Ну, про нагрузку я уже начала рассказывать в предыдущем своём рассказе. Совсем без нагрузки в электрической цепи почти всегда нельзя обойтись, иначе либо эта цепь будет разорвана и ток в ней совсем не потечёт, Либо в цепи будет короткое замыкание, и эта цепь в конце концов из-за этого выйдет из строя и ладно бы только это, но это может стать причиной пожара, или даже небольшого взрыва источника питания. Есть небольшое исключение – небольшие батарейки можно проверять в режиме кратковременного короткого замыкания специальным прибором, но об этом потом.
Однако самая главная причина, по которой нельзя обойтись без нагрузки, это то, что сама электрическая цепь и создаётся для того, чтобы эта самая нагрузка работала! Не нагрузка для электрической цепи, а наоборот, электрическая цепь для нагрузки! Дело в том, что электрическая цепь, это не какой-то абстрактный сферический конь в вакууме. Электрическую цепь практически всегда создают для конкретной цели. А именно для преобразования электрической энергии в какие-то полезные благие дела. Например, подогреть пищу, осветить помещение, раскрутить электродвигатель самоката (ой… это не всегда полезно…), обеспечить работу персонального компьютера и так далее. Итак, электрическая цепь преобразует электрическую энергию источника питания в какую-то полезность. В простейшем случае электрическая энергия напрямую (правда с небольшими потерями) преобразуется в другой вид энергии: тепло, свет, механическая, магнитная или химическая энергии. Потери при этом могут выражаться, например, в нагреве проводов электрической цепи или нагреве источника питания. Конечно же, потери нежелательны и их стараются свести к минимуму, порой усложняя электрические цепи. Ярким примером такого усложнения является, например, индукционная плита на кухне.
Итак, нагрузка, это часто простой преобразователь электрической энергии в какую либо другую энергию. Это может быть спираль нагревателя в электрической конфорке, лампочка Ильича, катушка электромагнита и так далее. В более сложном случае это может быть какой-нибудь щёточный электродвигатель или даже целая электронная схема, которая управляет какими-либо сложными процессами, в результате которых возникает какая-то польза для человека или тех, кого он хочет облагодетельствовать (рыбок в аквариуме, например).
Чтобы нагрузка заработала, ей всегда нужна энергия (и пальцем без энергии не пошевелит!). Электрическая энергия зависит от напряжения и тока, а так же времени. Чем больше напряжение поступит с источника питания на нагрузку и, при этом, чем больше ток потечёт через эту нагрузку, тем больше энергии будет брать эта нагрузка. Говорят при этом, тем большая МОЩНОСТЬ будет выделяться на нагрузке. А мощность за единицу времени, это и есть энергия.
Напряжение измеряется и выражается в вольтах, об этом я уже рассказывала, а вот про ток ничего пока не говорила. Сила тока, ну или просто ТОК, тем больше, чем больше заряженных частиц проходит через какую- либо точку электрической цепи за секунду. В моём предыдущем опусе, я заряженные частицы представляла в виде суровых мужчин. Вот чем больше этих мужчин пройдёт по улице за секунду (например 0,5 мужчины за секунду), тем больше и будет ток. Ток измеряется в АМПЕРАХ – в честь человека, который исследовал всё это.
Мощность нагрузки вообще легко посчитать. Мощность, это напряжение, которое прикладывается к нагрузке в вольтах, помноженное на ток, который протекает через эту нагрузку. Прежде чем считать, надо выразить напряжение именно в вольтах, а не каких либо там милливольтах и ток в амперах (его тоже могут выражать например в миллиамперах) и, тогда мы получим мощность именно в ВАТТАХ (опять же был такой профессор, респект и ему!).
Я намеренно не приводила до сих пор ни формул, ни схем, чтобы не напрягать читателя и тем самым не напугать. Но совсем-то без рисунков нельзя. На одних мысленных экспериментах далеко не уедешь. Но не пугайтесь! Ничего страшного пока рисовать не буду.
Рисунок взяла с https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=TKnNVnukHbw
Итак, вот простейшая электрическая цепь, результатом работы которой, в лучшем случае буде свечение лампочки. А так же нагрев самой лампочки, нагрев проводов и батарейки (нагрев здесь, это побочные и как правило нежелательные эффекты). Однако ещё не факт, что если мы соберём такую схему, то лампочка засветится. Дело в том, что и лампочка, и источник питания (в данном случае батарейка), и даже толщина проводов, должны быть подходящими, иначе может ничего не заработать!
