольшую ширину запрещенной зоны, и их способность проводить электричество во многом зависит от температуры, излучения и других факторов, таких как наличие примесей.

Трансформатор с ламинированным сердечником. По бокам хорошо видны двутавровые и Е-образные стальные листы.

Сверхпроводники создают особые условия для электрического тока. Это материалы с нулевым сопротивлением прохождению электрического тока.Электроны проводимости этих материалов образуют группы частиц, которые связаны друг с другом за счет квантовых эффектов.

Как следует из названия, изоляторы плохо проводят электрический ток. Это свойство изоляторов используется для ограничения протекания электрического тока между проводящими поверхностями из разных материалов.

В дополнение к электрическому току, протекающему по проводникам, когда магнитное поле постоянное, когда магнитное поле переменное, его изменения вызывают явление, известное как вихревые токи, которые также называются токами Фуко.Чем больше скорость изменения магнитного поля, тем сильнее вихревые токи. Они не текут по определенному маршруту, но вместо этого они текут в замкнутых контурах в проводнике.

Вихревые токи вызывают скин-эффект, который представляет собой тенденцию протекания переменного электрического тока (AC) и магнитного потока в основном вдоль поверхностного слоя проводника, что приводит к потере энергии. Чтобы уменьшить эти потери на вихревые токи в сердечниках трансформаторов, их магнитные цепи разделены. Это делается путем наложения слоев тонких стальных изолированных пластин, которые образуют сердечник трансформатора.

Хромированная пластиковая лейка для душа

Электрический ток в жидкостях (электролитах)

Все жидкости могут проводить электрический ток в определенной степени при приложении к ним электрического напряжения. Жидкости, проводящие электрический ток, называются электролитами. Электрический ток переносится положительно и отрицательно заряженными ионами, известными соответственно как катионы и анионы, которые присутствуют в жидкости из-за электролитической диссоциации. В электролитах ток течет из-за движения ионов по сравнению с током, возникающим из-за движения электронов в металлах.Этот ток в электролитах характеризуется перемещением вещества к электродам и образованием новых химических элементов вокруг электродов или отложением этих новых веществ на электроде.

Это явление легло в основу электрохимии и позволяет нам количественно определять эквивалентный вес различных химических веществ. Это позволило превратить неорганическую химию в точную науку. Дальнейшее развитие химии электролитов позволило создать химические источники энергии в виде первичных (или одноразовых) и аккумуляторных батарей и топливных элементов.Это, в свою очередь, позволило совершить скачок в развитии технологий. Просто заглянув под капот вашего автомобиля и изучив автомобильный аккумулятор, вы сможете увидеть результаты десятилетий работы исследователей и инженеров.

Автомобильный аккумулятор, установленный в 2012 году Honda Civic

Многие производственные процессы, зависящие от протекания электрического тока в электролитах, могут придать привлекательный вид конечному продукту (например, хромовое и никелевое гальваническое покрытие) и защитить объекты от коррозии.Электроосаждение и электротравление — фундаментальные процессы в современной электротехнике при создании различных электронных компонентов. Эти процессы очень часто используются, например, в микропроизводстве, и количество электронных компонентов, производимых с использованием этих технологий, достигает десятков миллиардов в год.

Электрический ток в газах

Электрический ток в газах зависит от количества в нем свободных электронов и ионов. Из-за большего расстояния между частицами газа по сравнению с жидкостями и твердыми телами молекулы и ионы в газах обычно проходят большие расстояния, прежде чем столкнуться.Из-за этого протекание электричества в газах в нормальных условиях затруднено. То же верно и для смесей газов. Примером смеси газов является воздух, который в электротехнике считается хорошим изолятором. В обычных условиях многие другие смеси газов также являются хорошими изоляторами.

Неоновая лампа для проверки отвертки показывает, что присутствует напряжение 220 В.

Поток электричества в газах зависит от различных физических факторов, таких как давление, температура и компоненты, составляющие эту смесь.Кроме того, ионизирующее излучение тоже играет роль. Например, газ может проводить электричество, если его облучают ультрафиолетовым или рентгеновским излучением, если на него воздействуют катодные или анодные частицы или частицы, испускаемые радиоактивным веществом, или даже если температура этого газа высока.

Когда энергия поглощается электрически нейтральными атомами или молекулами газа и когда образуются ионы, этот эндотермический процесс называется ионизацией. Когда энергия достигает определенного порога, электрон или группа электронов преодолевают потенциальный барьер и покидают атом или молекулу, становясь, таким образом, свободными электронами.Атом или молекула, которую оставили электроны, тоже больше не нейтральны, они заряжены положительно. Свободные электроны могут присоединяться к нейтрально заряженным атомам или молекулам и образовывать отрицательно заряженные ионы. Положительно заряженные ионы могут забирать обратно отрицательно заряженные электроны при столкновении с ними и, таким образом, снова становиться нейтральными. Этот процесс называется рекомбинацией.

Когда электрический ток проходит через газ, его состояние изменяется. Это приводит к сложной зависимости между электрическим током и напряжением, которая более или менее регулируется законом Ома, но только при малых электрических токах.

Электрические разряды в газах могут быть как несамостоятельными, так и самоподдерживающимися. Несамостоятельные разряды создают электрический ток, который возможен только при наличии внешних ионизирующих факторов. Когда они отсутствуют, электрический ток через газ не течет. С другой стороны, во время самоподдерживающихся разрядов электрический ток поддерживается за счет ионизации нейтральных атомов и молекул в газе, которые были ускорены электрическим полем при столкновении со свободными электронами и ионами.В этих условиях электрический ток возможен даже без внешних ионизирующих факторов.

Вольт-амперные характеристики бесшумного разряда

Когда разность потенциалов между анодом и катодом мала, несамостоятельный разряд называют тихим или таунсендовским. С увеличением напряжения увеличивается и сила тока. Сначала это увеличение пропорционально напряжению (участок OA на вольт-амперной характеристике бесшумного разряда), но постепенно скорость нарастания замедляется (участок AB на графике).Когда все оторвавшиеся частицы, которые высвободились в результате процесса ионизации, движутся к катоду и аноду одновременно, увеличения тока не происходит (участок BC на графике). Если напряжение снова увеличивается, ток также увеличивается, и бесшумный разряд становится несамостоятельным лавинным зарядом. Примером несамостоятельного разряда является тлеющий разряд в газоразрядных лампах высокого давления различного назначения.

Когда несамостоятельный разряд трансформируется в самостоятельный разряд, электрический ток увеличивается (точка E на кривой).Этот момент известен как электрический пробой.

Электронная фотовспышка с ксеноновой трубкой (красный прямоугольник)

Все различные типы зарядов, описанные выше, являются стационарными или установившимися разрядами. Их свойства не зависят от времени. Помимо этих разрядов, существуют также нестабильные разряды, которые обычно возникают в очень неравномерных электрических полях, например, на заостренных или искривленных поверхностях проводников или электродов. Существует два типа неравномерных разрядов: коронный разряд и искровой разряд.

Ионизация при коронном разряде не вызывает электрического пробоя. Этот разряд вызывает повторяющийся процесс запуска несамостоятельного разряда в небольшом ограниченном пространстве вокруг проводника. Хорошим примером коронного разряда является свечение в воздухе вокруг антенн, громоотводов или линий электропередач высоко над землей. Коронный разряд вокруг линий электропередач вызывает потерю энергии. Раньше это сияние было знакомо мореплавателям — свечение вокруг мачт кораблей было известно как св.Элмо огонь. Коронный разряд используется в лазерных принтерах и копировальных аппаратах. Он генерируется устройством, создающим коронный разряд, металлической струной, к которой приложено высокое напряжение. Коронный разряд ионизирует газ, который, в свою очередь, ионизирует светочувствительный барабан. В этом случае полезен коронный разряд.

По сравнению с коронным разрядом электростатический разряд вызывает электрический пробой. Это похоже на прерывистые светлые нити, которые разветвляются и заполнены ионизированным газом. Они появляются и исчезают, производя большое количество тепла и света.Типичным примером естественного электростатического разряда является молния. Электрический ток в нем может достигать десятков килоампер. Прежде чем может произойти молния, необходимо создать нисходящую группу лидеров, известную как лидер или искра. Вместе со ступенчатым лидером он образует строение лидера. Молния обычно состоит из множественных электростатических разрядов в нисходящей формации лидера для разряда отрицательной молнии «облако-земля». В электронных вспышках в фотографии используется мощный электростатический разряд.Разряд здесь образуется между электродами импульсной лампы из кварцевого стекла, заполненного смесью благородных ионизированных газов.

