Ukubwa wa Umeme: Ni nini?

Electrical4u

Champu: Maelezo ya Kifupi kuhusu Umeme

China

Ni nini Ukingo wa Umeme?

Ukingo (ambao pia inatafsiriwa kama ukingo wa ohm au ukingo wa umeme) ni upimaji wa mshirikiano dhidi ya mzunguko wa umeme katika mzunguko wa umeme. Ukingo unapimwa kwa ohms, alama ya Greek omega (Ω).

Ukingo mkubwa zaidi, utaratibu mkubwa zaidi dhidi ya mzunguko wa umeme.

Wakati tofauti ya mzunguko inatumika kwa msambamba, mzunguko unanza kukua, au elektroni huru wananza kuhamia. Wakati wanahamia, elektroni huru huwashtani na atomu na molekuli za msambamba.

Kwa sababu ya washtani au udhibiti, kiwango cha mzunguko wa elektroni au umeme kinachukuliwa kwa hatari. Hivyo, tunaweza kusema kuwa kuna upinzani fulani dhidi ya mzunguko wa elektroni au umeme. Kwa hiyo, huu upinzani ulioeleweka na chochote ili kupinga mzunguko wa umeme unatafsiriwa kama ukingo.

Ukingo wa chombo chenye upelekiwa unapatikana kuwa—

kulingana moja kwa moja na urefu wa chombo
kulingana kinyume kwa eneo la kipengele cha chombo
kinategemea tabia ya chombo
Kinategemea joto

Kwa hisabati, ukingo wa chombo chenye upelekiwa unaweza kutafsiriwa kama,

$\begin{align*} R \propto \frac{l}{a} \end{align*}$

$\begin{align*} R = \rho \frac{l}{a} \,\, \Omega \end{align*}$

Kwa ambako R = upinzani wa mkandaa

$l$ = urefu wa mkandaa

a = eneo la kipengele cha mkandaa

$\rho$ = sababu ya uwiano wa chombo kilichojulikana kama upinzani wa chombo au upinzani mzuri wa chombo

Maelezo ya Upinzani wa 1 Ohm

Ikiwa potensiali wa 1 volt unatumika kwenye vitunguu viwili vya mkandaa na ikiwa umeme wa 1 ampere unatembea kupitia, upinzani wa mkandaa huo unatafsiriwa kuwa upinzani wa 1 ohm.

$\begin{align*} R = \frac{V}{I} \end{align*}$

$\begin{align*} 1 \,\, Ohm = \frac{1 \,\, Volt}{1 \,\, Ampere} \end{align*}$

Nini ni Viwango vya Uchunguzi wa Ukimbiaji wa Umeme?

Ukimbiaji wa umeme unamalizwa kwa (viwango vya SI kwa resistor) ohm, na Ω inatafsiriwa kama hii. Viwango vya ohm (Ω) vilipewa jina cha mwanasayansi mkubwa kutoka Ujerumani na mwanahisabati Georg Simon Ohm.

Katika viwango vya SI, ohm moja ni sawa na volt moja kwa ampere moja. Kwa hiyo,

$\begin{align*} 1 \,\, Ohm = \frac{1 \,\, Volt}{1 \,\, Ampere} \end{align*}$

Kwa hiyo, ukimbiaji pia unamalizwa kwa volt kwa ampere.

Resistansi zinazojenga na zinazotajwa kwa maeneo mengi ya thamani. Uniti ya ohm mara nyingi hutumiwa kwa thamani za resistansi za wastani, lakini thamani kubwa na ndogo za resistansi zinaweza kutafsiriwa kwa milliohm, kiloohm, megaohm, na kadhalika.

Kwa hivyo, uniti zinazopatikana za resistansi zinajenga kulingana na thamani zao, kama inavyoonyeshwa katika jadwalu ifuatayo.

Unit Name	Abbreviation	Values in Ohm $(\Omega)$
Milli Ohm	$m\,\,\Omega$	$10^-^3\,\,\Omega$
Micro Ohm	$\micro\,\,\Omega$	$10^-^6\,\,\Omega$
Nano Ohm	$n\,\,\Omega$	$10^-^9\,\,\Omega$
Kilo Ohm	$K\,\,\Omega$	$10^3\,\,\Omega$
Mega Ohm	$M\,\,\Omega$	$10^6\,\,\Omega$
Giga Ohm	$G\,\,\Omega$	$10^9\,\,\Omega$

Kiwango Lilifu cha Msumari

Isimu ya Ukimbo wa Umeme

Kuna isimu mbili muhimu za msumari zinazotumika kwa ukimbo wa umeme.

