Контрольні запитання

1. Що називається електричною потужністю та в яких одиницях вона вимірюється?

2. Що називається роботою електричного струму та в яких одиницях вона вимірюється?

3. Як можна виміряти електричну потужність, не маючи ватметра?

4. Що називається балансом електричних потужностей і як він визначається?

5. Чому дорівнює потужність електричних ламп, які є у вашій кімнаті?

6. Чому дорівнює електрична енергія, яку споживає побутовий холодильник за одну добу?

7. Ч ому дорівнює електрична енергія, яку споживає телевізор протягом 6 год.?

Схема 1

Схема 2

Лабораторна робота № 3 тема: Дослідження еквівалентних перетворень сполучень резисторів за схемами "зірка" та "трикутник"

Мета роботи – дослідити еквівалентні перетворення між схемами „зірка” та „трикутник”.

Теоретичні відомості

Еквівалентні перетворення електричних кіл - ефективний спосіб їх розрахунку, особливо коли в колі діє лише одне джерело електричної енергії. Але існують кола, в яких немає жодної пари послідовних або паралельних резисторів. Приклад такого кола зображений на рис. 2. Для перетворення (згортання) таких кіл доводиться застосовувати інші способи, зокрема перетворення „трикутника” опорів в еквівалентну „зірку” або навпаки.

Коло на рис. 2 можна спростити до одноконтурного одним з чотирьох способів:

1. Перетворити „трикутник” R_ав, R_вс, R_са на еквівалентну „зірку”;

2. Перетворити „трикутник” R₁, R_вс, R₂ на еквівалентну „зірку”;

3. Перетворити „зірку” R_ав, R₁, R_вс на еквівалентний „трикутник”;

4. Перетворити „зірку” R_са, R₂, R_вс на еквівалентний „трикутник”.

В лабораторній роботі використано перший з названих способів. При еквівалентних перетвореннях струми та напруги в тій частині електричного кола, що не зазнали перетворень, мають залишатись незмінними. Саме тому слід зіставити струми І₁, І₂, І₃ та напруги U_ав, U_вс, U_са з табл. 1 та табл. 2.

„Зірку” резисторів можна перетворити на еквівалентний „трикутник”, якщо до середньої точки „зірки” (точка О на рис. 1), крім трьох опорів більш нічого не приєднано. „Трикутник” резисторів можна завжди перетворити на еквівалентну „зірку”. Опори сполучення „трикутник” за відомими опорами „зірки” визначаються так:

Опори сполучення „зірка” за відомими опорами „трикутник” визначаються так:

Струми резисторів, сполучених „зіркою”, за відомими струмами еквівалентного „трикутника”, визначаються за першим законом Кірхгофа, складеним для вузлів а, б, с (рис.2). Струми резисторів, сполучених „трикутником”, за відомими струмами еквівалентної „зірки” можна визначити, попередньо розрахувавши напруги U_ав, U_вс, U_са.

Рис. 1

Далі за законом Ома визначаються струми віток:

Порядок виконання роботи

1. Скласти електричне коло, в якому резистори R_ав, R_вс, R_са з’єднані „трикутником” (рис. 2).

2. Виміряти струми і напруги, зазначені в таблиці 1, для умов:

а) R_ав ≠ R_вс ≠ R_са;

б) R_ав = R_вс = R_са.

Величини опорів задає викладач. Результати вимірів занести в таблицю 1.

Таблиця 1

Дослід

R1

R2

Rab

Rbc

Rca

Uad

Uab

Ubc

Uca

I1

I2

I3

1

2

Рисунок 2

3. Розрахувати опори R_ао, R_во, R_со при з’єднанні віток за схемою „зірка” для умов:

а) R_ав ≠ R_вс ≠ R_са;

б) R_ав = R_вс = R_са.

Результати розрахунків занести в таблицю 2.

4. Скласти електричне коло, в якому опори R_ао, R_во, R_со сполучені „зіркою” (рис. 3). Виміряти величини струмів і напруг, зазначених в таблиці 2.

Примітка: Всі досліди необхідно виконувати при однаковій величині напруги джерела живлення (U_ad).

5. Зіставити виміряні вхідні струми І₁, І₂, І₃ та напруги U_ав, U_вс, U_са відповідних дослідів п.2 і п.4.

Таблиця 2

Дослід

R1

R2

Raо

Rbо

Rcо

Uad

Uab

Ubc

Uca

I1

I2

I3

1

2

Рисунок. 3

Контрольні запитання

1. Що являє собою сполучення елементів електричного кола „трикутник”?

2. Що являє собою сполучення елементів електричного кола „зірка”?

3. Яким чином можна упевнитись в еквівалентності сполучення пасивних елементів електричного кола „трикутник” та „зірка”?

4. В чому сутність методу перетворень електричного кола?

Лабораторна робота № 4

ТЕМА: Визначення втрат напруги в лінії

Мета роботи - навчитися вимірювати втрати напруги в лінії залежно від навантаження та опору проводів.

Теоретичні відомості

При проходженні струму по проводах частина напруги витрачається на подолання опору їх. Тому втрати напруги є основним фактором, який впливає на вибір перерізу проводів при передаванні та розподілі електричної енергії. Втрати напруги визначаються різницею напруг U₁ і U₂, що діють відповідно на початку та в кінці лінії:

Втрати напруги (В) у двопровідній лінії можна розрахувати за формулою:

де U_заг - струм, який проходить по проводах, А;

R_пр - опір проводів, Ом;

ρ - їх питомий електричний опір, Ом мм²/м;

l - довжина лінії, м;

S - площа поперечного перерізу проводів, мм².

Струм, що проходить по проводах, нагріває їх. Тому частина електричної енергії перетворюється в теплоту та розсіюється в навколишньому просторі. Потужність електричних втрат визначається виразом: