Почему закон Ома не работает для пылесосов?

Я изучал закон Ома, проверял сопротивление на вилке моих бытовых приборов и вычислял ток.

Например, мой чайник был 22 Ом (10,45 А) и защищен предохранителем на 13 А.

Это имеет смысл, и я согласен с этим, но затем я протестировал пылесос, сопротивление которого составляло 7,7 Ом, что соответствует 29,8 А, что, безусловно, должно перегореть предохранитель на 13 А, но это не так. Сейчас я проверил два разных пылесоса, которые имеют одинаковые показания сопротивления в режиме реального времени и нейтрали.

Конечно, это будет прямое короткое замыкание, но оно работает нормально, поэтому сопротивление меняется или как?

Измеренные 7,7 Ом - это сопротивление обмотки двигателя. Но это не единственный фактор, который определяет его рабочий ток.

Ваш пылесос может приблизиться к расчетным значениям 30 А при подаче мгновенной мощности, но как только двигатель начинает вращаться, он генерирует напряжение, пропорциональное скорости (называемое обратной эдс), которое противодействует приложенному напряжению, уменьшая сетевое напряжение доступны для подачи тока через обмотки. Когда скорость двигателя увеличивается, ток (и, следовательно, крутящий момент, создаваемый двигателем) уменьшается, и скорость устанавливается в точке, где крутящий момент, создаваемый двигателем, соответствует крутящему моменту, необходимому для привода нагрузки на этой скорости.

Предохранители не перегорают мгновенно. Но если бы вы заблокировали двигатель, чтобы он не мог вращаться, этот предохранитель не продержался бы долго.

Пылесос не является резистором, а сетевое напряжение в розетке не является постоянным током . Закон Ома распространяется на резисторы и постоянный ток. Закон Ома не распространяется непосредственно на ваш двигатель, подключенный к источнику переменного тока (переменного тока) .

Для двигателей, вы должны изучить правила для переменного тока и индуктивности. Они гораздо более применимы к вашему делу.

«Сопротивление» для цепей постоянного тока. В то время как сопротивление все еще играет роль в переменном токе, есть еще одна характеристика для цепей переменного тока, называемая «реактивное сопротивление», которая фактически является просто сопротивлением переменному току. «Реактивное сопротивление» определяется индуктивностью и емкостью и изменяется с частотой по следующим формулам:

X C

где - индуктивное реактивное сопротивление (в омах), X C - емкостное реактивное сопротивление (в омах), f - частота (в герцах), $X_L$$X_C$$f$$L$$C$

Сопротивление и реактивное сопротивление (индуктивное или емкостное) становятся комплексным числом

$R$$j$$\sqrt{-1}$$X$$Z$$Z$$R$ где угодно в законе Ома, и это будет работать, но вы должны правильно выполнять вычисления с комплексными числами. Однако это немного сложнее, потому что для двигателя гораздо больше, чем просто индуктивность, например. Сами обмотки имеют емкость и сопротивление, поэтому может быть трудно найти все необходимые переменные, чтобы точно рассчитать ток.

"Так сопротивление меняется или как?"

Краткий ответ - да...

Длинный ответ намного сложнее, но я не буду путать вас с деталями.

В скорлупе вашего пылесоса есть магнитные катушки. Катушки и особенно моторы - сложные нагрузки , а не просто резистивные, как ваш чайник. Эти нагрузки особенно чувствительны к переменному току. Это дает «эффективное сопротивление», которое НАМНОГО, НАМНОГО больше, чем сопротивление по постоянному току, которое вы измеряете своим мультиметром.

И да, вы еще не спрашивали, но при первом включении начальный скачок тока может быть БОЛЬШИМ.

Однако эффективное сопротивление очень быстро увеличивается при запуске двигателя. Устройство спроектировано таким образом, чтобы помпаж был очень коротким, достаточно коротким, чтобы предохранитель не успел нагреться и расплавиться.

Хотя в некоторых странах, например, в большинстве стран Северной Америки, при включении пылесоса вы можете заметить, что индикаторы на одной и той же цепи на короткое время тускнеют.

Однако при остановке двигателя МОЖЕТ создавать сильные токи. Когда вы поймаете край этого ковра с помощью вакуума, и мотор начнет ныть ... выключите его.

Моторы создают напряжение, противоположное источнику, обратному ЭДС. Так что закон Ома работает, но это не просто сопротивление и напряжение источника в уравнении.

