Prawo Ohma odpowiada na Twoje pytania

Zrozumienie elektroniki i rozwiązywania problemów z elektroniką zaczyna się od znajomości prawa Ohma. Nie jest to trudne i może znacznie ułatwić ci pracę.

Prawo Ohma było stałym towarzyszem mojej długiej kariery inżyniera radiowego. Relacje między woltami, amperami, omami i mocą sprawiły, że wszystko było tak zrozumiałe.

Niemiecki fizyk Georg Ohm opublikował tę koncepcję w 1827 roku, prawie 200 lat temu. Zostało ono później uznane za prawo Ohma i zostało opisane jako najważniejszy wczesny ilościowy opis fizyki elektryczności.

Ryc. 1 to lista prostych wzorów na wykorzystanie prawa Ohma. Nic skomplikowanego, tylko dobre odpowiedzi na Twoje pytania. Nie musisz być matematykiem, aby wykonywać obliczenia. Kalkulator w smartfonie z łatwością sobie z tym poradzi.

P to moc w watach, I to prąd w amperach, R to rezystancja w omach, a E to napięcie w woltach. Znajdź dowolną osobę znającą dwa pozostałe parametry.

Prawo Ohma dotyczące prądu
Kiedy patrzę na 100-watową żarówkę, myślę, że 120 woltów przy około 0.8 ampera (dokładniej 0.8333 ampera). Oznacza to, że zużywa się 100 watów mocy.

Więc ile świateł można założyć na 15-amperowy wyłącznik automatyczny? Zobaczmy - pojemność obwodu 15 amperów podzielona przez 0.8333 ampera dla każdej żarówki równolegle = 18 lamp. I odwrotnie, jest to 18 lamp x 0.8333 amperów na lampę = 14.9994 amperów… dokładnie na granicy wyłącznika.

Zasada mówi, że nie należy obciążać więcej niż 80% żadnego wyłącznika automatycznego dla bezpiecznika, czyli w tym przypadku 14 lamp. Zawsze zachowuj trochę wolnego miejsca w obwodzie. Jak wiesz, wyłączniki i bezpieczniki są używane do ochrony przed pożarami lub innymi dramatycznymi awariami podczas problemów z obwodem. Przy obecnym limicie stają się zawodne. Nie potrzebujesz uciążliwych przerw w pracy ani przepalenia bezpieczników z powodu zbyt bliskiej odległości od linii.


Prawo Ohma
Nie ma już wielu nadajników AM z modulacją płytkową wysokiego poziomu. Seria Gates BC-1 jest przykładem tej technologii z lat 1950–1970. Konstrukcja zwykle ma 2600 woltów zasilających lampy wzmacniacza mocy RF.

Takie zasilacze wymagają rezystora „upustowego” między wysokim napięciem a masą, aby obniżyć / upuścić wysokie napięcie do zera, gdy nadajnik jest wyłączony. Powinno to nastąpić za około sekundę. Zasilacz może pozostawać gorący przy wysokim napięciu przez kilka minut lub godzin, jeśli rezystor odpowietrzający ulegnie awarii. Jest to poważna kwestia bezpieczeństwa dla inżyniera pracującego nad tym, jeśli nie uda mu się zewrzeć kondensatora filtru wysokiego napięcia przed dotknięciem jakiejkolwiek części nadajnika.

Odpowietrznikiem w nadajniku Gates BC-1G jest R41, rezystor drutowy o wartości 100,000 100 omów / 2 watów. Widzisz jedną rękę trzymaną po lewej stronie zdjęcia na ryc.XNUMX.

Prawo Ohma mówi nam, że 2600 woltów na rezystorze do kwadratu (razy samo), a następnie podzielone przez rezystancję 100,000 67.6 omów, daje 100 wata rozpraszania mocy wymaganego w sposób ciągły przez rezystor o mocy 32.4 W. Można by pomyśleć, że wystarczyłby margines bezpieczeństwa 10%. Ten rezystor zwykle zawodził po 67.6 latach użytkowania. Odpowiedzią jest wentylacja, którą rezystor dostaje do chłodzenia. XNUMX watów ciepła musi gdzieś iść. Ten model przetwornika ma trochę, ale nie dużo, przepływu powietrza na dnie, w którym znajduje się rezystor.

Moją odpowiedzią było zastąpienie 100-watowego rezystora rezystorem o mocy 225 watów, jak widać na środku zdjęcia. Dało to większą powierzchnię, więc działało chłodniej, a przez to dłużej. Rezystor o mocy 100 watów kosztuje 15.14 USD w porównaniu z 18.64 USD za jednostkę o mocy 225 W. To tylko 3.50 dolara różnicy za ogromny wzrost niezawodności i bezpieczeństwa. Śruba, która utrzymuje go na miejscu, będzie musiała być dłuższa, jeśli wykonasz tę modyfikację. Nie ma sprawy.

Tak, obok rezystora i kondensatora wysokonapięciowego znajduje się ciąg oporników powielających licznik. Próbkuje wysokie napięcie dla woltomierza PA. Brud nagromadził się na końcu struny pod wysokim napięciem. To właśnie wysokie napięcie przyciąga brud i wymaga częstego czyszczenia, aby zachować niezawodność przetwornika. To konserwacja.

Obciążenie zastępcze RF w tym nadajniku ma sześć nieindukcyjnych rezystorów 312 Ω / 200 W. Nadajnik widzi 52 omy, ponieważ rezystory są równoległe. Prosta matematyka, 312 omów podzielone przez 6 rezystorów = 52 omów. Tak, 52 omy, 51.5 omów, 70 omów i inne impedancje były w przeszłości powszechne, zanim przetworniki półprzewodnikowe mniej lub bardziej wymusiły standard na 50 omów. Nadajniki oparte na lampach dostrajają się do prawie każdego obciążenia, podczas gdy nadajniki półprzewodnikowe są zaprojektowane do pracy z obciążeniami 50 omów… i nie dają mi żadnego VSWR!

Prawo Ohma dotyczące napięcia

Powiedzmy, że wiemy, że prąd o wartości 2 amperów trafia do rezystora o wartości 100 omów. Jakie jest napięcie na rezystorze?Formuła to 2 amperów x rezystancja 100 omów = 200 woltów. Na tej podstawie możemy obliczyć moc w rezystorze. Jest to prąd 200 woltów x 2 amperów = 400 watów.

Prawo mocy Ohma
Nadajnik Continental 816R-2 FM 20 kW FM może mieć na płytce lampy PA 7000 woltów przy pobieranym prądzie 3.3 ampera. Prawo Ohma mówi nam, że 7000 woltów x 3.3 ampera = 23,100 watów mocy. To jest moc wejściowa nadajnika, a nie wyjście. Moc wyjściowa zależy od sprawności wzmacniacza mocy, która zwykle wynosi 75%. Wówczas moc wyjściowa nadajnika wynosi 17,325 watów. Oznacza to również, że 25% mocy wejściowej jest tracone w wyniku ciepła. To daje 23,100 25 watów mocy wejściowej x 5775 = XNUMX watów ciepła.

Należy sprawdzić arkusze danych producenta pod kątem dokładnych numerów dla każdego modelu przetwornika.

Połowa mocy?

Połowa mocy nie oznacza, że ​​napięcie PA nadajnika wynosi połowę. Gdyby było to połowa, prąd PA będzie równy połowie, a moc wyjściowa RF będzie równa jednej czwartej. Będziesz pamiętać, kiedy lokalne stacje AM klasy 4 (obecnie klasy C) pracowały 1000 watów w dzień i 250 w nocy w nocy.

Nadajnik Gates BC-1 może mieć 2600 woltów PA i 0.51 ampera prądu PA w ciągu dnia. Możemy wyznaczyć rezystancję wzmacniacza mocy, biorąc napięcie PA 2600 i dzieląc je przez prąd PA 0.51 ampera. Odpowiedź to 5098 omów.

Ta sama rezystancja PA ma zastosowanie niezależnie od poziomu mocy tego nadajnika. Przy jednej czwartej mocy napięcie PA wynosi 1300 woltów. Prawo Ohma, używając tych samych 5098 omów, mówi nam, że prąd PA powinien wynosić 0.255 ampera. Tak, w praktyce tak się ułożyło. Prosta sztuczka polegała na podłączeniu 120 VAC do pierwotnego transformatora wysokonapięciowego nadajnika do pracy w nocy zamiast 240 VAC w dzień.

Przy jednej czwartej mocy amperomierz anteny odczytał połowę, a natężenie pola sygnałowego wynosiło połowę, a nie jedną czwartą. Przeanalizujmy to. Jeśli masz antenę 50 omów i moc 1000 watów, jaki jest prąd anteny? Korzystając z prawa Ohma, weź 1000 watów podzielone przez 50 omów = 20. Pierwiastek kwadratowy z tego wynosi 4.47 ampera. Podziel 250 watów przez taką samą rezystancję anteny 50 omów, a otrzymasz 5. Pierwiastek kwadratowy z tego wynosi 2.236 amperów, czyli połowa dziennego prądu anteny. To prawo Ohma.

Myśl o prawie Ohma, kiedy jesteś w pracy. Odpowiada na Twoje pytania i ma sens.

Zostaw wiadomość 

Lista komunikatów