Isimu inayotumika sana kwa msumari ni mstari wa mzunguko ambao unatumika sana katika Amerika Kusini. Isimu nyingine ya msumari ni mraba mdogo unatumika sana nchini Ulaya na Asia, unatafsiriwa kama isimu ya kimataifa ya msumari.

Isimu ya msumari imeonyeshwa kwenye picha hapa chini.

企业微信截图_17099630627029.png 企业微信截图_17099630544755.png

Maelezo ya Kiwango cha Msumari

Maelezo msingi ya kiwango cha msumari ni:

Uhusiano kati ya Kiwango, Voto na Mawimbi (Sheria ya Ohm)
Uhusiano kati ya Kiwango, Nguvu, na Voto
Uhusiano kati ya Kiwango, Nguvu, na Mawimbi

Hizi zimekuzwa kwenye picha hapa chini.

Maelezo ya Kiwango 1 (Sheria ya Ohm)

Kulingana na sheria ya Ohm

$\begin{align*} V = I * R \end{align*}$

Kwa hivyo, upimaji ni uwiano wa mawimbi na umeme.

$\begin{align*} R = \frac{V}{I} \,\,\Omega \end{align*}$

Maelezo ya Upimaji 2 (Nguvu na Mawimbi)

Nguvu inayotumika ni mfululizo wa mawimbi na umeme.

$\begin{align*} P = V * I \end{align*}$

Sasa, weka $I = \frac{V}{R}$ katika hesabu hii tunapata,

$\begin{align*} P = \frac{V^2}{R} \end{align*}$

Kwa hivyo, tunapata uwiano wa mshindo kuwa ni namba ya mraba wa umeme na nguvu. Kwa hesabu,

$\begin{align*} R = \frac{V^2}{P} \,\,\Omega \end{align*}$

Maelezo ya Mshindo 3 (Nguvu na Mzunguko)

Tunajua kwamba, $P = V * I$

Weka $V = I *R$ katika mwisho wa maelezo tukapata,

$\begin{align*} P = I^2 * R \end{align*}$

Kwa hivyo, tunapata upimaji ni uwiano wa nguvu na mraba wa mwanja. Kwa hesabu,

$\begin{align*} R = \frac{P}{I^2} \,\, \Omega \end{align*}$

Tofauti kati ya Upimaji wa AC na DC

Kuna tofauti kati ya upimaji wa AC na DC. Hebu tukuzungumie kidogo.

Upimaji wa AC

Ukubwa wa upimaji (ikiwa na upimaji, reactance inductive, na reactance capacitive) katika mitandao ya AC unatafsiriwa kama impedance. Hivyo, upimaji wa AC pia unatafsiriwa kama impedance.

Upimaji = Impedance ikiwa,

$\begin{align*} R = Z \end{align*}$

Fomu ifuatayo hutoa thamani ya upinzani wa AC au uzuizi wa AC,

$\begin{align*} R_A_C = \sqrt{R^2 + (X_L-X_C)^2} \,\, \Omega \end{align*}$

Upinzani wa DC

Ukubwa wa DC ni wa kawaida, yaani hakunanamba ya mzunguko katika mtandao wa DC; kwa hivyo uzuizi wa kapasitansi na uzuizi wa induktansi katika mitandao ya DC ni sifuri.

Kwa hiyo, tu thamani ya upinzani wa mwisho au mstari unayofanya kazi wakati unaelekezwa DC.

Kwa hiyo, kutokana na sheria ya Ohm, tunaweza kupata thamani ya upinzani wa DC.

$\begin{align*} R_D_C = \frac{V}{I} \,\, \Omega \end{align*}$

Nini zaidi Upinzani wa AC au Upinzani wa DC?

Hakuna mwenendo wa ngozi katika mzunguko wa DC kwa sababu ya ukunguza wa uongozi wa DC ni sifuri. Kwa hiyo, upinzani wa AC unategemea zaidi kuliko upinzani wa DC kutokana na athari za mwenendo wa ngozi.

$\begin{align*} R_A_C = R_D_C \end{align*}$

Marahilini, thamani ya upinzani wa AC ni mara 1.6 ya thamani ya upinzani wa DC.

