Электротеория автомобильной аудиосистемы — основы и закон Ома

На протяжении нескольких лет команда Best Car Audio публикует статьи о характеристиках, функциях и преимуществах всевозможных автомобильных аудиосистем. продукты и услуги. На третьем курсе пришло время вернуться к основам и поговорить об основных теориях электричества и о том, как они связаны с нашими автомобильными аудиосистемами. Возьмите что-нибудь выпить, устраивайтесь поудобнее и наслаждайтесь:пришло время узнать об основах и законе Ома!

Что такое электричество?

В самом общем виде электричество — это группа заряженных электронов, которые можно использовать для выполнения работы. Электричество в наших автомобилях поступает из двух источников:аккумулятора и генератора. После того, как аккумулятор используется для запуска автомобиля, генератор переменного тока заряжает аккумулятор и обеспечивает электроэнергией вентиляторы, освещение, электронные схемы и компьютеры, обеспечивающие работу наших автомобилей.

Терминология:напряжение

Чтобы понять электричество, вам нужно понять несколько терминов. Первое, о чем мы поговорим, это напряжение. Напряжение — это единица измерения, которая количественно определяет разницу электрического потенциала между двумя точками. Единицей измерения СИ является вольт, который обозначается заглавной буквой V.

Еще раз, что касается наших автомобилей, у нас есть электрическая система 12 В. В частности, полностью заряженный автомобильный аккумулятор будет иметь напряжение 12,6 вольт для обычной свинцово-кислотной конструкции. Некоторые аккумуляторы AGM работают при напряжении от 13,0 до 13,2 В.

Вы можете рассматривать напряжение как электрическое давление. Представьте себе резервуар с водой, стоящий на столе. Если вы подсоедините шланг ко дну резервуара, сила тяжести будет выталкивать воду из дома. Если у вас бак большего размера, давление, выталкивающее воду из шланга, будет больше. Таким образом, большее напряжение сродни большему давлению.

Терминология:актуальная

Важно знать количество электричества, проходящего через цепь. Мы используем единицу СИ ампер для количественной оценки объема электронов, движущихся в проводнике. Первоначальное определение ампера включало количественную оценку магнитной силы, создаваемой между двумя бесконечно длинными параллельными проводниками (проводами). Хотя это правильное определение, оно никогда не используется в школах или на каком-либо обучении. Более простое объяснение состоит в том, что 1 ампер тока эквивалентен 6,2415093 × 10^18 элементарных зарядов, проходящих через границу за период в одну секунду. Элементарный заряд — это электрический заряд, переносимый одним протоном.

Используя нашу аналогию с водой, ток, текущий в электрической цепи, подобен количеству воды, текущему в трубе или шланге. Количество воды, протекающей по этому шлангу, будет измеряться в галлонах или литрах в минуту. Чем выше число, тем больше давление на воду. Итак, вернемся к нашей электрической терминологии:чем больше напряжения, тем больше ток протекает через нашу цепь.

Выбрать конкретный пример в автомобильном примере сложно, потому что автомобили сильно различаются по своим электрическим потребностям. С учетом сказанного, большинство новых легковых и грузовых автомобилей имеют генератор переменного тока, который может обеспечить ток от 65 до 120 ампер для питания различных устройств. Батареи также сильно различаются, как и рейтинги, доступные для количественной оценки количества тока, который они обеспечивают. Большинство аккумуляторов имеют емкость от 60 до 80 ампер-часов. Этот рейтинг описывает способность батареи обеспечивать ток силой 1 ампер в течение 60–80 часов, прежде чем она будет считаться разряженной. К сожалению, это уравнение нельзя изменить. Аккумулятор не может обеспечить силу тока от 60 до 80 ампер в течение часа из-за ограничений в процессе химического взаимодействия.

Терминология:сопротивление

Сопротивление — это описание сопротивления протеканию тока в цепи. Мы используем единицу СИ ом для количественной оценки этого значения. В отличие от напряжения и тока, для обозначения сопротивления используется заглавная греческая буква омега:Ω. Большее сопротивление в цепи снижает способность электронов течь и, таким образом, уменьшает количество протекающих ампер.

В нашем примере с водой и бочкой пережатие шланга увеличило бы сопротивление и уменьшило количество протекающей воды. В электрической системе размер проводников, которые мы используем для подключения цепей, и конструкция самих цепей определяют, какое сопротивление присутствует.

Терминология:закон Ома

К счастью, в простых схемах зависимость между напряжением, током и сопротивлением является линейной. Когда у нас есть больше доступного напряжения, больше тока течет для данного сопротивления. Точно так же меньшее сопротивление в цепи приводит к протеканию большего тока при заданном напряжении. Закон Ома – это простое математическое уравнение, позволяющее вычислить любое из трех значений, если известны два других.

Вот три уравнения:

Напряжение =Ток x Сопротивление Ток =Напряжение ÷ Сопротивление Сопротивление =Напряжение ÷ Сила тока

V =I x R I =V ÷ R R =V ÷ I

Понимание закона Ома является наиболее важным фактором в работе и понимании электрических цепей.

Примеры закона Ома

Одно из наиболее распространенных выражений, используемых при обучении людей закону Ома, звучит следующим образом:в цепи с потенциалом в один вольт и сопротивлением в один ом будет протекать ток в один ампер. Видя взаимосвязь между этим утверждением, мы можем вычислить, что при фиксированном сопротивлении потечет ток в два ампера, если мы увеличим напряжение до двух вольт. Другими словами, по мере увеличения потенциала напряжения, приложенного к цепи, ток в цепи также будет увеличиваться, пока сопротивление остается постоянным.

Вот и все для нашего первого урока по теории автомобильной аудиосистемы. На следующем уроке мы поговорим о том, как мы можем использовать электричество для выполнения работы, и обсудим уравнения, используемые для количественной оценки этой работы как мощности.