Se numește puterea dezvoltată de sursa de curent în întregul circuit toata puterea.

Este determinat de formula

Astfel, randamentul depinde de raportul dintre rezistenta interna a sursei si rezistenta consumatorului.

Se obișnuiește să se exprime eficiența electrică ca procent.

Pentru inginerie electrică practică, două întrebări sunt de interes deosebit:

1. Condiția pentru obținerea celei mai mari puteri utile

2. Condiția pentru obținerea celui mai mare randament

Condiția pentru obținerea celei mai mari puteri utile (putere în sarcină)

Curentul electric dezvoltă cea mai mare putere utilă (putere la sarcină) dacă rezistența de sarcină este egală cu rezistența sursei de curent.

Această putere maximă este egală cu jumătate din puterea totală (50%) dezvoltată de sursa de curent în întregul circuit.

Jumătate din putere este dezvoltată la sarcină și jumătate este dezvoltată la rezistența internă a sursei de curent.

Dacă reducem rezistența de sarcină, atunci puterea dezvoltată la sarcină va scădea și puterea dezvoltată la rezistența internă a sursei de curent va crește.

Dacă rezistența de sarcină este zero, atunci curentul din circuit va fi maxim, aceasta modul de scurtcircuit (scurtcircuit) . Aproape toată puterea va fi dezvoltată pe rezistența internă a sursei de curent. Acest mod este periculos pentru sursa de curent, precum și pentru întregul circuit.

Dacă creștem rezistența de sarcină, atunci curentul din circuit va scădea, și puterea la sarcină va scădea. Cu o rezistență de sarcină foarte mare, nu va exista nici un curent în circuit. Această rezistență se numește infinit de mare. Dacă circuitul este deschis, atunci rezistența sa este infinit de mare. Acest mod este numit modul inactiv.

Astfel, în modurile apropiate de un scurtcircuit și de mers în gol, puterea utilă este mică în primul caz din cauza valorii tensiunii scăzute, iar în al doilea datorită valorii mici a curentului.

Condiția pentru obținerea celui mai mare coeficient de eficiență

Factorul de eficiență (eficiență) este egal cu 100% la ralanti (în acest caz, nu se eliberează putere utilă, dar, în același timp, puterea sursei nu este consumată).

Pe măsură ce curentul de sarcină crește, eficiența scade în linie dreaptă.

În modul de scurtcircuit, eficiența este egală cu zero (nu există putere utilă, iar puterea dezvoltată de sursă este complet consumată în interiorul acesteia).

Rezumând cele de mai sus, putem trage concluzii.

Condiția de obținere a puterii maxime utile (R=R 0) și condiția de obținere a randamentului maxim (R=∞) nu se potrivesc. Mai mult, atunci când se primește puterea maximă utilă de la sursă (mod de încărcare potrivită), eficiența este de 50%, adică. jumătate din puterea dezvoltată de sursă este irosită în interiorul acesteia.

În instalațiile electrice puternice, modul de sarcină potrivit este inacceptabil, deoarece acest lucru duce la o cheltuială inutilă de puteri mari. Așadar, pentru centrale și substații, modurile de funcționare ale generatoarelor, transformatoarelor, redresoarelor sunt calculate astfel încât să asigure o eficiență ridicată (90% sau mai mult).

Situația este diferită în tehnica curenților slabi. Luați, de exemplu, un telefon. Când vorbiți în fața unui microfon, în circuitul aparatului este creat un semnal electric cu o putere de aproximativ 2 mW. Este evident că, pentru a obține cea mai mare rază de comunicare, este necesar să transferați cât mai multă putere pe linie, iar pentru aceasta este necesară efectuarea unui mod de comutare a sarcinii coordonat. Eficiența contează în acest caz? Bineînțeles că nu, deoarece pierderile de energie sunt calculate în fracții sau unități de miliwați.

Modul de încărcare potrivit este utilizat în echipamentele radio. În cazul în care un mod consistent nu este prevăzut cu o conexiune directă între generator și sarcină, se folosesc măsuri pentru a se potrivi rezistențele acestora.

Se numește puterea dezvoltată de sursa de curent în întregul circuit toata puterea.