$\begin{align*} R_A_C = 1.6 * R_D_C \end{align*}$

Ukunguza wa Umeme, Uchafu na Joto

Ukunguza wa Umeme na Uchafu

Wakati mzunguko wa umeme (yaani, mzunguko wa vipepeo vilivyofanikiwa) hutoka kwa msambaji, kuna 'ukunguza' kati ya vipepeo viliyofanikiwa na mak molekyuli ya msambaji. Ukunguza huu unatafsiriwa kama ukunguza wa umeme.

Kwa hiyo, nishati ya umeme inayopatikana kwa msambaji hupataka joto kutokana na ukunguza au ukunguza wa umeme. Hii inatafsiriwa kama athari ya uchafu wa mzunguko wa umeme uliyotokana na ukunguza wa umeme.

Kwa mfano, ikiwa amperes I zinazotoka kwa muda wa sekundi t kupitia konduktori ambaye una ujanja R ohms, nishati ya umeme inayotolewa ni I2Rt joules. Nishati hii hutabadilika kwa aina ya joto.

Hivyo,

$\begin{align*} Heat \,\, produced \,\,(H) = I^2 * R * t \,\, joules \end{align*}$

$\begin{align*} = \frac{I^2 * R * t}{4.186} \,\, calories \end{align*}$

Mfano huu wa kutengeneza joto unatumika kujenga vifaa vya umeme vingineo vya kuongeza joto kama vile kiberuto cha maji, tostari ya umeme, chakula cha umeme, fagio la umeme, soldering iron, na vyenye. Mbinu msingi ya vifaa hivi ni sawa, maana, wakati furaha ya umeme hutoka kwa ujanja (ilitfsiriwa kama heating element), hii husababisha kutengeneza joto kinachotarajiwa.

Alloy yoyote inayotumika sana ya nickel na chromium inayoitwa nichrome ina ujanja zaidi ya mara 50 kuliko copper.

Mwenendo wa Joto kwenye Ujanja wa Umeme

Ujanja wa vitu vyote unabadilika kulingana na mabadiliko ya joto. Athari za mabadiliko ya joto ni mbalimbali kulingana na kitu.

Metali

Ukubadilika kwa ujanja wa umeme wa dhahabu safi (kama vile kupamba, alimini, fedha, na kadhalika) hupanda wakati joto linalopanda. Uongofu huu wa ujanja unapanda sana kwa maeneo ya joto yanayofanikiwa. Hivyo basi, dhahabu zina mlinganyo mzuri wa ujanja wa joto.mlinganyo mzuri wa ujanja wa joto.

Mikungugu

Ukubadilika kwa ujanja wa umeme wa mikungugu (kama vile nichrome, manganin, na kadhalika) pia hupanda wakati joto linalopanda. Uongofu huu wa ujanja unaweza kuwa usiofaulu na ndogo. Hivyo basi, mikungugu yana thamani chache ya mlinganyo mzuri wa ujanja wa joto.

Semi-Conductors, Insulators & Electrolytes

Ukubadilika kwa ujanja wa semiconductors, insulators & electrolytes hupungua wakati joto linalopanda. Wakati joto linalopanda, wanafunzi wengi wa elektron wanaundwa. Hivyo basi, kuna ongezeko la thamani ya ujanja wa umeme. Hivyo basi, vifaa vyenye hali hii vinavyo ujanja wa joto ni hasi.

Swali Mfano Kuhusu Ujanja

Ujanja wa Umeme wa Mtu

Ujanja wa ngozi ya mwili wa mtu ni juu, lakini ujanja wa ndani wa mwili ni chache. Wakati mwili wa mtu unaonekana kuwa tatu, thamani yake ya ujanja inaonekana kuwa juu, na wakati anaonekana kuwa maji, ujanja unapungua sana.

Wakati wa kutatu, thamani yake ya ujanja ambayo imewekwa na mwili wa mtu ni 100,000 ohms, na wakati wa kukosa ngozi au kuwa na maji, ujanja unapungua hadi 1000 ohms.

Ikiwa nishati ya umeme inaingia kwenye ngozi ya mtu, basi ngozi ya mtu haraka itapungua, na ujanja uliyowekwa na mwili unapungua hadi 500 ohms.

Ukubakia kwa Umeme wa Hewa

Tunajua kuwa ukubakia kwa umeme wa chochote chenye viwango vya ukubakia au ukubakia mahususi yanayofanana na chenye hicho chombo. Ukubakia au ukubakia mahususi wa hewa ni karibu $10^6$ hadi $10^1^5$ $\Omega-m$ kwenye tope ya 200 C.

