35. Электротехнические единицы СИ и обозначения на схемах #
Вольты, амперы, омы, миллиампер-часы, микрофарады — и почему «10 А» на проводе — это не «10 Вольт», а «350 mA» на приёмнике — не «0,35 В». Систематизируем единицы, кратные/доли и обозначения на схемах, чтобы даташит, маркировка аккумулятора и показания мультиметра читались без перевода с «английского».
Содержание
1. Цели статьи
- Свободно переводить единицы: А ↔ мА, В ↔ мВ, Ф ↔ мкФ, Ом ↔ кОм.
- Читать обозначения на схеме: R, C, L, Q, M, GND, +V.
- Знать «опорные» напряжения и токи электрической части БПЛА (беспилотного летательного аппарата).
- Не путать величину с её интегралом: В ≠ В·ч, А ≠ А·ч, Вт ≠ Вт·ч.
- В электричестве три «пары близнецов», которые путают чаще всего: напряжение/энергия (В, В·ч), ток/ёмкость (А, А·ч), мощность/энергия (Вт, Вт·ч). Одна величина — «скорость», вторая — «пройденный путь»: смешали — и «полёт 30 минут» превращается в «30 ватт».
- Префиксы — это множители: m = 10⁻³ (350 мА = 0,35 А), μ = 10⁻⁶, k = 10³, M = 10⁶, G = 10⁹ (2,4 ГГц = 2,4·10⁹ Гц). Перевод — одна строка (задача 1).
- Просадка под нагрузкой ΔU = I·R распределяется между внутренним сопротивлением батареи и проводами: 0,3 В на 3S при 8 А — это 0,12 В батарея и 0,18 В провод (задача 2).
2. Величины и единицы измерения (глоссарий)
Все величины, встречающиеся в статье и задачах, — в одной таблице. Буквенные обозначения (U, I, R…) — по ГОСТ 8.415; префиксы СИ: m = 10⁻³, μ = 10⁻⁶, k = 10³, M = 10⁶, G = 10⁹.
| Символ | Величина | Единица | Типичное значение в задачах |
|---|---|---|---|
| U | напряжение | В (мВ) | 3,7; 14,8; 5; 0,12 |
| I | сила тока | А (мА, мкА) | 8; 0,35; 250 мкА |
| R | сопротивление | Ом (мОм, кОм) | 15 мОм; 22,5 мОм; 10 кОм |
| P | мощность | Вт (мВт) | 35; 0,625 мВт |
| E | энергия | Вт·ч (Дж) | 19,2 |
| Q | ёмкость аккумулятора | А·ч (мА·ч) | 1,3 (1300) |
| Q | электрический заряд (конденсатор: Q = C·U) | Кулон (А·с) | — |
| C | ёмкость конденсатора | Ф (мФ, мкФ) | 2200 мкФ |
| L | индуктивность | Гн (мкГн) | 0,5 мкГн |
| f | частота | Гц (кГц, МГц, ГГц) | 20 кГц; 2,4 / 5,8 ГГц |
| t | время | ч (мин) | 0,5; 33 |
3. Основные единицы электротехники
| Величина | Единица | Символ | Смысл «в одну фразу» |
|---|---|---|---|
| Электрическое напряжение | вольт / Вольт | В | «давление» тока (разность потенциалов) |
| Сила тока | ампер / Ампер | А | «расход» заряда в секунду |
| Сопротивление | ом / Ом | Ом | «сужение» для тока |
| Мощность | ватт / Ватт | Вт | скорость переноса энергии (U·I) |
| Энергия | ватт-час | Вт·ч | сколько ватт «прошло» за час |
| Ёмкость (накопитель) | ампер-час | А·ч | сколько ампер «отдаёт» за час |
| Ёмкость (конденсатор) | фарад / Фарад | Ф | Q = C·U; в БПЛА — мкФ/мФ |
| Индуктивность | генри / Генри (единица измерения) | Гн | «инерция» тока (дроссели, обмотки) — мкГн |
| Частота | герц | Гц | колебаний/циклов в секунду (ESC: кГц) |
| Электрический ток (явление) | заряд в движении; electric current, рисунок — Wikipedia / Электрический ток | ||
Соотношения: P = U·I (Вт); E = P·t (Вт·ч); Q = I·t (А·ч); E_бат = U_номинал·Q (Вт·ч); Q = C·U (конденсатор, кулон = А·с). Это «переводчик» между всеми ячейками таблицы — и основа задач.
↑ К оглавлению4. Кратные и доли: м, μ, k, M
| Префикс | Символ | Десятичный | Пример в БПЛА |
|---|---|---|---|
| микро | μ (u) | 10^-6 | 2200 μF конденсатор ESC; 0,5 мкГн дроссель |
| милли | m | 10^-3 | 350 mA приёмник; 120 mV просадка ячейки |
| кило | k | 10^3 | 10 кОм делитель; 20 кГц несущая ESC |
| мега | M | 10^6 | 1 МГц такт FC; 2,4 / 5,8 ГГц радиоканал (Г = 10^9) |
Правило чтения: «350 mA» = 0,35 А (милли — одна тысячная часть, 10⁻³); «120 mV» = 0,12 В; «2200 μF» = 2,2 мФ = 0,0022 Ф; «10 кОм» = 10 000 Ом. На схемах μ часто печатают латинской u — одно и то же.
