Как изменится мощность постоянного тока

Как изменится мощность тока, выделяемая на реостате? (14 июня 2009)

К источнику постоянного тока с внутренним сопротивлением 1 Ом подключен реостат сопротивлением 1,5 Ом. Как изменится мощность тока, выделяемая на реостате, при увеличении его сопротивления в 4 раза?

ЕГЭ. Физика, тренировочные задания 2009 (изд. Эксмо), автор-составитель А. А. Фадеева.

• электродинамика
• законы постоянного тока
• задачи с подсказками
• мощность

• версия для печати
• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

Комментарии

Опубликовано 14 июня, 2009 — 17:33 пользователем Mr.Serge
1) Напишем, чему равна сила тока до увеличения сопротивления:

2) Напишем, чему равна сила тока после увеличения:

Подставьте в эту формулу значения силы тока.

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

Опубликовано 14 июня, 2009 — 19:20 пользователем В. Грабцевич
Mr.Serge, глубже продумывайте свои решения.

Мощность на внешнем сопротивлении:

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

Опубликовано 14 июня, 2009 — 21:18 пользователем inkerman

Имхо, Mr.Serge, видно, не заметил, что нужно искать изменение мощности на внешнем сопротивлении, а не во всей цепи.

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

Опубликовано 23 июня, 2009 — 20:35 пользователем spaits
Экзамены сданы, зачем решать задачи?

Обозначу ЭДС источника тока через Ε, его внутреннее сопротивление через r; r = 1 Ом. Начальные сопротивление внешней цепи, ток и мoщность, выделяющуюся во внешней цепи, — через R₁, I₁, P₁, эти же величины после увеличения внешнего сопротивления в n раз (n = 4) — через R₂, I₂, P₂. R₁ = 2,5 Ом.

Надо найти отношение P₂ : P₁.

P₂ : P₁ = 4(1,5 + 1) 2 / (4 × 1,5 + 1) 2 = 25/49.

Ответ: мощность на внешнем сопротивлении составит 25/49 первоначальной.

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

Как изменится мощность тока в контуре? (6 февраля 2009)

Плоский контур с источником постоянного тока находится во внешнем магнитном поле, вектор магнитной индукции которого В перпендикулярен плоскости контура. На сколько процентов изменится мощность тока в контуре после того, как поле начнет уменьшаться со скоростью 0,01 Тл/с? Площадь контура равна 0,1 м 2 , ЭДС источника тока 10 мВ.

Источник: ЭГЕ 2009, Физика, Сборник экзаменационных заданий, разработано ФИПИ ,тема «Электромагнитная индукция», задача 21.

• электромагнитная индукция
• магнитное поле
• задачи с подсказками
• мощность

• версия для печати
• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

Комментарии

Опубликовано 7 февраля, 2009 — 13:00 пользователем Fizik-999

При изменении магнитного поля в контуре будет возникать ЭДС индукции, пропорциональная скорости изменения магнитного потока. По правилу Ленца, направление индукционного тока такое, что созданный им магнитный поток противодействует изменению внешнего магнитного потока через поверхность контура. Следовательно, величина тока изменится на индукционный ток.

[I 2 − (I − I_i) 2 ]/I 2 = 1 − [1 − ΔBS/(ΔtU)].

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

Опубликовано 22 февраля, 2009 — 11:00 пользователем Alexandr Ыых
От магн. поля наводится ЭДС:

До начала изменения потока мощность:

P₂ = k(E₁ ± E₂) 2
(плюс/минус потому, что в задаче не указано, добавляется ли наводимая магнитным полем ЭДС к исходной или отнимается.)

или в процентах:

А если не считать, что E₁ 2, то получим два числа, в зависимости от направления E₁, E₂.

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

Постоянный электрический ток

1. какое минимальное по абсолютному значению количество электричества может быть перенесено электрическим током в вакууме?

2. Электрическая цепь состоит из источника тока с внутренним сопротивлением 2 Ом и проводника с электрическим сопротивлением 1 Ом. Сила тока в этой цепи равна 6 А. Чему равна ЭДС источника тока?

