Андрей Смирнов
Время чтения: ~9 мин.
Просмотров: 0

Площадь круга

Способы расчета

Чтобы получить круглое поперечное сечение, необходимо разрезать объёмную фигуру перпендикулярно оси вращения. В случае с цилиндром площади всех поперечных сечений будут равны между собой — как, например, кружки колбасы, нарезанные поперек батона, одинаковы.

Шар, по сути, представляет собой напластование блинчиков-кругов различного диаметра от точечного до заданного и обратно до точки. Чтобы найти S какого-либо из блинчиков, необходимо определить его радиус. Принцип его расчёта сводится к решению теоремы Пифагора, где гипотенузой выступает радиус шара, а искомый радиус становится одним из катетов.

При расчёте площади сечений конуса необходимо найти радиус или диаметр каждого из кругов, учитывая, что в продольном разрезе конус — это равнобедренный треугольник.

Цилиндр, конус и шар — базовые объемные фигуры. Однако существуют более сложные фигуры, например, тор. Тор, или тороид, при первом приближении являет собой не что иное, как бублик или баранку. Разломив его пополам, на торцах можно увидеть два одинаковых круга. Площадь такого поперечного сечения можно получить, удвоив имеющуюся (на рисунке серая область справа). Если взять нож и рассечь баранку вдоль, на срезе получится кольцо. В случае с такой фигурой необходимо найти площадь круга по внешней окружности и вычесть из нее «дырку от бублика» (показано серым на рисунке слева).

Площадь круглого поперечного сечения рассчитывается исходя из имеющихся характеристик. Она сводится к трем основным формулам. Их можно представить таким образом:

  1. Самая популярная, легкая в применении и часто используемая формула. Чтобы узнать площадь фигуры, если известен её радиус, нужно возвести это значение в квадрат и умножить на число π. Для бытовых расчетов достаточно двух знаков после запятой, то есть π = 3,14.
  2. Иногда оперируют диаметром, а не радиусом круга. В этом случае к вычислениям добавляется одна операция: диаметр умножают сам на себя, затем на число π, а произведение делят на 4.
  3. Если известна длина окружности С и ее радиус R и нужно выяснить площадь круга, ограниченного этой окружностью, не понадобится даже π. Используют следующую формулу: значение С делят пополам и умножают на R. Полученное чисто и будет искомой величиной.

Виды цилиндров

Самый простой и распространённый вид цилиндра — круговой. Его образуют два правильных круга, выступающих в роли оснований. Но вместо них могут быть и другие фигуры.

Основания цилиндров могут образовывать (кроме кругов) эллипсы, другие замкнутые фигуры. Но цилиндр может иметь не обязательно замкнутую форму. Например основанием цилиндра может служить парабола, гипербола, другая открытая функция. Такой цилиндр будет открытым или развернутым.

По углу наклона образующих к основаниям цилиндры могут быть прямыми или наклонными. У прямого цилиндра образующие строго перпендикулярны плоскости основания. Если данный угол отличается от 90°, цилиндр — наклонный.

Таблица спецификации и выборка арматуры на один монтажный элемент.

 Для расчета веса арматуры, используйте онлайн калькулятор веса арматуры для ленточного фундамента.

Спецификация арматуры

Выборка стали

марка

мон-

таж-

ного

эле-

мента

марка

арма-

турного

элемен-

та,

кол-во

пози-

ции

диаметр

арматур-

ного

стержня

и его

класс

длина

арматур-

ного

стержня

в мм

количество

позиций

общая

длина

по позиции

на монтажный

элемент, м

диаметр

и класс

арматуры

суммарная

длина по диаметру

на монтажный

элемент, м

вес данного

диаметра

на монтажный

элемент, кг

на арма-

турный

элемент

на мон-

тажный элемент

Кр-1

2 шт.

1

2

3

22 A-III

8 A-I

5 B-1

5960

5960

380

2

1

20

4

2

40

23,84

11,92

15,20

22 A-III

12 A-III

8 A-I

23,84

7,20

11,92

71,14

6,39

4,71

П-1

Кр-2

5 шт.

4

5

6

12 A-III

5 B-I

3 B-I

1440

1440

140

1

1

10

5

5

50

7,20

7,20

7,20

5 B-I

3 B-I

12 A-I

53,90

36,80

4,8

7,06

2,76

4,26

C-1

1 шт.

7

8

3 B-I

5 B-I

5960

1460

5

25

5

25

29,80

36,5

Итого: 96,32

петля

9

12 A-I

1200

4

4,8

Особенности самостоятельного расчета


Самостоятельное вычисление продольного сечения выполняется на жиле без изоляционного покрытия. Кусочек изоляции можно отодвинуть или снять на отрезке, приобретенном специально для тестирования. Вначале понадобится определить диаметр и по нему найти сечение. Для работ используется несколько методик.