↑ К оглавлению5. Обозначения на схемах и в документации
| Обозначение | Что это | Где встречается |
|---|---|---|
| R | резистор (R1, R2…) | делители, подтяжки, «шунты» тока |
| C | конденсатор | фильтры ESC (мкФ), стабилизация 5 В |
| L | дроссель/катушка (индуктивность) | силовые фильтры, обмотки мотора |
| Q | транзистор (в силовых ESC — MOSFET, полевой) | силовые ключи, BEC |
| VD / D | диод | защита от обратной полярности |
| M / M1 | мотор | BLDC (статья 39) |
| U / U1… | напряжение в точке/участке | датчики, тестовые точки |
| +V / Vcc / Vin | шина питания | «силовая» (батарея) и «логика» (5/3,3 В) |
| GND / 0V | общий провод (минус) | везде; «земля» в БПЛА — минус батареи, не земля-электричество |
| BEC | buck converter — понижающий стабилизатор (5/3,3 В) из батареи | ESC, «встроенный» или отдельный |
| PWR / BAT | входное напряжение батареи | FC: «PWR» = силовая шина |
| TX / RX | передача / приём (серво, приёмник, телеметрия) | сигнальные пары |
Важно: «земля» (GND) в БПЛА — это минус батареи, а не «земля-электричество» (стержень в грунте). «Заземлить» электронику БПЛА на шасси — плохая идея: масса-масса создаёт «землю» и наводки (статья 50).
↑ К оглавлению6. Типовые значения в БПЛА
| Шина / узел | Типичное напряжение | Типичный ток |
|---|---|---|
| Ячейка LiPo (номинал / полнота / порог) | 3,7 / 4,2 / 3,0 В | — |
| Пакет 4S (номинал) | 14,8 В | 5–30 А (силовая) |
| Пакет 6S (номинал) | 22,2 В | 5–45 А (силовая) |
| BEC / шина логики | 5,0 В (и 3,3 В) | 0,1–0,6 А |
| Датчики (IMU — инерциальный блок, баро) | 3,3 В | 10–30 мА |
| Приёмник (ELRS — цифровая радиосистема ExpressLRS) | 3,3–5,5 В | 15–40 мА |
| Камера (аналоговая / цифровая) | 5 В / 5 В | 150–500 мА |
| Обмотка BLDC | U_бат (фазы) | 0,1–1 Ом (постоянный ток) |
Если мультиметр показывает значение вне этой таблицы — это не «особый случай», а симптом: просадка (статья 34), заклинившее напряжение BEC, неактивный канал (статья 44).
↑ К оглавлению7. Частые путаницы
- В против В·ч: «4,2 В» — напряжение ячейки; «19,2 В·ч» — энергия пакета. В — «давление», В·ч — «сколько воды в баке».
- А против А·ч: «20 А» — текущий ток; «1,3 А·ч» — ёмкость. А·ч = А × часы (1,3 А за час или 1,3 А·ч = 130 мА за 10 ч — одна и та же ёмкость).
- Вт против Вт·ч: «20 Вт» — мощность сейчас; «19,2 Вт·ч» — запас. Время = запас/мощность.
- «Напряжение батареи 16,8 В» — на клеммах или под нагрузкой? Под нагрузкой меньше на ΔU = I·R_внутр (статья 36): 16,8 «холостая» может стать 15,2 «под мотором». Сравнивайте только «в одинаковых режимах».
- «mA» на схеме — это ток, а не «маленький»: 350 mA = 0,35 А — для приёмника это «норма», для батареи 4S — 2 %.
8. Практика: типовые задачи (с решениями)
Задача 1. Переводы
Задача. Перевести: 350 мА → А; 120 мВ → В; 2200 мкФ → мФ и Ф; 10 кОм → Ом; 4,4 А × 0,5 ч → А·ч.
Заданные параметры:
| Значения | 350 мА; 120 мВ; 2200 мкФ; 10 кОм; 4,4 А и 0,5 ч |
Искомые параметры: те же величины в А, В, мФ/Ф, Ом, А·ч.
Решение.
- 350 мА = 350 × 10⁻³ = 0,35 А.
- 120 мВ = 120 × 10⁻³ = 0,12 В.
- 2200 мкФ = 2,2 мФ = 0,0022 Ф.
- 10 кОм = 10 × 1000 = 10 000 Ом.
- 4,4 А × 0,5 ч = 2,2 А·ч.
Задача 2. Куда ушли 0,3 В
Задача. Пакет 3S (номинал 11,1 В) под нагрузкой 8 А «отдаёт» на клеммах 10,8 В. Внутреннее сопротивление пакета 15 мОм. Найти «долю» проводов и оценить их сопротивление.
