Mengapa saya bisa menggunakan P = I²R tetapi tidak P = V² / R saat menghitung energi yang hilang dalam suatu rangkaian?

11

Saya sedang mengerjakan buku masalah dan saya bingung dengan jawaban untuk yang ini:

Baterai 12 V memasok 60 A selama 2 detik.

Resistan total dari kabel di sirkuit adalah 0,01 Ohm.

Q1. Berapa total daya yang disediakan?

Q2. Apa energi yang hilang sebagai panas di kabel?

A1:

Total daya output = 12 * 60 * 2 = 1440 Joule.

Semuanya baik sejauh ini.

A2:

Inilah jawabannya dalam buku ini:

P = I²R * t = 3600 * 0,01 * 2 = 72 Joule

Tidak masalah dengan saya. Namun, jika saya menggunakan persamaan ekuivalen P = V² / R ...

P = V² / R * t = 12² / 0,01 * 2 = 28.800 Joule

Kedua persamaan ini adalah untuk P, jadi bagaimana mereka memberi saya jawaban yang berbeda?

— ituagoal
sumber

6

Ada lebih banyak di sirkuit dari sekadar kabel ... tetapi mereka tidak mengatakan apa itu, sehingga Anda tidak dapat membuat perhitungan tentang hal itu.

— The Photon

2

V dalam persamaan bukan seperti yang Anda pikirkan. Ini tegangan di kawat sama seperti saya adalah arus melalui kawat .

— user253751

33

60A hingga resistensi 0,01ohm menghasilkan penurunan 600mV. Itu adalah tegangan yang perlu Anda gunakan dalam persamaan.

— Ignacio Vazquez-Abrams
sumber

OK Jadi saya mengerti bahwa secara umum P = I ^ 2R digunakan untuk mencari tahu daya yang hilang dalam perlawanan. Kapan P = V ^ 2 / R digunakan?

— thatsagoal

1

@atsagoal: Ketika Anda memiliki drop tegangan (V) dan hambatan beban (R).

— Ignacio Vazquez-Abrams

11

Gunakan mana yang lebih mudah kapan saja Anda inginkan. Tetapi V harus melintasi apa pun yang saya lalui. Jika Anda tidak tahu saya, maka itu saat yang tepat untuk menggunakan V ^ 2 / R. Jika Anda tidak tahu V, maka itu saat yang tepat untuk menggunakan I ^ 2 * R.

— mkeith

35

Masalahnya mengasumsikan Anda memahami sesuatu yang tidak dijabarkan dengan jelas: kabel dan beban (tidak dikenal) ada dalam seri . Karena itu mereka berbagi arus, bukan tegangan baterai.

Itulah situasinya:

skema

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Seperti yang telah ditunjukkan oleh yang lainnya, penurunan voltase pada kabel kecil karena hambatannya yang kecil.

Yang Anda tahu adalah bahwa arus yang sama mengalir baik di beban dan di kabel, maka itulah informasi yang harus Anda gunakan untuk menghitung daya yang hilang di kabel.

— Lorenzo Donati - Codidact.org
sumber

3

Apakah ini konvensi untuk menggunakan simbol Amerika untuk perlawanan kawat dan yang Eropa untuk memuat?

— v7d8dpo4

@ v7d8dpo4 Yah, saya hanya menggunakan simbol resistor Eropa sebagai cara cepat untuk menggambarkan kotak yang tidak dikenal (jadi tidak tersirat itu adalah beban linier, atau resistor, dalam hal apa). Meskipun saya di Eropa, saya lebih suka simbol Amerika untuk resistor. Yang Eropa terlalu berguna untuk "kotak generik", seperti impedansi atau beban non-linear (atau generik). Bagaimanapun skematis dimaksudkan sebagai penggambaran situasi fisik yang dapat dipahami dengan cepat, ia tidak berpura-pura menjadi skema standar industri.