Este determinat de formula

unde P aproximativ este puterea totală dezvoltată de sursa de curent în întregul circuit, wați;

E-e. d.s. sursa, in;

Valoarea I a curentului în circuit, a.

În general, un circuit electric este format dintr-o secțiune externă (sarcină) cu rezistență R si sectiune interna cu rezistenta R0(rezistența sursei de curent).

Înlocuirea valorii lui e în expresia pentru puterea totală. d.s. prin tensiunile din secțiunile circuitului, obținem

Valoare UI corespunde puterii dezvoltate în secțiunea externă a circuitului (sarcină) și se numește putere utilă P etaj =UI.

Valoare U o eu corespunde puterii risipite în interiorul sursei, Se numește pierdere de putere P o =U o eu.

Astfel, puterea aparentă este egală cu suma puterii utile și a pierderilor de putere P despre \u003d P etaj + P 0.

Raportul dintre puterea utilă și puterea totală dezvoltată de sursă se numește eficiență, eficiență prescurtată și este notat cu η.

Din definiție rezultă

În orice condiții, eficiența η ≤ 1.

Dacă exprimăm puterea în termeni de curent și rezistență a secțiunilor circuitului, obținem

Astfel, randamentul depinde de raportul dintre rezistenta interna a sursei si rezistenta consumatorului.

Se obișnuiește să se exprime eficiența electrică ca procent.

Pentru inginerie electrică practică, două întrebări sunt de interes deosebit:

1. Condiția pentru obținerea celei mai mari puteri utile

2. Condiția pentru obținerea celui mai mare randament

Condiția pentru obținerea celei mai mari puteri utile (putere în sarcină)

Curentul electric dezvoltă cea mai mare putere utilă (putere la sarcină) dacă rezistența de sarcină este egală cu rezistența sursei de curent.

Această putere maximă este egală cu jumătate din puterea totală (50%) dezvoltată de sursa de curent în întregul circuit.

Jumătate din putere este dezvoltată la sarcină și jumătate este dezvoltată la rezistența internă a sursei de curent.

Dacă reducem rezistența de sarcină, atunci puterea dezvoltată la sarcină va scădea și puterea dezvoltată la rezistența internă a sursei de curent va crește.

Condiția pentru obținerea celui mai mare coeficient de eficiență

Factorul de eficiență (eficiență) este egal cu 100% la ralanti (în acest caz, nu se eliberează putere utilă, dar, în același timp, puterea sursei nu este consumată).

Pe măsură ce curentul de sarcină crește, eficiența scade în linie dreaptă.

În modul de scurtcircuit, eficiența este egală cu zero (nu există putere utilă, iar puterea dezvoltată de sursă este complet consumată în interiorul acesteia).

Rezumând cele de mai sus, putem trage concluzii.

Există două tipuri de elemente într-un circuit electric sau electronic: pasiv și activ. Elementul activ este capabil să furnizeze continuu energie circuitului - baterie, generator. Elementele pasive - rezistențe, condensatoare, inductori, consumă doar energie.

Ce este o sursă de curent

O sursă de energie este un dispozitiv care furnizează continuu electricitate unui circuit. Poate fi o sursă de curent continuu și curent alternativ. Bateriile sunt surse de curent continuu, iar priza electrică este alternativă.

Una dintre cele mai interesante caracteristici ale surselor de energie– sunt capabili să transforme energia neelectrică în energie electrică, de exemplu:

substanțe chimice din baterii;
mecanice în generatoare;
solare etc.

Sursele electrice sunt împărțite în:

Independent;
Dependent (controlat), a cărui ieșire depinde de tensiunea sau curentul în altă parte a circuitului, care poate fi fie constantă, fie se modifică în timp. Folosit ca IP echivalent pentru dispozitive electronice.

Când vorbim despre legile și analizele circuitelor, sursele de alimentare electrică sunt adesea privite ca fiind ideale, adică capabile teoretic să furnizeze o cantitate infinită de energie fără pierderi, având în același timp caracteristicile reprezentate de o linie dreaptă. Cu toate acestea, în sursele reale sau practice, există întotdeauna o rezistență internă care le afectează producția.