Когда электрический разряд сохраняется в течение длительного периода времени, он называется электрической дугой. Электрическая дуга используется в дуговой сварке, которая является незаменимой технологией в современном строительстве, используется для возведения стальных конструкций различного размера и назначения, от небоскребов до авианосцев и автомобилей. Электрическая дуга используется не только для соединения материалов, но и для их резки.Разница между этими двумя процессами заключается в силе используемого тока. Сварка происходит при относительно более низких токах, в то время как для резки требуются более высокие токи электрической дуги. Само порезание происходит при удалении расплавленного металла, и для его удаления используются разные методы.

Еще одно применение электрической дуги в газах — газоразрядные лампы, которые отгоняют тьму на наших улицах, площадях и стадионах (в этих условиях обычно используются натриевые лампы).Металлогалогенные лампы, которые заменили лампы накаливания в автомобильных фарах, также используют эту технологию.

Электрический ток в вакууме

Вакуумная трубка в передающей станции. Канадский музей науки и техники, Оттава

Вакуум является идеальным диэлектриком, поэтому электрический ток в вакууме возможен только в том случае, если свободные носители тока, такие как электроны или ионы, генерируются посредством термоэлектронной эмиссии, фотоэлектрической эмиссии или других факторов. способами.

Подобные телекамеры использовались в 1980-х годах.Канадский музей науки и техники, Оттава

Основным методом получения электрического тока в вакууме с использованием электронов является термоэлектрическая эмиссия электронов металлами. Когда электрод нагревается (он называется горячим катодом), он испускает электроны в трубку. Эти электроны вызывают прохождение электрического тока, пока присутствует другой электрод (называемый анодом), и пока между ними существует определенное напряжение требуемой полярности. Такие вакуумные лампы называются диодами и проводят электрический ток только в одном направлении.Они блокируют ток, если есть попытка заставить ток течь в обратном направлении. Это свойство используется для преобразования переменного тока (AC) в постоянный (DC) посредством процесса выпрямления. Это делается системой диодов.

Если рядом с катодом добавить дополнительный электрод, известный как сетка, мы получим устройство, называемое триодом, которое значительно усиливает даже небольшие изменения напряжения в управляющей сетке относительно катода. В результате это изменяет ток и напряжение на нагрузке, которая последовательно подключена к вакуумной лампе, относительно источника питания.Эта система, называемая усилителем, используется для усиления различных сигналов.

Использование электронных ламп с большим количеством управляющих сеток, таких как тетроды, пентоды и даже пятиэлектродные преобразователи с семью электродами, было революционным в генерации и усилении радиосигналов и позволило создать современные системы радио- и телевещания.

Современный видеопроектор

Исторически радио было разработано первым, потому что было относительно легко разработать методы преобразования и передачи относительно низкочастотных сигналов, а также разработать схему для приемных устройств, которые могут усиливать и смешивать радиочастоты для их преобразования. в акустический сигнал посредством процесса демодуляции.

Когда было изобретено телевидение, электронные лампы, называемые иконоскопами, использовались для испускания электронов за счет фотоэлектрического эффекта падающего на них света. Дальнейшее усиление сигнала производилось ламповым усилителем. Для просмотра захваченного и переданного изображения использовались электронно-лучевые трубки (ЭЛТ), которые также были вакуумными трубками. В ЭЛТ изображение создавалось на экране путем обратного преобразования сигнала. Это было сделано путем ускорения электронов до высокой скорости с помощью одной (или трех для цветного телевидения) электронных пушек в сильном электрическом поле.Поле создавалось приложением большого напряжения между катодом электронной пушки и анодом ЭЛТ. Пучки высокоскоростных электронов направлялись на экран, покрытый люминесцентным материалом, и с него излучался видимый свет. Изображение было создано двумя взаимно синхронизированными системами: одна считывала сигнал с иконоскопа, а другая выполняла растровое сканирование. Первые электронно-лучевые трубки были монохромными.

SU3500 Сканирующий электронный микроскоп. Департамент материаловедения и инженерии.Университет Торонто

Вскоре после этого было разработано цветное телевидение. Иконоскопы в цветном телевидении были гибридными системами, которые реагировали только на свет определенного цвета, будь то красный, синий или зеленый. Цветные люминофорные точки электронно-лучевых трубок телевизора излучали свет за счет электрического тока, создаваемого электронной пушкой. Они реагировали на ударяющие по ним ускоренные электроны и излучали свет определенного цвета и яркости. Были использованы специальные теневые маски, чтобы лучи каждой цветной электронной пушки попадали на точки люминофора правильного цвета.

Современные технологии теле- и радиовещания используют более современные материалы на основе полупроводников, которые потребляют меньше энергии.

Одним из широко используемых методов получения изображения внутренних органов является рентгеноскопия. Катод испускает электроны, которые разгоняются до такой скорости, что при попадании на анод генерируют рентгеновское излучение, которое может проникать в мягкие ткани человеческого тела. Рентгенограммы дают врачам уникальную информацию о состоянии костей, зубов и некоторых внутренних органов и даже могут помочь определить такие заболевания, как рак легких.

Лампа бегущей волны С-диапазона. Канадский музей науки и техники, Оттава

В общем, электрические токи, образованные движением электронов в вакууме, находят широкое применение. Вакуумные лампы, ускорители частиц, масс-спектрометры, электронные микроскопы, генераторы вакуума высокой частоты, такие как лампы бегущей волны, клистроны и резонаторные магнетроны, — это лишь некоторые из примеров того, как мы используем этот тип электрического тока. Следует отметить, что именно магнетроны нагревают и готовят пищу в микроволновых печах.

Недавняя очень ценная технология, использующая электрический ток в вакууме, — это осаждение тонких пленок в вакууме. Эти пленки имеют декоративную или защитную функцию. Материалы, используемые в этой технике, — это металлы, их сплавы и их соединения с кислородом, азотом и углеродом. Эти пленки либо изменяют, либо сочетают в себе электрические, оптические, механические, магнитные, каталитические и связанные с коррозией свойства поверхности, которую они покрывают.

Для получения комплексного соединения пленки используется технология ионно-лучевого осаждения.Некоторыми примерами этой технологии являются катодно-дуговое напыление и его коммерческий вариант мощного импульсного магнетронного распыления. В конце концов, именно электрический ток создает пленочное покрытие на поверхности благодаря ионам.

Ионно-лучевое распыление создает пленки из нитридов, карбидов и оксидов металлов, которые обладают необычайным набором механических, теплофизических и оптических свойств, включая твердость, долговечность, электро- и теплопроводность и оптическую плотность.Другим способом добиться этих результатов невозможно.

Электрический ток в биологии и медицине

Макет операционной в Институте знаний Ли Ка Шинг, Торонто, Канада. Пациенты-роботы-манекены, которые могут моргать, дышать, плакать, истекать кровью и моделировать болезни, используются для обучения

Понимание поведения электрического тока внутри биологических систем дает биологам и врачам мощный инструмент для исследований, диагностики и лечения.

С точки зрения электрохимии все биологические объекты содержат электролиты, независимо от их структуры.

При рассмотрении того, как электрический ток проходит через биологический объект, мы должны учитывать состояние клеток этого объекта. В этом отношении клеточная мембрана является важной структурой, которую необходимо учитывать. Это внешний слой каждой клетки, который защищает клетку от негативного воздействия окружающей среды за счет избирательной проницаемости для различных веществ. Другими словами, он пропускает одни вещества, а другие останавливает. С точки зрения физики, мы можем рассматривать эту мембрану как эквивалентную схему, которая состоит из параллельного соединения конденсатора с несколькими цепями, которые имеют последовательное соединение между источником электрического тока и резистором.Благодаря такой структуре электропроводность этого биологического объекта зависит от частоты приложенного напряжения и типов напряжения.

Трехмерное изображение волоконных путей, соединяющих различные области мозга. Это изображение было получено с использованием метода неинвазивной диффузионной тензорной визуализации (DTI)

Биологическая ткань состоит из клеток, внеклеточной жидкости, кровеносных сосудов и нервных клеток. При подаче электрического тока нервные клетки возбуждаются и посылают сигналы сокращаться или расслаблять мышцы и кровеносные сосуды животного.Следует отметить, что течение электрического тока в биологических тканях нелинейно.

