พลังที่มีประโยชน์- - [Ya.N.Luginsky, M.S.Fezi Zhilinskaya, Yu.S.Kabirov พจนานุกรมภาษาอังกฤษเป็นภาษารัสเซียเกี่ยวกับวิศวกรรมไฟฟ้าและวิศวกรรมกำลัง มอสโก พ.ศ. 2542] พลังงานที่มีประโยชน์ กำลัง (ของเครื่องจักร อุปกรณ์ หน่วยกำลัง หรืออื่น ๆ อุปกรณ์ทางเทคนิค)… …

พลังงานสุทธิ- ความจุที่มีประโยชน์ – กำลัง (เครื่องจักร อุปกรณ์ หน่วยกำลัง หรืออุปกรณ์ทางเทคนิคอื่น ๆ) ที่กำหนดโดยอุปกรณ์ในรูปแบบที่แน่นอนและเพื่อวัตถุประสงค์บางประการ เท่ากับกำลังทั้งหมดลบต้นทุน... ... พจนานุกรมเศรษฐศาสตร์-คณิตศาสตร์

พลังที่มีประโยชน์- 3.10 กำลังสุทธิ: กำลังที่มีประสิทธิภาพเป็นกิโลวัตต์ ซึ่งได้มาจากแท่นทดสอบที่ปลายเพลาข้อเหวี่ยงหรือวัดโดยวิธีตาม GOST R 41.85 แหล่งที่มา … หนังสืออ้างอิงพจนานุกรมเกี่ยวกับเอกสารเชิงบรรทัดฐานและทางเทคนิค

พลังที่มีประโยชน์- สถานะ nautingoji galia เช่น T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Galia, susijusi su tam tikros sistemos, įrenginio, aparato ar įtaiso atliekamu naudingu darbu ทัศนคติ: engl. กำลังสุทธิ vok พลังที่มีประโยชน์ อับกาเบไลตุง, f;… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos สิ้นสุด žodynas

พลังที่มีประโยชน์- สถานะ naudingoji galia T sritis fizika atitikmenys: engl กำลังสุทธิ vok พลังที่มีประโยชน์ อับกาเบไลตุง, f; นัทซาบกาเบ, f; Nutzleistung, f rus. พลังที่มีประโยชน์ f pran puissance utile, f … Fizikos สิ้นสุด žodynas

กำลังที่สามารถรับได้บนเพลามอเตอร์ เช่นเดียวกับพลังที่มีประสิทธิภาพ... สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต

พลังงานสุทธิ- - กำลังไฟฟ้าที่จ่ายโดยอุปกรณ์ในรูปแบบเฉพาะและเพื่อวัตถุประสงค์เฉพาะ มาตรฐานไออีซี 50(151) 78 ... การผลิตไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ หนังสืออ้างอิงพจนานุกรม

กำลังปั๊มที่มีประโยชน์- กำลังไฟฟ้าที่จ่ายโดยปั๊มไปยังตัวกลางของเหลวที่จ่าย และกำหนดโดยความสัมพันธ์ที่การไหลของปั๊ม Q, m3/วินาที P แรงดันปั๊ม Pa; อัตราการไหลของมวลปั๊ม QM, กิโลกรัม/วินาที; LP งานเฉพาะที่เป็นประโยชน์ของปั๊ม J/kg; กำลังปั๊มสุทธิ NP, W. [กอส...... คู่มือนักแปลด้านเทคนิค

กำลังที่มีประโยชน์ (ในยานยนต์)- กำลังสุทธิ กำลังที่แสดงเป็นกิโลวัตต์ได้รับบนม้านั่งทดสอบที่ปลายเพลาข้อเหวี่ยงหรือเทียบเท่าและวัดตามวิธีการวัดกำลังที่กำหนดใน GOST R 41.24 [GOST R 41.49 2546] ... คู่มือนักแปลด้านเทคนิค

กำลังที่มีประโยชน์เป็นวัตต์- - [เอเอส โกลด์เบิร์ก พจนานุกรมพลังงานภาษาอังกฤษเป็นภาษารัสเซีย 2549] หัวข้อพลังงานโดยทั่วไป EN วัตต์ออก ... คู่มือนักแปลด้านเทคนิค

(12.11)

การลัดวงจรคือโหมดการทำงานของวงจรซึ่งมีความต้านทานภายนอก ร= 0 ในเวลาเดียวกัน

(12.12)

พลังงานสุทธิ ร ก = 0.