Important! Sursele de alimentare pot fi conectate în paralel numai dacă au aceeași valoare a tensiunii. Conexiunea în serie va afecta tensiunea nominală de ieșire.

Rezistența internă a sursei de alimentare este reprezentată ca fiind conectată în serie cu circuitul.

Puterea sursei de curent și rezistența internă

Să considerăm un circuit simplu în care o baterie are un EMF E și o rezistență internă r și furnizează curent I unui rezistor extern cu rezistența R. Rezistorul extern poate fi orice sarcină rezistivă. Scopul principal al circuitului este de a transfera energie de la baterie la sarcină, unde face ceva util, cum ar fi iluminarea unei încăperi.

Puteți deriva dependența puterii utile de rezistență:

Rezistența echivalentă a circuitului este R + r (deoarece rezistența de sarcină este conectată în serie cu sarcina externă);
Curentul care curge în circuit va fi determinat de expresia:

Puterea de ieșire EMF:

Rut. = E x I = E²/(R + r);

Putere disipată sub formă de căldură, cu rezistență internă a bateriei:

Pr = I² x r = E² x r/(R + r)²;

Puterea transferată la sarcină:

P(R) = I² x R = E² x R/(R + r)²;

Rut. = Pr + P(R).

Astfel, o parte din energia de ieșire a bateriei se pierde imediat din cauza disipării căldurii pe rezistența internă.

Acum puteți reprezenta un grafic P(R) față de R și puteți afla la ce sarcină puterea utilă va lua o valoare maximă. Când se analizează funcția pentru un extremum, se dovedește că, pe măsură ce R crește, P(R) va crește și el monoton până în punctul în care R nu este egal cu r. În acest moment, puterea utilă va fi maximă și apoi începe să scadă monoton cu o creștere suplimentară a R.

P(R)max = E²/4r când R = r. În acest caz, I = E/2r.

Important! Acesta este un rezultat foarte semnificativ în inginerie electrică. Transferul de putere între sursa de alimentare și o sarcină externă este cel mai eficient atunci când rezistența de sarcină se potrivește cu rezistența internă a sursei de curent.

Dacă rezistența de sarcină este prea mare, atunci curentul care curge prin circuit este suficient de mic pentru a transfera energie la sarcină la o rată apreciabilă. Dacă rezistența de sarcină este prea mică, atunci cea mai mare parte a energiei de ieșire este disipată sub formă de căldură în sursa de alimentare în sine.

Această condiție se numește acord. Un exemplu de potrivire a impedanței sursei și a încărcării externe este un amplificator audio și un difuzor. Impedanța de ieșire Zout a amplificatorului este setată de la 4 la 8 ohmi, iar impedanța nominală de intrare a difuzorului Zin este de numai 8 ohmi. Apoi, dacă un difuzor de 8 ohmi este conectat la ieșirea amplificatorului, acesta va vedea difuzorul ca o sarcină de 8 ohmi. Conectarea a două difuzoare de 8 ohmi în paralel una cu cealaltă este echivalentă cu un amplificator care conduce un singur difuzor de 4 ohmi, iar ambele configurații se încadrează în specificațiile de ieșire ale amplificatorului.

Eficiența sursei de curent

Când se efectuează lucrări electrice, energia este convertită. Întreaga muncă efectuată de sursă merge la conversia energiei în întregul circuit electric, iar munca utilă este doar în circuitul conectat la IP.

O evaluare cantitativă a eficienței sursei de curent este efectuată în funcție de cel mai semnificativ indicator care determină viteza de lucru, – putere:

Nu toată puterea de ieșire a IP-ului este utilizată de consumatorul de energie. Raportul dintre energia consumată și emisă de sursă este formula pentru factorul de eficiență:

η = putere utilă/putere de ieșire = Ppol/Pout

Important! Din moment ce Ppol. în aproape orice caz, este mai mic decât Pout, η nu poate fi mai mare de 1.

Această formulă poate fi transformată prin înlocuirea expresiilor cu puteri:

Putere de ieșire a sursei:

Rut. = I x E = I² x (R + r) x t;

Energie consumata:

Rpol. = I x U = I² x R x t;

Coeficient:

η = Рpol./Рout. = (I² x R x t)/(I² x (R + r) x t) = R/(R + r).

