Закон Ома. Работа и мощность в электрической цепи. Закон Джоуля-Ленца.

Закон Ома установлен опытным путём и описывает взаимосвязь между напряжением и током в электрической цепи: ток в электрической цепи прямо пропорционален приложенному напряжению: , где - коэффициент пропорциональности Если , то цепь линейна, если (переменный), то цепь не линейная. - проводимость.

- для постоянного тока. - для переменного тока.

Мощность в цепи переменного тока: , , - количество электричества. , . В цепи переменного ток происходит энергетический процесс преобразования и обмена электроэнергии, скорость которой характеризуется понятием полная мощность. . - полная мощность. В случае преобразования электроэнергии в другие виды энергии, этот процесс характеризуется понятием активная мощность. Активная мощность определяется законом Джоуля-Ленца: . Процесс обратимого обмена электроэнергии между переменными электромагнитными полями в электрической цепи характеризуется понятием реактивная мощность. . Действующее значение переменного тока эквивалентно такому постоянному току, который оказывает такой же тепловой эффект, что и при протекании переменного тока. . , , .

Основные электроизмерительные приборы.

1)Амперметр (А)– служит для измерения силы тока I(A). Обладает очень малым электрическим сопротивлением (R_A≈0) и включается в электрическую цепь последовательно.

2)Вольтметр (V)– служит для измерения напряжения U(B). Обладает очень большим электрическим сопротивлением (R_V=∞, I_V=0) и включается в электрическую цепь параллельно.

3)Ваттметр (W)– служит для измерения электрической мощности P(Вт). Включается по сложной схеме, так как имеет две обмотки: I^*- I – амперметровая обмотка (токовая) служит для измерения тока и включается в цепь последовательно, U^*- U – вольтметровая обмотка (напряжения). Служит для измерения напряжения и включается в цепь параллельно. I^*, U^* - генераторные зажимы ваттметра, включаются со стороны источника.

Расширение пределов измере­ния (шунты, добавочные резисторы).

Для расширения пределов измерения, приборы магнитоэлектрической системы, а также приборы других систем снабжают набором резисторов для делителей измеряемых величин. Резистор, включаемый последовательно с катушкой измерительного механизма, называется добавочным резистором. Резистор, который включается параллельно с катушкой измерительного механизма или с ветвью, содержащей катушку и добавочный резистор, называется шунтом.

Способы измерения электрических величин и рас­чет параметров элементов электрической цепи.

При проведении работ на стенде, выполнять измерения необходимо в следующем порядке:

1)Выбрать источник электрической энергии по назначению и роду измеряемого тока.

2)С учётом требуемой точности измерений (допустимой относительной погрешности δ%) выбрать измерительный предел с соответствующим пределом измерения A_H (номинальное или нормирующее значение), а в случае многопредельного прибора, установить переключатель на выбранный предел измерения.

В общем случае для обеспечения более высокой точности измерений из имеющегося ассортимента электроизмерительных приборов следует выбрать прибор с минимальной относительной погрешностью. (1), где - класс точности, - заданное значение измеряемой величины. Поэтому с целью снижения погрешности в случае электроизмерительных приборов с одинаковым классом точности, выбирают прибор, предел измерения которого является большим ближайшим значением к измеряемой величине () так, чтобы показания измерительного прибора были, возможно, ближе к пределу измерения. В случае, если электроизмерительные приборы имеют одинаковый предел измерений, то выбирают прибор с более высоким классом точности. В остальных случаях следует руководствоваться приведённой выше формулой (1).Для ваттметра предел измерения вычисляется как произведение выбранных измерений ваттметра по току и по напряжению. .

3)Определить цену деления шкалы , где - число делений шкалы измерительного прибора.

4)Установить прибор в требуемом положении, указанном на шкале измерительного прибора.

5)Установить стрелку измерительного прибора на нулевую отметку с помощью корректора.

6)Включить измерительный прибор в исследуемую электрическую цепь.

7)После проверки Электрической цепи преподавателем, включить стенд и установить заданный режим.

8)Произвести отсчёт числа делений шкалы n, указываемых стрелкой измерительного прибора (то есть показаний измерительного прибора в делениях шкалы n) и вычислить результат в единицах измеряемой величины: .

