Как определить площадь сечения цилиндра, конуса, призмы и пирамиды? Формулы

Цилиндр

Круговой цилиндр является фигурой вращения прямоугольника вокруг любой из его сторон. Цилиндр характеризуется двумя линейными параметрами: радиусом основания r и высотой h. Ниже схематически показано, как выглядит круговой прямой цилиндр.

Для этой фигуры существует три важных типа сечения:

• круглое;
• прямоугольное;
• эллиптическое.

Эллиптическое образуется в результате пересечения плоскостью боковой поверхности фигуры под некоторым углом к ее основанию. Круглое является результатом пересечения секущей плоскости боковой поверхности параллельно основанию цилиндра. Наконец, прямоугольное получается, если секущая плоскость будет параллельна оси цилиндра.

Площадь круглого сечения рассчитывается по формуле:

S1 = pi*r2

Площадь осевого сечения, то есть прямоугольного, которое проходит через ось цилиндра, определяется так:

S2 = 2*r*h

В чем измеряется поперечное сечение

После определения диаметра указанными способами площадь сечения можно определить по формуле или специальной таблице. Измеряется она в квадратных миллиметрах. Данная единица измерения производная согласно единой международной системе измерений.

Вам это будет интересно Опасность напряжения шага

Мера измерения

При этом разрез жил всегда круглый.

Чем можно делать расчеты поперечного сечения

Иногда приходится измерять поперечное сечение самостоятельно, поскольку на провод не нанесена маркировка. Это не повод, чтобы не использовать его. Сперва нужно выяснить, из какого материала была сделана жила. Есть белая алюминиевая, медная красная и латунная желтая. После этого необходимо рассчитать площадь. Для этого следует выяснить проводниковый диаметр, убрав изоляцию. Диаметр можно измерить, используя:

• штангенциркуль, микрометр;
• карандаш и линейку.

Важно! Во втором случае результат будет приблизительным. Его использовать следует в крайних случаях. Лучше рассчитывать диаметр по формуле и штангенциркулем.

Штангенциркуль

Сделать штангенциркулем можно замер провода, который имеет любые размеры. Для этого нужно поместить его между штангенциркульными щипцами. Сделать так, чтобы они смотрены на деление шкалы. Затем подсчитать значение.

Штангенциркуль

Целые числа можно получить по верхней шкале, а десятичные — по нижней.

Карандаш + линейка

Если штангенциркуля нет, а длина оголенного проводника позволяет сделать его накрутку на карандаш длиной не меньше 1 см, можно использовать данный способ. Все, что нужно – подсчитать витки, которые поместились на отрезке длины 1 см. Диаметр получается делением длины отрезка на витки.

С помощью карандаша и линейки замеры будут не совсем точными

Обратите внимание! Точность измерения будет зависеть от того, как плотно была сделана намотка, и какая у нее длина.

Объемные фигуры

Из стереометрии известно, что объемная фигура совершенно любого типа ограничена рядом поверхностей. Например, для таких многогранников, как призма и пирамида, этими поверхностями являются многоугольные стороны. Для цилиндра и конуса речь идет уже о поверхностях вращения цилиндрической и конической фигур.

Вам будет интересно:Что значит слыть: толкование, синонимы

Если взять плоскость и пересечь ею произвольным образом поверхность объемной фигуры, то мы получим сечение. Площадь его равна площади части плоскости, которая будет находиться внутри объема фигуры. Минимальное значение этой площади равно нулю, что реализуется, когда плоскость касается фигуры. Например, сечение, которое образовано единственной точкой, получается, если плоскость проходит через вершину пирамиды или конуса. Максимальное значение площади сечения зависит от взаимного расположения фигуры и плоскости, а также от формы и размеров фигуры.

Ниже рассмотрим, как рассчитывать площади образованных сечений для двух фигур вращения (цилиндр и конус) и двух полиэдров (пирамида и призма).

Сечения призмы

Призма — это большой класс фигур, которые характеризуются наличием двух одинаковых параллельных друг другу многоугольных оснований, соединенных параллелограммами. Любое сечение призмы — это многоугольник. В виду разнообразия рассматриваемых фигур (наклонные, прямые, n-угольные, правильные, вогнутые призмы) велико и разнообразие их сечений. Далее рассмотрим лишь некоторые частные случаи.

Если секущая плоскость параллельна основанию, то площадь сечения призмы будет равна площади этого основания.

Если плоскость проходит через геометрические центры двух оснований, то есть является параллельной боковым ребрам фигуры, тогда в сечении образуется параллелограмм. В случае прямых и правильных призм рассматриваемый вид сечения будет представлять собой прямоугольник.

Сфера применения

Поперечное сечение на чертеже изображено в виде фигуры, которая образована делением детали плоскостью. Используется в электротехнике, электричестве, когда рассматривается проводниковая жила под прямым углом к его продольной половине. Через поделенную жилу проходят электроны.

Обратите внимание! Диаметр жилы — это не сечение. Для определения площади жилы нужно использовать специальную формулу определения круга.

Зная, какая величина разреза провода, длина и удельное сопротивление, можно узнать, какое имеет сопротивление проводник электротоку, проходящий сквозь его структуру. Если неправильно подобрать разрез проводника, это может привести к возгоранию электрической проводки в системе в результате его перегрева, оплавления.

Вам это будет интересно Как узнать ампераж

Строительство — основная сфера применения проводов

Целью расчета площади поперечного сечения может быть получение нужного количества электроэнергии для нормальной работы электрических приборов, исключение переплат неиспользуемым энергоносителем, подключение мощной техники к сетевому напряжению, предотвращение возгорания участка, исключение оплавки слоя изоляции, предотвращение появления короткого замыкания в бытовой и промышленной сетях. Также это может быть получение правильной организации системы освещения.

К сведению! Нормальным сечением проводника для освещения является показатель 1,5 мм² для линии и 4-6 мм² для ввода.

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.

Для бытовых целей понадобятся проводники с сечением 0,75; 1,5; 2,5 и 4 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.

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.

Чаще всего диаметр кабеля меньше, чем заявлен на упаковке. У пользователя два варианта – применять другой или выбрать с большей площадью сечения кабель по диаметру. Выбрав второй, понадобится проверить изоляцию. Если она не сплошная, тонкая, разная по толщине, остановитесь на продукции другого изготовителя.