Obciążenie określa stosunek prądu do napięcia na jego zaciskach.
Jeśli kontrolujesz napięcie, które dostarczasz, określa ono prąd.
Jeśli kontrolujesz prąd, który dostarczasz, określa napięcie.
Możliwe jest zerwanie obciążenia przez dostarczenie lub pozwolenie mu na zdefiniowanie zbyt wielu z nich.
Porównajmy 5 V , 2 adapter i 20 V, 2 adapter, Napędzamy różne obciążenia.
Będziemy napędzać obciążenie 100 omów, które ma limit termiczny 1 wata. Przy 5 V, będzie pobierać 50 mA i rozproszyć 250 mW i działać szczęśliwie. Z 20 V, to pobierze 200 mA i rozproszy 4 waty i ostatecznie się przegrzeje.
Teraz le t s napędza obciążenie 1 om, które ma limit termiczny 10 watów. Przy zasilaniu 2 A napięcie wejściowe zmniejszy się do 2 V i rozproszy 4 watów. Nie ma znaczenia, czy jest to zasilanie 5 V, czy 20 V zasilacz; jeśli oboje wystawią stały prąd o wartości 2 A, obciążenie spadnie do 2 V. Jednak różne adaptery mogą zachowywać się inaczej w stosunku do limitu prądu; niektóre będą dostarczać stały prąd, inne wyłączą się na chwilę i spróbują ponownie uruchomić i powtarzają ten cykl w sposób ciągły, a inne będą dostarczać mniejszy prąd (tak zwane ograniczenie cofania), aby się chronić.
Teraz połączmy złącze bramka-źródło tranzystora FET, który ma limit napięcia 15 V. Na 5 V, w zasadzie nie będzie pobierać prądu i przetrwa. W dniu 20 V w zasadzie nie będzie pobierać prądu, przebić się i zostać zniszczone.
Komentarze
Rzecz do zachowania w rozumieniu tego jest nie tylko napięcie i prąd; musisz także obliczyć moc.
Rozważ to:
symuluj ten obwód – Schemat utworzony za pomocą CircuitLab
Zwróć uwagę, że wszystkie wartości obwodu w obwodzie wynoszą 1 – (1 wolt, 1 om, 1 amp i 1 wata). Nie ma potrzeby stosowania kalkulatora w tym obwodzie, ponieważ jeśli zastosujesz wartość 1 do dowolnych dwóch zmiennych w którymkolwiek z tych wzorów prawa Ohma, wynik matematyczny zawsze będzie wynosił ponownie 1.
Zasilacz dostarcza 1 V przy 1 amperach i dlatego wytwarza 1 wata mocy. Jeśli zasilacz wytwarza energię, matematycznie musi być rozpraszane (w postaci ciepła) w innym miejscu obwodu.
Ponieważ mierniki prądu lub amperomierze mają rezystancję bliską zeru, amperomierz nie zużywa ani nie rozprasza żadnej znaczącej ilości Skąd to wiemy? Powiedzmy, że rezystancja amperomierza wewnątrz niego wynosi 0,01 oma (co jest rozsądne).Jeśli amperomierz przepływa / pokazuje 1 amper prądu, wówczas rozpraszanie mocy (P = I ^ 2 * R) = 1 (amper) do kwadratu razy 0,01 (oma) = 0,01 wata. Jest to niewielka ilość rozpraszanej mocy i można ją bezpiecznie zignorować w tym przypadku.
Zatem jeśli amperomierz nie rozprasza żadnej mocy, komu pozostaje rozproszenie 1 watów mocy wytwarzanej przez zasilacz? Musi to być rezystor. Ponieważ rezystor rozprasza ten 1 wata mocy, a ponieważ moc jest zawsze rozpraszana w postaci ciepła, temperatura rezystora rośnie zgodnie (liniowo) z mocą, którą ma on rozpraszać.
A co się stanie, jeśli zmienimy napięcie (E) na 2 V zamiast 1 V? Rezystor 1 będzie miał teraz 2 woltów na jego odprowadzeniach. (Będzie spadać 2 wolty).
Niech ” s wykonaj teraz obliczenia według prawa Ohma.
Znane:
- Napięcie obwodu = 2 V
- Opór obwodu = 1 om (ponownie, ignorując mały opornik amperomierza ce)
- Prąd obwodu (I) = E / R = 2 V podzielone przez 1 om = 2 amper
Obliczenia oparte na prawie Ohma:
- Zasilacz wytwarza: P = I * E = 2 wolty * 2 amper = 4 waty
- Rezystor się rozprasza: P = E ^ 2 / R = 2 V do kwadratu podzielone przez 1 om = 4 waty
Jak więc widać, jeśli rezystancja obciążenia (urządzenia) pozostaje stała, wówczas wzrost napięcia wejściowego spowoduje znaczny wzrost mocy obwodu. Przy każdym podwojeniu napięcia wejściowego moc obwodu wzrasta czterokrotnie. I pamiętaj, że moc obwodu wytwarzana przez zasilacz matematycznie musi być rozpraszana przez obciążenie lub urządzenie podłączone do tego źródła zasilania. (Zawsze są równe.)
