Измерение мощности в цепях постоянного тока

План работы

1. Различные методы измерения мощности и способы подключения приборов в цепях постоянного тока.

2. Анализ результатов измерений.

Мощность – физическая величина, равная выполняемой работе за единицу времени, что равносильно скорости изменения энергии системы. В частности, электрическая мощность – это величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии в другие виды энергии, например, механическую, тепловую, световую и т. д.

Мощность в цепях постоянного тока определяется выражением P = UI, где U – напряжение, приложенное к нагрузке, В, I – ток, протекающий через нагрузку, А. Единицей измерения электрической мощности является ватт (Вт). Из приведенного уравнения следует, что мощность P можно определить косвенным методом, измеряя вольтметром напряжение

U на нагрузке и амперметром – ток I, протекающий через нагрузку. Перемножив результаты измерений U и I, получим значение мощности.

На рис. 1 приведены две схемы включения вольтметра и амперметра. Выбор той или иной схемы обусловлен допускаемой методической погрешностью измерения. Погрешность зависит от соизмеримости внутренних сопротивлений приборов с сопротивлением нагрузки R_н.

а б

Рис. 1. Схемы включения приборов для измерения мощности

в цепи постоянного тока.

Схема рис. 1а применяется, когда сопротивление нагрузки R_н много меньше сопротивления вольтметра R_в; а схема рис. 1б – когда сопротивление нагрузки R_н много больше сопротивления амперметра R_a. Если этими условиями пренебречь и допустить, что R_н = R_в для схемы рис. 1а и R_н =

R_a для схемы рис. 1б, то относительная погрешность измерения мощности составит 100 %.

Практически удобнее измерять мощность одним прибором – ваттметром. Для определения мощности ваттметру нужна информация о токе и напряжении, и он должен уметь их перемножать. Таким прибором является электродинамический ваттметр, состоящий из подвижной катушки, расположенной внутри неподвижной катушки.

К подвижной катушке подключают напряжение нагрузки, а через неподвижную катушку пропускают ток нагрузки. Взаимодействие магнитных полей катушек заставляет подвижную катушку поворачиваться на угол, пропорциональный мощности. Направление поворота зависит от направления токов в катушках, поэтому включать его в цепь необходимо так, чтобы начала обмоток катушек были подключены в сторону источника питания (генератору). На клеммах ваттметра начала обмоток обозначены звездочкой (*

U и *I). Их называют генераторными зажимами. Если токовый генераторный зажим подключить ошибочно в сторону нагрузки, то стрелка прибора будет отклоняться влево от нулевой отметки и отсчет показаний будет невозможен. Генераторный зажим обмотки напряжения, в целях уменьшения погрешности измерения, может быть включен по схеме рис. 2 а или рис. 2б.

а б

Рис. 2. Схема включения ваттметра в цепь постоянного тока.

Схема рис. 2а применяется, когда сопротивление нагрузки R_н много больше сопротивления токовой цепи ваттметра R_a; а схема рис. 2б – когда сопротивление нагрузки R_н много меньше сопротивления цепи напряжения ваттметра R_в. Сопротивления цепей напряжения и тока указаны на циферблате прибора. Ваттметр сконструирован так, что практически чаще пользуются схемой рис.

2а.

Тема 5. Мощность цепи постоянного тока. Баланс мощностей — Студопедия

Поделись с друзьями: 

 

1. Тема: Мощность цепи постоянного тока. Баланс мощностей

В схеме, изображенной на рисунке, . Потребляемая приемником мощность равна ___ Вт.

		720
		1125
		900
		180

 

Решение:
Мощность приемника с сопротивлением

 

		900
		720
		1150
		180

2. Тема: Мощность цепи постоянного тока. Баланс мощностей

При (см. рис.) вырабатываемая источником мощность равна ___ Вт.

Решение:
Мощность источника

 

3. Тема: Мощность цепи постоянного тока. Баланс мощностей

Для изображенной схемы уравнение баланса мощностей имеет вид …

 

Решение:
Уравнение баланса мощностей имеет вид

4. Тема: Мощность цепи постоянного тока. Баланс мощностей

Уравнение баланса мощностей имеет вид …

Решение:
Уравнение баланса мощностей имеет вид

 

5. Тема: Мощность цепи постоянного тока. Баланс мощностей

Если а (см. рис.), то во внутреннем сопротивлении источника преобразуется в теплоту ____ % его энергии.

		10
		90
		50
		100

 

Решение:
КПД источника определяется отношением мощностей приемника и источника ЭДС:
Это означает, что энергии источника преобразуется в теплоту в сопротивлении

 

6. Тема: Мощность цепи постоянного тока. Баланс мощностей

Если (см. рис.), то источники ЭДС работают …

		и − в режиме генератора, − в режиме активного приемника
		и − в режиме активного приемника, − в режиме генератора
		все в режиме генератора
		− в режиме активного приемника, и − в режиме генератора

 

Решение:
Ток имеет отрицательное значение. Это означает, что его истинное направление противоположно указанному на схеме и противоположно направлению ЭДС . Источник работает в режиме активного приемника, а источники и − в режиме генератора.

 

 

		450
		500
		50
		550

7. Тема: Мощность цепи постоянного тока. Баланс мощностей

В схеме, изображенной на рисунке, Показание ваттметра равно ____ Вт.

Решение:
Напряжение Мощность, измеряемая ваттметром,

 

8. Тема: Мощность цепи постоянного тока. Баланс мощностей

Для изображенной схемы уравнение баланса мощностей имеет вид …

 

Решение:
Для изображенной схемы уравнение баланса мощностей имеет вид

 

9. Тема: Мощность цепи постоянного тока. Баланс мощностей

Если (см. рис.), то показание ваттметра равно ___ Вт.

		220
		660
		330
		110

 

Решение:
Мощность, потребляемая всей цепью, Ваттметр измеряет мощность одного резистивного элемента из трех, то есть

 

 

---

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  

---



Цепь постоянного тока — постоянный ток, типы, формула, часто задаваемые вопросы

Постоянный ток (DC) и переменный ток (AC) являются двумя основными типами электричества. Цепь постоянного тока и цепь переменного тока показывают структуру соответствующих систем цепи. Элементы цепи постоянного тока в основном резистивные, она содержит батарею постоянного тока, переключатель, амперметр, вольтметр, нагрузочную лампу и соединительные провода.

Содержание Постоянный ток Типы цепей постоянного тока Цепь постоянного тока серии Параллельная цепь постоянного тока Последовательно-параллельная цепь постоянного тока Часто задаваемые вопросы – Часто задаваемые вопросы

Постоянный ток

Постоянный ток относится к однонаправленному распространению электрического заряда. Он широко используется в батареях и солнечных элементах. Томас Эдисон изобрел постоянный ток, который позволил ему питать многочисленные сложные электрические системы.

Типы цепей постоянного тока

Все электрические цепи можно разделить на три группы – последовательные, последовательно-параллельные и параллельные. Таким образом, цепи постоянного тока можно разделить на три категории: последовательная цепь постоянного тока, последовательная и параллельная цепь постоянного тока и параллельная цепь постоянного тока.

Цепь постоянного тока серии

Когда компоненты соединены встык, они называются последовательными цепями. В последовательных цепях постоянного тока резистивные элементы соединены встык, создавая линейный путь для протекания тока.

Здесь резисторы R ₁ , R ₂ и R ₃ подключены последовательно к источнику напряжения В вольт. Через указанные резисторы протекает электрический ток I.

Рассмотрим V ₁ , V ₂ и V ₃ при падении напряжения на резисторах R ₁ , R ₂ и R ₃ .

Затем

\(\begin{array}{l}V = V_{1} + V_{2} + V_{3}\end{массив} \)

\(\begin{array}{l}V = IR_{1} + IR_{2} + IR_{3}\end{массив} \)

Если R — полное сопротивление цепи, то

\(\begin{array}{l}IR = IR_{1} + IR_{2} + IR_{3}\end{массив} \)

\(\begin{array}{l}R = R_{1} + R_{2} + R_{3} \end{массив} \)

Общее эффективное сопротивление равно сумме всех индивидуальных сопротивлений.

