Электрическая мощность и работа

Электрическая мощность P цепи выражается через напряжение и электрический ток и измеряется в ваттах (Вт)

P = U×I.

На практике она обычно преобразуется в механическую (в электрических двигателях), световую (в лампах накаливания) и тепловую (в электрических нагревателях) энергию. В элементах электрических и электронных цепей, обладающих омическим сопротивлением R, электрическая энергия нежелательным образом преобразуется в тепло, что называют также потерями мощности:

P = I²×R, P = U² ¤ R.

Каждый элемент электрической цепи имеет предельно допустимую мощность, превышение которой в процессе эксплуатации приводит к недопустимому перегреву. Зависимость I(U) при Р = Р_ДОП = const имеет вид гиперболы. По ней можно легко определить максимально допустимые величины напряжения и тока для данного элемента цепи.

Электрическую мощность можно измерить косвенно – через ток и напряжение или непосредственно – с помощью ваттметра.

Электрическая энергия (работа электрического тока) W выражается как произведение электрической мощности P на время t:

W = P ×t = U ×I ×t.

 

Задание 13

Определите мощность, выделяющуюся в сопротивлениях измеряя напряжение и ток. Постройте гиперболические зависимости I= f (U) для омических резисторов, в которых может быть рассеяна максимальная мощность 2 Вт.

 

Порядок выполнения эксперимента

· Соберите цепь согласно схеме (рис. 13.1) и измерьте токи в резисторах 33, 100 и 220 Ом при напряжениях, указанных в табл. 13.1.

 

Рис. 13.1

 

Таблица 13.1

U, В
R = 33 Ом	Эксперимент	I, мА						-	-	-
P, мВт						-	-	-
R, Ом
Расчет	I, мА
P, мВт
R, Ом
R = 100 Ом	Эксперимент	I, мА
P, мВт
R, Ом
Расчет	I, мА
P, мВт
R, Ом
R = 220 Ом	Эксперимент	I, мА
P, мВт
R, Ом
Расчет	I, мА
P, мВт
R, Ом

При сопротивлении резистора 33 Ома напряжение должно быть ограничено величиной 8В во избежание превышения максимально допустимых потерь мощности 2 Вт.

Внесите в табл. 13.1 измеренные величины токов вместе со значениями мощности, рассчитанными по формуле P=U×I или измеренными виртуальным ваттметром (в блоке дополнительных приборов). Перенесите значения мощности на график (рис. 13.2) для построения кривой P = f (U).

Рис. 13.2

 

Чтобы построить гиперболическую зависимость мощности для 2-ваттного резистора, величины токов, соответствующие напряжениям (табл. 13.2), следует рассчитать по формуле

I = P ¤ U,

где Р = 2 Вт.

Таблица 13.2

U, В		2,5
I, мА

 

Постройте на рис. 13.3 график I=f(U) при P=2 Вт и определите из графика искомые величины.

Рис. 13.3

Вывод:_______________________________________________________