La llei d’Ohm respon a les vostres preguntes

La comprensió de l’electrònica i la solució de problemes electrònics comença per conèixer la llei d’Ohm. Això no és difícil i us pot facilitar la feina.

Ohm's Law va ser un company constant en la meva llarga carrera com a enginyer de transmissió de ràdio. Les relacions entre volts, amperes, ohms i poder ho feien tot tan comprensible.

El físic alemany Georg Ohm va publicar el concepte el 1827, fa gairebé 200 anys. Posteriorment es va reconèixer com la Llei d'Ohm i s'ha descrit com la descripció quantitativa més important de la física de l'electricitat.

La figura 1 és una llista de fórmules senzilles per utilitzar la llei d'Ohm. Res de complicat, només bones respostes a les vostres preguntes. No cal ser matemàtic per fer els càlculs. La calculadora del telèfon intel·ligent ho gestionarà fàcilment.

P és per a potència en watts, I és corrent en amperes, R és resistència en ohms i E és tensió en volts. Resol per a qualsevol dels que coneguin dos dels altres paràmetres.

Llei d'Ohm sobre el corrent
Quan miro una bombeta de 100 watts, crec que 120 volts a uns 0.8 amperes (0.8333 amperes és més exacte). Es consumeixen 100 watts de potència.

Llavors, quantes llums es poden posar en un interruptor de 15 amperes? A veure: capacitat de circuit de 15 amperes, dividida per 0.8333 amperes per a cada bombeta en paral·lel = 18 làmpades. Per contra, són 18 làmpades X 0.8333 amperes per llum = 14.9994 amperes ... just al límit de l’interruptor.

La regla aquí diu que no poseu més del 80% de càrrega en cap interruptor automàtic per fusible, que és de 14 làmpades en aquest cas. Mantingueu sempre una mica de marge lliure en un circuit. Com ja sabeu, els interruptors i fusibles s’utilitzen per protegir-se contra incendis o altres fallades dramàtiques durant problemes de circuit. Es tornen poc fiables en el límit actual. No necessiteu molèsties ni sortides de fusibles per córrer massa a prop de la línia.


Llei d’Ohm
Ja no hi ha molts transmissors AM modulats en placa d’alt nivell. La sèrie Gates BC-1 és un exemple d’aquesta tecnologia de 1950 a 1970. El disseny normalment té 2600 volts que executen els tubs d'amplificador de potència de RF.

Fonts d’alimentació com aquesta necessiten una resistència de “purga” entre l’alta tensió i la terra per baixar / purgar l’alta tensió a zero quan l’emissor està apagat. Això hauria de passar en només un segon aproximadament. La font d'alimentació podria mantenir-se calenta amb alta tensió durant minuts o hores si la resistència de purga no s'obre. Aquest és un greu problema de seguretat per a l’enginyer que hi treballa, si no aconsegueix curtcircuitar el condensador del filtre d’alta tensió abans de tocar qualsevol part del transmissor.

El purgador d’un transmissor Gates BC-1G és R41, una resistència de bobina de filferro de 100,000 ohms / 100 watts. Veureu una mà a la part esquerra de la foto a la figura 2.

La llei d’Ohm ens diu que 2600 volts a través de la resistència al quadrat (vegades per si mateixa) i dividits per 100,000 ohms, la resistència equival a 67.6 watts de dissipació de potència necessaris de forma contínua en una resistència de 100 watts. Penseu que el marge de seguretat del 32.4% seria suficient. Aquesta resistència normalment fallava després de 10 anys d’ús. La resposta està en la ventilació que obté la resistència per refredar-se. Els 67.6 watts de calor han d’anar a algun lloc. Aquest model de transmissor té una mica, però no gaire, de flux d’aire a la part inferior on es troba la resistència.

La meva resposta va ser substituir la resistència de 100 watts per una resistència de 225 watts, tal com es veu al centre de la foto. Va donar més superfície, de manera que es va refredar i, per tant, va ser més llarg. Una resistència de 100 watts és de 15.14 $ contra 18.64 $ per a una unitat de 225 watts. Només suposa una diferència de 3.50 dòlars per un gran augment de fiabilitat i seguretat. El cargol que el mantingui al seu lloc haurà de ser més llarg si feu aquesta modificació. No és gran cosa.

Sí, hi ha una cadena de resistència multiplicadora de metres al costat de la resistència i del condensador d'alta tensió. Mostra l’alta tensió del voltímetre PA. La brutícia s’ha acumulat a l’extrem d’alta tensió de la corda. És l’alta tensió que atrau la brutícia i requereix una neteja freqüent per mantenir la fiabilitat del transmissor. És manteniment.

La càrrega fictícia de RF d’aquest transmissor té sis resistències no inductives de 312 ohm / 200 watts. El transmissor veu els 52 ohms perquè les resistències estan en paral·lel. Matemàtiques simples, 312 ohms dividits per 6 resistències = 52 ohms. Sí, 52 ohms, 51.5 ohms, 70 ohms i altres impedàncies eren habituals en el passat abans que els transmissors d'estat sòlid forçessin més o menys l'estàndard a 50 ohms. Els transmissors basats en tubs sintonitzaran gairebé qualsevol càrrega, mentre que els transmissors d'estat sòlid estan dissenyats per funcionar en càrregues de 50 ohm ... i no em doneu cap VSWR.

Llei d’Ohm sobre la tensió

Suposem que sabem que 2 amperes de corrent entren en una resistència de 100 ohm. Quin és el voltatge de la resistència?La fórmula és de 2 amperes x 100 ohms de resistència = 200 volts. A partir d’això, podem resoldre la potència de la resistència. És de 200 volts x 2 amperes de corrent = 400 watts.

Llei d'Ohm sobre el poder
Un transmissor FM Continental 816R-2 FM de 20 kW pot tenir 7000 volts a la placa del tub PA amb 3.3 amperes de corrent. La llei d'Ohm ens diu que 7000 volts x 3.3 amperes = 23,100 watts de potència. És a dir, entrada de potència del transmissor, no sortida. La potència de sortida està subjecta a l’eficiència de l’amplificador de potència, que normalment és del 75%. Llavors, la potència de sortida del transmissor és de 17,325 watts. Això també significa que el 25% de la potència d’entrada es perd per calor. És a dir, 23,100 watts de potència d’entrada x .25 = 5775 watts de calor.

Assegureu-vos de comprovar els fulls de dades del fabricant per obtenir números exactes per a cada model de transmissor.

Mitja potència?

La meitat de potència no significa que la tensió PA del transmissor sigui la meitat. Si fos la meitat, el corrent PA seria la meitat i la sortida de RF seria la quarta part. Recordareu quan les estacions locals AM de classe 4 (ara classe C) funcionaven 1000 watts al dia i 250 watts a la nit.

Un transmissor Gates BC-1 pot tenir 2600 PA volts i 0.51 amperes de corrent PA durant el dia. Podem determinar la resistència de l’amplificador de potència prenent la tensió PA de 2600 i dividint-la per un corrent PA de 0.51 amperes. La resposta és de 5098 ohms.

La mateixa resistència PA s'aplica independentment del nivell de potència d'aquest transmissor. A quart de potència, la tensió PA és de 1300 volts. La llei d’Ohm, que utilitza els mateixos 5098 ohms, ens indica que el corrent PA hauria de ser de 0.255 amperes. Sí, a la pràctica va funcionar així. El simple truc era connectar 120 VCA a la primària del transformador d’alta tensió del transmissor per a una operació nocturna en lloc de 240 VCA al dia.

Amb una potència quarta, l’amperímetre de l’antena va llegir la meitat i la intensitat del camp del senyal era la meitat, no la quarta part. Examinem això. Si teniu una antena de 50 ohm i una potència de 1000 watts, quina intensitat té l’antena? Utilitzant la llei d’Ohm, pren 1000 watts dividits per 50 ohms = 20. L’arrel quadrada d’això és de 4.47 amperes. Divideix 250 watts per la mateixa resistència de l’antena de 50 ohm i obtindràs 5. L’arrel quadrada d’aquesta és de 2.236 amperes, la meitat del corrent de l’antena del dia. És la llei d’Ohm.

Penseu en la llei d’Ohm quan esteu treballant. Respon a les vostres preguntes i té tot el seu sentit.

Deixa un missatge 

Llista de missatges