W swoim pytaniu zapytałeś, co by się stało, gdyby adapter 5 V, 2 A zasilający urządzenie został zastąpiony adapterem 20 V, 2 A.
Załóżmy, że urządzenie zużywa całą moc podawaną mu z początkowego adaptera (5 amperów, 2 amperów):
- Opór urządzenia musi wtedy wynosić: R = E / I = 5 V / 2 A = 2,5 oma
- Moc wydzielana przez urządzenie musi wynosić: P = I * E = 5 V * 2 A = 10 watów
Teraz zamień pierwszy adapter 5 V, 2 A na adapter 20 V, 2 Adapter:
- Załóżmy, że rezystancja urządzenia pozostaje taka sama (2,5 oma), ponieważ nie wprowadzono w nim żadnych zmian.
- Napięcie zasilania zmienia się teraz z 5 V do 20 V, co oznacza, że urządzenie musi teraz rozpraszać 20 V do kwadratu podzielone przez 2,5 oma = 400 / 2,5 = 160 watów!
Na szczęście twój nowy adapter może dostarczyć tylko 20 V * 2 A = 40 W mocy.
napięcie na adapterze 20 V prawdopodobnie spadnie, dopóki nie osiągnie maksymalnej mocy wyjściowej, jednocześnie próbując utrzymać 2 A prądu wyjściowego – nadal będzie próbował dostarczyć 40 W mocy, co oznacza, że w ten czy inny sposób (przez przepięcie, przetężenie lub oba) nadal „niszczysz swoje kiepskie urządzenie, które jest przeznaczone tylko do obsługi 10 W.
Potęga to sensowne obliczenie w wielu przypadkach, takich jak ten. Czy „masz do czynienia z 20 V, 2 A czy 2 V, 20 Zasilacz, tak czy inaczej matematyka mówi, że maksymalne rozpraszanie mocy wyniesie 40 W. To „s dlaczego nazywane są zasilaczami , ponieważ żadna kombinacja napięcia wyjściowego i prądu nigdy nie może przekroczyć prawa P = I * E.
Uwaga: wszystkie powyższe zakładają, że urządzenie (obciążenie) jest stałe, tak jak rezystor (lub obciążenie rezystancyjne ).
Rzeczy zmieniają się, gdy przykłada się zbyt duże lub zbyt niskie napięcie wejściowe do urządzeń elektronicznych, tyle razy nie reprezentują obciążenia rezystancyjnego. Niemniej są one podatne na uszkodzenia, jeśli napięcie wejściowe wzrośnie na tyle mocno, aby uszkodzić wewnętrzne półprzewodniki (tranzystory itp.), A także elementy bierne (kondensatory itp.)
Komentarze
W przypadku obciążenia podobnego do rezystora zwiększenie napięcia spowoduje zwiększenie prądu . To właśnie odkrył Ohm i jest to dokładnie podane przez \ $ V = IR \ $. Dla ustalonego R, V i I są proporcjonalne.
Kiedy podłączysz urządzenie do odpowiedniego źródła zasilania, prąd będzie określany przez urządzenie, a nie przez zasilanie. Irlandzka krajowa sieć energetyczna ma moc szczytową 5 000 000 kW (5 GW). Jeśli włączę lampę 30 W, będzie pobierać tylko tyle energii z sieci, a nie całe 5 GW.
Jednak nie wszystkie urządzenia są obciążeniami rezystancyjnymi. Wiele będzie się różnić w zależności od tego, co robi urządzenie. np. laptop w trybie czuwania, wyświetlacz telefonu wyłączony, włączony, oglądanie wideo, nawiązywanie połączenia itp. Aktualnie narysowane zmiany.
Powiedzmy, że włączam urządzenie z adapterem, który wyprowadza 5 woltów przy 2 amperach. Jeśli podłączę to samo urządzenie do adaptera, który generuje 20 woltów przy 2 amperach, to spalę to?
Urządzenia elektroniczne zwykle mają tolerancję napięcia. Przekroczenie tych zwykle niszczy urządzenia.
Myślę, że spalasz urządzenie, przepuszczając zbyt duży prąd, nie?
To może zrobić, ale samo wysokie napięcie, bez dużego prądu, też może to zrobić.
Zwiększenie napięcia może również spowodować spalenie, jeśli przepuszczasz ten sam prąd?
Ogólnie zwiększenie napięcia spowoduje wzrost obecny. Niektóre urządzenia mają wbudowane regulatory – np. Wewnętrzną ładowarkę telefonu komórkowego – i będą próbowały kontrolować prąd. Jeśli przekroczysz maksymalne napięcie znamionowe, zniszczysz kontroler.