Adică, pentru o sursă de curent, eficiența este determinată de raportul rezistențelor: internă și sarcină.

Adesea, indicatorul de eficiență este utilizat ca procent. Apoi formula va lua forma:

η = R/(R + r) x 100%.

Din expresia obținută se poate observa că, sub rezerva condiției de potrivire (R = r), coeficientul η = (R/2 x R) x 100% = 50%. Când energia transmisă este cea mai eficientă, eficiența IP-ului în sine este de numai 50%.

Folosind acest coeficient, este evaluată eficiența diverșilor consumatori de IP și energie electrică.

Exemple de valori ale eficienței:

turbină cu gaz - 40%;
baterie solară - 15-20%;
baterie litiu-ion - 89-90%;
încălzitor electric - aproape de 100%;
lampă incandescentă - 5-10%;
lampă LED - 5-50%;
unități frigorifice - 20-50%.

Indicatorii de putere utili sunt calculați pentru diferiți consumatori în funcție de tipul de lucru efectuat.

Video

Dependența puterii și eficiența sursei de curent de sarcină

Instrumente si accesorii: panou de laborator, doua baterii, miliampermetru, voltmetru, rezistente variabile.

Introducere. Cele mai comune surse de curent continuu sunt celulele galvanice, bateriile, redresoarele. Să conectăm la sursa de curent acea parte care are nevoie de energia sa electrică (un bec, un receptor radio, un microcalculator etc.). Această parte a circuitului electric se numește cuvântul general - sarcina. Sarcina are o oarecare rezistență electrică Rși consumă curent de la sursă eu(Fig. 1).

Sarcina formează partea exterioară a circuitului electric. Dar există și o parte internă a circuitului - aceasta este de fapt sursa de curent în sine, are rezistență electrică r, prin el circulă același curent eu. Limita dintre secțiunile interne și externe ale circuitului sunt bornele „+” și „-” ale sursei de curent, la care este conectat consumatorul

În figura 1, sursa de curent este acoperită de un contur întrerupt.

Sursă de curent cu forță electromotoare E creează un curent într-un circuit închis, a cărui putere este determinată de Legea lui Ohm:

Când curentul trece prin rezistențe RȘi rîn ele se eliberează energie termică, determinată de lege Joule-Lenz. Putere în partea exterioară a circuitului R e – putere externă

Această putere este util.

Putere în interior R i – putere internă. Nu este disponibil pentru utilizare și, prin urmare, este pierderi sursa de putere

Complet puterea sursei de curent R este suma acestor doi termeni,

După cum se poate vedea din definițiile (2,3,4), fiecare dintre puteri depinde atât de curentul care curge, cât și de rezistența părții corespunzătoare a circuitului. Să luăm în considerare această dependență separat.

Dependenta de putereP e , P i , P din curentul de sarcină.

Luând în considerare legea lui Ohm (1), puterea totală poate fi scrisă după cum urmează:

Prin urmare, puterea totală a sursei este direct proporţională curent consumat.

Puterea disipată la sarcină ( extern), Există

Este zero în două cazuri:

1) I=0și 2) E – Ir = 0. (7)

Prima condiție este adevărată pentru un circuit deschis când R , al doilea corespunde așa-numitului scurt circuit sursă când rezistența circuitului extern R = 0 . În acest caz, curentul din circuit (vezi formula (1)) atinge valoarea maximă - scurt circuit.

La acest curent complet puterea este la cel mai înalt nivel

R nb = EI kz =E 2 / r. (9)

Totuși, totul iese în evidență sursa interioara.

Să aflăm în ce condiții devine puterea externă maxi-mic. Dependenta de putere P e din curent este (vezi formula (6)) parabolic:

Poziția maximului funcției este determinată din condiția:

dP e /dI = 0, dP e /dI = E - 2Ir.

Puterea utilă atinge valoarea maximă la curent

care este jumătate din curentul de scurtcircuit (8), (vezi Fig. 2):

Puterea externă la acest curent este

(12)

acestea. puterea externă maximă este un sfert din cea mai mare putere aparentă a sursei.