Классическим примером воздействия электрического тока на биологический объект является серия экспериментов итальянского врача, физика и биолога Луиджи Гальвани, который считается одним из отцов-основателей электрохимии. В этих экспериментах он пропустил электрический ток по нервам лягушачьей лапы, и это вызвало сокращение мышц и движение ноги. В 1791 году его открытия были описаны в отчете об электрических силах в движении мышц.Долгое время в учебниках явление, открытое Гальвани, именовалось гальванизмом. Даже сейчас этот термин иногда используется для обозначения определенных процессов и устройств.

Дальнейшее развитие электрофизиологии тесно связано с нейрофизиологией. В 1875 году британский хирург и врач Ричард Кейтон и русский врач Василий Данилевский независимо друг от друга показали, что мозг может генерировать электричество. Другими словами, они обнаружили ионный ток, протекающий в мозгу.

Биологические объекты могут генерировать не только микротоки, но также значительные напряжения и токи в рамках своего повседневного функционирования.Задолго до работ Гальвани британский биолог Джон Уолш доказал электрическую природу системы защиты от электрического луча. Шотландский хирург и физиолог Джон Хантер подробно описал механизм, с помощью которого электрические лучи генерируют электричество. Результаты их исследования были опубликованы в 1773 году.

Функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) — это неинвазивный метод, который позволяет врачам измерять активность мозга, обнаруживая изменения в кровотоке.

Современная медицина и биология используют различные методы для исследования. живые организмы, которые включают как инвазивные, так и неинвазивные методы.

Классическим примером инвазивного метода является исследование крыс, которые бегают по лабиринту или выполняют другие задания с имплантированными в их мозг электродами.

С другой стороны, неинвазивные методы — это такие широко известные методы диагностики, как электроэнцефалография и электрокардиография. В этих процедурах электроды, контролирующие электрические токи в головном мозге или сердце, используются для измерения на коже человека или животного под наблюдением. Чтобы улучшить контакт с электродами, на кожу наносят физиологический раствор, поскольку он является хорошим электролитом и может хорошо проводить электрический ток.

Помимо использования электрического тока для исследований и наблюдения за состоянием различных химических процессов и реакций, одним из наиболее эффективных способов использования электричества является дефибрилляция, которая в фильмах иногда изображается как «перезапуск» сердца, которое уже остановилось. за работой.

Тренировочный автоматический внешний дефибриллятор (AED)

Действительно, запуск кратковременного импульса значительной величины может иногда (но очень редко) перезапустить сердце. Однако чаще используются дефибрилляторы, чтобы скорректировать аритмическое биение сердца и вернуть его к норме.Хаотические аритмические сокращения известны как фибрилляция желудочков, и поэтому устройство, которое возвращает сердце в норму, называется дефибриллятором. Современные автоматические внешние дефибрилляторы могут регистрировать электрическую активность сердца, определять фибрилляцию желудочков сердца, а затем вычислять силу тока, необходимую пациенту, на основе этих факторов. Во многих общественных местах теперь есть дефибрилляторы, и медицинское сообщество надеется, что эта мера предотвратит множество смертей, вызванных дисфункцией сердца пациента.

Медработники обучены определять физиологическое состояние сердечной мышцы по электрокардиограмме и быстро принимать решения о лечении, намного быстрее, чем это могут сделать автоматические внешние дефибрилляторы, доступные для населения.

Отдельно стоит упомянуть об искусственных кардиостимуляторах, контролирующих сердечные сокращения. Эти устройства имплантируются под кожу или под грудную мышцу пациента и передают импульсы электрического тока напряжением около 3 В через электрод в сердечную мышцу.Это стимулирует нормальный сердечный ритм. Современные кардиостимуляторы могут проработать 6–14 лет, прежде чем потребуется их замена.

Характеристики электрического тока, его генерация и использование

Электрический ток характеризуется его величиной и видом. В зависимости от его поведения типы электрического тока делятся на постоянный или постоянный ток (он не изменяется со временем), гармонический ток (он изменяется случайным образом со временем) и переменный ток или переменный ток (он изменяется со временем в соответствии с определенной схемой, обычно это регулируется периодическим законом).Для некоторых задач требуется как постоянный, так и переменный ток. В данном случае мы говорим об переменном токе с постоянной составляющей.

Термоядерный реактор Токамак де Варенн. Варенн, Квебек, 1981. Канадский музей науки и техники, Оттава

Исторически первый трибоэлектрический генератор электрического тока, машина Вимшерста, создавала его, натирая шерстью кусок янтаря. Более совершенные генераторы того же типа теперь называются генераторами Ван де Граафа — они названы в честь изобретателя самой ранней из этих машин.

Как мы уже говорили ранее, электрохимический генератор был изобретен итальянским физиком Алессандро Вольта. Этот генератор получил дальнейшее развитие в современных сухих аккумуляторных батареях, аккумуляторных батареях и топливных элементах. Мы до сих пор используем их, потому что это очень удобные источники энергии для всех видов устройств, от часов и смартфонов до автомобильных аккумуляторов и аккумуляторов электромобилей Tesla.

В дополнение к генераторам постоянного тока, описанным выше, существуют также генераторы, использующие ядерное деление изотопов, известные как атомные батареи, а также магнитогидродинамические генераторы, которые сегодня имеют очень ограниченное применение из-за их низкой мощности, технических ограничений. их конструкции и ряд других причин.Тем не менее генераторы радионуклидов используются в энергонезависимых системах, например, в космосе, в автономных подводных аппаратах и ​​гидроакустических станциях, в маяках, внутри маяковых буев, а также в Арктике и Антарктике.

Коммутатор в мотор-генераторной установке, 1904. Канадский музей науки и техники, Оттава

В электротехнике генераторы делятся на генераторы постоянного тока и генераторы переменного тока.

Все эти генераторы работают благодаря электромагнитной индукции, открытой Майклом Фарадеем в 1831 году.Фарадей построил первый униполярный генератор малой мощности, который генерировал постоянный ток. Что касается первого генератора переменного тока, то история гласит, что он был описан Фарадею в 1832 году в анонимном письме, подписанном как «П. М. » После публикации этого письма Фарадей через год получил еще одно, в котором он благодарил и предлагал усовершенствовать конструкцию, добавив стальное кольцо для переноса магнитного потока магнитных полюсов катушек. Однако неясно, соответствует ли эта история действительности.

В то время применение переменного тока еще не было найдено, поскольку для всех практических применений электричества в то время требовался постоянный ток, включая ток, используемый в минной войне, электрохимии, недавно разработанном электротелеграфии и первых электродвигателях.Вот почему многие изобретатели сосредоточились пока на улучшении генераторов постоянного тока, изобретая для этого различные коммутационные устройства.

Одним из первых генераторов, которые нашли практическое применение, был магнитоэлектрический генератор, созданный немецким и русским исследователем Морицем фон Якоби, работавшим в России с 1835 по 1874 год. Он использовался минными отрядами ВМФ Российской армии для воспламенения взрывателей. морских мин. Усовершенствованные генераторы этого типа используются и по сей день для активации мин, и их часто можно увидеть в фильмах о Второй мировой войне, где партизаны или диверсанты используют их для взрыва мостов, схода с рельсов поездов и других подобных приложений.

Линза лазера с приводом компакт-дисков

С тех пор ведущие инженеры соревновались друг с другом в улучшении генераторов переменного и постоянного тока, создав окончательное противостояние между двумя титанами современной области производства электроэнергии, с Томасом Эдисоном из General Electric на одном из них. с другой стороны, Никола Тесла из Westinghouse. Победил больший капитал, и технологии Tesla для генерации, транспортировки и преобразования переменного тока стали наследием американского общества. Это дало значительный толчок развитию экономики США и вывело страну на лидирующие позиции в мире.

В дополнение к способности производить электричество для различных нужд, которая зависела от преобразования механического движения в электричество из-за обратимости электрических машин, стала реальностью еще одна возможность обратного преобразования электрического тока в механическое движение. Это было сделано с помощью электрических двигателей, работающих на постоянном и переменном токе. Можно сказать, что эти типы машин являются одними из наиболее широко используемых технологий, и они включают стартеры автомобилей и мотоциклов, приводы коммерческих машин и станков, а также бытовые устройства и электронику.Благодаря этим устройствам мы научились выполнять различные задачи, такие как резка, сверление и формование. Благодаря этим технологиям мы также используем оптические диски, такие как компакт-диски и жесткие диски, в наших компьютерах — без них мы не смогли бы создать миниатюрные прецизионные электродвигатели постоянного тока.

