Электрические устройства «берут то, что им нужно»

Если ему нужно 500 мА, то потребуется 500 мА, даже если вы обеспечиваете мощность 3000 мА . Если вы стоите на дне Ниагарского водопада с 10-литровым ведром, вы можете наполнить его до 10 литров , хотя водопад может дать гораздо больше.

Обычно это относится к лампам накаливания, двигателям, другим устройствам, состоящим из катушек, и большей части электроники, предшествующей полупроводникам. Это также в целом верно для многих интегральных схем, которые по мере необходимости потребляют энергию от шин питания.

Это особенно неверно для светодиодов и биполярных транзисторов, оба из которых могут легко потреблять достаточный ток для самоуничтожения, если только они не удерживаются при очень определенном напряжении.

Перенапряжение почти всегда плохо почти для всего. Простая электроника может работать при пониженном напряжении (двигатели, лампы). Полупроводников не будет.

Представьте себе электрическое соединение в виде вала, который может вращаться и может соединять машину, которая будет приводиться в действие валом, с устройством, которое заставит его вращаться. Если приводное устройство вращает вал, реальная машина, не имеющая источника энергии, будет прикладывать по крайней мере некоторый крутящий момент в направлении, противоположном вращению (фактически пытаясь замедлить его) - некоторый крутящий момент в этом направлении возникнет. от трения входного подшипника, если ничего другого. Количество энергии, передаваемой через вал, будет произведением крутящего момента и скорости вращения в радианах в секунду [единицы измерения — радианы в секунду, потому что при этой скорости конец рычага крутящего момента будет перемещаться на l расстояния — единицы длины будут перемещаться на l расстояния -единиц в секунду].

Некоторые типы приводных устройств «пытаются» обеспечить определенный крутящий момент практически на любой скорости. Другие типы приводных устройств будут «пытаться» вращать вал с определенной скоростью, создавая столько крутящего момента (до некоторого предела), сколько требуется для этого. Большинство типов приводных устройств будут вращаться с некоторой скоростью без нагрузки, но будут вращаться медленнее в условиях увеличения крутящего момента нагрузки.

И наоборот, некоторые типы приводных устройств будут применять почти постоянный уровень крутящего момента независимо от того, насколько быстро они приводятся в движение, некоторые почти не будут применять крутящий момент при движении ниже определенной скорости, но «пытаются» предотвратить вращение входного сигнала быстрее, чем это, сопротивление с таким большим крутящим моментом, который необходим для этого (до определенного момента). Многие типы приводных устройств будут оказывать сопротивление с некоторым крутящим моментом почти независимо от скорости, но крутящий момент будет больше при более высоких скоростях, чем при более низких.

Каждый раз, когда крутящий момент поставщика выше, чем у потребителя, скорость вала будет увеличиваться; когда он ниже, он уменьшится. Поскольку увеличение скорости приводит к падению крутящего момента большинства водителей, но вызывает увеличение крутящего момента большинства потребителей, скорость будет увеличиваться до тех пор, пока не достигнет уровня, при котором два уровня крутящего момента равны.

В некоторых случаях можно считать, что скорость вращения устанавливается поставщиком; в некоторых случаях он устанавливается потребителем. Во многих случаях это устанавливается взаимодействием двух.

В электрическом мире ток во многом аналогичен скорости вращения, а напряжение аналогично крутящему моменту. Точно так же, как можно приложить крутящий момент без чего-либо движущегося, но (при отсутствии подшипников качения) невозможно непрерывное движение без крутящего момента, точно так же можно приложить напряжение без протекания тока, но протекание тока (за исключением сверхпроводников) требует напряжения. Одна странная вещь в аналогии заключается в том, что большинство двигателей потребляют ток, пропорциональный механическому крутящему моменту, при этом сбрасывая напряжение, пропорциональное сумме их скорости вращения (они также сбрасывают некоторое дополнительное напряжение, пропорциональное приложенному току).

Рассмотрим закон Ома :

Здесь у нас есть три переменные: напряжение, ток, сопротивление. Для любой резистивной нагрузки эти три всегда будут связаны этим уравнением.

