Часть 1: Закон Ома
Да простят меня те, кто всё знает (ну если не всё, то, по крайней мере, школьный курс физики), но в последние годы мне довелось повидать много плохих и даже очень плохих установок систем видеонаблюдения. Многие были для меня загадкой, но некоторые просто резали глаз пренебрежением основными законами физики. Хотя видел я и талантливые, тщательно продуманные решения, когда от полубытовой полуигрушечной техники добивались всего, на что она способна и даже чуть больше.
Вот я и подумал: наверное, многие уже забыли, чему их учили в школе. Может, кому-то пригодится, если я опишу самые яркие практические случаи проявления физики в технике. А в заглавие я вынес цифру из поговорки моего учителя физики: "Ошибка в расчётах на 30% простительна физику-экспериментатору, но ошибка в 30 раз свидетельствует о непонимании основных законов природы".
Закон Ома
Закон, надеюсь, помнят все: I=U/R, то есть ток равен напряжению делить на сопротивление. Или наоборот: U=I*R, то есть напряжение равно ток умножить на сопротивление. Одно из неприятных проявлений этого закона - падение напряжения на токоведущих проводах, про сопротивление которых забыли.
Удельное сопротивление меди
Медь - прекрасный проводник. Самый лучший из общедоступных. Однако не идеальный. Сопротивление провода диаметром 1,0 мм2 и длиной 100 метров составляет около 2 Ом. Вообще-то, это сопротивление зависит от технологии производства провода и его температуры, а также от степени помятости провода, усилия натяжения и чего-нибудь ещё, но с точностью до 30% будем считать - 2 Ома. Это можно запомнить, как мировую константу. Это исходная точка. На практике провода сечением 1,0 мм2 встречаются не так уж часто, но пересчитать нетрудно, например:
Камеры надо питать
Предположим, вы подвели питание (12 Вольт) к видеокамере широко распространённым проводом сечением 0.2 мм2. Это в пять раз тоньше, поэтому сопротивление будет в пять раз больше нашей исходной цифры. Это уже 10 Ом. Предположим, длина провода до камеры составила 150 метров. Значит, сопротивление провода будет ещё больше - 15 Ом. Теперь смотрим в паспорт видеокамеры и видим, что она потребляет ток 300 мА. Вспоминаем закон Ома и получаем падение напряжения 4.5 Вольта. Питание подведено двумя проводами, по обоим идёт ток (по одному - туда, по другому - обратно) и на каждом из них упадёт по четыре с половиной вольта. То есть всего 9 вольт потерялись по дороге, а для камеры из поданных 12 Вольт осталось всего-то ничего - только 3 Вольта. Результат - не работает. Что же делать? Наивный дилетант скажет - нет проблем! Надо взять источник питания напряжением побольше, чтобы хватило и на паразитное падение на проводах и на камеру осталось, сколько положено. Стало быть, 21 Вольт источник питания. Вообще-то, весьма нестандартный номинал, но, допустим, мы поискали и нашли такой или даже сделали специально. Что же получится?
