Pewien makaronożer o nazwisku Bertolucci w roku 1987 nakręcił całkiem niezły film pod tytułem "Ostatni cesarz". Miałem przyjemność oglądać to monumentalne dziełko w wersji niemieckiej i zapamiętałem, że ostatni cesarz chiński po swojej detronizacji/abdykacji został umieszczony w czymś w rodzaju obozu/więzienia poprawczego, gdzie zwrócono mu uwagę, żeby "ciszej szczał do wiadra", gdyż innych więźniów nocą pobudzi. Osoba napominająca go użyła tamże wtedy niemieckiego czasownika "urinieren", a sam cesarz miał na imię Pui (właściwszy zapis Puyi).
Istnieje również podstawowe szkolne klasycznie przekazywane prawo Ohma. Nasza znakomita "facetka od fizyki" w SP3 w Dzierżoniowie, Pani Jaruzelska, wbiła nam jeszcze "za początkowego Jaruzela" do mózgownicy, że "natężenie prądu jest wprost proporcjonalne do napięcia i odwrotnie proporcjonalne do oporu", co przekłada się na pierwotny najważniejszy "trójkąt Ohma". Większość nauczycieli zapomina jednakże, że istnieje również i drugi wtórny trójkąt Ohma, odnoszący się do mocy elektrycznej (i tenże drugi trójkącik wypływa wprost z pierwszego).
Mając więc w mózgownicy niemieckie zdanie memoryzujące "Kaiser Pui uriniert" (= Cesarz Pui oddaje mocz.) możemy od razu zobrazować oba trójkąty Ohma i utrwalić sobie w mózgownicy podstawowe prawidło elektryczne, jakim jest właśnie prawo Ohma ("ośli mostek" dla mózgu ---» PUI oraz URI).
Napięcie <U> wyrażamy/podstawiamy oczywiście w woltach [V], natężenie, czyli prąd <I> w amperach [A], opór <R> w omach [Ω], a moc <P> w watach [W], bo są to przecież podstawowe jednostki obowiązujące w "Międzynarodowym Układzie Jednostek Miar SI".
Przykład praktycznego wykorzystania (opornik do radyjka):
Mam sobie małe kieszonkowe chińskie radyjko zasilane dwoma małymi
paluszkami (AAA), czyli 2 x 1.5 V = 3 V. Podłączając te bateryjki do
radyjka poprzez amperomierz stwierdzam, że przy największej sile głosu
radyjko pobiera 30 mA (= 0.03 A). Chciałbym to radyjko poprzez opornik
(= rezystor) zasilić z akumulatora samochodowego (12 V). Jak policzyć
wartość tego rezystora (korzystając z prawa Ohma)?
Ano tak:
Rv = Uges - Urad / Irad
Rv --> taki opornik będzie potrzebny
Uges --> napięcie zasilania (przed opornikiem; w woltach)
- --> minus (odejmujemy)
Urad --> napięcie, jakiego wymaga radyjko (w woltach)
/ --> podzielić przez (kreska ułamkowa)
Irad --> natężenie (= prąd), jaki pobiera moje radyjko w amperach
12 V - 3 V / 0.03 A = 9 V / 0.03 A = 300 Ω
POTRZEBNY BĘDZIE OPORNICZEK 300 Ω
A teraz szybko policzmy, na jaką moc trzeba kupić/założyć opornik:
Pv = (Uges - Urad) x Irad
ponieważ:
moc = napięcie x natężenie
Pv = (12 V - 3 V) x 0.03 A = 9 V x 0.03 A = 0.27 W = 270 mW
POTRZEBNY BĘDZIE OPORNIK O OBCIĄŻALNOŚCI MINIMUM 0.27 W, CZYLI
NAJBLIŻSZY DOSTĘPNY NA RYNKU TO 0.5 W (BO 0.25 W BĘDZIE CIUTKĘ ZA SŁABY,
ALE OD WIELKIEJ BIEDY TEŻ MÓGŁBY BYĆ UŻYTY)
=================
Uwaga!!! To jest wyliczenie TEORETYCZNE dla największej siły głosu
(= radyjko odpalone "na cały regulator"). W praktyce należy powiększyć
wartość rezystora ograniczającego o 10-30% (będzie zatem REALNIE
bezpieczniej wstawić tam oporniczek 330 Ω, 360 Ω lub nawet 390 Ω). Generalnie należy zawsze przeprowadzać dokładne pomiary poboru prądu/natężenia każdego urządzenia odbierającego energię i indywidualnie oraz "z rozsądnym zapasem" dobierać rezystor (w opisanym przykładzie nawet oporniczek ograniczający 470 Ω ... 510 Ω ... 560 Ω wcale nie będzie przesadą, zwłaszcza jeśli zamierzalibyśmy słuchać tegoż radyjka z niewielką siłą głosu, czyli bardzo cichutko). Przykład praktycznego wykorzystania (opornik dla diody LED):
Prosto jak krowie na rowie (= patrz grafika powyżej). Napięcia przewodzenia dla (pojedynczych) diodek LED o różnych kolorach emitowanego światła (znajdziesz właśnie na powyższym zestawieniu).