3.Работа тока на участке цепи за 3 с равна 6 Дж.Чему равна сила тока в цепи,если напряжение на участке цепи равно 2 В?

4. Как изменится мощность постоянного тока,если при постоянном сопротивлении в 2 раза увеличить напряжение на участке цепи?

5. Как изменятся показания амперметра с внутренним сопротивлением 10 Ом,если параллельно с ним включить шунт с электрическим сопротивлением 1 Ом?

6. Через раствор электролита протекает постоянный ток. Сила тока в этой цепи равна 4 А. Какой заряд переносят положительные ионы к катоду за 2 с?

Мощность электрического тока

Электрическая энергия обладает рядом параметров, которые нельзя увидеть и почувствовать, но возможно измерить, вычислить и оценить. Одним из важнейших параметров является мощность электрического тока, обозначаемая латинской буквой P. Единица измерения мощности – Ватт (W, Вт). Для переменного тока используют несистемные единицы — вольт-амперы ВАР, ВА.

Общая теория

Электрическая мощность — это величина, отображающая скорость генерации, передачи или преобразования электрической энергии в другие виды энергии за единицу времени. Эта величина не существует сама по себе, а является характеристикой работы, производимой электрическими устройствами и машинами, такими как генераторы, нагреватели, электродвигатели, осветительные, электронные приборы. Например, чем мощнее электронагреватель, тем быстрее он преобразует 1 киловатт электроэнергии в 3600 килоджоулей тепла.

Основными характеристиками электрической цепи являются сила тока и напряжение, обозначаемые латинскими буквами I и U соответственно. Из этих двух величин вычисляются все остальные. Напряжение – это работа по перемещению заряда величиной 1 кулон, ток – количество кулонов, проходящих через сечение проводника за 1 секунду. Соответственно мощность – это отношение работы ко времени, в течение которого производилась работа или произведение напряжения на ток , где

• P – мощность, Вт (ватт);
• А – работа эл. тока, Дж (джоулей);
• t – время работы, секунд;
• U – напряжение, В (вольт)
• I — ток, А (ампер).

Как видно из формулы, мощность прямо пропорциональна току и напряжению, она напрямую зависит от их величины. Увеличение мощность произойдёт при повышении U или увеличения I. С величиной тока напрямую связана ещё одна характеристика электрической цепи – сопротивление ® . И тут действует один из важнейших законов – закон Ома, выражающийся соотношением . Таким образом, ток в цепи прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению. С увеличением сопротивления, при неизменном напряжении, ток уменьшается и наоборот.

В цепях постоянного тока

Постоянный ток характеризуется неизменной полярностью напряжения, не изменяет направление движения зарядов и имеет положительный и отрицательный полюса. Мощность в цепях постоянного тока вычисляется простой формулой , единицы измерения — ватты (Вт).

Характеристики электрической цепи постоянного тока легко представить в виде аналогии с садовым шлангом, с помощью которого нужно наполнить ведро водой:

• U – давление воды.
• I – количество литров воды, выливающиеся через шланг за секунду.
• R – длинна шланга.
• P – скорость наполнения ведра с помощью шланга.

Скорость наполнения ведра:

• увеличится при увеличении U или I. В свою очередь I увеличится при уменьшении R;
• уменьшится при уменьшении U или I. При этом I уменьшится при увеличении R.

В цепях переменного тока

Здесь полярность напряжения, полюса , направление движения зарядов изменяются с частотой, выражаемой в Герцах (Гц). Российские электрические сети работают на частоте 50 Гц. Это значит, что полярность напряжения и направление движения зарядов изменяется 50 раз в секунду, график изменения величин имеет форму синусоиды.

Этот факт оказывает влияние на потребляемую мощность, она так же изменяется по синусоиде. Соответственно, уже знакомая формула принимает вид .

