Тема 4. Измерение мощности и энергии.

Мощность — скалярная физическая величина, характеризующая мгновенную скорость передачи энергии от одной физической системы к другой в процессе её (энергии) использования и в общем случае определяемая через соотношение переданной энергии к времени передачи. В электрических системах мощность может быть активной, реактивной и полной.

Активная мощность (P) измеряется в ваттах (Вт) и представляет собой мощность, которая непосредственно преобразуется в полезную работу. Для ее измерения используют ваттметры. Ваттметр подключается так, чтобы токовая катушка была включена последовательно с нагрузкой, а вольтметр – параллельно нагрузке.

Реактивная мощность (Q) измеряется в вольт-амперах реактивных (вар) и представляет собой мощность, которая не преобразуется в полезную работу, а циркулирует между источником и нагрузкой. Для ее измерения применяются специальные приборы – варметры.

Полная мощность (S) измеряется в вольт-амперах (ВА) и является векторной суммой активной и реактивной мощности. Полная мощность рассчитывается с помощью измерения действующего напряжения и тока, с учетом фазового угла между ними.

Энергия – это величина, представляющая собой интеграл мощности по времени. В электрических системах энергия измеряется в ватт-часах (Вт·ч) или киловатт-часах (кВт·ч). Основным прибором для измерения электрической энергии является электрический счетчик. Электрические счетчики бывают индукционные (механические) и электронные.

Индукционные счетчики работают на основе вращающегося диска, скорость вращения которого пропорциональна потребляемой мощности. Эти счетчики обеспечивают непосредственное отображение потребленной энергии на циферблате.

Электронные счетчики измеряют энергию с помощью цифровой обработки сигналов и могут предоставлять более точные и разнообразные данные о потреблении электроэнергии. Они могут иметь интерфейсы для связи с внешними системами учета и управления.

Тема 5. Измерение параметров элементов электрических схем методом вольтметра и амперметра.

Измерение параметров элементов электрических схем методом вольтметра и амперметра является одним из основных и самых наглядных методов исследования электрических цепей. Этот метод позволяет определить такие параметры, как сопротивление, напряжение и ток в различных элементах схемы.

Основная идея метода заключается в измерении напряжения и тока в определенном элементе цепи с помощью соответствующих приборов - вольтметра и амперметра. Эти измерения затем используются для расчета сопротивления и других параметров элемента.

Для измерения напряжения на элементе цепи вольтметр подключают параллельно этому элементу. Вольтметр имеет высокое внутреннее сопротивление, чтобы минимизировать его влияние на цепь и обеспечить точное измерение напряжения. Таким образом, когда вольтметр подключен, он показывает напряжение, приложенное к элементу.

Для измерения тока через элемент цепи амперметр подключают последовательно с этим элементом. Амперметр имеет низкое внутреннее сопротивление, чтобы не вносить значительных изменений в общий ток цепи. Подключение амперметра позволяет измерить ток, протекающий через элемент.

С помощью этих двух приборов можно рассчитать сопротивление элемента, используя закон Ома.

Этот метод также позволяет проводить измерения в различных точках сложных схем, чтобы анализировать работу каждого элемента и выявлять возможные неисправности. Например, в резистивной цепи можно определить сопротивления отдельных резисторов, проверяя соответствие их номиналам. В цепях с активными элементами, такими как диоды или транзисторы, можно исследовать их вольт-амперные характеристики.

Однако, при использовании метода вольтметра и амперметра необходимо учитывать некоторые важные моменты. Во-первых, нужно следить за правильностью подключения приборов, так как неправильное подключение может привести к повреждению приборов или самого исследуемого элемента. Во-вторых, важно учитывать точность приборов и их влияние на цепь. В некоторых случаях внутреннее сопротивление вольтметра или амперметра может вносить погрешность в измерения, особенно в цепях с очень малыми токами или высокими напряжениями.