La legge di Ohm risponde alle tue domande

La comprensione dell'elettronica e della risoluzione dei problemi elettronici inizia con la conoscenza della legge di Ohm. Questo non è difficile e può rendere il tuo lavoro molto più semplice.

La legge di Ohm è stata una compagna costante della mia lunga carriera di ingegnere radiofonico. Le relazioni tra volt, ampere, ohm e potenza hanno reso tutto così comprensibile.

Il fisico tedesco Georg Ohm pubblicò il concetto nel 1827, quasi 200 anni fa. Successivamente è stata riconosciuta come la legge di Ohm ed è stata descritta come la prima descrizione quantitativa più importante della fisica dell'elettricità.

La Fig. 1 è un elenco di semplici formule per usare la legge di Ohm. Niente di complicato, solo buone risposte alle tue domande. Non è necessario essere un matematico per eseguire i calcoli. La calcolatrice sul tuo smartphone lo gestirà facilmente.

P è per la potenza in watt, I è la corrente in ampere, R è la resistenza in ohm ed E è la tensione in volt. Risolvi per uno di coloro che conoscono due degli altri parametri.

Legge di Ohm sulla corrente
Quando guardo una lampadina da 100 watt, penso che 120 volt a circa 0.8 ampere (0.8333 ampere è più esatto). Si tratta di 100 watt di potenza consumati.

Quindi quante luci possono essere messe su un interruttore da 15 ampere? Vediamo: capacità del circuito di 15 ampere, divisa per 0.8333 ampere per ciascuna lampadina in parallelo = 18 lampade. Al contrario, sono 18 lampade X 0.8333 ampere per lampada = 14.9994 ampere… proprio al limite dell'interruttore.

La regola qui dice che non si mette più dell'80% di carico su alcun interruttore di circuito per fusibile, che in questo caso è di 14 lampade. Mantieni sempre un po 'di margine in un circuito. Come sapete, interruttori e fusibili vengono utilizzati per proteggere da incendi o altri guasti drammatici durante i problemi del circuito. Diventano inaffidabili al loro limite attuale. Non hai bisogno di interruzioni fastidiose o bruciature di fusibili per correre troppo vicino alla linea.


Legge di Ohm
Non ci sono più molti trasmettitori AM modulati a piastra di alto livello in giro. La serie Gates BC-1 è un esempio di questa tecnologia degli anni '1950 -'1970. Il design ha tipicamente 2600 volt che fanno funzionare i tubi dell'amplificatore di potenza RF.

Alimentatori di questo tipo necessitano di un resistore "bleeder" tra l'alta tensione e la terra per ridurre / scaricare l'alta tensione a zero quando il trasmettitore è spento. Questo dovrebbe accadere solo in un secondo o poco più di tempo. L'alimentatore potrebbe rimanere caldo con l'alta tensione per minuti o ore se il resistore di spurgo non si apre. Questo è un serio problema di sicurezza per l'ingegnere che ci lavora, se non riesce a cortocircuitare il condensatore del filtro ad alta tensione prima di toccare qualsiasi parte del trasmettitore.

Il bleeder in un trasmettitore Gates BC-1G è R41, un resistore a filo avvolto da 100,000 ohm / 100 watt. Ne vedete una a mano sul lato sinistro della foto in Fig.2.

La legge di Ohm ci dice che 2600 volt attraverso il resistore al quadrato (moltiplicato per se stesso) quindi diviso per una resistenza di 100,000 ohm equivalgono a 67.6 watt di dissipazione di potenza richiesta su base continua su un resistore da 100 watt. Penseresti che il margine di sicurezza del 32.4% sarebbe sufficiente. Questo resistore in genere si guasta dopo 10 anni di utilizzo. La risposta è nella ventilazione che il resistore ottiene per il raffreddamento. I 67.6 watt in calore devono andare da qualche parte. Questo modello di trasmettitore ha un po ', ma non molto, flusso d'aria sul fondo dove si trova il resistore.

La mia risposta è stata di sostituire il resistore da 100 watt con un resistore da 225 watt, come si vede al centro della foto. Ha dato più superficie in modo da funzionare più fresco, quindi più a lungo. Un resistore da 100 watt costa $ 15.14 contro $ 18.64 per un'unità da 225 watt. È solo una differenza di $ 3.50 per un enorme aumento di affidabilità e sicurezza. La vite che lo tiene in posizione dovrà essere più lunga se esegui questa modifica. Nessun grosso problema.

