Введение в электронику - [23]

• Вольтметр подсоединяется к цепи параллельно.

• Омметр измеряет сопротивление путем пропускания небольшого тока через измеряемое сопротивление.

• Максимальное значение шкалы измерительного прибора называется пределом измерения.

• Количество делений на шкале измерительного прибора зависит от диапазона измеряемых величин.

• Шкала амперметров и вольтметров читается слева направо и является линейной.

• Шкала омметра читается справа налево и является не-

линейной.

• Аналоговый омметр перед использованием необходимо откалибровать для компенсации старения батареи.

• Мультиметр сочетает в себе вольтметр, амперметр и омметр в одном корпусе.

• Авометр — это мультиметр, который измеряет вольты, омы и миллиамперы.

• Переключатель пределов измерений мультиметра переключает также и функции прибора.

Глава 6. САМОПРОВЕРКА

1. Какой тип прибора, аналоговый или цифровой, вы бы использовали для точных измерений?

2. Какой тип прибора, аналоговый или цифровой, вы бы использовали для регистрации быстрых изменений тока или напряжения?

3. Нарисуйте шкалу измерительного прибора и покажите, где должна быть стрелка для следующих показаний.

а. 23 В;

б. 220 мА;

в. 2700 Ом.

4. В чем преимущества использования мультиметра?

Глава 7. Мощность

ЦЕЛИ

После изучения этой главы студент должен быть в состоянии:

• Дать определение мощности, связанной с электрической цепью.

• Записать связь мощности с током и напряжением.

• Вычислить мощность, потребляемую электрической цепью.

• Дать определение полной мощности, потребляемой последовательной, параллельной или последовательно-параллельной цепью.

Кроме силы тока, напряжения и сопротивления, существует четвертая величина, играющая важную роль при анализе электрических цепей. Эта величина называется мощностью.

Мощность — это скорость, с которой совершается работа. Мощность расходуется только пои подключении цепи к источнику. Мощность прямо пропорциональна и току, и напряжению.

В этой главе анализируются процессы в электрических цепях с учетом мощности.

7-1. МОЩНОСТЬ

Скорость, с которой энергия передается в цепь, или энергия (тепло) выделяется на сопротивлении в цепи, называется мощностью. Мощность измеряется в ваттах.

Ватт — это произведение напряжения в 1 вольт и тока в 1 ампер. Соотношение между мощностью, напряжением и током может быть записано следующим образом:

Р = I∙E,

где Р = мощность в ваттах, I = ток в амперах, Е = напряжение в вольтах.

_{ПРИМЕР: Вычислите мощность потребляемую в цепи, изображенной на рис. 7–1.}

_{Рис. 7–1} 

_Дано:

_{I = 2 А, Е = 12 В.}

_P =?

_{Решение:} 

_{Р = I∙E}

_{Р = (2)∙(12)}

_{Р = 24 Вт.}

_{ПРИМЕР:Какое требуется напряжение для того, чтобы получить ток в 2 ампера при мощности 200 ватт?}

_Дано:

_{Р = 200 Вт; I = 2 А}

_{Е =?}

_{Решение:} 

_{Р = I∙E}

_{200 = 2(E)}

_{Е = 100 В.}

_{ПРИМЕР: Какой ток течет через 100 ваттную лампочку при напряжении 120 вольт?}

_Дано:

_{Р = 100 Вт; Е = 120 В.}

_{I =?}

_{Решение:} 

_{Р = I∙E}

_{100 = (I)(120)}

_{I = 0,83 A.}

7–1. Вопросы

1. Дайте определение электрической мощности.

2. Какие единицы используются для измерения мощности?

3. Вычислите неизвестные величины:

a. Р =? Е = 12 В, I = 1 А.

b. Р = 1000 Вт, Е =? I = 10 А.

c. Р = 150 Вт, Е = 120 В, I =?

7-2. ПРИМЕНЕНИЕ МОЩНОСТИ (АНАЛИЗ ЦЕПЕЙ)

Резистивные элементы цепи потребляют мощность. Для определения мощности, потребляемой элементом цепи, надо умножить падение напряжения на этом элементе на ток, протекающий через него:

Р = I∙E

Полная мощность, потребляемая последовательной или параллельной цепью, равна сумме мощностей, потребляемых отдельными элементами. Это может быть выражено следующим образом:

P_Т = P_R1 + P_R2 + P_R3 + … + P_Rn

Мощность, потребляемая цепью, часто бывает меньше 1 ватта. Для облегчения использования таких малых чисел используются милливатт (мВт) и микроватт (мкВт).

1000 милливатт = 1 ватт;

1 милливатт = 1/1000 ватта;

1000000 микроватт = 1 ватт;

1 микроватт = 1/1000000 ватта

_{ПРИМЕР: Какая мощность потребляется в цепи, изображенной на рис. 7–2?}

_{Сначала определим полное сопротивление цепи.}

_{рис. 7–2} 

_Дано:

_{R1 = 560 Ом; R2 = 820 Ом; R3 = 1000 Ом}

_{RТ =?}

_{Решение:}

_{RТ = R1+ R2 +R3}

_{RТ = 560 + 820 + 1000}

_{RT = 2380 Ом.}

_{Теперь, используя закон Ома, определим полный ток, текущий по цепи.}

_{* * *}

_Дано:

_{E = 12 В; R = 2380 Ом.}

_{I =?}

_{Решение:}

_{IT = ET/RT = 12/2380}

_{IT = 0,005 А}

_{Общую потребляемую мощность теперь можно определить с помощью формулы для мощности.}

_Дано:

_{IТ = 0,005 А; ЕT = 12 В.}

_{PT =?}

_{Решение:}

_{РT = IT∙ЕT}

_{РT = (0,005)(12)}

_{РT = 0,06 Вт или 60 мВт.}

_{ПРИМЕР: Каково сопротивление резистора R2 в цепи, изображенной на рис. 7–3?}

_{Рис. 7–3} 

_{Сначала определим падение напряжения на резисторе R1. В параллельной цепи ко всем ветвям приложено одинаковое напряжение.}

_Дано:

_{PR1 = 0,018 Вт; IR1 = 0,0015 А}

_{ЕR1 =?}

_{Решение:}

_{PR1 = ЕR1∙IR1}

_{0,018 = (0,0015)(ЕR1)}

_{ЕR1 = 12 В.}

_{Теперь можно определить ток через резистор R2.}

_Дано:

_{PR2 = 0,018 Вт; ЕR2 = 12 В}

_{IR2 =?}

_{Решение:}

_{PR2 = ЕR2∙IR2}

_{0,026 = (IR2)(12)}

_{IR2 = 0,00217 A.}

_{Теперь можно определить сопротивление резистора R2 с помощью закона Ома.}

_Дано:

_{IR2 = 0,00217 А; ЕR2 = 12 В}

_{R2 =?}

_{Решение:}

_{IR2 = ЕR2/R2}

_{0,00217 = 12/R2}

_{R2 = 5530 Ом.}

_{ПРИМЕР:Какая мощность выделяется на резисторе 22 ома, если через него течет ток 0,05 ампера?}

_{Сначала нужно определить с помощью закона Ома падение напряжения на резисторе.}