Косинус Фи

На рисунке синий график U смещён относительно красного графика I на некоторый угол. Косинус этого угла и называют коэффициентом мощности или косинусом фи.

В идеальном случае, когда, графики накладываются друг на друга, угол сдвига равен 0, cos j = 1.

Cos j имеет огромное значение. Уменьшение коэффициента означает снижение эффективности, а для предприятий может даже обернуться штрафами. Значение косинуса j менее 0,5 считается недопустимым. Для улучшения качества сети, повышения cos j применяют устройства компенсации.

Активная, реактивная и полная мощность

Явление свойственное только цепям переменного тока.

• Активная,P. Потребляется в цепях, содержащих активную нагрузку. Примером таких нагрузок могут быть электронагреватели, лампы накаливания и другие электроприборы, обладающие низкими значениями собственной ёмкости © и индуктивности (L). В этом случае большая часть энергии передаётся в нагрузку с максимальной эффективностью, как показано на рис.3. Вычисляется по формуле .
• Реактивная,Q. Возникает в цепях со значительными величинами индуктивности и ёмкости. Это могут быть трансформаторы, электродвигатели, дроссели, конденсаторы. Её образование связано с тем, что индуктивная и емкостная нагрузки способны запасать, затем отдавать обратно накопленную энергию. Возврат энергии происходит в противофазе источника питания, в результате коэффициент активной мощности снижается (рис.2). Реактивная составляющая не потребляется нагрузкой, расходуется на нагрев проводников, вызывает другие негативные явления. Обозначается латинской буквой Q, единицей измерения является вольт-ампер реактивный (ВАР). Вычисляется по формуле .
• Полная,S. Это произведение значений действующих величин напряжения и тока. Обозначается латинской буквой S, единицей измерения является вольт-ампер (ВА) и связана соотношениями: .

Компенсация реактивной составляющей

Для борьбы с реактивной составляющей, увеличения косинуса фи сетей на промышленных предприятиях используют конденсаторные установки. Дело в том, что основное электрооборудование цехов фабрик и заводов – трансформаторы , электродвигатели имеют обмотки с высокими значениями индуктивности. Индуктивная и емкостная нагрузки имеют противоположные направления сдвига фаз тока относительно напряжения, потому компенсацию влияния индуктивностей производят с помощью введения емкостей.

На рисунке синяя пунктирная линия показывает сдвиг фазы тока при индуктивной нагрузке, зелёная – при емкостной. При правильном соотношении обоих типов нагрузки, происходит взаимная компенсация сдвига фаз, а результирующая красная линия совпадает по фазе с напряжением. В итоге, характер потребления энергии становится близок к активному, снижаются потери, повышается эффективность работы.

Задача компенсации реактивной составляющей осложняется непостоянством величины нагрузки. Так, на заводе в утреннюю смену может работать 3 производственных линии, а в вечернюю смену только одна. Изменение уровня потребления энергии приводит к недостатку или избытку компенсирующего воздействия. В таких случаях используют автоматически регулируемые устройства.

Применение средств компенсации реактивной мощности позволяет сократить расход электроэнергии в среднем на 10%, уменьшить сечение питающих кабелей при общем снижении нагрузок.

Измерение электрической мощности

Измерение электрической мощности можно производить:

• методом прямого измерения с помощью ваттметра
• методом измерения тока, напряжения и вычислений по формулам, приведенным выше.

Понимание процессов, происходящих в электрических цепях важно не только на производстве, но и в быту. Например, выбирая сварочный аппарат для мелких работ на даче, следует иметь в виду, что выбирая устройство избыточной мощности, мы изначально переплачиваем за ненужный запас. Кроме того, слабая электросеть не позволит в полной мере реализовать потенциал слишком мощного аппарата.

В любом случае, знание теории делает осознанным выбор оборудования, инструментов, что поможет избежать лишних затрат при покупке и эксплуатации, на работе и дома.

Как определить мощность электрического тока: видео

Читайте также:

• Электрическое сопротивление
• Действие электрического тока на организм человека
• Статическое электричество и защита от него