В схемах такого типа вся система управляется одним переключателем. Мы не можем индивидуально контролировать каждый участок цепи.

• Когда несколько электрических элементов соединены последовательно, ток распространяется через все элементы цепи.
• Эффективное напряжение в последовательной цепи постоянного тока всегда прямо пропорционально ее эффективному значению сопротивления.
• Приложенное напряжение в последовательной цепи эквивалентно сумме падений напряжения на каждом элементе.

Параллельная цепь постоянного тока

При параллельном подключении нескольких электрических компонентов один конец каждого элемента присоединяется к общей точке, а другой конец прикрепляется к другой общей точке. Здесь один конец всех резисторов подключен к общей точке, а остальные концы подключены к другой общей точке (через них протекает ток).

Все компоненты будут иметь одинаковое падение напряжения на них, и оно будет эквивалентно напряжению между двумя общими соединениями, где компоненты соединены.

На приведенной выше принципиальной схеме резисторы R ₁ , R ₂ и R ₃ соединены параллельно через источник напряжения V. I ₁ , I ₂ и I ₃ — токи, протекающие через них.

Суммарный ток, протекающий по цепи, равен

\(\begin{array}{l}I = I_{1} + I_{2} + I_{3}\end{массив} \)

\(\begin{array}{l}I = \frac{V}{R_{1}} + \frac{V}{R_{2}} +\frac{V}{R_{3}} \end {массив} \)

Тогда полное электрическое сопротивление R,

\(\begin{array}{l}\frac{V}{R} = \frac{V}{R_{1}} + \frac{V}{R_{2}} +\frac{V}{ R_{3}} \end{массив} \)

\(\begin{array}{l}\frac{1}{R} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} + \frac{1}{ R_{3}} \end{массив} \)

• Падение напряжения одинаково для всех компонентов, подключенных параллельно.
• Ток через отдельные компоненты, подключенные параллельно, обратно пропорционален их сопротивлениям.
• Общий эффективный ток цепи представляет собой общую сумму токов, протекающих через отдельные элементы, соединенные параллельно.
• Обратная величина полного сопротивления равна сумме обратных величин сопротивлений отдельных параллельно соединенных электрических элементов.

Последовательно-параллельная цепь постоянного тока

В действительности электрические цепи обычно представляют собой комбинацию как последовательных, так и параллельных цепей постоянного тока. Эти сложные схемы решаются с использованием закона Ома и правил для параллельных и последовательных цепей постоянного тока.

На приведенной выше принципиальной схеме резисторы R1 и R2 соединены параллельно клемме AB. Резисторы R3, R4 и R6 подключены параллельно друг другу к клемме BC.

Две группы резисторов RAB и RBC соединены последовательно друг с другом при напряжении источника V. Эффективное общее сопротивление всей цепи можно рассчитать, как указано ниже,

\(\begin{array}{l}\frac{1}{R_{AB}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} = \frac{ R_{1}+R_{2}}{R_{1}R_{2}} \end{массив} \)

\(\begin{array}{l}R_{AB} = \frac{R_{1}R_{2}}{R_{1}} + R_{2}\end{массив} \)

\(\begin{array}{l}\frac{1}{R_{BC}} = \frac{1}{R_{3}} + \frac{1}{R_{4}} + \frac{ 1}{R_{5}} = \frac{R_{3}R_{4} + R_{4}R_{5} + R_{5}R_{3}} {R_{3}R_{4}R_{ 5}}\конец{массив} \)

\(\begin{array}{l}R_{BC} = \frac{R_{3}R{4}R_{5}} {R_{3}R_{4} + R_{4}R_{5} + R_{5}R_{3}}\end{массив} \)

Эффективное полное сопротивление цепи

\(\begin{array}{l}R = R_{AB} + R_{BC}\end{массив} \)

Видео о различных факторах, влияющих на сопротивление

Часто задаваемые вопросы о цепи постоянного тока

Q1

Каковы основные элементы или компоненты цепи постоянного тока?

