Když proud prochází obvodem, elektrické pole pracuje na pohybu náboje. V tomto případě se práce elektrického pole nazývá práce elektrického proudu.
Když náboj (q) prochází částí obvodu, elektrické pole vykoná práci: (A=qcdot U), kde (U) je napětí elektrického pole, (A) je práce vykonaná silami elektrického pole k přesunu náboje (q) z jednoho bodu do druhého.
K vyjádření kterékoli z těchto veličin lze použít obrázek níže.
Rýže. (1). Vztah mezi prací, napětím a nábojem
Množství náboje procházející částí obvodu je úměrné síle proudu a době, za kterou náboj projde: q = I ⋅ t .
Práce elektrického proudu v úseku obvodu je úměrná napětí na jeho koncích a množství náboje procházejícího tímto úsekem: A = U ⋅ q .
Práce elektrického proudu v části obvodu je úměrná síle proudu, době průchodu náboje a napětí na koncích části obvodu: A = U ⋅ I ⋅ t .
Pro vyjádření některé z veličin z tohoto vzorce můžete použít obrázek.
Rýže. (2). Vztah mezi prací, proudem a dobou nabíjení
Jednotky měření veličin:
práce elektrického proudu ([A]=1) J;
napětí na části obvodu ([U]=1) V;
proudová síla procházející úsekem ([I]=1) A;
doba průchodu náboje (proudu) ([t]=1) s.
K měření práce elektrického proudu potřebujete voltmetr, ampérmetr a hodiny. Například pro určení práce vykonané elektrickým proudem procházejícím spirálou žárovky je nutné sestavit obvod znázorněný na obrázku. Voltmetr měří napětí na lampě a ampérmetr měří proud v ní. A pomocí hodin (stopek) se zaznamenává doba hoření lampy.
Rýže. (3). Schéma a hodiny pro měření
I = 1 A U = 2 V t = 5 min = 1 s A = U ⋅ I ⋅ t = 5 ⋅ 90 ⋅ 5 = 1 J
Dávej pozor!
Práce se nejčastěji vyjadřuje v kilojoulech nebo megajoulech.
(1) kJ = 1000 J nebo (1) J = (0,001) kJ;
(1) MJ = 1000000 1 0,000001 J nebo (XNUMX) J = (XNUMX) MJ.
Pro spotřebitele elektrické energie existují zařízení, která umožňují v mezích chyby měření získat číselné údaje o její spotřebě za jednotku času.
Mechanický výkon se číselně rovná práci vykonané tělesem za jednotku času: N = A t . Chcete-li zjistit sílu elektrického proudu, musíte udělat přesně totéž, tzn. práce vykonaná proudem, A = U ⋅ I ⋅ t , děleno časem.
Výkon elektrického proudu je označen písmenem (P):
P = A t = U ⋅ I ⋅ tt = U ⋅ I . Tedy:
Výkon elektrického proudu je roven součinu napětí a proudu: P = U ⋅ I .
Z tohoto vzorce lze určit další fyzikální veličiny.
Pro větší pohodlí můžete použít obrázek níže.
Rýže. (5). Vztah mezi výkonem, napětím a proudem
Jednotkou výkonu je watt: (1) W = (1) J/s.
Ze vzorce P = U ⋅ I vyplývá, že
(1) watt = (1) volt ∙ (1) ampér nebo (1) W = (1) V ∙ A.
Dávej pozor!
Používají se také jednotky výkonu, které jsou násobky wattů: hektowatt (gW), kilowatt (kW), megawatt (MW).
(1) gW = (100) W nebo (1) W = (0,01) gW;
(1) kW = (1000) W nebo (1) W = (0,001) kW;
(1) MW = (1 000 000) W nebo (1) W = (0,000001) MW.
Změřme proud v obvodu pomocí ampérmetru a napětí v úseku pomocí voltmetru.
Rýže. (6). Systém
Protože proudový výkon je přímo úměrný napětí a proudu protékajícím žárovkou, jejich hodnoty vynásobíme:
I = 1, 2 A U = 5 V P = U ⋅ I = 5 ⋅ 1, 2 = 6 W.
Wattmetry měří výkon elektrického proudu protékajícího zařízením. Wattmetry se liší svým účelem a technickými vlastnostmi.
V závislosti na oblasti použití mají různé limity měření.
Analogový wattmetr
Analogový wattmetr
Analogový wattmetr
Digitální wattmetr
Rýže. (7). Měřicí přístroje
Zapojme do obvodu postupně dvě žárovky, nejprve jednu, pak druhou a změřme proud v každé z nich. Bude to jiné.
Rýže. (8). Lampy různého výkonu v obvodu
Proud v (25) wattové žárovce bude (0,1) A. (100) wattová žárovka spotřebuje čtyřikrát více proudu – (0,4) A. Napětí v tomto experimentu je konstantní a rovná se (220) V. Je snadné vidět, že (100) wattová žárovka svítí mnohem jasněji než (25) wattová žárovka. To se děje, protože jeho síla je větší. Žárovka se (4) násobkem energie odebírá (4) násobek proudu. Prostředek:
Dávej pozor!
Výkon je přímo úměrný proudu.
Co se stane, když je stejná žárovka připojena k různým zdrojům napětí? V tomto případě se používá napětí (110) V a (220) V.
Rýže. (8). Lampa připojená ke zdroji proudu s různým napětím
Vidíte, že s vyšším napětím žárovka svítí jasněji, což znamená, že v tomto případě bude její výkon větší. Proto:
Dávej pozor!
Výkon závisí na napětí.