Помимо привычных нам электромеханических двигателей, ионные двигатели также работают за счет электрического тока. Эти двигатели используют принцип движения за счет испускания ускоренных ионов данного вещества.В настоящее время они используются в космосе в основном для вывода на орбиту небольших спутников. Весьма вероятно, что будущие технологии 22-го века, такие как фотонные лазерные двигатели, которые все еще разрабатываются и которые будут вести наши межзвездные корабли на скоростях, приближающихся к скорости света, также будут зависеть от электрического тока.

Аналоговый мультиметр со снятой верхней крышкой

Генераторы постоянного тока можно также использовать для выращивания кристаллов для электронных компонентов.Этот процесс требует дополнительных стабильных генераторов постоянного тока. Такие прецизионные твердотельные генераторы электрического тока называются стабилизаторами тока.

Измерение электрического тока

Следует отметить, что устройства для измерения электрического тока, такие как микроамперметры, миллиамперметры и амперметры, сильно отличаются друг от друга в зависимости от их конструкции и принципов измерения, которые они используют. К ним относятся амперметры постоянного тока, амперметры переменного тока низкой частоты и амперметры переменного тока высокой частоты.

Измерительные механизмы этих устройств можно разделить на подвижную катушку, подвижное железо, подвижный магнит, электродинамические, индукционные, термоанемометрические и цифровые амперметры. Большинство аналоговых амперметров включает подвижную или неподвижную раму с намотанной катушкой и неподвижными или подвижными магнитами. Благодаря такой конструкции типичный амперметр имеет эквивалентную схему, которая представляет собой последовательное соединение катушки индуктивности и резистора с конденсатором, подключенным параллельно им. Из-за этого аналоговые амперметры недостаточно чувствительны для измерения высокочастотного тока.

Подвижная катушка с иглой и спиральными пружинами измерителя, используемая в аналоговом мультиметре выше. Некоторые люди по-прежнему предпочитают аналоговые мультиметры, которые практически не изменились с 1890-х годов.

Основным измерительным прибором амперметра является миниатюрный гальванометр. Его диапазоны измерения создаются за счет использования дополнительных шунтирующих резисторов с малым сопротивлением, и это сопротивление ниже, чем у обычного гальванометра. Таким образом, используя одно устройство в качестве основы, можно создавать различные измерительные устройства для измерения токов с разными диапазонами, включая микроамперметры, миллиамперметры, амперметры и даже килоамперметры.

Обычно при электрических измерениях важно поведение тока. Он может быть измерен как функция времени и иметь разные типы, например постоянный, гармонический, гармонический, импульсный и т. Д. Его величина характеризует способ работы электронных схем и устройств. Идентифицированы следующие значения тока:

• мгновенное,
• размах амплитуды,
• среднее,
• среднеквадратичная амплитуда.

Мгновенный ток I _i — значение тока в любой момент времени.Его можно просмотреть на экране осциллографа и измерить каждый момент времени, глядя на осциллограф.

Размах амплитуды тока I _м — наибольшее мгновенное значение тока за данный период времени.

Среднеквадратичное значение амплитуды тока I находится как квадратный корень из среднего арифметического квадратов мгновенных токов для периода формы сигнала.

Все аналоговые амперметры обычно измеряют среднеквадратичное значение амплитуды тока.

Среднее значение тока — это среднее значение всех значений мгновенного тока за время измерения.

Разница между максимальным и минимальным значением электрического тока называется размахом сигнала.

В наши дни для измерения электрического тока широко используются мультиметры и осциллографы. Оба этих устройства предоставляют информацию не только о форме , тока или напряжения, но и о других важных характеристиках сигнала.К ним относятся частота периодических сигналов, и поэтому важно знать предел частоты измерительного устройства при измерении электрического тока.

Измерение электрического тока с помощью осциллографа

Проиллюстрируем сказанное выше серией экспериментов по измерению активных и пиковых значений тока синусоидального и треугольного сигналов. Мы будем использовать генератор сигнала, осциллограф и мультиметр.

Схема эксперимента 1 показана ниже:

Генератор сигналов FG подключен к нагрузке, которая состоит из мультиметра (MM), соединенного последовательно с шунтом Rs и нагрузочным резистором R.Сопротивление шунтирующего резистора R _s составляет 100 Ом, а сопротивление нагрузочного резистора R составляет 1 кОм. Осциллограф ОС подключен параллельно шунтирующему резистору R _s . Номинал шунтирующего резистора выбирается из условия R _s << R. Проводя этот эксперимент, помним, что рабочая частота осциллографа намного выше рабочей частоты мультиметра.

Тест 1

Подаем на нагрузочный резистор синусоидальный сигнал частотой 60 Гц и амплитудой 9 В.Современные осциллографы имеют очень удобную кнопку Auto Set, которая позволяет отображать любой измеренный сигнал, не касаясь других органов управления осциллографа. Давайте нажмем кнопку Auto Set и посмотрим сигнал на экране, как на иллюстрации 1. Здесь диапазон сигнала составляет около пяти больших делений, а значение каждого деления составляет 200 мВ. Мультиметр показывает значение электрического тока как 3,1 мА. Осциллограф определяет среднеквадратичную амплитуду на резисторе как U = 312 мВ. Среднеквадратичное значение тока на резисторе R _s можно определить по закону Ома:

I _RMS = U _RMS / R = 0.31 В / 100 Ом = 3,1 мА,

, что соответствует значению 3,1 мА на мультиметре. Обратите внимание, что диапазон тока в нашей цепи, состоящей из двух последовательно соединенных резисторов и мультиметра, равен

I _PP = U _PP / R = 0,89 В / 100 Ом = 8,9 мА

Мы знаем, что пиковый и фактические значения электрического тока и напряжения отличаются в √2 раза. Если мы умножим I _RMS = 3,1 мА на √2, мы получим 4,38. Удвоим это значение — получим 8.8 мА, что очень близко к измеренному осциллографом току (8,9 мА).

Test 2

Теперь уменьшим генерируемый сигнал вдвое. Диапазон сигнала на осциллографе также уменьшится примерно вдвое (463 мВ), а мультиметр покажет значение, которое также примерно уменьшено вдвое и составляет 1,55 мА. Определим значение активного тока на осциллографе:

I _RMS = U _RMS / R = 0,152 В / 100 Ом = 1,52 мА,

что примерно такое же значение, которое показывает мультиметр (1 .55 мА).

Test 3

Теперь увеличим частоту генератора до 10 кГц. Изображение на осциллографе изменится, но диапазон сигнала останется прежним. Значение на мультиметре уменьшится — это связано с диапазоном частот мультиметра.

Test 4

Давайте снова воспользуемся начальной частотой 60 Гц и напряжением 9 В, но изменим форму сигнала на генераторе с синусоидальной на треугольную. Диапазон сигнала на осциллографе остается прежним, но значение на мультиметре уменьшается по сравнению со значением тока, которое он показал в тесте 1.Это связано с изменением среднеквадратичного значения тока. Осциллограф показывает приведенное значение среднеквадратичного напряжения, измеренного на резисторе R _s = 100 Ом.

Меры безопасности при измерении электрического тока и напряжения

Пьедестал для самостоятельной камеры с телесуфлером и тремя мониторами для домашней видеостудии

• При измерении тока и напряжения мы должны помнить, что в зависимости от того, насколько безопасно здание, например, относительно малое напряжение 12–36 В может быть опасным и даже опасным для жизни.Поэтому крайне важно соблюдать следующие меры безопасности.
• Не измеряйте токи, если для измерения требуются специальные навыки (например, измерение токов в цепях с напряжением выше 1000 В).
• Не измеряйте токи в труднодоступных местах и ​​на высоте.
• При измерении токов в жилой распределительной сети используйте специальные средства защиты, такие как резиновые перчатки, коврики или ботинки.
• Не используйте сломанные или поврежденные измерительные приборы.
• При использовании мультиметров убедитесь, что установлены параметры измерения и правильный диапазон измерения.
• Не используйте измерительный прибор со сломанными зондами.
• Тщательно следуйте инструкциям производителя по использованию измерительного прибора.

Эту статью написал Сергей Акишкин

У вас возникли трудности с переводом единицы измерения на другой язык? Помощь доступна! Задайте свой вопрос в TCTerms , и вы получите ответ от опытных технических переводчиков в считанные минуты.