Puterea disipată în rezistența internă la curent eu max , este definită după cum urmează:

, (13)

acestea. este, de asemenea, un sfert din puterea totală maximă a sursei de curent. Rețineți că în prezent eu max

P e = P i . (14)

Când curentul din circuit tinde spre cea mai mare valoare eu kz , putere internă

acestea. este egală cu puterea maximă a sursei (9). Aceasta înseamnă că întreaga putere a sursei este alocată acesteia intern rezistență, care, desigur, este dăunătoare din punctul de vedere al siguranței sursei de curent.

Puncte caracteristice ale graficului de dependență P e = P e (eu) prezentată în fig. 2.

Eficienţă munca sursei curente este estimată prin ea eficienţă. Eficiența este raportul dintre puterea utilă și puterea totală a sursei:

 = P e / P.

Folosind formula (6), expresia pentru eficiență poate fi scrisă după cum urmează:

. (15)

Din formula (1) se poate observa că E – Ir = IR există tensiune U asupra rezistentei externe. Prin urmare, eficiența

 = U/ E . (16)

De asemenea, din expresia (15) rezultă că

 = (17)

acestea. Eficiența sursei depinde de curentul din circuit și tinde spre cea mai mare valoare, egală cu unitatea, la un curent eu  0 (fig.3) . Odată cu creșterea puterii curentului, eficiența scade liniar și dispare în cazul unui scurtcircuit, când curentul din circuit devine cel mai mare. eu kz = E/ r .

Din natura parabolică a dependenței puterii externe de curent (6), rezultă că aceeași putere la sarcină P e poate fi obținut la două valori diferite ale curentului din circuit. Din formula (17) și din graficul (Fig. 3) se poate observa că pentru a obține o eficiență mai mare de la sursă este de preferat să se lucreze la curenți de sarcină mai mici, unde acest coeficient este mai mare.

2. Dependenta de putereP e , P i , P din rezistența la sarcină.

Considera dependenta complet, util și intern putere de la exterior rezistenţăRîn circuitul sursă cu EMF E si rezistenta interna r.

Complet puterea dezvoltată de sursă poate fi scrisă după cum urmează, dacă expresia pentru curent (1) este înlocuită în formula (5):

Deci puterea totală depinde de rezistența la sarcină R. Este mai mare în timpul unui scurtcircuit, când rezistența de sarcină dispare (9). Cu creșterea rezistenței la sarcină R puterea totală scade, tinzând spre zero la R   .

Pe rezistența externă este alocată

(19)

Extern putere R e face parte din puterea totală R iar valoarea sa depinde de raportul rezistențelor R/(R+ r) . În cazul unui scurtcircuit, puterea externă este zero. Cu rezistență în creștere R mai întâi crește. La R  r puterea externă în mărime tinde să fie maximă. Dar puterea utilă în sine devine mică în acest caz, deoarece puterea totală scade (vezi formula 18). La R  puterea externă tinde la zero, precum și la plină.

Care ar trebui să fie rezistența la sarcină de primit de la această sursă maxim putere externă (utilă) (19)?

Să găsim maximul acestei funcții din condiția:

Rezolvând această ecuație, obținem R max= r.

Prin urmare, puterea maximă este eliberată în circuitul extern dacă rezistența acestuia este egală cu rezistența internă a sursei de curent.În această condiție, curentul din circuit este E/2 r, acestea. jumătate din curentul de scurtcircuit (8). Puterea maxima utila cu aceasta rezistenta

(21)

care coincide cu ceea ce s-a obţinut mai sus (12).

Puterea disipată în rezistența internă a sursei

(22)

La R P i  P, și atunci când R=0 atinge maximul său P i nb = P nb = E 2 / r. La R= r puterea internă este la jumătate din plină, P i = P/2 . La R r scade aproape la fel ca si totalul (18).

Dependența eficienței de rezistența părții externe a circuitului se exprimă după cum urmează:

 = (23)

Din formula obținută rezultă că eficiența tinde spre zero pe măsură ce rezistența la sarcină se apropie de zero, iar randamentul tinde spre cea mai mare valoare, egală cu unitatea, pe măsură ce rezistența la sarcină crește la R r. Dar puterea utilă este redusă aproape la fel 1/ R (vezi formula 19).