Если это трудно понять, рассмотрите более наблюдаемое, знакомое уравнение с тремя переменными, второй закон Ньютона :

Сила есть произведение массы на ускорение. В среде без трения к чему-то, что не ускоряется, не должно быть приложено никакой силы. С учетом трения к чему-то, что не ускоряется, должны быть приложены силы, которые точно компенсируют трение, так что результирующая сила равна нулю. Когда есть сила, масса будет ускоряться; и он будет меньше ускоряться, если он более массивный.

Допустим, вы хотите буксировать прицеп с постоянной скоростью. Ваш прицеп будет иметь некоторое трение от воздуха и шин, и тягачу придется уравновешивать эту силу, чтобы поддерживать желаемую скорость. Если прицеп еще не движется, тягачу придется приложить больше усилий, чтобы разогнать прицеп. Если вы буксируете в гору, потребуется еще больше усилий для преодоления гравитации. При спуске вам может понадобиться применить силу, направленную назад.

Неважно, используете ли вы велосипед или локомотив в качестве тягача, главное, чтобы вы могли прикладывать достаточную силу для поддержания желаемой скорости. В любом случае сила одинакова, хотя диапазон сил, которые могут быть переданы велосипедом и локомотивом, очевидно, сильно различается.

Вы также можете иметь буксировочную машину, которая запрограммирована не на движение с постоянной скоростью, а на приложение постоянной силы. В этом случае, если предположить, что масса прицепа постоянна, ускорение будет таким, каким оно должно быть, чтобы удовлетворить$F=ma$. Если мы предположим, что шоссе ровное, вы, вероятно, разгоните прицеп до некоторой скорости, пока трение не помешает дальнейшему ускорению, и тогда ваша скорость будет постоянной.

Большинство источников электропитания предназначены для поддержания постоянного напряжения. Для большинства нагрузок, если вы хотите, чтобы через них проходил больший ток, вы должны применить более высокое напряжение, чтобы преодолеть противодействующие силы, создаваемые сопротивлением нагрузки.$E$устанавливается блоком питания, а$R$по нагрузке, таким образом, будет только один$I$который удовлетворит$E = IR$. Не все источники питания будут способны обеспечить достаточный ток (и реже источник питания может иметь минимальный ток), но при условии, что схема работает в соответствии со спецификациями источника, напряжение останется постоянным, а ток будет изменяться в зависимости от нагрузки. .

Ток вытягивается, напряжение выталкивается.

(Упрощенное объяснение) Двигатель представляет собой большой резистор, ограничивающий ток, проходящий через него. Это длинный виток проволоки. При заданном напряжении V и сопротивлении катушки R с помощью обычной формулы закона Ома I = V/R вы получите необходимый ток.

Светодиод — это по сути очень-очень маленький резистор, вроде предохранителя, так как он пропускает очень большой ток, нагреваясь по пути. По сути, это короткое замыкание. Для полезной цели излучения света этот ток должен контролироваться извне. Если бы тепло не было проблемой (тепло на светодиодном соединении убивает его), оно просто действовало бы как очень-очень маленький резистор.

Думайте о двигателе как о светодиоде + резистор. Вот и все, что есть на самом деле, если говорить простыми словами. И по мере изменения напряжения меняется ток через эту комбинацию светодиод + резистор или двигатель.

мы знаем, что приводы, такие как двигатели постоянного тока, шаговые двигатели, реле, соленоиды, сделаны с помощью катушек (индукторов); когда подается питание, он используется для получения большего тока от источника, чем его номинальный; потому что противо-ЭДС катушки равна нулю в условия запуска (если мы используем быстродействующие предохранители, они могут перегореть), поэтому только они даны с более высоким номинальным током.

Другой пример: существует разница между батареями, используемыми в автомобилях, и инвертором. Когда автомобиль запускается, батарея должна подавать большой ток (очень высокий пусковой ток) в течение нескольких секунд, тогда ток нагрузки будет очень меньше (легкие нагрузки, аудио). системы); батарея, используемая с инвертором, должна всегда давать постоянный ток (пусковой ток будет меньше по сравнению с автомобилями).

но нагрузки, такие как светодиоды, являются чисто нереактивными, поэтому потребляемый ими ток не может меняться, поэтому он может питаться от источника с точным номинальным током.