Ещё в первом своём опусе я говорила, что без напряжения не будет и тока и что напряжение создаёт источник питания. Итак, наша батарейка должна создавать разность потенциалов в цепи (разность потенциалов это и есть НАПРЯЖЕНИЕ). Но самые распространённые батарейки создают разность потенциалов 1,5 вольта. А загорится ли наша лампочка от такого напряжения? В принципе это вполне возможно, но очень трудно найти специально такую лампочку, так что вряд ли. Но и батарейки бывают всякие. Можно найти и нестандартную батарейку, скажем на 12 В, однако вряд ли эта батарейка обеспечит нужный нашей лампочке ток, а если и обеспечит, то ненадолго (запасов стимулирующих веществ в одной батарейке немного). Можно так же, как я упоминала в своём первом опусе, сделать составную батарейку (в этом случае уже говорят БАТАРЕЯ). Если мы составляем батарейки вслед друг за другом (говорят ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО), то мы увеличиваем разность потенциалов (НАПРЯЖЕНИЕ) – обычно по 1,5 В на одну батарейку и количество этих вольт суммируется (10 батареек – это полтора вольта помножим на 10 и получим пятнадцать вольт). Батарейка по сути это тоже улица для заряженных частиц и эта улица может быть тесной для них. Через слабую батарейку можно и не добиться нужного тока. В таком случае можно подключать батарейки параллельно. Когда две улицы параллельно и на каждой одинаково раздают стимулирующее, поток заряженных частиц может быть даже удвоен, а если три параллельно, то можно и утроить ток. В общем, по разному составляя батарейки, всегда можно обеспечить нужные напряжение и ток. Лампочка когда продаётся, всегда имеет строго определённые параметры. При подборе батареек для батареи, нужно исходить именно из параметров лампы. Так как я уже говорила, электрическая цепь изготавливается для нагрузки, а не наоборот.
Рисунок взяла с https://www.ozon.ru/product/lampa-avtomobilnaya-2-sht-seger-p21-5w-12v-1518627655/?at=99trKZvALCDpjLYGSyEE5PXTQB6pEXhpA4zGLUvlj4Wz
Ну вот, например, возьмём такую лампу и постараемся её засветить.Это простейшая НЕ СВЕТОДИОДНАЯ лампа, что называется лампочка Ильича в обиходе. Из параметров лампы видим, что она на 12V – это 12 В так часто обозначают, чтобы иностранцам понятно было. На самом деле, автомобильная лампа допускает и 15V и даже 16V – не должна сгореть, так как когда двигатель в автомобиле заводится, и начинает работать генератор, в бортовой сети напряжение поднимается до 14,5V и это нормально для автомобиля. Однако и при 12V, то есть с выключенным двигателем, такая лампочка всё равно будет светиться (хоть и более тускло). Положено раз написано! Также из параметров этой лампы видим, что нормальная мощность у неё 5W или 5 Вт (ВАТТ) если по русски. Давайте выясним, какой рабочий ток у лампы будет при напряжении 12V. Построим простейшую формулу, обозначив как положено в физике мощность через P, напряжение через U и ток через I (не пугайтесь это очень простая будет формула).
Итак, я уже говорила, что мощность P нагрузки равна напряжение U приложенное к ней, помноженное на ток I протекающий через нагрузку. То есть P = U * I
Например, 8W = 4V * 2A (8=4*2 если в простых цифрах это выразить)
Зная мощность и напряжение легко посчитать ток I=P/ U (для предыдущего примера это будет 2A=8W/4V, или 2=8/4 если в расчёте использовать только цифры)
Итак, для 5ти ваттной лампочки на 12вольт, нормальный рабочий ток (при котором она гарантированно будет светиться) будет I=P/U=5W/12V=0,42A (приблизительно)
Ну и вот теперь, для засветки такой лампы, как надо подключить батарейки? Для организации напряжения 12V, достаточно взять 8 батареек типа АА (они позволяют больший ток и дольше его могут обеспечивать) и лучше при этом брать щелочные (alcaline) батарейки – они хоть дороже, но они и ток могут обеспечит до 5A в лучшем варианте и ёмкость у них (то есть количество стимулов для заряженных частиц внутри) от 1,5 до 3 ампер в час. Последнее означает, что такая батарейка может поддерживать ток от 1,5А до 3А в течение часа (нам напомню, надо 0,42А). Значит в лучшем случае, 3/0,42=7 часов примерно будет светиться наша лампа, а потом хоть какая-то батарейка внутри батареи всё-таки сдохнет, и улица через батарею для заряженных частиц будет перекрыта, но пульку расписать в преферанс вполне можно успеть при этом!
И да, реальный ток, протекающий через блок питания, как правило гораздо меньше, чем максимально допустимый в этом источнике ток. А зачем напрягать его по полной???
Если понравилось, ставьте лайки, подписывайтесь! Мой email для связи anastasialoposova@yandex.ru