Перевести 100 Вт · ч в мА · ч | 22,2 ватт-часов в

мАч

Самый эффективный метод преобразования ватт-часов (Втч) в миллиампер-часы (мАч)

Ватт-час

Ватт каждый час (Вт / ч) — это единица измерения разницы в контроле за каждый час, например, увеличение скорости передачи жизненных сил. Он используется для измерения разнообразия повседневных интересов (например, наклона утиного изгиба) или повышения интенсивности растений. Например, электростанция, которая выдает выходную мощность 1 МВт из 0 МВт за короткое время, имеет увеличенный темп до 4 МВт / ч.гидроэлектростанции имеют исключительно высокие темпы роста, что делает их особенно полезными в условиях тяжелого бремени и кризисных ситуаций. Использование различных терминов, например, ватт каждый час, вероятно, будет ошибкой. Сила и жизненная сила обычно сбиваются с толку: контроль — это скорость передачи жизненной силы; жизнеспособность — это выполненная работа. Мощность измеряется в ваттах или джоулях каждую секунду. Жизнеспособность измеряется в джоулях или ватт-секундах.

Кроме того, узнайте о преобразовании мАч в ВТ. У нас есть инструмент, аналогичный калькулятору для преобразования мАч в ВЧ

Батарея семейного блока сохраняет жизнеспособность.В момент, когда батарея передает свою жизнеспособность, она делает это на определенном уровне мощности, то есть скорости передачи жизненной силы. Чем выше уровень мощности, тем быстрее передается выносливость батареи. В случае, если мощность будет выше, запас жизнеспособности аккумулятора будет истощен в более короткие сроки.
В заданный период времени более высокий уровень интенсивности означает, что используется больше жизненной силы. Для данного уровня мощности более длительный период работы позволяет использовать больше жизнеспособности.Для данного показателя жизнеспособности более высокий уровень интенсивности означает, что эта жизнеспособность используется за меньшее время.

Ватт-час — это единица оценки для контроля в течение некоторого неопределенного периода времени (60 минут) или, в нашей ситуации, метод оценки лимита. Один ватт-час эквивалентен одному ватту обычного потока энергии за 60 минут. Один ватт более четырех часов будет равен четырем ватт-часам интенсивности. Например, 100-ваттная лампа от батареи на 400 ватт-часов (например, Yeti 400) будет работать на бумаге 4 часа.
Ватт, пропорция интенсивности, обычно определяется с использованием этого условия: Ватты = Вольт x Ампер. Для дальнейшего пояснения воспользуемся подобием труб. В том случае, если у нас есть водопровод; Вольт будет пропорцией давления (мощности) воды в канале, ампер будет пропорцией количества движения или движения через воронку. Ватт будет пропорцией того, что вы можете сделать с этой водой, например, повернуть водяное колесо. Ватт-часы определяются путем использования сравнительных условий при управлении батареями.

Вещи такие, какие они есть, как бы мы определяли ватт-часы?

Примером может быть то, что Yeti 400 содержит батарею емкостью 33 ампер-час, работающую от напряжения 12 вольт. 12 вольт x 33 ампер-часов = 396 ватт-часов или примерно 400 Втч. Не только ватт-часы — это достойная единица оценки для ограничения, но также действительно все включено, когда вы обнаруживаете, как часто один из наших предметов GZ будет оживлять что-то с его собственной батареей в нем (например, телефон, планшет или ПК) .Уравнение для определения ватт-часов батареи дает нам исчерпывающую оценку, несмотря на то, что доступные батареи значительно меняются по рабочему напряжению и мАч.

Ампер-час

Ампер-час или ампер-час (изображение: A⋅h или Ah; время от времени также неофициально обозначается как Ah) — это единица электрического заряда, имеющая измерения электрического потока, дублированные по времени, что эквивалентно заряд перемещается длительным потоком в один ампер в течение 60 минут, или 3600 кулонов.[1] Обычно наблюдаемый миллиампер-час (изображение: мА⋅ч, мАч или неофициально мАч) составляет одну тысячную ампер-часа (3,6 кулонов).

Использование
Ампер-час обычно используется при оценке электрохимических структур, например, гальваники, и для ограничения заряда батареи, когда обычно реализуемое мнимое напряжение падает. Миллиампер-секунда (мА⋅с) — это единица измерения, используемая при рентгеновской визуализации, аналитической визуализации и лучевой терапии. Он идентичен милликулону.Это количество относительно абсолютной живучести рентгеновского луча, создаваемой данной рентгеновской трубкой, работающей при определенном напряжении. Аналогичная полная часть может быть передана в различные периоды времени в зависимости от тока трубки X-луча. Чтобы помочь выразить жизнеспособность, расчет оценок заряда в ампер-часах требует точной информации об электрическом напряжении: например, в структуре батареи для точной оценки передаваемой жизнеспособности требуется объединение передаваемой мощности (результат мгновенного напряжения и быстрого потока) через выпуск промежуточный.По большому счету напряжение аккумулятора при отпускании смещается; нормальная ценность или мнимая ценность может использоваться, чтобы предположить включение интенсивности.

Различные пропорции электрических зарядов
Последовательность Фарадея — это заряд одного моля электронов, примерно эквивалентный 26,8 ампер-часам. Он также используется в электрохимических вычислениях.
Модели
• Сухой элемент размера AA имеет предел от 2 до 3 ампер-часов.
• Аккумуляторы для автомобилей имеют предел колебаний, но огромный автомобиль, приводимый в движение двигателем внутреннего сгорания, будет иметь предел заряда батареи около 50 ампер-часов.
• Поскольку один ампер-час может создать 0,336 грамма алюминия из жидкого хлорида алюминия, доставка огромного количества алюминия требует перемещения в любом случае на 2,98 миллиона ампер-часов.
• Уравнение оценки ватт-часов в миллиампер-часы
Электрический заряд Q (мАч) в миллиампер-часах (мАч) эквивалентен многократному значению жизнеспособности E (Втч) в ватт-часах (Втч), изолированному напряжением V ( В) в вольтах (В):
Q (мАч) = 1000 × E (Вт · ч) / В (В)

Таким образом, миллиампер-часы эквивалентны многократным ватт-часам, изолированным от вольт:
миллиампер-часов = 1000 × ватт-часы / вольты
или снова мАч = 1000 × Втч / В

Примеры:

1. Найдите электрический заряд в миллиампер-часах, когда потребление энергии составляет 3 ватт-часа, а напряжение составляет 5 вольт.
   Электрический заряд Q эквивалентен многократным 3 ватт-часам, изолированным 5 вольт:
   Q = 1000 × 3 Вт · ч / 5 В = 600 мА · ч
2. Мощность постоянного тока характеризуется как W = 1 В * 1 A — то есть, мощность, которая передается за счет поддержки потенциала 1 В с током 1 А. Таким образом, аккумуляторная батарея может передавать 5400 мАч, то есть 5,4 Ач, при постоянном напряжении 10,4 В (это работает на моем ПК в настоящее время), в принципе может передавать до 5,4 * 10,4 = 56,16 Вт · ч = 56160 мВт · ч.
3. Какое количество ватт составляет 1000 мА?
   Соответствующий ответ — 1000.переключение между миллиампер и ватт / вольт. Вы можете увидеть больше тонкостей в каждой единице оценки: мА или ватт / вольт. Базовая единица измерения электрического потока в системе СИ — это ампер. 1 ампер эквивалентен 1000 мА или 1 ватт / вольт.
4. Какое количество ватт-часов составляет 26800 мАч?
   Таким образом (26800) * (3.6) /1000=96.48. Эта батарея имеет предел 96,48 Вт / ч, и, следовательно, согласно закону FAA, максимальная дальность 100 Вт / ч, которую можно использовать на местном уровне для бизнес-авиалайнеров, составляет 100 Вт / ч.
5. Насколько хватит батареи на 4000 мАч?
   4000 часов
   Полностью заряженный аккумулятор емкостью 4000 мАч проработает 4000 часов, когда цепь, которую он питает, потребляет ток 1 мА.Аналогичная батарея при полной зарядке проработает последние 4 часа, если потребляется 1000 мА (1 An). Он продлится всего 1 час, если вы получите от него ток 4000 мА.