Sì, accanto al resistore e al condensatore ad alta tensione è presente una stringa di resistori moltiplicatori di misuratori. Campiona l'alta tensione per il voltmetro PA. Lo sporco si è accumulato sull'estremità ad alta tensione della stringa. È l'alta tensione che attrae lo sporco e richiede una pulizia frequente per mantenere l'affidabilità del trasmettitore. È manutenzione.

Il carico fittizio RF in questo trasmettitore ha sei resistori non induttivi da 312 ohm / 200 watt. Il trasmettitore vede i 52 ohm perché le resistenze sono in parallelo. Matematica semplice, 312 ohm divisi per 6 resistori = 52 ohm. Sì, 52 ohm, 51.5 ohm, 70 ohm e altre impedenze erano comuni in passato prima che i trasmettitori a stato solido costringessero più o meno lo standard a 50 ohm. I trasmettitori a valvole si sintonizzano su quasi tutti i carichi mentre i trasmettitori a stato solido sono progettati per funzionare con carichi da 50 ohm ... e non darmi alcun VSWR!

Legge di Ohm sulla tensione

Diciamo di sapere che 2 ampere di corrente entrano in una resistenza da 100 ohm. Qual è la tensione ai capi del resistore?La formula è 2 ampere x 100 ohm di resistenza = 200 volt. Da ciò, possiamo calcolare la potenza nel resistore. È 200 volt x 2 ampere di corrente = 400 watt.

Legge di Ohm sul potere
Un trasmettitore FM Continental 816R-2 FM 20 kW potrebbe avere 7000 volt sulla piastra del tubo PA con 3.3 ampere di corrente assorbita. La legge di Ohm ci dice che 7000 volt x 3.3 ampere = 23,100 watt di potenza. Questo è l'ingresso di alimentazione del trasmettitore, non l'uscita. La potenza in uscita è soggetta all'efficienza dell'amplificatore di potenza, che in genere è del 75%. Quindi, la potenza di uscita del trasmettitore è di 17,325 watt. Ciò significa anche che il 25% della potenza in ingresso viene perso in calore. Ovvero 23,100 watt di potenza in ingresso x 25 = 5775 watt di calore.

Assicurati di controllare le schede tecniche del produttore per i numeri esatti per ogni modello di trasmettitore.

Metà potenza?

La metà della potenza non significa che la tensione PA del trasmettitore sia la metà. Se fosse la metà, la corrente PA sarebbe la metà e l'uscita RF sarebbe un quarto. Ricorderai quando le stazioni AM locali di Classe 4 (ora Classe C) funzionavano a 1000 watt al giorno e 250 watt di notte.

Un trasmettitore Gates BC-1 potrebbe avere 2600 volt PA e 0.51 ampere di corrente PA durante il giorno. Possiamo determinare la resistenza dell'amplificatore di potenza prendendo la tensione PA di 2600 e dividendola per la corrente PA di 0.51 ampere. La risposta è 5098 ohm.

La stessa resistenza PA si applica indipendentemente dal livello di potenza di questo trasmettitore. A un quarto di potenza, la tensione PA è di 1300 volt. La legge di Ohm, usando gli stessi 5098 ohm, ci dice che la corrente PA dovrebbe essere di 0.255 ampere. Sì, in pratica ha funzionato in questo modo. Il semplice trucco consisteva nel collegare 120 V CA al primario del trasformatore ad alta tensione del trasmettitore per il funzionamento notturno invece di 240 V CA durante il giorno.

Con un quarto di potenza, l'amperometro dell'antenna leggeva la metà e l'intensità del campo del segnale era la metà, non un quarto. Esaminiamo questo. Se hai un'antenna da 50 ohm e 1000 watt di potenza, qual è la corrente dell'antenna? Usando la legge di Ohm, prendi 1000 watt divisi per 50 ohm = 20. La radice quadrata è 4.47 ampere. Dividi 250 watt per la stessa resistenza dell'antenna di 50 ohm e ottieni 5. La radice quadrata di questo è 2.236 ampere, metà della corrente dell'antenna del giorno. È la legge di Ohm.

Pensa alla legge di Ohm quando sei al lavoro. Risponde alle tue domande e ha perfettamente senso.

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