ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 19 «ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МОЩНОСТЬ И РАБОТА»

1.Цель работы: Ознакомление с понятиями электрической мощности и работы. Определение мощности, выделяющейся в сопротивлениях путем измерения напряжения и тока. Построение гиперболических зависимостей I(U) для омических резисторов, в которых может быть рассеяна максимальная мощность.

2. Краткие теоретические сведения:

    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.

3. Задания и порядок выполнения работы :

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

3.2. Соберите цепь по схеме (рис. 19.1) и измерьте токи в резисторах 100, 200 и 300 Ом при напряжениях, указанных в табл. 19.1.

Рисунок 19.1

3.3. Внесите в табл. 19.1 измеренные величины токов вместе со значениями мощности, рассчитанными по формуле P=U×I. Перенесите значения мощности на график (рис. 19.2) для построения кривой P =f(U).

Таблица 19.1

Рис. 19.2

3.4. Чтобы построить гиперболическую зависимость мощности для 1-ваттного резистора, величины токов, соответствующие напряжениям (табл. 19.2), следует рассчитать по формуле I = P ¤ U, где Р = 1 Вт.

Таблица 19.2

3.5. Постройте на рис. 19.3.  график I = f(U) при P = 1 Вт и ответьте на контрольные вопросы, определив из графика искомые величины.

Рис. 19.3

Контрольные вопросы:

1. Какую информацию несут измеренные величины и построенные кривые?

2. Каких величин ток и напряжение создают потери мощности 1 Вт в резисторе 100 Ом? Определите эти величины по графику (рис. 19.3), построив кривую I = f(U) данного резистора.

3. Какая электрическая энергия выделяется в резисторе 200 Ом, если к цепи (рис. 19.1) прикладывается напряжение 30 В в течение 10 часов?