Bir devrede kaybedilen enerjiyi hesaplarken neden P = I²R'yi kullanabilirim ama P = V² / R'yi kullanamıyorum?

11

Bir sorun kitabı üzerinden çalışıyorum ve bunun cevabı ile kafam karıştı:

12 V'luk bir pil 2 saniyeliğine 60 A güç sağlar.

Devredeki tellerin toplam direnci 0.01 Ohm'dur.

S1. Sağlanan toplam güç nedir?

S2. Kablolarda ısı olarak kaybedilen enerji nedir?

A1:

Toplam güç çıkışı = 12 * 60 * 2 = 1440 Joule.

Şimdiye kadar iyi.

A2:

Kitaptaki cevap bu:

P = I²R * t = 3600 * 0.01 * 2 = 72 Joule

Bu benimle iyi. Ancak, denklem P = V² / R ...

P = V² / R * t = 12² / 0.01 * 2 = 28.800 Joule

Bu denklemlerin ikisi de P içindir, peki bana nasıl farklı cevaplar veriyorlar?

— thatsagoal
kaynak

6

Devrede sadece kablolardan daha fazlası var ... ama ne olduğunu söylemiyorlar, bu yüzden bu konuda herhangi bir hesaplama yapamazsınız.

— Photon

2

Denklemdeki V düşündüğünüz gibi değil. Bu gerilim var telde ben şimdiki tıpkı tel aracılığıyla .

— user253751

33

60A, 0.01ohm direnç ile 600mV düşüş sağlar. Denklemde kullanmanız gereken voltaj budur .

— Ignacio Vazquez-Abrams
kaynak

Tamam Bu yüzden dirençte kaybedilen gücü bulmak için genellikle P = I ^ 2R konuşmasının kullanıldığını anlıyorum. P = V ^ 2 / R ne zaman kullanılır?

— thatsagoal

1

@thatsagoal: Gerilim düşümü (V) ve yük direncine (R) sahip olduğunuzda.

— Ignacio Vazquez-Abrams

11

İstediğiniz zaman hangisini daha kolay kullanın. Ama V, yaşadığım herşeyin karşısında olmalı. Ben bilmiyorsanız, o zaman V ^ 2 / R kullanmak için iyi bir zamandır. V bilmiyorsanız, o zaman I ^ 2 * R'yi kullanmak için iyi bir zamandır.

— mkeith

35

Sorun, açıkça dile getirilmeyen bir şeyi anladığınızı varsayar: teller ve (bilinmeyen) yük seri olarak bulunur . Bu nedenle akünün voltajını değil akımı paylaşırlar.

Durum bu:

şematik

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Diğerlerinin belirttiği gibi, küçük dirençleri göz önüne alındığında, teller arasındaki voltaj düşüşü küçüktür.

Bildiğiniz, aynı akımın hem yükte hem de kablolarda akmasıdır, bu nedenle kablolamada kaybedilen gücü hesaplamak için kullanmanız gereken bilgilerdir.

— Lorenzo Donati - Codidact.org
kaynak

3

Telin direnci için Amerikan sembolünü ve yük için Avrupa sembolünü kullanmak bir kural mıdır?

— v7d8dpo4

@ v7d8dpo4 Eh, sadece Avrupa direnç sembolünü bilinmeyen bir kutuyu tasvir etmek için hızlı bir yol olarak kullandım (bu yüzden önemli olan doğrusal bir yük veya bir direnç olduğu ima edilmez). Avrupa'da olmama rağmen, dirençler için Amerikan sembolünü tercih ediyorum. Avrupa tipi empedanslar veya doğrusal olmayan (veya jenerik) yükler gibi "jenerik kutular" için çok kullanışlıdır. Her neyse, şematik fiziksel durumun hızlı bir şekilde anlaşılabilir bir tasviri olarak tasarlandı, endüstriyel bir standart şema olması gibi bir anlamı yok.

— Lorenzo Donati - Codidact.org

6

Kitaptaki cevap bu: P = I²R * t = 3600 * 0.01 * 2 = 72 Joule

O zaman daha iyi bir kitap almalısın çünkü bu kesinlikle yanlış. Güç yapar eşit I²R ama eşit değildir I²R * t yok. Enerji = I²R * t.

Sağlanan toplam güç nedir?

Toplam yük direnci (teller dahil) 12V / 60A = 0.2 ohm'dur, bu nedenle sağlanan toplam güç 144 / 0.2 = 720 watt'tır.