Самый эффективный метод преобразования миллиампер-часов в ватт-часы

Миллиампер-часы, сокращенно мАч, представляют собой долю электрического заряда. Они часто используются для количественной оценки электрического заряда батареи. Ватт-часы, обозначаемые как Втч, являются долей электрической энергии. Wh обычно используются для количественной оценки использования жизнеспособности схемы или машины.Преобразование электрического заряда в жизнеспособность требует напряжения и должно быть возможно, используя рецепт ниже.

мАч в Втч Формула преобразования

Втч = (мАч × В) ÷ 1000
Таким образом, жизнеспособность в ватт-часах эквивалентна заряду в миллиампер-часах, умноженному на напряжение, в этой точке деленному на 1000.
Примеры:

• Преобразуйте заряд, используемый обычной батареей C, который составляет 8000 мАч при 1,5 В, в Втч.
  Вт · ч = (8000 мА · ч × 1.5 В) / 1000
  Втч = 12000/1000
  Втч = 12 Втч
• Сколько мАч составляет 160 Втч?
  Добавьте миллиампер-час (мАч) и напряжение (В) и нажмите кнопку «Вычислить», чтобы получить ватт-часы (Втч). Рецепт: (мАч) * (В) / 1000 = (Втч). Например, если у вас батарея емкостью 300 мАч, рассчитанная на 5 В, мощность составит 300 мАч * 5 В / 1000 = 1,5 Втч.
• Какое количество мАч составляет 22,2 Втч?
  Сама батарея показала 22,2 Вт · ч, а напряжение выхода 5 В постоянного тока. Переключение обратно на мАч было: (22.2/5) x 1000 = 4400 мАч. Около 75% из 6000 мАч отпечатано на ящике.
• Достойным и надежным советом является разделение емкости аккумулятора 10000 мАч на емкость аккумулятора вашего гаджета. Таким образом, внешний аккумулятор емкостью 10000 мАч может «гипотетически» заряжать iPhone 4s или более за 1–100% 4,1 раз (10000/1810 = 5,5). — лимит батареи iphone6 ​​/ 6s составляет 1810 мАч.
• Ваш банк емкости составляет 20000 мАч, что эквивалентно 100 Втч при 5 В
• Насколько хватит 3000 мАч?
  «мАч», что означает миллиампер каждый час, указывает предел жизнеспособности аккумулятора.Для вашей ситуации 3000 мАч в целом означает, что вы можете надеяться получить 100 мА в течение примерно 30 часов использования, или 10 мА в течение 300 часов, или 1 мА в течение 3000 часов.

Объяснение энергопотребления

Разговор о потреблении энергии может быть подобен минному полю заблуждений, предубеждений и маркетинговых модных словечек. Определить, что означают все утверждения на самом деле, не всегда простая задача.

Потребляемая мощность, измеряемая в ваттах (обычно в милливаттах, мВт), является правильным термином для приложений с низким энергопотреблением, но слишком часто вместо этого используется потребление тока, измеряемое в амперах (обычно миллиампер, мА).Поскольку мощность — это просто рабочее напряжение, умноженное на ток, это тривиально для операций с фиксированным напряжением, но становится сложнее оценить при использовании батарей, которые разряжаются, и напряжение изменяется со временем и условиями нагрузки.

Посетите нашу страницу ресурсов по беспроводной связи

Энергопотребление часто не имеет значения

Обычно потребление энергии, измеряемое в Джоулях (обычно в микроджоулях, мкДж), определяет, сколько энергии фактически потребляется от батареи для выполнения конкретной задачи.Потребление энергии будет составлять интеграл от потребляемой мощности за время, необходимое для выполнения операции. Опять же, для статических сигналов это было бы простым умножением потребляемой мощности и времени, но с изменяющимися сигналами это потребует более сложного анализа.

Энергопотребление наиболее актуально при использовании источника питания с ограничением по току, такого как литий-ионная батарейка типа «таблетка». Эти батареи, популярные в небольших сенсорных гаджетах и ​​интеллектуальных устройствах, могут обеспечивать пиковый ток лишь в несколько мА, не будучи поврежденными.Пытаясь получить более высокий пик, вы рискуете навсегда снизить емкость батареи, что может также повлиять на выходное напряжение. Пиковая потребляемая мощность не будет проблемой для приложений, в которых ток достаточен для поддержки пика.

Подробнее: Важность среднего энергопотребления для срока службы батареи

Дьявол в деталях

В технических паспортах продукта

обычно указывается потребляемая мощность для различных модулей и условия работы MCU (микроконтроллерного блока).Цифры легко измерить, и они документировались таким образом на протяжении десятилетий. Но только недавно мы начали видеть показатели энергопотребления для устройств.

Отчасти проблема в том, что измерить уровни статического или пикового тока очень просто. Все стандартное квалификационное оборудование поддерживает это, и раньше оно давало большую ценность. Также легко понять, что для работы ЦП, последовательной шины или другого аппаратного модуля, такого как радио, вам нужно добавить определенное количество мА к вашей общей сумме.

Вам не нужно путешествовать далеко во времени, чтобы найти устройства, спроектированные таким образом, чтобы такая информация позволяла получить разумную оценку энергопотребления для данного сценария. Вы можете оценить потребление энергии для того, чтобы ЦП не спал в течение определенного времени, или потребление энергии для отправки или получения данных через UART или с помощью радио.

В современном MCU комбинация функций, которые могут быть включены одновременно, очень быстро вырастает до ошеломляющего количества, поэтому будет невозможно охватить все эти комбинации в таблице данных.Это делает все более важным иметь возможность легко измерять эти сценарии.

Низкое энергопотребление с цифровыми воротами

Цифровые ворота стали дешевле, поскольку геометрия процесса усадки вводится каждый год, что приводит к появлению более сложных энергосберегающих конструкций. Например, способ, которым в прошлом проектировались большинство микроконтроллеров с распределением часов по всему устройству, теперь заменен решениями с более точным стробированием часов.

Это значительно помогает снизить энергопотребление, но значительно затрудняет документирование энергопотребления таким образом, чтобы можно было оценить энергопотребление.Поскольку энергопотребление устройства становится все более динамичным, оно будет меняться в зависимости от того, что активно в данный момент. Устройства с более агрессивным дизайном для энергоэффективности будут иметь более динамичное энергопотребление.

Реальный пример

В семействе микросхем Nordic Semiconductor nRF52 и nRF53 функциональные блоки, такие как регуляторы, генераторы и цифровая логика, запускаются и останавливаются в фоновом режиме по мере необходимости. Энергопотребление постоянно меняется, поэтому нет «статической» цифры для измерения.

При использовании ведущего устройства TWI потребляемая мощность может варьироваться от однозначных мкА между передачей данных до нескольких сотен мкА при передаче данных. Если мастеру необходимо дождаться готовности данных от внешнего блока, энергопотребление перейдет на другой уровень, и части TWI отключатся, пока он простаивает.

Сложность прогнозирования энергопотребления возрастает, но в то же время повышается энергоэффективность.

Один из способов оценить энергопотребление с помощью этих систем — создать меньшие по размеру части тестового программного обеспечения, а затем профилировать их мощность с помощью подходящих инструментов, чтобы модель соответствовала вашим требованиям.Онлайн-профилировщик мощности Nordic Semiconductor использует данные, собранные в результате реальных измерений, для работы радио, а затем извлекает из них данные для оценки энергопотребления.

Вот пример показаний такого измерения nRF52832 (щелкните, чтобы увеличить версию)

В следующем посте я более подробно расскажу, как оптимизировать энергоэффективность интеллектуальных устройств.

Эта статья была впервые опубликована в октябре 2017 года

Метрические префиксы и единицы СИ

Добавлено в избранное

Любимый

20

Введение

Метрические префиксы невероятно полезны для более краткого описания количеств Международной системы единиц (СИ).

При изучении мира электроники эти единицы измерения очень важны и позволяют людям со всего мира общаться и делиться своими работами и открытиями. Некоторые общие единицы, используемые в электронике, включают напряжение для разности электрических потенциалов, ампер для электрического тока, ватты для мощности, фарады для емкости, единицы Генри для индуктивности и омы для сопротивления.

Этот учебник не только рассмотрит некоторые из наиболее часто используемых единиц в электронике, но также научит вас метрическим префиксам, которые помогают описывать все эти базовые единицы в количествах от безумно больших до невероятно малых.

Рекомендуемая литература

Если вы хотите узнать больше о компонентах, использующих единицы измерения и префиксы, описанные в этом руководстве, ознакомьтесь с некоторыми из этих связанных руководств.

