Lekce 23 Ohmův zákon. Připojovací vodiče

Pro zajištění tuhnutí a optimalizaci doby tvrdnutí betonu bez protimrazových přísad v zimě musí mít roztok kladnou teplotu. Při lití bednění v zimě voda v betonovém roztoku zamrzne a proces hydratace cementu se zastaví. Také při záporných teplotách led v betonové směsi ničí betonový monolit. Současně zvýšení teploty obnovuje a urychluje hydratační procesy probíhající v roztoku. Pokud je objem betonu velký a teplota je záporná, je nutné položit vodič PNSV a připojit topný okruh k síti 380V nebo 220V. Ale v závislosti na objemu betonového roztoku a venkovní teplotě může teplo generované v něm stačit k přirozenému ztuhnutí směsi.

Když jsou teploty na staveništi příliš nízké, používá se pro ohřev litého objemu betonu sekční pokládka kabelu PNSV. Tato metoda se také používá, pokud není možné provést kvalitní tepelně izolační vrstvu pro bednění, nebo pokud je poměr plochy betonové vrstvy k objemu roztoku větší než 10 m -1.

Technické a provozní vlastnosti kabelu PNSV:

Ve všech případech není nutné ohřívat beton elektřinou – vývojový diagram pro ohřev betonové malty kabelem PNSV má některé vlastnosti:

1. Ocel v proudovodném jádru kabelu má vysoký měrný odpor (ρ), takže se kabel při průchodu středních proudů zahřívá mnohem více než měděný nebo hliníkový kabel. Standardní hodnota proudu pro zabetonovaný kabel PNSV je 14-16A. Je třeba mít na paměti, že tato hodnota proudu roztaví izolaci v otevřeném okruhu, který není uložen v betonu. Proto musí být kabel PNSV připojen ke zdroji pomocí měděného nebo hliníkového kabelu, který má nižší měrný odpor ρ. Pokud takový vodič není, je dovoleno připojit topný okruh na napětí dvouvodiče PNSV.
2. Nedovolte překrývání nebo pokládání několika kabelů ve vzdálenosti ≤ 15 mm, aby nedošlo k přehřátí kabelu, poškození elektrické izolace a zkratu.
3. Ocelový drát má nízkou pružnost, proto musí být kabel uložen do betonu s poloměrem ohybu minimálně 25 mm.
4. Technologický postup ohřevu betonové vrstvy okruhem s kabelem PNSV omezuje pokládku úseku při pouličních teplotách nad -15 0 C. Při mrazu pod -15 0 C ztuhne a zkřehne tenká vrstva plastové izolace a při ohnutí se často zlomí.
5. Aby bylo zajištěno rovnoměrné zahřívání betonového roztoku, doporučuje se chránit kabel PNSV vrstvou kovové fólie o tloušťce 0,25-0,5 mm.
6. Elektrický obvod topné části se skládá z několika kusů drátu. Vodiče mohou být navzájem spojeny buď pomocí spojovacích bloků nebo pomocí pravidelných zákrutů. Zahřívání betonového roztoku je vždy organizováno jako jednorázové a krátkodobé opatření, takže kontaktní plochy nestihnou ve vlhkém prostředí oxidovat. Kontakty „studeného“ vodiče (kabel, který vede ke zdroji napětí) s vodičem PNSV však musí být zesíleny pájením nebo připojením ke svorkám.

Mechanické a elektrické vlastnosti elektrického kabelu jsou určeny způsobem ohřevu betonu. Při zahřívání monolitické vrstvy se bude teplota zvyšovat rychlostí 10 0 C za hodinu a po zastavení ohřevu klesá rychlostí 5 0 C za hodinu. Pokud je délka drátu nesprávně vypočtena, rychlost ohřevu bude větší, což povede ke zvýšení vnitřních pnutí a vzniku mikrotrhlin v betonu. Napětí je regulováno pomocí elektronického nebo elektromechanického obvodu v samotném transformátoru.

Při napájecím napětí 380 V přes snižovací transformátor je hlavním faktorem pro omezení proudu přehřátí sekce PNSV. Proto je do schématu kladení drátu pro ohřev betonu často zahrnuto několik paralelních okruhů.

Jak vypočítat délku drátu v úseku

Pro výpočet ohřevu betonu pomocí drátu PNSV bere schéma pokládky v úvahu dvě povinné proměnné:

1. Beton se musí zahřát. Množství tepla zadrženého v betonu závisí na teplotě ulice, větru, správně nainstalované tepelné izolaci, geometrii bednění a jakosti cementu.
2. Jmenovitá hustota výkonu kabelu (P). Pokud je beton vyztužený, pak P ≈ 30-35 W/m, pro běžný beton P ≈ 35-40 W/m.

Je trochu obtížnější vypočítat maximální délku jednoho úseku kabelu PNSV. Pro výpočet potřebujete znát měrný odpor (ρ) kovového jádra různých průřezů:

V ideálním případě je nutné do sekce přivést proud 14-16 A, zde se hodí Ohmův zákon – U = I x R, kde:

• U – napájecí napětí;
• I – proud v obvodu;
• R – odpor sekce.