Putere R e atinge valoarea sa maximă la R max = r, eficiența în acest caz este, conform formulei (23),  = r/(r+ r) = 1/2. Prin urmare, conditia obtinerii puterii utile maxime nu coincide cu conditia obtinerii celui mai mare randament.

Cel mai important rezultat al revizuirii este potrivirea optimă a parametrilor sursei cu natura încărcăturii. Aici pot fi distinse trei zone: 1) R r, 2)R r, 3) R r. Primul cazul are loc acolo unde este necesară o putere scăzută de la sursă pentru o perioadă lungă de timp, de exemplu, în ceasurile electronice, microcalculatoare. Dimensiunile unor astfel de surse sunt mici, furnizarea de energie electrică în ele este mică, trebuie cheltuită cu moderație, așa că trebuie să funcționeze cu eficiență ridicată.

Al doilea caz - un scurtcircuit în sarcină, în care toată puterea sursei este disipată în ea și firele care conectează sursa la sarcină. Acest lucru duce la încălzirea excesivă a acestora și este o cauză destul de comună a incendiilor și incendiilor. Prin urmare, un scurtcircuit al surselor de curent de mare putere (dinamo, baterii, redresoare) este extrem de periculos.

ÎN al treilea caz, vor să obțină puterea maximă de la sursă cel puțin pt un scurt timpul, de exemplu, la pornirea unui motor de mașină folosind un demaror electric, eficiența nu este atât de importantă. Starterul se pornește pentru o perioadă scurtă de timp. Funcționarea prelungită a sursei în acest mod este practic inacceptabilă, deoarece duce la o descărcare rapidă a bateriei mașinii, supraîncălzirea acesteia și alte probleme.

Pentru a asigura funcționarea surselor de curent chimic în modul dorit, acestea sunt interconectate într-un anumit fel în așa-numitele baterii. Celulele dintr-o baterie pot fi conectate în serie, în paralel sau mixte. Aceasta sau acea schemă de conectare este determinată de rezistența de sarcină și de cantitatea de curent consumată.

Cea mai importantă cerință operațională pentru centralele electrice este eficiența ridicată a funcționării acestora. Din formula (23) se poate observa că randamentul tinde spre unitate dacă rezistența internă a sursei de curent este mică în comparație cu rezistența de sarcină.

În paralel, puteți conecta elemente care au aceeași EMF. Dacă este conectat n elemente identice, apoi dintr-o astfel de baterie puteți obține un curent

Aici r 1 - rezistența unui element, E 1 - EMF a unui element.

Este avantajos să se utilizeze o astfel de conexiune la o sarcină cu rezistență scăzută, de ex. la R r. Deoarece rezistența internă totală a unei baterii atunci când este conectată în paralel scade în n de ori în comparație cu rezistența unui element, atunci poate fi făcut aproape de rezistența la sarcină. Acest lucru crește eficiența sursei. Creste in n timpii și capacitatea energetică a celulelor bateriei.

 r, atunci este mai profitabil să conectați elementele dintr-o baterie în serie. În acest caz, emf-ul bateriei va fi în n de ori mai mult EMF a unui element și curentul necesar poate fi obținut de la sursă

scop acest lucru de laborator este verificare experimentală rezultatele teoretice obtinute mai sus de dependenta puterii totale, interne si externe (utile) si randamentul sursei atat de puterea curentului consumat cat si de rezistenta de sarcina.

Descrierea instalatiei. Pentru a studia performanța sursei de curent, se utilizează un circuit electric, al cărui circuit este prezentat în fig. 4. Două baterii alcaline NKN-45 sunt folosite ca sursă de curent, care sunt conectate rand pe rand într-o singură baterie printr-un rezistor r , modelând rezistența internă a sursei.

Includerea sa artificial crește rezistența internă a bateriilor, ceea ce 1) le protejează de suprasarcină la trecerea într-un mod de scurtcircuit și 2) face posibilă modificarea rezistenței interne a sursei la cererea experimentatorului. Ca sarcină (rezistența circuitului extern) n
se folosesc două rezistențe variabile R 1 Și R 2 . (unul pentru reglarea grosieră, celălalt pentru reglarea fină), care asigură o reglare lină a curentului pe o gamă largă.