При помощи штангенциркуля

Способ оправдан, если будут измеряться параметры усеченного, или бракованного кабеля. К примеру, ВВГ может обозначаться как 3х2,5, но фактически быть 3х21. Вычисления производятся так:

  1. С проводника снимается изоляционное покрытие.
  2. Диаметр замеряется штангенциркулем. Понадобится расположить провод между ножками инструмента и посмотреть на обозначения шкалы. Целая величина находится сверху, десятичная – снизу.
  3. На основании формулы поиска площади круга S = π (D/2)2 или ее упрощенного варианта S = 0,8 D² определяется поперечное сечение.
  4. Диаметр равен 1,78 мм. Подставляя величину в выражение и округлив результат до сотых, получается 2,79 мм2.

С использованием линейки и карандаша


Вычисление ПС с помощью линейки и карандаша

При отсутствии специального измерителя можно воспользоваться карандашом и линейкой. Операции выполняются с тестовым образом:

  1. Зачищается от изоляционного слоя участок, равный 5-10 см.
  2. Получившаяся проволока наматывается на карандаш. Полные витки укладываются плотно, пространства между ними быть не должно, «хвостики» направляются вверх или вниз.
  3. В конечном итоге должно получиться определенное число витков, их требуется посчитать.
  4. Намотка прикладывается к линейке так, чтобы нулевое деление совпадало с первой намоткой.
  5. Замеряется длина отрезка и делится на количество витков. Получившаяся величина – диаметр.
  6. Например, получилось 11 витков, которые занимают 7,5 мм. При делении 7,5 на 11 выходит 0,68 мм – диаметр кабеля. Сечение можно найти по формуле.

Точность вычислений определяется плотностью и длиной намотки.

Таблица соответствия диаметра проводов и площади их сечения

Если нет возможности пройти тестирование диаметра или сделать вычисление при покупке, допускается использовать таблицу. Данные можно сфотографировать, распечатать или переписать, а затем применять, чтобы найти нормативный или популярный размер жилы.

Диаметр кабеля, ммСечение проводника, мм2
0,80,5
0,980,75
1,131
1,381,5
1,62
1,782,5
2,264
2,766
3,5710

При покупке электрокабеля понадобится посмотреть параметры на этикетке. К примеру, используется ВВНГ 2х4. Количество жил – величина после «х». То есть, изделие состоит из двух элементов с поперечным сечением 4 мм2. На основании таблицы можно проверить точность информации.

Особенности электрических проводов

Наиболее широкое применение находят марки проводов ПУHП и ПУГHП, а также ВПП, ПHCB и PKГM, которые обладают следующими, очень важными для получения безопасного подключения основными техническими характеристиками:

  • ПУНП — плоское проводное изделие установочного или так называемого монтажного типа, с однопроволочными жилами из меди в ПВХ-изоляции. Такая разновидность отличается количеством жил, а также номинальным напряжением в пределах 250 В с частотой 50 Гц и температурным эксплуатационным режимом от минус 15 °C до плюс 50 °C;
  • ПУГНП — гибкая разновидность с многопроволочными жилами. Основные показатели, которые представлены номинальным уровнем напряжения, частотой и температурным эксплуатационным режимом, не отличаются от аналогичных данных ПУHП;
  • AПB — алюминиевая одножильная разновидность, круглый провод, имеющий защитную ПВХ-изоляцию и однопроволочную или многопроволочную жилу. Отличием данного вида является устойчивость к повреждениям механического типа, вибрациям и химическим соединениям. Температурный эксплуатационный режим составляет от минус 50 °C до плюс 70 °C;
  • ПBC — многожильная медная разновидность с ПBX-изоляцией, придающей проводу высокие показатели плотности и традиционную округлую форму. Термоустойчивая жила рассчитана для номинального уровня 380 В при частоте 50 Гц;
  • PKГM — силовая монтажная разновидность, представленная одножильным медным проводом с кремнийорганической резиновой или стекловолоконной изоляцией, пропитанной термостойким составом. Температурный эксплуатационный режим составляет от минус 60 °C до плюс 180 °C;
  • ПHCB — нагревательная одножильная разновидность в виде однопроволочного провода на основе оцинкованной или вороненой стали. Температурный эксплуатационный режим составляет от минус 50 °C до плюс 80 °C;
  • ВПП — одножильная медная разновидность с многопроволочной жилой и изоляцией на основе ПBX или полиэтилена. Температурный эксплуатационный режим составляет от минус 40 °C до плюс 80 °C.