— Lorenzo Donati - Codidact.org

6

Ini adalah jawaban dalam buku: P = I²R * t = 3600 * 0,01 * 2 = 72 Joule

Anda perlu mendapatkan buku yang lebih baik karena itu jelas salah. Daya tidak sama dengan I²R tetapi tidak sama dengan I²R * t. Energi = I²R * t.

Berapa total daya yang disediakan?

Resistansi beban total (termasuk kabel) adalah 12V / 60A = 0,2 ohm sehingga total daya yang disuplai adalah 144 / 0,2 = 720 watt

Apa energi yang hilang sebagai panas di kabel?

Daya yang hilang di kabel adalah 60² * 0,01 = 36 watt sehingga energi yang dikirimkan adalah angka ini dikalikan dengan waktu (2 detik) = 72 joule.

Mengapa saya bisa menggunakan P = I²R tetapi tidak P = V² / R saat menghitung energi yang hilang dalam suatu rangkaian?

Dengan menggunakan hukum ohm, maka I = V / R, I²R menjadi (V / R) ²R yang menjadi V² / R. Pastikan saja bahwa tegangan yang Anda bicarakan adalah melintasi resistor yang memiliki arus yang mengalir. Hal lain mungkin salah atau mungkin "benar" karena kebetulan.

— Andy alias
sumber

Maaf saya mencampuradukkan tenaga dan energi. Saya akan memperbaiki pertanyaan saya.

— thatsagoal

2

@atsagoal Tidak, jangan lakukan itu karena beberapa orang telah menunjukkan hal itu dalam jawaban mereka dan Anda hanya akan berakhir p # s # i # g orang libur. Saya telah memutar kembali jawaban ke sebelumnya (kutil dan semua). Tolong mengerti mengapa saya melakukan itu.

— Andy alias

2

$\frac{12~V}{60~A} = 0.2~\Omega$ $0.2 - 0.01 = 0.19~\Omega$

$0.19 \cdot 60 = 11.4~V$ $0.01 \cdot 60 = 0.6~V$ $\frac{0.6^2}{0.01} \cdot 2 = 72~J$

Kesalahpahaman dalam logika asli Anda adalah bahwa hambatan kawat bukan satu-satunya hambatan di sirkuit.

— Dan Brown
sumber

2

OP menerima jawaban pada Desember 2016. Selamat datang di EE.SE.

— Transistor

1

Daya adalah energi per satuan waktu. Energi diukur dalam joule, daya dalam watt (joule / detik).

Kekuatan yang hilang di kabel adalah I ^ 2 * R.

$\Omega$ $\Omega$

Dalam kasus yang diberikan 95% dari energi membuatnya menjadi beban, dan 5% hilang di kabel. Total daya untuk dua detik adalah 720W dan 36W hilang di kabel, meninggalkan 684W untuk beban. Dalam dua detik, 72 joule memanaskan kabel.

— Spehro Pefhany
sumber

0

Pertama-tama, Anda perlu memahami bahwa semua daya yang disediakan oleh baterai tidak sama dengan daya yang dikonsumsi oleh kawat. Akan ada kerugian di dalam baterai itu sendiri.

untuk mengetahui daya yang dipasok oleh baterai kami menggunakan rumus, P = V * I; di mana V adalah tegangan melintasi terminalnya dan arus I mengalir keluar terminal positif.

Untuk mencari tahu daya yang dikonsumsi oleh resistansi kawat. kami lebih suka, P = I ^ 2 * R; dimana I adalah arus yang mengalir melalui kawat / resistansi dan R adalah resistansi yang ditawarkan oleh kawat.

Kami tidak dapat menggunakan V ^ 2 / R karena kami tidak yakin tentang tegangan melintasi resistansi. Akan selalu ada resistansi yang terhubung secara seri ke sumber tegangan apa pun, yang merupakan resistansi yang ditawarkan oleh sumber itu sendiri. Tegangan dibagi antara resistansi internal yang ditawarkan dan beban yang terhubung. Tetapi arus yang mengalir melalui mereka selalu sama.

Adalah akurat untuk menggunakan rumus I square * R untuk mencari tahu daya yang dikonsumsi oleh resistansi.

— rvk
sumber