Toate instrumentele sunt montate pe un panou de laborator. Rezistoarele sunt fixate sub panou, butoanele și bornele lor de control sunt ridicate, lângă care există inscripții corespunzătoare.

Măsurătorile. 1.Setați comutatorul Pîn poziţia neutră, comutaţi VC deschis. Rotiți butoanele rezistențelor în sens invers acelor de ceasornic până când se opresc (aceasta corespunde celei mai mari rezistențe la sarcină).

Asamblați circuitul electric conform diagramei (Fig. 4), nu alăturându-se la revedere sursele curente.

După verificarea circuitului asamblat de către un profesor sau asistent de laborator, conectați bateriile E 1 Și E 2 respectând polaritatea.

Setați curentul de scurtcircuit. Pentru a face acest lucru, setați comutatorul P la poziția 2 (rezistența externă este zero) și folosind un rezistor r setați săgeata miliampermetrului la limita (extrema dreaptă) a diviziunii scalei dispozitivului - 75 sau 150 mA. Multumesc rezistentei rîn cadrul laboratorului capacitatea de a regla rezistența internă a sursei de curent. De fapt, rezistența internă este o valoare constantă pentru acest tip de surse și este imposibil să o schimbi.

Pune comutatorul Pîn poziție 1 , activând astfel rezistența externă (sarcina) R= R 1 + R 2 la circuitul sursă.

Prin schimbarea curentului din circuit prin 5 ... 10 mA de la cea mai mare la cea mai mică valoare folosind rezistențe R 1 Și R 2 , notați citirile miliampermetrului și voltmetrului (tensiunea la sarcină U) la masă.

Pune comutatorul Pîn poziție neutră. În acest caz, la sursa de curent este conectat doar un voltmetru, care are o rezistență destul de mare în comparație cu rezistența internă a sursei, astfel încât citirea voltmetrului va fi puțin mai mică decât EMF sursă. Deoarece nu aveți altă modalitate de a determina valoarea sa exactă, rămâne să luați citirea voltmetrului ca E. (Vezi Laboratorul #311 pentru mai multe despre asta.)

pp	mA	P e ,	P i ,	R,

Prelucrarea rezultatelor. 1. Pentru fiecare valoare curentă, calculați:

putere maximă conform formulei (5),

putere externă (utilă) conform formulei,

puterea internă din raport

rezistența secțiunii exterioare a circuitului din legea lui Ohm R= U/ eu,

Eficiența sursei de curent conform formulei (16).

Trasează grafice de dependență:

putere aparentă, utilă și internă din curent eu (pe o tabletă),

putere totală, utilă și internă din rezistență R(tot pe o tabletă); este mai rezonabil să construiți doar o parte a graficului corespunzătoare părții sale cu rezistență scăzută și să aruncați 4-5 puncte experimentale din 15 în regiunea de înaltă rezistență,

Eficiența sursei în ceea ce privește cantitatea de curent consumată eu,

Eficiență din rezistența la sarcină R.

Din diagrame P e din eu Și P e din R determina puterea maximă utilă în circuitul extern P e max.

Din grafic P e din R determinați rezistența internă a sursei de curent r.

Din diagrame P e din eu Și P e din R găsiți eficiența sursei de curent la eu max iar la R max .

Întrebări de control

1. Desenați o schemă a circuitului electric utilizat în lucrare.

2. Ce este o sursă de curent? Ce este o sarcină? Ce este o secțiune internă a unui lanț? Unde începe și unde se termină secțiunea exterioară a lanțului? Pentru ce este un rezistor variabil? r ?

3. Ce se numește extern, util, intern, putere deplină? Care este pierderea de putere?

4. De ce puterea utilă în această lucrare se propune să fie calculată prin formula P e = IU, și nu conform formulei (2)? Justificați aceste recomandări.

5. Comparați rezultatele experimentale obținute de dumneavoastră cu cele calculate date în manualul metodologic, atât în studiul dependenței puterii de curent cât și de rezistența de sarcină.

