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 = РДОП = 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:_______________________________________________________
