Circuits électroniques et domaines de l'électrotechnique, puissance, tension, courant etrésistancesont les quatre grandeurs physiques les plus fondamentales et les plus critiques. Comprendre et maîtriser correctement les formules de calcul entre elles est d'une grande importance pour concevoir des circuits, analyser les performances des circuits et résoudre des problèmes pratiques. Cet article présentera systématiquement les formules de calcul de la puissance, de la tension, du courant et de la résistance pour aider les lecteurs à maîtriser pleinement les connaissances pertinentes.
1. Définition et formule de calcul de la tensionLa tension est la différence de potentiel entre les charges dans un circuit, mesurée en volts (V). La tension est la « pression » qui entraîne le flux d’électricité.
La formule de base pour calculer la tension est la suivante :
\[ V = I \times R \]
Parmi eux, V est la tension (volts), I est le courant (ampères) et R est la résistance (ohms). Cette formule est dérivée de la loi d'Ohm, qui constitue la relation fondamentale entre la tension, le courant et la résistance.
2. Définition et formule de calcul du courantLe courant est le flux de charge, mesuré en ampères (A). Le courant représente la quantité de charge traversant la section transversale d’un conducteur par unité de temps.
La formule de calcul du courant est également basée sur la loi d'Ohm :
\[ I = \frac{V}{R} \]
Autrement dit, le courant est égal à la tension divisée par la résistance. En mesurant la tension et la résistance, le courant peut être calculé.
3. Définition et formule de calcul de la résistanceLa résistance est la résistance d’une substance au courant électrique et son unité est l’ohm (Ω). La valeur de la résistance dépend de la nature du matériau, de sa longueur et de sa section transversale.
La formule de calcul de la résistance est la suivante :
\[ R = \frac{V}{I} \]
De plus, la résistance des conducteurs peut être calculée à partir de paramètres physiques :
\[ R = \rho \times \frac{L}{A} \]
Parmi eux, ρ est la résistivité du matériau (Ω·mètre), L est la longueur du conducteur (mètres) et A est la section transversale (mètres carrés).
4. Définition et formule de calcul de la puissanceLa puissance est l'énergie consommée ou convertie par un circuit par unité de temps, et son unité est le Watt (W).
La formule de base de calcul de la puissance est la suivante :
\[ P = V \ fois I \]
Autrement dit, la puissance est égale au produit de la tension et du courant.
Combinée avec la loi d'Ohm, la puissance peut également être exprimée comme suit :
\[ P = I^2 \times R \]
ou
\[ P = \frac{V^2}{R} \]
Ces trois formules peuvent être sélectionnées et utilisées de manière flexible en fonction de quantités connues.
5. Calcul de puissance dans les circuits ACDans les circuits CA, la tension et le courant changent avec le temps, et les calculs de puissance doivent prendre en compte l'angle de phase.
La formule de calcul de la puissance effective (puissance active) est la suivante :
\[ P = V_{\text{rms}} \times I_{\text{rms}} \times \cos\phi \]
Parmi eux, \( V_{\text{rms}} \) et \( I_{\text{rms}} \) sont respectivement les valeurs efficaces de la tension et du courant, et \(\phi\) est la différence de phase entre la tension et le courant.
6. Calcul équivalent des résistances dans les circuits compositesDans les circuits réels, plusieurs résistances sont généralement connectées en série ou en parallèle.
Somme des résistances série :
\[ R_{\text{总}} = R_1 + R_2 + \cdots + R_n \]
Somme des résistances parallèles :
\[ \frac{1}{R_{\text{总}}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \cdots + \frac{1}{R_n} \]
7. Exemples d'applications pratiquesEn supposant que la résistance dans un circuit est de 10 Ω et que la tension est de 20 V, le courant est :
\[ I = \frac{V}{R} = \frac{20}{10} = 2A \]
La puissance est :
\[ P = V \ fois I = 20 \ fois 2 = 40W \]
Ces calculs aident à concevoir des composants de circuit appropriés pour éviter les surcharges.
La puissance, la tension, le courant et la résistance sont des concepts de base en électricité et sont étroitement liés par la loi d'Ohm et la formule de puissance. La maîtrise de ces formules de calcul constitue non seulement la base de l'apprentissage de la théorie des circuits, mais également un outil important pour la conception et le dépannage des circuits. Qu'il s'agisse d'un circuit CC ou d'un circuit CA, l'application correcte de ces formules peut améliorer efficacement les performances et la sécurité du circuit. Nous espérons que le contenu de cet article pourra aider les lecteurs à comprendre en profondeur et à appliquer de manière flexible les méthodes de calcul de la puissance, de la tension, du courant et de la résistance.