A tak liczymy opór ograniczający dla diody LED:
Rv = Uges - Uled / Iled
Rv --> wartość potrzebnego rezystora (w Ω)
Uges --> napięcie zasilające układ (przed rezystorem; w woltach)
- --> minus (odejmowanie)
Uled --> napięcie przewodzenia naszej diody LED (w woltach)
/ --> podzielić przez (kreska ułamkowa)
Iled --> natężenie (= prąd) w amperach, jaki normalnie świecąc
pożera nasza dioda LED, np. większość zwykłych czerwonych diodek LED
pobiera około 20 mA, czyli 0.02 A
Przykład obliczenia dla czerwonej diody LED (20 mA) zasilanej (poprzez rezystor) napięciem 12V:
12 V* - 1.6 V** / 0.02 A*** = 10.4 V / 0.02 A = 520 Ω****
* --> napięcie zasilania układu (przed rezystorem; w woltach)
** --> napięcie przewodzenia dla czerwonej diody LED (w woltach)
*** --> pobór prądu typowej czerwonej diody LED (20 mA przeliczone na ampery, czyli 0.02 A)
**** --> taki opornik będzie potrzebny (w Ω)
--------------------------------
A teraz wyliczymy, jaką dokładnie moc (w watach wzgl. miliwatach)
pobiera nasza dioda LED, dla której powyżej wyliczyliśmy potrzebny
rezystor:
Pv = (Uges - Uled) x Iled
ponieważ:
moc = napięcie razy natężenie [ P = U x I ], wynik będzie w watach (W)
Pv --> moc (w watach)
Uges --> napięcie zasilania układu (przed rezystorem), w woltach
- --> minus (odejmowanie)
Uled --> napięcie przewodzenia dla diody LED, w woltach
x --> razy (mnożymy)
Iled --> pobór prądu diody LED
Pv = (12 V - 1.6 V) x 0.02 A = 0.208 W = 208 mW
CZYLI KUPUJĄC/DOBIERAJĄC REZYSTOR OGRANICZAJĄCY DLA TEJ DIODKI LED
NALEŻY MIEĆ NA WZGLĘDZIE, ABY JEGO OBCIĄŻALNOŚĆ NIE BYŁA MNIEJSZA NIŻ
0.2 W (NAJBLIŻSZE "MOCOWO" DOSTĘPNE W HANDLU REZYSTORY MAJĄ 0.25 W, ALE
OCZYWIŚCIE MOŻNA TEŻ DAĆ "MOCNIEJSZY WATOWO") No i chyba nie muszę przypominać, że oporniki (= rezystory) ograniczające włączamy szeregowo, tak samo jak prąd (= natężenie) mierzymy szeregowo, czyli "amperomierz włączamy jak wodomierz" (prawo Ryśka Pieńkowskiego z Dzierżoniowa).
(Marcin Perliński)
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz