tiistai 13. marraskuuta 2012

Sähkötekniikka pt. 3: Ohmin laki ja tehon kaava

- Ohmin laki kuvaa virran, jännitteen ja resistanssin keskinäistä riippuvuutta. Sen avuulla voidaan selvittää virtapiirin suureita matemaattisesti. Ohmin laki auttaa myös ymmärtämään useita hyvinkin arkipäiväisiä sähkötekniikan ilmiöitä. Ohmin laki kirjoitetaan muotoon U=RI, josta saadaan johdettua seuraavat kaavat: I=U/R ja R=U/I
- Sähkötehon kaava kuvaa sekunnissa kulutettua tai tuotettua energiamäärää. Sähkötehon tunnus on P ja yksikkö watti W. Watti on johdettu yksikkö energian yksiköstä joulesta, 1W = 1 J/s. Kaavoja ovat P=UI, josta voidaan johtaa U=P/I ja I=P/U.
- Apuna voi käyttää sekä ohmin laissa että sähkötehossa esimerkiksi ns. "muistikolmiota" tai P=UI(m)U=RI sääntöä (kirjaimella M ei ole tässä tapauksessa mitään virkaa, vaan sen on vain tarkoitus muuttaa kaavat helpommin muistettavaan muotoon.
- Sähköteho tulee usein vastaan, kun puhutaan jonkin laitteen sähkönkulutuksesta. Esimerkkejä joidenkin laitteiden sähkötehoista:
  • Auton ajovalopolttimo = 55W
  • Auton parkkivalopolttimo = 5W
  • Jarruvalopolttimo = 25W
  • Takalasinlämmitin = 200W
  • Ydinvoimala/generaattori = 860MW
  • Verkkovirtalaturit = 600W
Laskuja:

1: Laske virtapiirin teho, kun jännite on 12v ja virta 22,5A.

P=UI
P = 12 V * 22,5A = 270 W

2: 1,1kW sähkömoottori pyörii 200A virralla, mikä on jännite?

U = P/I
U = 1100W / 200A =  5,5 V

3: Virtapiirin virta on 21 A, jännite on 12 V, mikä on resistanssi? 

R = U/I
R = 12V / 21A =  0,57142... = 0,57Ω

4: Laturilta mitataan 52 A virta, latausjännite on 14,3 V, mikä on latausvirtapiirin resistanssi ja teho?

R = U/I
R = 14,3V / 52A = 0,275Ω

P = UI
P = 14,3V * 52A = 743,6W

5: Takalasinlämmittimen teho on 240 W, lämmittimeltä mitattu jännite on 12 V, mikä on virtapiirin resistanssi?

P = UI
240W = 12V * X || / 12V
240W / 12V = X
20 A = X

U = RI
12V = Y * 20A || / 20A
12V / 20A = Y
0,6Ω = Y

Ω = 0,6

6:  Generaattorin maksimiteho on 3kW, virtapiirin resistanssi 3 ohmia, jännite 12V, mikä on virta?

U = RI
12V = 3Ω * X || / 3Ω
12V / 3Ω = X
4A = X 

A = 4