Příklad: při napětí U = 75 V a proudu I = 15 A za snižovacím transformátorem je potřeba získat úsekový odpor R = 75 ˸ 15 = 5 Ohmů. Pokud je průřez jádra 1,4 mm, pak bude mít vodič o délce 50 m tento odpor. Výpočet je následující: 5 Ohm ˸ 100 Ohm/km = 0,05 km (50 m).

Toto je příklad zjednodušené metody výpočtu. V reálných podmínkách se bude odpor kabelu měnit s teplotou, takže bude potřeba provést korekce výsledku.

Po nabytí pevnosti lze beton zpracovávat mechanicky – řezání, vrtání, štípání, ale všechny operace je vhodné provádět diamantem potaženými nástroji, aby nedošlo ke vzniku mikrotrhlin. Například vrtání vrtákem s diamantovým jádrem lze provádět i na železobeton.

23. Elektřina. Ohmův zákon. Připojovací vodiče.

1. Jaký je proud ve vodiči, proteče-li průřezem vodiče za 1 min 30 μC elektřiny? [0,5 × 10-3]

2. Na proměnný kondenzátor je přivedeno napětí 100 V. Jaký proud protéká vodiči, pokud se kapacita kondenzátoru mění rovnoměrně rychlostí 10 nF/s? [1 mk]

3. Drátem protéká proud 10 A. Najděte hmotnost elektronů procházejících průřezem tohoto drátu za 1 hodinu [0,2 mg].

4. Elektrický obvod se skládá ze dvou kusů měděného drátu o průřezu 2 mm 2 a 3 mm 2 zapojených do série. Porovnejte rychlosti uspořádaného pohybu elektronů ve vodičích. [1,5]

5. Odpor vodiče je 81 Ohm. Byl rozřezán na několik částí a tyto části byly zapojeny paralelně, v důsledku čehož se odpor stal 1 Ohm. Na kolik kusů jsi ten drát nastříhal? [9]

6. Určete hustotu proudu procházejícího cívkou z tenkého měděného drátu o délce 10 m, na kterou je přivedeno napětí 17 mV. [10]

7. Určete odpor cívky ocelového drátu o průměru 1 mm a hmotnosti 300 g [9].

8. Dva dráty – nichrom a ocel – mají stejnou hmotnost. Délka ocelového drátu je 20krát delší než délka nichromového drátu. Kolikrát se liší jejich odpory, pokud je měrný odpor nichromu 10krát a hustota 1,07krát větší než u oceli. [0,026]

9. Měděným vodičem o průřezu 0,17 mm2 protéká proud 0,025 A Určete, jaká síla působí na jednotlivé elektrony z elektrického pole. [3 × 10-22]

10. Nichromová spirála topného zařízení musí mít odpor 30 Ohm při teplotě ohřevu 900 o C. Kolik metrů drátu je třeba vzít na výrobu spirály, je-li plocha průřezu drátu 0,3 mm2? [6]

11. Wolframové vlákno elektrické lampy při teplotě 2000 o C má odpor 204 ohmů. Určete jeho odpor při teplotě 20 o C. [22]

12. Na jakou teplotu se zahřeje nichromová elektrická topná podložka, je-li známo, že proud procházející vinutím v okamžiku zapnutí (20 o C) je 1,09krát vyšší než provozní? [247]

13. Kolik žárovek 6,3 V by se mělo použít na girlandu na vánoční stromeček, aby ji bylo možné zapojit do sítě městského osvětlení? [35]

14. Oblouková lampa vyžadující pro své napájení napětí 40 V a proud 10 A je připojena k síti o napětí 120 V přes reostat z konstantanového drátu o průřezu 2 mm 2 . Určete odpor reostatu a délku drátu potřebnou k jeho výrobě. [8; 32]

15. Železná tyč je zapojena do série s uhlíkovou tyčí stejné tloušťky. V jakém poměru jejich délek je odpor takové kombinace nezávislý na teplotě? [6]

16. Dva sériově zapojené odpory byly zapojeny do sítě 24 V. Současně se proudová síla rovnala 0,6 A. Když byly rezistory zapojeny paralelně, celkový proud byl 3,2 A. Určete odpor rezistorů. [30; 10]

17. Když jsou dva vodiče zapojeny do sítě v sérii, je proud 6,25krát menší, než když jsou tyto vodiče zapojeny paralelně. Kolikrát se liší odpory vodičů? [4]

18. Reostat je zapojen do série s rezistorem o odporu R _o . Určete odpor reostatu, který umožňuje snížit proud n jednou. [ R nebo (n — 1)]

19. Nakreslete grafy závislosti celkového odporu obvodu na odporu pravé části reostatu, pokud: a) je v obvodu zařazen pouze reostat; b) v okruhu je zahrnut reostat uzavřený sám o sobě; c) paralelně k reostatu je připojen rezistor s odporem rovným odporu reostatu.

20. V jakých mezích lze regulovat napětí v obvodech napětí na potenciometru s odporem R, odpovězte na stejnou otázku, je-li potenciometr zapojen mezi dva odpory R v sérii.