Заданные параметры:
| Напряжение номинальное / под нагрузкой | 11,1 / 10,8 В |
| Ток нагрузки | 8 А |
| R_внутр пакета | 15 мОм = 0,015 Ом |
Искомые параметры: ΔU_внутр, ΔU_пр (В), R_пр (мОм).
Решение.
- Суммарная просадка: \(\Delta U = 11{,}1 - 10{,}8 = 0{,}3\ \text{В} \).
- По внутреннему сопротивлению: \(\Delta U_{внутр} = 8 \cdot 0{,}015 = 0{,}12\ \text{В} \).
- Остальное — провод и разъёмы: \(\Delta U_{пр} = 0{,}3 - 0{,}12 = 0{,}18\ \text{В} \).
- Сопротивление проводов (туда-обратно): \(R_{пр} = 0{,}18/8 = 0{,}0225\ \text{Ом} = 22{,}5\ \text{мОм} \).
Задача 3. Ёмкость в Вт·ч
Задача. Пакет 4S1P 1300 мА·ч. Найти энергию в Вт·ч (номинал 14,8 В) и «сколько минут» на 35 Вт.
Заданные параметры:
| Ёмкость Q | 1,3 А·ч |
| Номинальное напряжение | 14,8 В |
| Мощность P | 35 Вт |
| КПД цепей η | 0,7 (безразмерное) |
Искомые параметры: E (Вт·ч), t (мин) идеальное и реальное.
Решение.
- Энергия: \(E = 14{,}8 \cdot 1{,}3 = 19{,}24\ \text{Вт·ч} \).
- Идеальное время: \(t = 19{,}24/35 = 0{,}55\ \text{ч} = 33\ \text{мин} \).
- Реальное время с КПД 0,7: \(t \approx 33 \cdot 0{,}7 \approx 23\ \text{мин} \).
Задача 4. Ток в цепи 10 кОм
Задача. Делитель напряжения из двух резисторов 10 кОм на шине 5 В. Найти ток ветви и мощность на каждом резисторе.
Заданные параметры:
| Напряжение шины | 5 В |
| Сопротивление каждого резистора | 10 кОм = 10 000 Ом |
Искомые параметры: I (мкА), P (мВт) на каждом резисторе.
Решение.
- Общее сопротивление (последовательно): \(R = 10 + 10 = 20\ \text{кОм} \).
- Ток ветви: \(I = 5/20000 = 0{,}25\ \text{мА} = 250\ \text{мкА} \).
- Напряжение на каждом резисторе (равные — половина): U = 2,5 В.
- Мощность на каждом: \(P = U^2/R = 2{,}5^2/10000 = 0{,}625\ \text{мВт} \) (сумма 1,25 мВт = 5 В × 0,25 мА).
9. Чек-лист самопроверки знаний
Отметьте пункты, которые вы действительно понимаете и можете применить без подсказок.
| ✓ | Навык | Проверка |
|---|---|---|
| Единицы | называю смысл V, A, Ом, Вт, А·ч, Вт·ч, Ф, Гн, Гц | |
| Префиксы | перевожу μ/m/k/M за секунду | |
| Схемы | читаю R, C, L, Q, M, GND, BEC, TX/RX | |
| Опорные значения | знаю «нормальные» 3,7/14,8/22,2/5/3,3 В и токи | |
| Путаницы | различаю В/В·ч, А/А·ч, Вт/Вт·ч | |
| Просадка | разбираю ΔU на R_внутр и провод |
10. Источники
- Wikipedia, «Volt», «Ampere», «Ohm (unit)», «Watt» — единицы (рисунок). en.wikipedia.org/wiki/Volt / ru.wikipedia.org/wiki/Вольт (Вольт), en.wikipedia.org/wiki/Ampere / ru.wikipedia.org/wiki/Ампер (Ампер), en.wikipedia.org/wiki/Ohm_(unit) / ru.wikipedia.org/wiki/Ом (Ом), en.wikipedia.org/wiki/Watt / ru.wikipedia.org/wiki/Ватт (Ватт)
- Wikipedia, «Watt-hour» — ватт-час, А·ч. en.wikipedia.org/wiki/Watt_hour / ru.wikipedia.org/wiki/Киловатт-час (Киловатт-час)
- Wikipedia, «Farad», «Henry», «Capacitance», «Inductance» — Ф, Гн, конденсатор, катушка (рисунок). en.wikipedia.org/wiki/Farad / ru.wikipedia.org/wiki/Фарад (Фарад), en.wikipedia.org/wiki/Henry_(unit) / ru.wikipedia.org/wiki/Генри_(единица_измерения) (Генри (единица измерения))
- Wikipedia, «Electric current» — электрический ток (рисунок). en.wikipedia.org/wiki/Electric_current / ru.wikipedia.org/wiki/Электрический_ток (Электрический ток)
- Статьи цикла 34 (Ом, Кирхгоф, мощность), 36 (ячейки, IR), 44 (замеры) — база.
Типовые значения — сводка по паспортным данным типовых компонентов (LiPo 4S/6S, ELRS-приёмники, камеры 5 В). Проверено: 03.09.2026.
↑ К оглавлению- мод. : Воскресенье, 06 сентября 2026