Výkon, práca. Teplo

  1. Elektrický výkon

 

Výkon vodnej turbíny je závislý od kinetickej energie pohybujúcej sa vody /priamoúmerne rozdielu hladín/ a prietoku vody. Analogicky s mechanickým výkonom je elektrický výkon priamoúmerný elektrickému napätiu /rozdiel potenciálnych hladín/ a elektrickému prúdu. Elektrický výkon  je priamoúmerný prúdu i napätiu. Jednotkou je watt /W / ./ James Watt- anglický inžinier 1736-1819/

1 W je výkon jednosmeerného prúdu 1 A pri úbytku napätia 1 V.

 

 

 

Príklad : Diódou prechádza prúd 10 A a na dióde je úbytok napätia 0,8 V . Aký el. výkon dióda odoberá?

Riešenie :

P - el. výkon / W /

U - el. napätie / V /

 I - el. prúd / A /

1.obr. Nepriame meranie jednosmerného výkonu rezistorov.

a/ meranie výkonu rezistorov s veľkým odporom

b/ meranie výkonu rezistorov s malým odporom

 

 

Meraním napätia a prúdu , alebo následným výpočtom môžeme zistiť výkon jednosmerného prúdu. Táto metóda sa nazýva nepriama metóda merania výkonu. Pri nepriamom meraní sa zapája voltmeter a ampérmeter tak, aby vlastná spotreba meracích prístrojov čo najmenej ovplyvnila presnosť merania. Pokiaľ je treba merať výkonovú stratu na veľkom odpore, napr. na dióde v závernom stave, je nutné použiť zapojenie s chybou napätia. Naopak keď chceme merať výkon na malom odpore, napr. na dióde v priepustnom /v priamom smere /stave, používa sa zapojenie s chybou prúdu/ obr.1/. 

 

 

Pokus : Pripojte žiarovku , voltmeter a ampérmeter na napätie ktoré je udané na žiarovke, podľa obr.2. Prečítajte hodnoty napätia a prúdu na prístrojoch. Vypočítajte výkon a ten porovnajte s údajom menovitého výkonu na žiarovke. Vypočítaný výkon je odlišný od výkonu udávaného  na žiarovke. Udávaný menovitý výkon el. spotrebiča nezodpovedá presne skutočnosti. Bežné spotrebiče sú vyrábané s pomerne malou presnosťou, čo sa týka  el. príkonu /výkonovej spotreby/, pretože na tom príliš nezáleží.Menovitý výkon na spotrebiči / súčiastke/ , je údaj ktorý udáva – aký výkon spotrebič v prevádzke môže vydržať bez poškodenia teplom.

Nepriame meranie výkonu

 

Priame meranie výkonu

 

Obr.2 Meranie výkonu žiarovky

 

K priamemu meraniu el. výkonu sa používa wattmeter, ktorého výchylka / údaj / je priamoúmerný súčinu napätia prúdu. Prístroj má svorky pre pripojenie napätia a svorky pre pripojenie prúdu. Prístroj má napäťovú a prúdovú vetvu. Vetvy môžu mať jednu svorku spoločnú a vtedy má miesto štyroch svoriek len tri svorky. Napäťová vetva wattmetra sa k obvodu pripája ako voltmeter a prúdová vetva sa k obvodu pripája ako ampérmeter. K priamemu meraniu výkonu sa používajú prístroje s elektrodynamickou sústavou, obsahujúcou pevnú a otočnú cievku.

 

 

 

 

Pri voľbe meracieho rozsahu wattmetra nestačí dávať pozor len na najväčší prípustný výkon /meraný prístrojom/, ale je treba rešpektovať i na najväčšie prípustné napätie a najväčší prípustný prúd, aby nedošlo k poškodeniu napäťovej alebo prúdovej  cievky.

Pokus : Pripojme na jednosmerné napätie žiarovku z predchádzajúceho pokusu a merajme pri tom wattmetrom jej výkon. Meraný výkon porovnajte s výkonom vypočítaným v predchádzajúcom pokuse.

Priame i nepriame meranie výkonu jednosmerného prúdu dáva rovnaký výsledok.

 

/ W / = A² . Ω

 

 

 

/ W / = V²/ Ω

P -  výkon  / W /  watt

U -  el. napätie  / V / volt

I -  el. prúd   / A / ampér