Vypočítejme výkon žárovky v každém případě:
| I = 0 A U = 2 V P = U ⋅ I = 110 ⋅ 110 = 0 W | I = 0,4 A U = 220 V P = U ⋅ I = 220 ⋅ 0,4 = 88 W. |
Lze dojít k závěru, že když se napětí zvýší (2)krát, výkon se zvýší (4)krát.
Tento výkon by se neměl zaměňovat se jmenovitým výkonem lampy (výkon, na který je lampa navržena). Jmenovitý výkon žárovky (a podle toho i proud vláknem a jeho vypočtený odpor) je indikován pouze pro jmenovité napětí žárovky (uvedené na žárovce, patici nebo obalu).
 |
 |
 |
V mnoha případech je potřeba znát sílu. Například: Pro výpočet požadovaných průřezů elektrických kabelů.
Pro stanovení spotřeby energie (spotřeba energie). Podívejme se blíže na spotřebu energie.
Označení výkonu je anglické písmeno P. Jednotkou měření je Watt (W, W). 1000 W = kilowatt
Jednotkou měření spotřebované elektřiny je kilowatthodina. Kilowatthodina se rovná množství energie spotřebované jednokilowattovým zařízením za jednu hodinu (výkon krát čas).
V dnešní době existuje velké množství domácích spotřebičů. Tabulka (uveřejněná na internetu, o mnoha údajích lze polemizovat) uvádí přibližné údaje o výkonu a počtu domácích spotřebičů pro průměrnou rodinu. Je uvedena přibližná doba provozu v hodinách a měsíční spotřeba energie.
Data jsou samozřejmě zprůměrována, můžete si vytvořit podobnou tabulku pro své vybavení. Počítejte pomocí nových dat. Pokud se skutečná spotřeba a přibližný výpočet výrazně liší, je důvod ke kontrole měřiče.
Jak můžete měřit výkon doma? Nejběžnější metodou je použití elektroměru.
Pomocí moderního elektroměru můžete zjistit nejen spotřebu elektřiny. Lze identifikovat několik dalších typů potřebných informací.
Pro příklad fotografie měřítka jednoho moderního metru:
Tento měřič ukazuje hodnoty v kilowatthodinách podle tarifů: 1 – denní, 2 – noční, 3 (4) tarify. V Permu jsou 3 tarify. V jiných městech jiný počet tarifů (víkendy, svátky atd.) Existují měřiče, které zohledňují větší počet tarifů.
Ukazuje výkon (P) ve wattech.
E – odečty kW*h, pokud je elektroměr používán v oblasti, kde se používá jednotarifní měření. Ve vícetarifním účetnictví se jedná o součet tarifních odečtů. Tento indikátor aktuálně vidíme na displeji zařízení.
6400 imp/(kW*h) Toto je koeficient přenosu – počet pulzů (kolikrát se rozsvítí indikátor) v jedné kilowatt*hodině. Nebo počet otáček disku (pulsů indikátoru), za které bude měřič počítat jednu kilowatthodinu. Pro tento měřič – 6400 pulzů / kW * hodina
Ne všechny měřiče měří výkon. Všechny musí uvádět:
kolik otáček disk udělá za jednu kW * hodinu (u elektromechanických měřičů).
Počet pulsů (kolikrát se indikátor rozsvítí) za jednu kilowatt*hodinu (u elektronických měřičů).
Pomocí těchto údajů a stopek lze určit výkon.
Máte proudovou svorku? Poté můžete porovnat skutečný výkon a výkon zohledněný měřičem. To znamená, že můžete zkontrolovat měřič s přesností dostatečnou pro domácí podmínky.
Máte nějaké pochybnosti o přesnosti vašeho elektroměru? Jste si jisti svými schopnostmi a máte dovednosti pracovat s vybavením? Poté přistoupíme k měření, výpočtům a kontrole měřidla.
Měření musí být prováděno se zapnutou aktivní zátěží. Například žárovky (nikoli energeticky úsporné nebo LED). Můžete také zapnout žehličku, domácí topidlo nebo rychlovarnou konvici, ale mohou se rozpálit a vypnout v pro nás nejnevhodnější chvíli. Jalová zátěž (vybavení elektromotory a transformátory – lednička, vysavač, stabilizátor. ) vnese další chyby.
Naměřená data 1,3 A (I = 1.3 Ampér)
Data měření 220 V (U = 220 Voltů)
Uvažujeme skutečný výkon: Pf = U*I / 1000 220 * 1.3 / 1000 = 0.286 KW (286W)
Počítáme výkon zohledněný měřidlem. Použijme následující vzorec:
Pу = (3600*N)/(A*T), = (3600*16) / (6400*30) = 0,3 KW (300 W)
kde: T je čas, během kterého dojde k N impulsů (otáček), měřeno v sekundách;
A – převodový poměr měřidla, v našem případě 6400; N – v našem případě 16 pulzů za 30 sekund.
Zkontrolujeme odchylky P = (Pу – Pф) / Pф = (0,3 – 0,286 / 0,286) * 100 = 1.4 %
Výsledek by neměl přesáhnout 10 %. Normální výsledek.
Rozhodně nejsme laboratoř. V laboratoři jsou přístroje ověřovány přesněji a včas. Naše nástroje mají chybu, možná dokonce nepřijatelnou. Pro „domácí použití“ můžeme dojít k závěru, že měřič je normální, musíte zkontrolovat kabeláž a elektrické spotřebiče.
Pro kontrolu elektrických spotřebičů a elektroinstalace je lepší zavolat odborníka. Důvodů může být mnoho. Identifikace a odstranění hlavní příčiny vyžaduje zkušenosti, vybavení, znalosti a dovednosti.
Osipenko Sergej Jakovlevič