Резисторы

Учебник по резисторам. Что такое резистор, как они ведут себя параллельно / последовательно, расшифровка цветовых кодов резисторов и применения резисторов.

Конденсаторы

Узнайте обо всем, что касается конденсаторов.Как они сделаны. Как они работают. Как они выглядят. Типы конденсаторов. Последовательные / параллельные конденсаторы. Конденсаторные приложения.

Вы также должны быть знакомы с двоичным кодом, чтобы лучше понимать двоичные префиксы.

двоичный

Двоичная — это система счисления в электронике и программировании … поэтому важно научиться этому. Но что такое двоичный? Как это переводится в другие системы счисления, такие как десятичные?

Единицы СИ

Мы проводим измерения на протяжении тысячелетий, и с тех пор наши единицы измерения, используемые для этих измерений, постоянно развиваются.Сейчас существуют десятки единиц для описания физических величин. Например, длину можно измерить в футах, метрах, саженях, цепях, парсеках, лигах и т. Д. Чтобы лучше сообщать об измерениях, нам нужна была стандартизированная система единиц, которую каждый ученый и замерщик мог бы использовать, чтобы делиться своими выводами. Эта стандартизированная система получила название \ Международная система единиц \ , сокращенно SI .

Физические единицы СИ

Хотя мы по-прежнему можем использовать такие единицы измерения, как футы или мили для расстояния (вместо метров), литры для описания объема (вместо m ³ ) и Фаренгейта или Цельсия для описания температуры (вместо ° K), единицы, указанные выше, являются стандартизированный способ для каждого ученого поделиться своими измерениями.Использование указанных выше единиц означает, что все говорят на одном языке.

Общие электронные блоки

Имея дело с электроникой, есть несколько единиц, с которыми мы будем сталкиваться чаще, чем другие. К ним относятся:

могут быть дополнены префиксами, чтобы сделать их еще более удобными!

Префиксы

Когда вы впервые узнали о метрических префиксах, скорее всего, вас сначала учили этим шести префиксам:

Это то, что мы будем считать стандартными шестью префиксами, которые преподаются на большинстве научных курсов в средней школе. Возможно, вы даже выучили забавную мнемонику, которая подходит к ним, например, У кенгуру грязное нижнее белье в холодные месяцы . Однако, как вы скоро увидите, изучая электронику и информатику, диапазон префиксов значительно превышает стандартные шесть.Хотя эти префиксы охватывают диапазон от 10 ^-3 до 10 ³ , многие электронные значения могут иметь гораздо больший диапазон.

Описание большого

Эти вышеупомянутые префиксы значительно помогают описать количество единиц в больших количествах.Вместо 3,200,000,000 герц вы можете сказать 3,2 ГГц или 3,2 ГГц для сокращенной записи. Это позволяет кратко описать невероятно большое количество единиц. Есть также префиксы, которые помогают передавать крошечные числа.

Описание малого

Теперь вместо одной триллионной секунды это может быть пикосекунда.Одна вещь, которую следует отметить в отношении префиксов для малых значений, заключается в том, что их сокращенные обозначения все в нижнем регистре, а префиксы больших чисел — в верхнем регистре (за исключением kilo- *, hecto- и deca-). Это позволяет вам различать их, когда они используют одну и ту же букву. Например, один мВт (милливатт) не равен одному мегаватту (мегаватту).

* Примечание: Поскольку заглавная буква «K» уже использовалась для описания Кельвина, для обозначения префикса килограмма была выбрана строчная буква «k».Как вы увидите в разделе «Биты и байты», также существует некоторая путаница с k и K при работе с двоичными (базовыми 2) префиксами.

Преобразование

Прекрасная особенность этих метрических префиксов заключается в том, что, как только вы освоите преобразование между некоторыми из них, преобразовать эту способность во все другие префиксы будет легко.

В качестве первого простого примера давайте переведем 1 ампер (А) в меньшие значения. Миллиампер равен 1 тысячной единицы Ампера, следовательно, 1 Ампер равен 1000 миллиампер.Идя дальше, 1 миллиампер эквивалентен 1000 микроампер и так далее. В обратном направлении 1 ампер равен 0,001 килоампера, или 1000 ампер — 1 килоампер. Вот это много тока!

Как вы могли заметить, переключение между префиксами аналогично перемещению десятичной точки на 3 разряда. Это также то же самое, что умножение или деление на 1000. Когда вы переходите к большему префиксу, например, от килограмма до мегапикселя, десятичный разряд перемещается на три позиции влево.100000 киловатт равняются 100 мегаваттам. 10 киловатт равняются 0,01 мегаватт. Мега — это префикс прямо над килограммами, поэтому независимо от того, говорим ли мы о ваттах, амперах, фарадах или какой-либо другой единице, перемещение десятичного разряда на три позиции влево по-прежнему работает при перемещении префикса вверх.

При перемещении вниз по префиксу, скажем, от нано- к пико-, десятичный разряд перемещается на три позиции вправо. 1 нанофарад равен 1000 пикофарад. 0,5 наноФарад равняется 500 пикофарад. Вот краткий список, чтобы вы могли видеть узор:

1 гига- = 1000 мега-
1 мега- = 1000 килограмм-
1 килограмм- = 1000 единиц
1 единица = 1000 милли-
1 милли- = 1000 микро-

Видите тенденцию? Каждый префикс в тысячу раз больше предыдущего.Поначалу это немного утомляет, но со временем перевод с одного префикса на другой становится второй натурой.

Биты и байты

Работа с битами и байтами может вызвать небольшую путаницу (каламбур). Поскольку компьютеры работают с числами с основанием 2 вместо 10, часто неясно, к какому основанию относится число при использовании метрических префиксов. Например, 1 килобайт часто используется для обозначения 1000 байтов (основание 10) или может использоваться для представления 1024 байтов (основание 2), что приводит к недоразумениям.

Чтобы устранить эту путаницу, Международная электротехническая комиссия разработала несколько новых префиксов для двоичных разрядов и байтов. Они называются двоичными префиксами.

Принятие этого значения будет означать, что 1 мегабайт = 1000 килобайт, а 1 мебибайт равен 1024 кибибайтам.3). К сожалению, эта система не получила широкого распространения на практике, поэтому всякий раз, когда вы слышите количество байтов или битов, вы должны задаться вопросом, говорят ли они о них в базе 2 или 10

.

Компании по производству жестких дисков и другие компании обычно продают продукты с базой 10, поскольку это делает ее более крупной. Жесткий диск емкостью 1 Терабайт фактически составляет около 931,3 Гибибайта.

Здесь мы сталкиваемся с ситуацией «k» в верхнем и нижнем регистрах. Правильный префикс для киби, если «Ки». Тем не менее, иногда это будет просто буква «K» в верхнем регистре, что, опять же, означает температуру в градусах Кельвина.Таким образом, всякий раз, когда вы слышите слово «килобайт», вы все равно должны задаться вопросом, означает ли оно 1000 байтов (основание 10) или 1024 байта (основание 2). С другой стороны, если вы видите термин кибибайт, вы наверняка знаете, что он говорит об интерпретации цифровой памяти в базовой версии 2 (1024 байта).

Преобразование битов в байты и байтов в биты

Мы рассмотрели преобразование битов и байтов в большее или меньшее количество каждого из них, но есть также вопрос преобразования битов в байтов и наоборот.Помните, что 1 байт равен 8 битам (большую часть времени), а один бит равен 0,125 байта (или 1/8). Конечно, есть много порядков, относящихся к битам, но байт обычно используется наиболее часто. Практика преобразования между одним и другим не так уж и распространена, но все же это полезная информация при работе с электроникой, особенно когда дело касается памяти. Например, вы можете писать код, в котором хранятся отдельные биты, но ваша память определяется как байты.