21. Elektrický sporák je připojen k síti 220 V pomocí vodičů s odporem 5 Ohm, přičemž napětí na sporáku je 210 V. Jaké bude napětí na sporáku, když k němu budou paralelně připojena stejná kamna? [200]

22. Ampérmetr s odporem 10 Ohmů je určen pro proud 30 mA. Jaké další odpory je třeba vzít, aby bylo možné měřit napětí ve dvou rozsazích: 3, 15 V? [90; 490]

23. Měděný vodič délky 0,02 cm a průřezu 20 mm3,4 je paralelně připojen k ampérmetru s odporem 2 Ohm. Určete proud v obvodu, pokud ampérmetr ukazuje 0,3 A. [6,3]

24. Boční ampérmetr měří proudy do 10 A. Jaký největší proud může tento ampérmetr změřit bez bočníku, pokud je odpor ampérmetru 0,02 Ohm a odpor bočníku je 0,005 Ohm? [2]

25. Voltmetr zapojený do série s odporem 70 Ohm ukazuje napětí 100 V, když je napětí v obvodu 240 V. Co ukáže voltmetr, když je zapojen do série s odporem 35 kOhm ve stejné síti? [0,34]

26. Hodnota dělení zařízení je 15 × 10 -6 A/div. Přístrojová stupnice má 200 dílků, vnitřní odpor je 100 Ohm. Jak z tohoto zařízení vyrobit voltmetr pro měření napětí 200 V nebo ampérmetr pro měření proudu 4 A? [66,6 k; 0,07]

27. Prsten je vyroben z drátu délky S, odpor R _o . Kam by měly být připojeny vodiče, kterými prochází proud, aby se snížil odpor n jednou? [1:4]

28. Určete celkový odpor obvodů složených z rezistorů stejného odporu. r. Místa připojení k elektrickému obvodu – A и B. [ R = r /2; R = 3 r / Xnumx; R = 0,8 r ]

29. Určete odpor krychle s odporem každé hrany R. Zvažte různé možnosti připojení. [5 r /6; 7 r /12; 3 r / 4]

30. K baterii s EMF 4,5 V a vnitřním odporem 1 ohm byl připojen rezistor s odporem 8 ohmů. Jaký proud teče obvodem? Jaké je napětí na vnějším odporu? [0,5; 4]

31. V obvodu sestávajícím ze zdroje s EMF 6 V, vnitřním odporem 2 Ohmy a vnějším odporem poteče proud 1 A, jaký proud poteče obvodem, když se vnější odpor zdvojnásobí? [0,6]

32. K baterii s EMF 3 V byl připojen rezistor s odporem 20 Ohm. Úbytek napětí na rezistoru byl zjištěn 2 V. Určete zkratový proud. [0,3]

33. Když byl ke zdroji proudu připojen odpor 5 Ohm, proud byl 1 A, a když byl připojen odpor 15 Ohm, byl proud 0,5 A. Určete EMF zdroje proudu a jeho vnitřní odpor. [10; 5]

34. Sestrojte obvod sestávající ze zdroje s EMF E, vnitřní odpor r a vnější odpor R, grafy závislosti proudu v obvodu a napětí na svorkách zdroje na vnějším odporu.

35. Kolikrát má být vnější odpor zdroje proudu větší než vnitřní odpor, aby chyba ve výpočtech (zanedbání vnitřního odporu) zdroje nepřesáhla 1%. [100]

36. Obvod tvoří baterie s vnitřním odporem 5 Ohm a zátěž s odporem 15 Ohm. Když je odpor připojen k zátěži paralelně a poté sériově, proud přes odpor se nemění. Jaký je odpor rezistoru? [45]

37. Ke generátoru je připojeno 100 paralelně zapojených lamp, každá s odporem 1,2 kOhm. Napětí na lampách je 220 V. Vnitřní odpor generátoru je 6 Ohm. Určete EMF generátoru. [330]

38. Určete úbytek napětí na rezistorech a zdroji proudu, stejně jako sílu proudu, pokud R₁ = 6 ohmů, R ₂ = 12 ohmů, R ₃ = 5 ohmů, r = 3 ohmů, E = 12 B. Rezistory R₁ и R ₂ zapojeny paralelně k sobě navzájem a do série R₃. [1; 0,67; 0,33; 5; 4; 9]

39. Obvod se skládá ze dvou sériově zapojených odporů uzavřených na zdroj proudu. Jaké by mělo být EMF baterie, pokud je intenzita pole v kondenzátoru připojeném paralelně k odporu 2 kV/m? Vzdálenost mezi deskami je 5 mm. Všechny odpory jsou stejné. [30]

40. Když byl 15 ohmový odpor připojen paralelně ke kondenzátoru připojenému ke svorkám baterie, náboj na kondenzátoru se snížil 1,2krát. Jaký je vnitřní odpor? [3]

41. Tři odpory 20 Ohm jsou připojeny ke zdroji proudu s EMF 6 V a vnitřním odporem 5 Ohm. Určete náboj na 1 μF kondenzátoru zapojeném do série s jedním z odporů. [4 × 10-6]

Viz nový web V. Grabceviče o fyzice a také vtipy o škole.