Surse actualRezumat >> Fizica

Continuă din 3 până la 30 min. dependențe din temperatura... putere(până la 1,2 kW/kg). Timpul de descărcare nu depășește 15 minute. 2.2. Fiolă surse actual... pentru a netezi vibrațiile încărcăturiîn sistemele de alimentare din ... ar trebui să fie atribuită unui relativ scăzut eficienţă(40-45%) și...

Putere oscilații armonice în circuitele electrice

Curs >> Fizică

... din sursă V sarcină medie cerută putere. Întrucât tensiunile complexe și curenti ... sarcinăși dezvoltat de generator putere, este egal cu  = 0,5. Cu o creștere a RH - media putereîn scădere dar în creștere eficienţă. Programa dependențe eficienţă ...

Rezumat >> Comunicari si comunicatii

... putere dispozitive – consumabile putere dispozitive - zi liberă putere dispozitive - eficienţă dispozitive Accept eficienţă... in care dependențe din adâncimea de reglare... constantă indiferent din schimbări actual încărcături. La surse mancare cu...

Lucrări de curs >> Fizică

... putere UPS-urile sunt împărțite în Surse sursă de alimentare neîntreruptibilă mică putere(cu plin putere ... din baterii, minus - reducere eficienţă ... actual comparativ cu valoarea nominală actual încărcături. ... 115 V dependențe din încărcături; Aspect atractiv...

Se numește puterea dezvoltată de sursa de curent în întregul circuit toata puterea.

Este determinat de formula

unde P aproximativ este puterea totală dezvoltată de sursa de curent în întregul circuit, wați;

E-e. d.s. sursa, in;

Valoarea I a curentului în circuit, a.

În general, un circuit electric este format dintr-o secțiune externă (sarcină) cu rezistență R si sectiune interna cu rezistenta R0(rezistența sursei de curent).

Înlocuirea valorii lui e în expresia pentru puterea totală. d.s. prin tensiunile din secțiunile circuitului, obținem

Valoare UI corespunde puterii dezvoltate în secțiunea externă a circuitului (sarcină) și se numește putere utilă P etaj =UI.

Valoare U o eu corespunde puterii risipite în interiorul sursei, Se numește pierdere de putere P o =U o eu.

Astfel, puterea aparentă este egală cu suma puterii utile și a pierderilor de putere P despre \u003d P etaj + P 0.

Raportul dintre puterea utilă și puterea totală dezvoltată de sursă se numește eficiență, eficiență prescurtată și este notat cu η.

Din definiție rezultă

În orice condiții, eficiența η ≤ 1.

Dacă exprimăm puterea în termeni de curent și rezistență a secțiunilor circuitului, obținem

Astfel, randamentul depinde de raportul dintre rezistenta interna a sursei si rezistenta consumatorului.

Se obișnuiește să se exprime eficiența electrică ca procent.

Pentru inginerie electrică practică, două întrebări sunt de interes deosebit:

1. Condiția pentru obținerea celei mai mari puteri utile

2. Condiția pentru obținerea celui mai mare randament

Condiția pentru obținerea celei mai mari puteri utile (putere în sarcină)

Curentul electric dezvoltă cea mai mare putere utilă (putere la sarcină) dacă rezistența de sarcină este egală cu rezistența sursei de curent.

Această putere maximă este egală cu jumătate din puterea totală (50%) dezvoltată de sursa de curent în întregul circuit.

Jumătate din putere este dezvoltată la sarcină și jumătate este dezvoltată la rezistența internă a sursei de curent.

Dacă reducem rezistența de sarcină, atunci puterea dezvoltată la sarcină va scădea și puterea dezvoltată la rezistența internă a sursei de curent va crește.

Condiția pentru obținerea celui mai mare coeficient de eficiență

Factorul de eficiență (eficiență) este egal cu 100% la ralanti (în acest caz, nu se eliberează putere utilă, dar, în același timp, puterea sursei nu este consumată).

Pe măsură ce curentul de sarcină crește, eficiența scade în linie dreaptă.

În modul de scurtcircuit, eficiența este egală cu zero (nu există putere utilă, iar puterea dezvoltată de sursă este complet consumată în interiorul acesteia).

Rezumând cele de mai sus, putem trage concluzii.