Практика

Теперь несколько практических упражнений. Мы будем использовать стандартные сокращения для каждого типа единиц, который мы будем преобразовывать:

• А для ампер
• В для Вольт
• Вт для Вт
• Гц для Hertz
• F для Фарадов
• H для Генри
• Ом для Ом
• с для секунд
• B для байтов
• b для бит

Пример преобразования:

• Преобразовать: 400 мА в

A

• Ответ: 400 мА =.4 А

Преобразовать:

1. 50 мА по A
2. 10 нФ в пФ
3. 500 кВт по

Вт

4. от 0,01 мВ до мкВ
5. от 20000 кОм до МОм
6. от 4680 МГц до ГГц
7. 4 ТиБ в ГиБ
8. 200 Мб в КБ
9. .00007 с до мкс
10. от 1450 нГн до мкГн

Практические ответы

1. .05 A
2. 10 000 пФ
3. 500 000 Вт
4. 10 мкВ
5. 20 МОм
6. 4.68 ГГц
7. 4096 ГиБ
8. 200000 кб
9. 70 мкс
10. 1,45 мкГн

Скоро переключение между префиксами при необходимости станет очень быстрым.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Умение преобразовывать числа в лучший префикс в зависимости от размера числа — важный навык. Это позволяет избежать действительно длинных и беспорядочных чисел, таких как 5 600 000 или 0,0000002. Использование 5.6M или 2n позволяет передавать информацию быстрее, в более аккуратном и удобном для чтения формате.

Теперь, когда вы знакомы с метрическими префиксами, подумайте о том, чтобы взглянуть на наше руководство «Как использовать мультиметр». Использование мультиметра требует хорошего понимания всех префиксов, поскольку ваши измерения часто будут отображаться как таковые.

LearnEMC — Работа с децибелами

Если вы хотите эффективно общаться с инженерами EMC, важно привыкнуть к децибелам (дБ).Обозначение в децибелах — удобный способ выразить отношения величин, которые могут охватывать или не охватывать многие порядки величины. Он также используется, чтобы выразить амплитуду различных параметров сигнала, таких как напряжения или тока относительно заданного опорного уровня.

Коэффициент мощности, P ₂ : P ₁ , в дБ рассчитывается просто как,

Коэффициент мощности в дБ = 10log (P2P1) (1)

Например, если мы сравниваем полученную мощность 10 Вт со спецификацией 5 Вт, мы могли бы сказать, что полученная мощность превысила спецификацию на

10log (10 Вт 5 Вт) = 3 дБ (2)

Если импеданс, связанный с двумя уровнями мощности, постоянен, то мощность пропорциональна квадрату напряжения (или тока).В этом случае мы также можем выразить отношения напряжения (или тока) в дБ,

10log (P2P1) = 10log (V2V1) 2 = 20log (V2V1) (3)

или,

20log (3 В / м1 В / м) ≈10 дБ (5)

Коэффициент усиления антенны или усилителя обычно указывается в дБ. То же самое и с потерями в кабеле или фильтре. Усилитель, который принимает сигнал мощностью 1 Вт и производит сигнал мощностью 100 Вт, имеет коэффициент усиления

.

10log (1001) = 20 дБ (6)

Кабель, входной сигнал которого имеет амплитуду 3,0 В, а выходной сигнал имеет амплитуду 2.8 вольт показывает усиление

20log (2,83,0) = — 0,6 дБ (7)

или потеря

20log (3,02,8) = 0,6 дБ (8)

Обратите внимание, что обратное значение любого отношения выражается изменением его знака в дБ. Коэффициент 1 равен 0 дБ. Комплексные числа, фаза или отрицательные значения не могут быть выражены в дБ.

Контрольный вопрос

Сигнал, проходящий по коаксиальному кабелю на один километр, теряет половину своего напряжения. Экспресс,

1. Отношение входного напряжения к выходному
2. Соотношение входной и выходной мощностей
3. Отношение входного напряжения к выходному напряжению в дБ
4. Отношение входной и выходной мощностей в дБ.

Конечно, отношение входного напряжения к выходному составляет 2: 1, а отношение входной мощности к выходному (2) ² : (1) ² = 4: 1. Отношение напряжений, выраженное в дБ, составляет 20 log (2/1) = 6 дБ. Коэффициент мощности составляет 10 log (4/1) = 6 дБ. Это иллюстрирует одно из основных преимуществ выражения прироста или потерь в дБ. Пока импеданс постоянен, нет необходимости указывать, является ли соотношение мощностью или напряжением, когда оно выражается в дБ. Усиление 6 дБ однозначно означает, что мощность увеличилась в четыре раза, независимо от того, было ли исходное измерение напряжением, током или мощностью.С другой стороны, если бы мы просто сказали, что один сигнал был вдвое сильнее , чем другой, было бы неясно, имеет ли он вдвое большую мощность или вдвое большую амплитуду.

Пример 1-1: Определение отношений в дБ

Укажите следующие коэффициенты в дБ:

Выражение амплитуд сигналов в дБ

Амплитуды сигналов также могут быть выражены в децибелах как отношение амплитуды к заданному эталону. Например, амплитуда сигнала 100 мкВ также может быть выражена как

20log (100 мкВ1 мкВ) = 40 дБ (мкВ) (9)

Контрольный вопрос

Выразите следующие амплитуды сигнала или поля в их нормальных единицах:

1. 6 дБ (мкВ)
2. 20 дБ (мкА)
3. 20 дБ (A)
4. 100 дБ (мкВ / м)
5. 100 дБ (мкВт)

Единицы измерения в скобках после «дБ» указывают на то, что выражаемая величина является амплитудой.

Каждое из приведенных выше количеств просто конвертируется следующим образом:

1. 6 дБ (мкВ) = 20log (X1 мкВ) → X = 10620 мкВ = 2 мкВ
2. 20 дБ (мкА) = 20log (X1 мкА) → X = 102020 мкА = 10 мкА
3. 20 дБ (A) = 20log (X1 A) → X = 102020 A = 10 A
4. 100 дБ (мкВ / м) = 20log (X1 мкВ / м) → X = 1010020 мкВ / м = 105 мкВ / м
5. 100 дБ (мкВт) = 10log (X1 мкВт) → X = 1010010 мкВт = 1010 мкВт

В децибелах

Зачем выражать амплитуды сигналов в дБ? В конце концов, никогда не возникает двусмысленности относительно того, является ли величина мощностью или напряжением, если указаны амплитуда и ее единицы.Реальная мощность работы в дБ — это расчетные отношения.

Ранее мы упоминали сравнение 10-ваттного приемника с 5-ваттным приемником. В уравнении (2) мы показали, что приемник был на 3 дБ выше спецификации. В этом случае, если мощность была выражена в дБ (Вт),

10 Вт = 10log (10 Вт1 Вт) = 10 дБ (Вт) (15)

5 Вт = 10log (5 Вт1 Вт) = 7 дБ (Вт). (16)

Мы могли бы рассчитать соотношение как,

10 дБ (Вт) −7 дБ (Вт) = 3 дБ. (17)

Вместо того, чтобы делить амплитуды для определения отношения, мы можем просто вычесть амплитуды, выраженные в дБ (·).Опять же, пока импеданс постоянен, не имеет значения, работаем ли мы с единицами измерения мощности, напряжения или тока.

Пример 1-2: Определение отношений в дБ

Укажите следующие коэффициенты в дБ:

дБм

Одной из наиболее распространенных единиц измерения в децибелах является дБ (мВт) или дБ относительно 1 милливатта.Это почти всегда записывается в сокращенной форме, дБм (т. Е. Без буквы «W» и скобок). Многие осциллографы и анализаторы спектра дополнительно отображают амплитуды напряжения в дБмВт. Поскольку дБм — это единица измерения мощности, мы должны знать импеданс измерения, чтобы преобразовать дБм в вольты. Например, напряжение, выраженное как 0 дБмВт на 50-омном анализаторе спектра, равно

.

0 дБм = 10log (X1 мВт) ⇒ X = 1 мВт X = | V | 250 Ом V = (1 мВт) (50 Ом) = 0,2236 В. (18)

Пример 1-3: Указание напряжений в дБм

Укажите следующие напряжения в дБм, предполагая, что они были измерены с помощью осциллографа с сопротивлением 50 Ом:

1 мкВ → (1 мкВ) 250 = 2 × 10−11 мВт → 10log (2 × 10−111) = — 107 дБм

2 мкВ → (2 мкВ) 250 = 8 × 10−11 мВт → 10log (8 × 10−111) = — 101 дБм

10 мкВ → (10 мкВ) 250 = 2 × 10−9 мВт → 10log (2 × 10−91) = — 87 дБм

1 В → (1 В) 250 = 20 мВт → 10log (201) = 13 дБм

2 В → (2 В) 250 = 80 мВт → 10log (801) = 19 дБм

10 В → (10 В) 250 = 2000 мВт → 10log (20001) = 33 дБм

В этом примере мы видим, что удвоение напряжения добавляет 6 дБ (т.