Элементы цепи постоянного тока в основном резистивные, которые содержат батарею постоянного тока, переключатель, амперметр, вольтметр, нагрузочную лампу и соединительные провода.

Q2

Сколько переключателей в последовательной цепи постоянного тока?

В последовательной цепи постоянного тока имеется только один переключатель. Один переключатель управляет всей цепью. Мы не можем индивидуально контролировать каждый участок цепи.

Q3

Какие существуют три типа цепей постоянного тока?

Цепи постоянного тока можно разделить на три категории: последовательные цепи постоянного тока, последовательные и параллельные цепи и параллельные цепи постоянного тока.

Q4

Что такое резистор?

Это электрическое устройство с двумя концами, которое используется либо для ограничения, либо для управления потоком тока в электрических цепях.

Q5

Что такое напряжение?

Проще говоря, это энергия, которая толкает электрический ток в проводящую катушку от источника питания электрической цепи.

Смотреть полную версию главы Магнитные эффекты электрического тока Класс 10

Следите за новостями BYJU’S и влюбитесь в обучение!

Электрический ток, цепи постоянного тока — Phys111

Электрический ток, цепи постоянного тока — Phys111

«Наука без религии хрома, религия без наука слепа»
Альберт Эйнштейн

• Постоянный ток по сравнению с переменным:


• DC означает постоянный ток.


• Поток постоянного тока непрерывен в одном направлении.
Батарейки
• (AA, AAA, C, D и т. д.) являются простейшей формой постоянного тока. текущий источник.
• Простая цепь постоянного тока состоит из источника тока (например, батарея) и одна или несколько «нагрузок» (элементов схемы). Каждая «нагрузка» поглощает электрическую энергию, преобразуя ее в какую-либо другую форму энергии, например. а лампочка излучает тепловую и световую энергию, электродвигатель выполняет механическую работу и выделяет тепло. Каждая «нагрузка» может быть представлена ​​в цепь постоянного тока по характеристическому сопротивлению.




• АС обозначает переменный ток.
• Переменный ток, как следует из его названия, «переменный» в направлении.
• В самой простой форме это переменное поведение может быть представлены синусоидой (или косинусом)
• Электроэнергия, вырабатываемая на электростанциях, представляет собой переменный ток источники.
• Электрические розетки в домах и на предприятиях почти исключительно источники переменного тока.
• Теоретическая трактовка переменного тока значительно труднее, чем ОКРУГ КОЛУМБИЯ. По этой причине в этом курсе мы ограничиваем наше обсуждение DC схемы.


• Резисторы в цепях постоянного тока

Как указано выше, «нагрузки» в цепи могут быть представлены характеристические сопротивления (резисторы). Эти резисторы могут быть соединены «последовательно», «параллельно» или в какой-то их комбинации.
Резистор в цепи обозначается символом
Источник тока (батарея) обозначается символом
 

Резисторы последовательно.

При последовательном соединении резисторов проходит одинаковый ток через каждый резистор. Разность потенциалов (напряжение) на каждый резистор обычно будет другим; сумма потенциалов различия в том, что из р.д. батареи в цепи.

Насколько ток (и мощность), обеспечиваемый батареей, Что касается трех резисторов в приведенной выше схеме, их можно заменить эквивалентное сопротивление, Р _экв. ,

R _экв. = R ₁ + R ₂ + R ₃

Параллельные резисторы.

При параллельном соединении резисторов разность потенциалов (напряжение) на каждом резисторе одинаково. Ток через каждый резистор обычно будет другим; сумма токов равный сетке ток, обеспечиваемый аккумулятором.

Насколько ток (и мощность), обеспечиваемый батареей, Что касается трех резисторов в приведенной выше схеме, их можно заменить эквивалентное сопротивление , R _eq   определяется по формуле,




Комбинированные цепи.

В некоторых схемах резисторы соединены в комбинации последовательно и параллельно. Например в схеме ниже R ₁ и _{р. 2} соединены параллельно друг с другом, как и R ₄ и Р ₅ . Эквивалентное сопротивление каждого из этих двух параллельно комбинации затем подключается последовательно с R ₃ .