9. Мощность

Для характеристики энергетических условий важно сколь быстро совершается работа. Работа, совершаемая в единицу времени, называется мощностью

(2-28)

Если движение зарядов создает постоянный ток, то q=It, гдеt- время, за которое был перенесен зарядq. Следовательно, работа, производимая за времяt, А=UIt, тогда мощность

(2-29)

То или другое выражение мощности используется в зависимости от условий той или иной электротехнической задачи.

Единицей измерения активной мощности служит ватт. [Вт] = В А = Дж/c.

Для измерения больших мощностей применяются кратные единицы - 1кВт=1000Вт, 1МВт =10⁶Вт.

Прибор, измеряющий мощность – ваттметр - имеет две измерительные цепи (две катушки), из которых одна (цепь тока) включается как амперметр последовательно с нагрузкой,

Рис. 18 Схема включения ваттметра

а вторая (цепь напряжений) подключается к нагрузке как вольтметр (параллельно).

В электроэнергетике для измерения работы служит более крупная, чем джоуль единица , называемая кВт час. Это работа, совершаемая в течение одного часа при неизменной мощности в 1кВТ. Следовательно, 1кВт час = 1000Вт 3600с =3 600 000 Дж.

10. Электрические цепи с несколькими источниками энергии

По тем или иным причинам для питания потребителей, подключают несколько источников, соединенных между собой различными способами.

Последовательное и согласованное соединение.При таком соединении источников энергии постоянного тока отрицательный полюс первого источника (рис.19 а) соединяют с положительным полюсом второго, а отрицательный полюс второго с положительным полюсом третьего и т.д.

а б

Рис.19

Свободные выводы первого и последнего источников служат зажимами внешней цепи.

Эквивалентная (общая) эдс всех источников равна сумме эдс отдельных источников:

(2-30)

Если соединение состоит из nодинаковых источников эдс, то

(2-31)

Эквивалентное внутреннее сопротивление батареи равно сумме внутренних сопротивлений отдельных источников

(2-32)

Если соединение состоит из nисточников с одинаковыми внутренними сопротивлениями, то

(2-33)

При последовательном и согласном включении источников в замкнутой электрической цепи устанавливается ток, который согласно закона Ома

,(2-34)

R- сопротивление внешней цепи.

Рассматриваемое включение источников применяют в тех случаях, когда необходимо увеличить эквивалентную эдс цепи и ее мощность.

Последовательно – встречное соединение.При данном соединении (рис. б) отрицательный полюс одного источника соединяется с отрицательным полюсом другого, а положительные выводы являются зажимами внешней цепи, или наоборот, положительный полюс одного источника соединен с положительным полюсом другого, а отрицательные выводы являются зажимами внешней цепи.

При таком соединении источников эквивалентная эдс равна алгебраической сумме эдс отдельных источников, т.е. в схеме (рис. б), если

В данном случае источник Е₂работает в режиме генератора, а источник эдс Е₁ – в режиме потребителя.

Если цепь состоит из двух источников, с одинаковыми эдс, то общая эдс равна нулю.

Эквивалентное внутреннее сопротивление источников равно

=

Закон Ома запишется в виде

(2-35)

Рассматриваемое соединение применяется достаточно редко, например при измерениях эдс методом компенсации.

Параллельное соединение.При таком соединении все положительные полюса присоединяются к одному зажиму внешней цепи, а все отрицательные полюса – к другому.

Обычно при параллельном соединении включают источники с одинаковыми эдс и внутренними сопротивлениями. Тогда эквивалентная (общая) эдс цепи равна эдс одного из источников

=(2-36)

Эквивалентное внутреннее сопротивление определяется как параллельного соединения резисторов

(2-37) Рис.20

где n–число источников, включенных параллельно.

Ток во внешней цепи равен сумме токов всех источников

(2-38)

Данное соединение на практике применяют в тех случаях, когда необходимо увеличить ток и мощность во внешней цепи.