Мощность в электрической цепи через напряжение
Причиной написания данной статьи явилась не сложность этих формул, а то, что в ходе проектирования и разработки каких-либо схем часто приходится перебирать ряд значений чтобы выйти на требуемые параметры или сбалансировать схему. Данная статья и калькулятор в ней позволит упростить этот подбор и ускорить процесс реализации задуманного. Также в конце статьи приведу несколько методик для запоминания основной формулы закона Ома. Эта информация будет полезна начинающим. Формула хоть и простая, но иногда есть замешательство, где и какой параметр должен стоять, особенно это бывает поначалу.
В радиоэлектронике и электротехнике закон Ома и формула расчёта мощности используются чаше чем какие-либо из всех остальных формул. Они определяют жесткую взаимосвязь между четырьмя самыми ходовыми электрическими величинами: током, напряжением, сопротивлением и мощностью.
Закон Ома. Эту взаимосвязь выявил и доказал Георг Симон Ом в 1826 году. Для участка цепи она звучит так: сила тока прямо пропорциональна напряжению, и обратно пропорциональна сопротивлению
Так записывается основная формула:
Путем преобразования основной формулы можно найти и другие две величины:
Мощность. Её определение звучит так: мощностью называется произведение мгновенных значений напряжения и силы тока на каком-либо участке электрической цепи.
Формула мгновенной электрической мощности:
Ниже приведён онлайн калькулятор для расчёта закона Ома и Мощности. Данный калькулятор позволяет определить взаимосвязь между четырьмя электрическими величинами: током, напряжением, сопротивлением и мощностью. Для этого достаточно ввести любые две величины. Стрелками «вверх-вниз» можно с шагом в единицу менять введённое значение. Размерность величин тоже можно выбрать. Также для удобства подбора параметров, калькулятор позволяет фиксировать до десяти ранее выполненных расчётов с теми размерностями с которыми выполнялись сами расчёты.
Когда мы учились в радиотехническом техникуме, то приходилось запоминать очень много всякой всячины. И чтобы проще было запомнить, для закона Ома есть три шпаргалки. Вот какими методиками мы пользовались.
Первая — мнемоническое правило. Если из формулы закона Ома выразить сопротивление, то R = рюмка.
Вторая — метод треугольника. Его ещё называют магический треугольник закона Ома.
Если оторвать величину, которую требуется найти, то в оставшейся части мы получим формулу для её нахождения.
Третья. Она больше является шпаргалкой, в которой объединены все основные формулы для четырёх электрических величин.
Пользоваться ею также просто, как и треугольником. Выбираем тот параметр, который хотим рассчитать, он находиться в малом кругу в центре и получаем по три формулы для его расчёта. Далее выбираем нужную.
Этот круг также, как и треугольник можно назвать магическим.
Источник
Энергия и мощность электрического тока
В любой замкнутой электрической цепи источник затрачивает электрическую энергию Wистна перемещение единицы положительного заряда по всей цепи: и на внутреннем и на внешнем участках.
и
;
Энергия источника (полезная), которая расходуется на потребителе: W=UIt;
Энергия источника (потери), которая расходуется на внутреннем сопротивлении источника: W=U0It;
Преобразование электрической энергии в другие виды энергий происходит с определенной скоростью. Эта скорость определяет электрическую мощность элементов электрической цепи:
;
Мощность источника определяется соотношением:
Мощность потребителя определяется соотношением:
Коэффициент полезного действияэлектрической цепиηопределяется отношением мощности потребителя к мощности источника:
Закон Джоуля — Ленца
Ток, протекая по проводнику, нагревает его (в этом случае электрическая энергия преобразуется в тепловую). Количество выделенного тепла будет определяться количеством электрической энергии, затраченной в этом проводнике.
Дж.
(кал).
Коэффициент 0,24 (электротермический эквивалент) устанавливает зависимость между электрической и тепловой энергией.
Часть3: Режимы работы электрических цепей
В электрических цепях все основные элементы делятся на активные и пассивные. Активными считаются элементы, в которых преобразование энергии сопровождается возникновением ЭДС (аккумуляторы, генераторы). Элементы, в которых ЭДС не возникает, называются пассивными.
Параметры электрических цепей:
Ток в замкнутой цепи 
;
Напряжение на клеммах источника 
;
Падение напряжения на сопротивлении источника 
;
Полезная мощность (мощность потребителя) 
.
Электрические цепи могут работать в трех режимах:
режим короткого замыкания R=0:
режим нагрузки R≠0:
;
;
;
.
Условие максимальной отдачи мощности: полезная мощность максимальна, когда сопротивление потребителя R станет равным внутреннему сопротивлению источника R0.
КПД при максимальной отдаче мощности равно 50%, к 100% КПД приближается в режиме, близком к холостому ходу.
Нормальным (рабочим) режимом называют такой режим работы цепи, при котором ток, напряжение и мощность не превышают номинальных значений, заданных заводом-изготовителем.
Источники тока могут работать в режиме генератора и в режиме нагрузки. Источники, ЭДС которых совпадают с направлением тока в цепи, работают в режиме генератора, а источники , ЭДС которых не совпадают с направлением тока, работают в режиме потребителя.
Напряжение источника, работающего в режиме генератора: 
.
Напряжение источника, работающего в режиме потребителя: 
.
Тема 1.3
Расчет электрических цепей постоянного тока
Основной целью расчета электрической цепи является нахождение ее параметров: ток, напряжение, сопротивление, мощность, КПД. Значения параметров дают возможность оценить условия и эффективность работы электротехнического оборудования и приборов во всех участках электрической цепи.
Для расчета электрических цепей основой служат законы Ома и Кирхгофа, Джоуля-Ленца.
К характерным элементам электрической цепи относятся ветвь, узел, контур.
Ветвью электрической цепи называется ее участок, на всем протяжении которого величина тока имеет одинаковое значение. Ветви, которые содержат источники питания называются активными, а которые не содержат их – пассивными.
Узлом электрической цепи называется точка соединения электрических ветвей.
Контуром электрической цепи называют замкнутое соединение, в которое могут входить несколько ветвей.
Сумма токов входящих в узел равна сумме токов, выходящих из узла. ИЛИ Сумма токов, сходящихся в узле равна нулю.
∑I=0; — математическое выражение первого закона Кирхгофа.
Алгебраическая сумма ЭДС в замкнутом контуре электрической цепи равна алгебраической сумме падений напряжений на всех участках этой цепи.
; — математическое выражение второго закона Кирхгофа.
Последовательное соединение потребителей
Последовательным соединением участков эй цепи называют соединение, при котором через все участки цепи проходит один и тот же ток.
Общее напряжение последовательно соединенных элементов равно сумме напряжений на каждом элементе согласно второму закону Кирхгофа: 
;
В соответствии с законом Ома: 
; Из этого соотношения следует:
; Таким образом, общее сопротивление цепи с последовательно соединенными элементами равно сумме этих сопротивлений.
Параллельное сопротивление потребителей
Параллельным соединением участков электрической цепи называется соединение, при котором все участки цепи присоединяются к одной паре узлов, то есть находятся под действием одного и того же напряжения.
Общий ток такого соединения согласно первому закона Кирхгофа будет равен сумме токов в отдельных ветвях: 
; В соответствии с законом Ома:
; Если поделить левую и правую части наU, получим:
;
Обратная величина общего эквивалентного сопротивления параллельно включенных потребителей равна сумме обратных величин этих потребителей.
Величина, обратная сопротивлению определяет проводимость потребителя g. Тогда для параллельно соединенных потребителей справедливо:
;
Источник