Почему закон Ома не распространяется на пылесосы?

$F$$m$$a = F/m$

Все законы, конечно все физические законы , работают только для определенной, четко определенной обстановки. Закон Ома (в его простейшей форме, который предполагает мультиметр) работает для идеализированных резисторов . Бывает, что чайник ведет себя почти как идеализированный резистор, и, очевидно, резисторы, которые вы используете в электронных схемах, также действуют. ^‡ Но априори нет абсолютно никаких оснований считать, что данный неизвестный компонент должен подчиняться закону Ома, как будто нет никаких оснований полагать, что законы движения Кеплера должны действовать для вашего чайника для воды.

Лишь в некоторых случаях, один узнает, что закон , который работает в течение некоторого физического объекта оказывается также работа для совершенно другой объект B . Эти случаи являются действительно захватывающими моментами в физике, например, когда Эйнштейн предположил, что инвариантность Лоренца , которая впервые была известна только как свойство законов электродинамики Максвелла, также применима для массивных тел. То, что это необоснованное предсказание оказалось верным, делает теорию относительности правильной физической теорией , в отличие от какого-то закона - например, закона Ома, который является просто описанием того, что делают резисторы .

^† _{Ну, на уровне законов Ньютона сделать курсовую работу для резисторов: если применить силу к этому резистору, это будет очень короткое время ускорения до паяных соединений не применять противодействующую силу , держа его обратно. Все силы вместе, закон Ньютона является то снова выполняется. Точно так же, даже пылесос может на самом деле в обобщенном смысле соответствовать закону Ома, если вы рассматриваете индуктивности двигателя как дополнительные (мнимые) импедансы / реактивные сопротивления. Они просто не видны вашему мультиметру, так же, как паяные соединения, удерживающие ваш резистор, не видны парню, который взвесил его до того, как вы включили его в схему.}

^‡ _{Даже это не совсем верно, хотя: на самом деле сопротивление зависит от температуры, которая также зависит от тока; и есть более сложные эффекты, такие как шум Джонсона . Таким образом, резисторы в достаточно педантичном смысле не подчиняются закону Ома!}

Закон Ома может рассматриваться либо как точное отношение при работе с идеальными резисторами, либо как приближение при работе с неидеальными резисторами, или как часть общего набора «законов» при работе с резисторами плюс «что-то еще» или с резисторами, которые значительно влияет на их среду в некотором роде.

Закон Ома всегда применим к вещам, к которым он предназначен,
то есть к чистым инвариантным резисторам.

Если это не работает для «вещи», то вещь не является чисто инвариантным резистором.
Может быть

• резистор плюс индуктивность, или
• резистор зависит от приложенного напряжения или
• текущий или
• электрическое поле или
• тепловые эффекты или
• ...

В случае двигателя пылесоса вы «видите» индуктор поля, плюс индуктор ротора, а также сопротивление обоих, плюс некоторое сопротивление проводки. Подаваемый переменный ток, как правило, больше подвержен влиянию индуктивности, чем сопротивления.

_________________________

Следующие явно глупые и педантичные высказывания (которые на самом деле могут быть глупыми и педантичными :-)), все же могут хорошо объяснить общую реальную ситуацию:

• Закон Ома работает для всего.
• Это относится только к резистивной части.
• У всего есть резистивная часть.

• Это ОЧЕНЬ большое в некоторых случаях. Например, Тауэрский мост в Лондоне. У Англии есть сопротивление, которое можно измерить по двум выбранным точкам на обоих концах. Вероятно, он очень большой, постоянно меняется и не является чрезмерно полезной мерой.

• Когда сопротивление объекта изменяется, закон Ома все еще применяется, но результат изменяется с изменением сопротивления.

Двигатель имеет катушки и, следовательно, обладает индуктивностью. Индуктивность всегда пытается противостоять причине, порождающей обратную эдс. Мотор также имеет возможность вращаться. Следовательно, двигатель вращается в направлении, которое противодействует изменению магнитного поля или искривлению вследствие постоянно меняющегося переменного тока.

Следовательно, переменному току препятствуют как обратная эдс, так и вращение двигателя. Таким образом, несмотря на то, что сопротивление мало, препятствие течению тока велико. Это является причиной того, что потребляемый ток очень высок, когда двигатель заклинивает и во время его запуска (изначально в состоянии покоя, следовательно, нет вращения, чтобы блокировать изменение тока).