Kablolarda ısı olarak kaybedilen enerji nedir?

Kablolarda kaybedilen güç 60² * 0.01 = 36 watt'tır, bu nedenle verilen enerji bu sayı zamanla çarpılır (2 saniye) = 72 jul.

Bir devrede kaybedilen enerjiyi hesaplarken neden P = I²R'yi kullanabilirim ama P = V² / R'yi kullanamıyorum?

Ohm yasasını kullanarak, I = V / R bu nedenle I²R, V² / R olan (V / R) ²R olur. Sadece bahsettiğiniz voltajın aktığım akımın olduğu bir direnç üzerinde olduğundan emin olun. Başka herhangi bir şey tesadüfen yanlış veya muhtemelen "doğru" olabilir.

— Andy aka
kaynak

Üzgünüm, güç ve enerjiyi karıştırdım. Sorumu düzeltirim.

— thatsagoal

2

@thatsagoal Hayır, bunu yapma çünkü birkaç kişi cevaplarında işaret etti ve sadece p # s # i # g insanları kapatacaksın. Cevabı bir öncekine geri aldım (siğiller ve hepsi). Lütfen bunu neden yaptığımı anlayın.

— Andy aka

2

12 V 60 A sağlıyorsa, Ohm yasası uyarınca devredeki toplam direnç . Yük direncinin tel ile seri olduğu varsayıldığında, yük direncinin direncine sahip olduğu anlamına gelir . $\frac{12~V}{60~A} = 0.2~\Omega$ $0.2 - 0.01 = 0.19~\Omega$

Yani, Ohm Yasası'ndan, yük üzerindeki voltaj düşüşü ve tel üzerindeki voltaj düşüşü . Bu tel direnci ile kullanılmalıdır gerilimi: . $0.19 \cdot 60 = 11.4~V$ $0.01 \cdot 60 = 0.6~V$ $\frac{0.6^2}{0.01} \cdot 2 = 72~J$

Orijinal mantığınızdaki yanlış anlama, tel direncinin devrede tek direnç olmadığıdır.

— Dan Brown
kaynak

2

OP Aralık 2016'da bir cevabı kabul etti. EE.SE'ye hoş geldiniz.

— Transistör

1

Güç birim zaman başına enerjidir. Enerji jul cinsinden, watt cinsinden (joule / saniye) ölçülür.

Kablolarda kaybedilen güç I ^ 2 * R'dir.

190m (12V / 60A - 0.01 ) yükü, sadece kablo bağlantısı olan bir kısa devre ile değiştirilirse, enerji hesaplamanız doğru olacaktır . Akü gerçekten 12V'a tutulursa akım muazzam (1200A) olurdu ve teller böylece 14.4kW'yi dağıtır ve hızla yanar. Gerilim için neden 48V kullandığınızdan emin değilim. $\Omega$ $\Omega$

Verilen durumda enerjinin% 95'i yüke neden olur ve% 5'i kablolamada kaybolur. İki saniye için toplam güç 720W'dir ve kabloda 36W kaybedilir ve yük için 684W bırakılır. İki saniyede 72 jul kablolamayı ısıtır.

— Spehro Pefhany
kaynak

0

Her şeyden önce, pil tarafından sağlanan tüm gücün tel tarafından tüketilen güce eşit olmadığını anlamanız gerekir. Pilin kendisinde kayıplar olacaktır.

pil tarafından sağlanan gücü bulmak için, P = V * I formülünü kullanırız ; burada V, terminali arasındaki voltaj ve I, pozitif terminalden akan akımdır.

Tel direnci tarafından tüketilen gücü bulmak için. tercih ediyoruz, P = I ^ 2 * R; burada I telden geçen dirençtir / direnç ve R telin sunduğu dirençtir.

Direnç boyunca voltaj konusunda emin olmadığımızdan V ^ 2 / R kullanamayız. Her zaman kaynağın kendisinin sunduğu direnç olan herhangi bir voltaj kaynağına seri olarak bağlı direnç olacaktır. Voltaj, dahili olarak sunulan direnç ile bağlı bir yük arasında paylaştırılır. Ancak bunların içinden akan akım her zaman aynıdır.

Direnç tarafından tüketilen gücü bulmak için I kare * R formülü ile gitmek doğrudur.

— RVK
kaynak