9)Снять напряжение, выключить стенд и результаты измерений показать преподавателю

Погрешность электрических измерений и способы ее минимизации при выборе измерительного прибора. Абсолютная погрешность - это разность между измеренным значением электрической величины (ЭВ) A_И и её действительным значением. Действительное значение измерения электрической величины (тока напряжения, мощности) всегда неизвестно, поэтому его можно определить только по прибору:

1.В случае единичного измерения – по показаниям эталонного прибора А_Э (образцового или более очного, чем измеряющий, например, класса 0,02-0,05-0,1), включённого одновременно с рабочим измерительным прибором, то есть принимаем, что .

2.В случае нескольких измерений – как среднее арифметическое значение из результатов этих измерений. .

3.В случае единичного измерения и при отсутствии эталонного электроизмерительного прибора, возможную наибольшую абсолютную погрешность можно вычислить по классу точности (Кл), указанному на шкале рабочего измерительного прибора: Относительная погрешность δ – это выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой электрической величины. .Поскольку при правильном выполнении условий проведения измерений на электроизмерительном приборе высокого класса точности, разница между измеренным и действительным значениями электрических величин достаточно мала, то практически, в большинстве случаев, принимают: .Поэтому возможную наибольшую абсолютную погрешность можно вычислить по классу точности рабочего измерительного прибора: , а для определения относительной погрешности используют формулу .3Приведённая погрешность– это отношение относительной погрешности к номинальному значению (предельное измерение) измерительного прибора, выраженная в процентах:

Классы точности электроизмерительных приборов (Кл) – это нормированное (стандартное) значение возможной наибольшей приведённой погрешности электроизмерительного прибора..Классы точности электроизмерительного прибора стандартизированы следующими значениями: 0,02-0,05-0,1-0,2-0,5-1-1,5-2,5-4, так что по известному классу можно легко вычислить возможную наибольшую абсолютную погрешность выполненного единичного измерения. .

Переменный электрический ток. Способы представления синусоидальных величин.

Переменным электрическим током – называется электрический ток, величина и направление которого изменяется по синусоидальному закону. .

Способы представления синусоидальной величины:

1)Алгебраический .

2)Графический (волновая диаграмма): .

3)Векторный (с помощью векторных диаграмм): .

4)С помощью комплексных чисел (символический метод):

Основные характеристики переменного тока. Период, частота, начальная фаза, сдвиг фаз, действующее значение переменного тока.

Основные характеристики переменного тока:

, где - мгновенное значение силы тока, - амплитудное значение силы тока, - фаза, - циклическая частота, - начальная фаза.

1) Амплитудное значение (I_m, U_m, E_m) – наибольшее значение функции за период.

2)Период – длительность полного цикла изменения синусоидальной величины. .

3) Циклическая частота () – число полных циклов изменения синусоидальной величины в единицу времени. .

4)Угловая частота – скорость изменения аргумента функции .

5) Линейное значение – значение функции в заданный момент времени. . .

6) Начальная фаза () – значение аргумента функции в нулевой момент времени. . .

Если начальная фаза отсчитывается от начала функции к началу координат по направлению оси абсцисс, то начальная фаза положительна. Начальная фаза зависит от выбора момента времени. .

7) Сдвиг фаз – разность начальных фаз напряжения и тока. Сдвиг фаз электрической цепи не зависит от выбора момента времени, а определяется характером электрической цепи. Если ток опережает напряжение, то характер цепи – емкостной. Если напряжение опережает ток, то характер цепи – индуктивный

Преимущества трехфазных систем. Трех- и четырехпроводные системы.

В современных электрических снабжениях при передаче и распределении электроэнергии (ЭЭ) практически всегда используются 3-х фазные цепи, которые по сравнению с 1-но фазными имеют следующие преимущества:

1. Меньший расход (приблизительно на 30%) проводникового материала, что обуславливает более низкую стоимость ЛЭП.

2. Два различных эксплуатационных напряжения в одной сети: ().

3. Простое получение вращающегося магнитного поля на использовании которого основана работа основных промышленных потребителей электроэнергии (ЭЭ) – это асинхронные и синхронные двигатели.

Основные опреде­ления

3-х фазная цепь – это сложная электрическая цепь, содержащая как и любая сложная цепь 3 компонента:

1) 3-х фазный источник электроэнергии (синхронный генератор);

2) 3-х фазный потребитель электроэнергии;

3) соединительные провода или ЛЭП.

3-х фазный источник электроэнергии (ИЭЭ) служит для преобразования механической энергии в электрическую и получения 3-х фазной системой ЭДС.

3-х фазная система ЭДС – это совокупность 3-х синусоидальных ЭДС одинаковой частоты и амплитуды и сдвинутых друг относительно друга на 13 периода или на 120°.

- фазные ЭДС.