Ukubakia kwa umeme wa hewa ni ukimbiaji wa uwezo wa hewa kutokubali mzunguko wa umeme. Ukubakia wa hewa unafanana na mapinduzo yaliyopatikana kati ya pembeni mkuu la vitu na atom za hewa. Viwango viwili muhimu vilivyovutia ukubakia wa hewa ni mwendo wa vitu na eneo la pembeni la vitu.

Kupungua au nguvu ya dielectric ya hewa ni 21.1 kV/cm (RMS) au 30 kV/cm (peak), ambayo inamaanisha kuwa hewa inatoa ukubakia wa umeme hadi 21.1 kV/cm (RMS) au 30 kV/cm (peak). Ikiwa upungufu wa elektrostatiki katika hewa huenda zaidi ya 21.1 kV/cm (RMS), kupungua ya hewa inategemea; kwa hiyo tunaweza kusema kuwa ukubakia wa hewa unapata sifuri.

Ukubakia kwa Umeme wa Maji

Ukubakia mahususi au ukubakia wa maji ni ukimbiaji wa uwezo wa maji kutokubali mzunguko wa umeme, ambayo inatumaini kwa kiwango cha maji ya chini iliyotumika.

Maji safi yana thamani ya juu ya ukubakia mahususi au ukubakia kwa sababu hauna viyonizi lolote. Wakati maji ya chini yanatanuka katika maji safi, viyonizi wanaulizwa. Viyonizi hivi wanaweza kutengeneza mzunguko wa umeme; kwa hiyo ukubakia unapungua.

Maji yenye kiwango kimaalum cha maji ya chini yatakuwa na ukubakia mahususi au ukubakia chache na na namba mbalimbali. Meza ifuatayo inaelezea thamani ya ukubakia kwa aina mbalimbali za maji.

Aina za maji	Ukubwa wa upinzani katika Ohms-m $(\Omega-m)$
Maji safi	20,000,000
Maji ya bahari	20-25
Maji ya kusambaza	500,000
Maji ya mvua	20,000
Maji ya mto	200
Maji ya kunywa	2 hadi 200
Maji yasiyoko	180,000

Mkono wa Umeme wa Msumari

Msumari ni mwanza mzuri; kwa hivyo una thamani chache ya mkono. Ukinzani wa asili uliootolewa na msumari unatafsiriwa kama ukinzani wa maalum au upinzani wa msumari.

Thamani ya ukinzani wa maalum au upinzani wa msumari ni $1.68 * 10^-^8\,\,\Omega-m$ .

Unaita nani Utukufu wa Mkono wa Umeme Ukiwa Sifuri?

Wakati mkono wa umeme ukiwa sifuri, utukufu huo unatafsiriwa kama superconductivity.

Kulingana na sheria ya Ohm,

$\begin{align*} I = \frac{V}{R} \end{align*}$

Ikiwa mkono wa umeme i.e., R = 0 basi,

$\begin{align*} I = \frac{V}{0} = \infty \end{align*}$

Basi, kuna mzunguko wa mwisho wa umeme kuchoka kutoka kwa mwanza ikiwa mkono wa mwanza ukiwa sifuri; utukufu huo unatafsiriwa kama superconductivity.

Tunaweza pia kusema kuwa ikiwa ukurifu wa umeme ni sifuri, una uhamiaji wa mtaani.

$\begin{align*} G = \frac{1}{R} = \frac{1}{0} = \infty \end{align*}$

Jinsi Ukurifu Huathiri Uhamiaji?

Kama tunajua, ukurifu wa chombo chenye umeme unaweza kutafsiriwa kama,

$\begin{align*} R \propto \frac{l}{a} \end{align*}$

$\begin{align*} R = \rho \frac{l}{a} \,\, \Omega \end{align*}$

Ambapo R = ukurifu wa chombo chenye umeme

$l$ = urefu wa chombo chenye umeme

a = eneo la kipimo cha mwendo

$\rho$ = sababu ya uwiano wa aina inayojulikana kama upinzani au ukingo wa aina

Sasa, ikiwa $l = 1\,\,m , a = 1\,\,m^2$ basi

$\begin{align*} R = \rho \end{align*}$

Kwa hivyo, upinzani au ukingo wa aina ni upinzani unaoelekezwa na urefu wa namba moja na eneo la kipimo cha namba moja la aina.

Tunajua kuwa kila aina ya mchakato ana thamani tofauti ya upinzani au ukingo; kwa hivyo, thamani ya upinzani inategemea urefu na eneo la aina ya mchakato iliyotumika.

Chanzo: Electrical4u

Maoni: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.