В условиях невысокой мощности применяется медный провод ШBBП с защитной внешней ПBX-изоляцией. Многопроволочного типа жила обладает прекрасными показателями гибкости, а само проводное изделие рассчитано максимум на 380 В, при частоте в пределах 50 Гц.

Проводные изделия самых распространенных типов реализуются в бухтах, и чаще всего имеют белое окрашивание изоляции.

Площадь поперечного сечения проводника

В последние годы отмечается заметное понижение качественных характеристик изготавливаемой кабельной продукции, в результате чего страдают показатели сопротивления — сечение проводов. Диаметр любого проводника в обязательном порядке должен обладать соответствием всем заявленным производителем параметрам.

Любое отклонение, составляющее даже 15-20 %, может стать причиной значительного перегрева электрической проводки или оплавления изоляционного материала, поэтому выбору площади или толщины проводника нужно уделять повышенное внимание не только на практике, но и с точки зрения теории

Поперечное сечение проводников

Параметры, наиболее важные для правильного выбора сечения проводника, отражены в следующих рекомендациях:

толщина проводника — достаточная для беспрепятственного прохождения электротока, при максимально возможном нагреве провода в пределах 60 °C;
сечение проводника — достаточное для резкого понижения напряжения, не превышающего допустимые показатели, что особенно важно для очень длинной электропроводки и значительных токов.

Особое внимание требуется уделять максимальным показателям рабочего температурного режима, при превышении которого проводник и защитная изоляция приходят в негодность. Сечением используемого проводника и его защитной изоляцией должна в обязательном порядке обеспечиваться полноценная механическая прочность и надежность электрической проводки.

Сечением используемого проводника и его защитной изоляцией должна в обязательном порядке обеспечиваться полноценная механическая прочность и надежность электрической проводки.

Способы определения сечения провода

Опытному электрику не составит труда определить сечение кабеля просто на глаз. Но для человека, у которого нет соответствующих навыков, вычисление указанной величины может стать настоящей проблемой.

На самом деле сечение провода можно определить с использованием нескольких способов, не представляющих сложности даже при отсутствии соответствующей подготовки.

Проще всего обратить внимание на маркировку кабельно-проводниковой продукции, нанесённую снаружи на изоляционное покрытие и повторяющуюся, с определённой периодичностью. Также о данной величине можно узнать у продавца

Но если сечение не указано, или речь идёт о старом проводе, о характеристиках которого никакой информации нет, указанное значение можно узнать, воспользовавшись способами, указанными ниже. Для начала нужно узнать диметр

Также о данной величине можно узнать у продавца. Но если сечение не указано, или речь идёт о старом проводе, о характеристиках которого никакой информации нет, указанное значение можно узнать, воспользовавшись способами, указанными ниже. Для начала нужно узнать диметр.

При помощи приборов

Приборы с помощью которых можно измерить сечение:

  • штангенциркуль,
  • микрометром.

Думаю все могут пользоваться этими приборами, ниже в видео рассказано как применять микрометр:

Метод наматывания

Если в наборе домашних инструментов эти приборы отсутствуют, площадь сечения можно подсчитать, воспользовавшись альтернативным методом, при котором достаточно линейки и карандаша (или любого другого стержня).

Жила, очищенная от изоляции по длине до 500 мм, наматывается на карандаш, при плотном прилегании витков. Для вычисления сечения потребуется измерение следующих величин:

  • общей длины намотанного участка в мм;
  • количества витков.

Для определения диаметра жилы достаточно разделить полученную длину на число витков.

Чтобы вычислить площадь сечения, осталось полученный результат подставить в формулу, указанную ниже.

Определение сечение методом расчёта по диаметру

Этот метод основан на начальном курсе геометрии, не связанный со сложными вычислениями. Для определения исходных показателей, необходимых при выполнении расчёта, следует воспользоваться штангенциркулем. С помощью этого инструмента измеряется значение диаметра жилы, очищенной от изоляционного покрытия.

Расчёт производится по следующей формуле, применяющейся для определения площади круга:

S = πR², в которой

  • π – постоянная величина, равная 3,14 в ближайшем округлении;
  • R – радиус сечения провода, определяется делением полученного значения диаметра на 2.

Если в указанную формулу, вместо радиуса, вставить диаметр, получим следующее:

S = (πD²)/4,

где D – значение диаметра жилы.

Преобразовав указанную формулу, после разделения числовых величин, получим следующее соотношение:

S = 0,785D².

Подставив измеренную величину диаметра, получим значение площади поперечного сечения провода. Учитывая округлённую величину π, ответ получится с определённой погрешностью, но точность вычисления вполне достаточна для поставленных задач.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации