Вот один из примеров ситуации, когда нельзя использовать отношение :
Напряжение питания в помещении 120В. Сопротивление подводящих проводов 6 Ом. Лампочка на 60 Вт уже включена. На сколько уменьшится напряжение на лампочке, если параллельно лампочке подключить нагреватель мощностью 240 Вт?
Итак, я знаю, как решить это, используя P=V^2/R, но я не понимаю, почему мы не можем использовать P=VI для того же самого. Почему мы не можем?
Ты можешь. 1/общее сопротивление = 1/сопротивление 1 + 1/сопротивление 2. Вы можете вычислить общее сопротивление и, следовательно, общий ток. и вы можете выработать мощность оттуда. Вы должны понимать основы параллельных цепей
Я знаю, как решить это, используя P=V²/R, но я не понимаю, почему мы не можем использовать P=VI для того же самого. Почему мы не можем?
TL;DR - в упражнении есть неустановленное допущение о том, что сопротивление нагрузок является постоянным.
Для устройства заявленная мощность указана при его номинальном напряжении, поэтому P = VI даст вам ток при полном напряжении 120 В. Для пассивных нагрузок, если напряжение питания падает, ток падает, а мощность падает еще больше.
Что касается нагревателя и лампочки, упражнение, вероятно, предполагает, что сопротивление будет постоянным, потому что они ничего вам о них не говорят. В действительности рабочее сопротивление лампы и нагревателя при напряжении ниже номинального не будет таким же, как при их номинальном напряжении, потому что мощность меньше, поэтому рабочая температура меньше, а температура влияет на сопротивление (примерно на 7% между холодной и номинальной рабочей температурой).
Также мы должны предположить, что нагрузки являются пассивными - ни нагреватель, ни лампа не имеют обратной связи, чтобы поддерживать одинаковую мощность при изменении питания. Светодиодные лампы без диммирования будут пытаться поддерживать тот же ток и, следовательно, яркость при изменении напряжения. Многие нагреватели имеют термостат, поэтому усредняют одну и ту же выходную мощность в течение нескольких минут, если напряжение изменяется при поддержании одной и той же температуры; если бы в вопросе упоминались эти случаи, то P было бы константой, и вы бы использовали P = IV полностью. В хорошем ответе должны быть упомянуты сделанные предположения.
Вы можете либо заменить I=V/R на P=VI, дав вам P=V²/R, что даст вам R=V²/P, номинальное сопротивление нагрузки от номинальной мощности при указанном напряжении, либо сделать это в два шага, чтобы получить ток при указанном напряжении и номинальной мощности, тогда I = V / R для номинального сопротивления.
Вы также можете аппроксимировать и предположить, что ток через нагрузки такой же, как и при номинальной мощности и напряжении нагрузки, и I=P_nominal/V_nominal .
Использование P = VI таким образом обычно достаточно хорошо для реального мира — нагрузка 60 Вт составляет 0,5 А, нагрузка 240 Вт — 2 А, поэтому вам нужен провод, который может передавать 2,5 А без слишком большого падения напряжения. 2,5А через 6R дают 15В. Это большее падение, чем вы могли бы допустить в действительности, и приближение тем хуже, чем больше падение. Но приближение достаточно хорошее, если вы суммируете нагрузку на удлинитель или цепь корпуса, так как вы бы выбрали размер провода для падения всего на несколько процентов.
Для пассивных нагрузок эта ошибка будет означать, что вы переоцениваете ток, поэтому это безопасное приближение. Для чего-то вроде импульсного источника питания для серводвигателя двигатель имеет одинаковую потребляемую мощность независимо от входа в источник питания, поэтому источник питания имеет обратную связь, чтобы потреблять больший ток при более низком входном напряжении, и это не было бы безопасным приближением. - вам нужно будет решить квадратное уравнение, если у вас есть нагрузка с фиксированной мощностью, питаемая фиксированным сопротивлением провода ( V_load * I = P_load; V_load + I × R_wire = V_supply => V_load + P_load/V_load × R_wire = V_supply ).
В любом случае, вы не должны подключать нагреватели к цепям освещения, а значение I, которое вы получаете из P_номинал = V_номинал × I_номинал, не совпадает с тем значением, которое было бы в подводящих проводах из-за падения напряжения, поэтому применяйте P=VI, когда ни одно из значений условия фиксированы, не дает вам ничего полезного.
Вы всегда можете использовать для чисто резистивных цепей или чисто цепей постоянного тока в установившемся режиме.
Из закона Ома
Таким образом
Для цепей переменного тока, включающих емкость и/или индуктивность наряду с сопротивлением, иногда называют кажущейся мощностью. Чтобы определить реальную мощность (Вт), рассеиваемых на сопротивлении цепи, вам нужен угол сдвига фаз между напряжением и током.
Надеюсь это поможет.
Андрей
Стивен
КонсервыОрги