พลังเต็มเปี่ยม

(12.13)

กราฟการพึ่งพา ร ก (ฉัน) คือพาราโบลาซึ่งมีกิ่งก้านชี้ลง (รูปที่ 12.1) รูปเดียวกันนี้แสดงถึงการพึ่งพาประสิทธิภาพ  บนความแข็งแกร่งในปัจจุบัน

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ภารกิจที่ 1แบตเตอรี่ประกอบด้วย n= องค์ประกอบ 5 ตัวต่ออนุกรมกันด้วย อี= 1.4 V และความต้านทานภายใน ร= ตัวละ 0.3 โอห์ม พลังงานที่มีประโยชน์ของแบตเตอรี่ในปัจจุบันเท่ากับ 8 W เท่าใด? แบตเตอรี่ใช้งานได้สูงสุดเท่าใด?

ที่ให้ไว้: สารละลาย

n = 5 เมื่อเชื่อมต่อองค์ประกอบต่างๆ แบบอนุกรม กระแสไฟฟ้าในวงจร

อี= 1.4 โวลต์
(1)

ร ก= 8 W จากสูตรกำลังที่มีประโยชน์
มาแสดงออกกันเถอะ

ภายนอก ความต้านทาน รและแทนลงในสูตร (1)

ฉัน - ?
-?

หลังจากการแปลงเราจะได้สมการกำลังสองซึ่งเราหาค่าของกระแสได้:

ก; ฉัน 2 = ก.

ดังนั้นตามกระแส ฉัน 1 และ ฉัน 2 พลังที่มีประโยชน์เหมือนกัน เมื่อวิเคราะห์กราฟของการพึ่งพาพลังงานที่มีประโยชน์ในปัจจุบันจะเห็นได้ชัดว่าเมื่อใด ฉัน 1 การสูญเสียพลังงานน้อยลงและมีประสิทธิภาพสูงขึ้น

กำลังสุทธิสูงสุดที่ ร = n ร; ร = 0,3
โอห์ม.

คำตอบ: ฉัน 1 = 2 ก; ฉัน 2 = ก; ปเอแม็กซ์ = อ.

ภารกิจที่ 2กำลังที่มีประโยชน์ที่ปล่อยออกมาในส่วนภายนอกของวงจรจะถึง มูลค่าสูงสุด 5 W ที่กระแส 5 A ค้นหาความต้านทานภายในและแรงเคลื่อนไฟฟ้าของแหล่งกำเนิดกระแส

ที่ให้ไว้: สารละลาย

ป amax = 5 W กำลังที่มีประโยชน์
(1)

ฉัน= 5 A ตามกฎของโอห์ม
(2)

กำลังสุทธิสูงสุดที่ ร = รจากนั้นจาก

ร - ? อี- สูตร (1)
0.2 โอห์ม

จากสูตร (2) B.

คำตอบ: ร= 0.2 โอห์ม; อี= 2 โวลต์

ภารกิจที่ 3เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มี EMF 110V จะต้องส่งพลังงานในระยะทาง 2.5 กม. ผ่านสายไฟสองเส้น การใช้พลังงาน 10 กิโลวัตต์ ค้นหาหน้าตัดขั้นต่ำของสายไฟทองแดง หากการสูญเสียพลังงานในเครือข่ายไม่ควรเกิน 1%

ที่ให้ไว้: สารละลาย

อี =ความต้านทานของสายไฟ 110V

ล= 510 3 ม. โดยที่  - ความต้านทานทองแดง; ล- ความยาวของสายไฟ

ร ก = 10 4 ว ส- ส่วน.

 = 1.7 10 -8 โอห์ม ม. การใช้พลังงาน ป ก = ฉัน อี, หมดพลัง

ร ราคา = 100 วัตต์ออนไลน์ ป ราคา = ฉัน 2 ร ราคาและเนื่องจากในการเพาะพันธุ์และผู้บริโภค

ส - ? ปัจจุบัน เหมือนกันแล้ว

ที่ไหน

เราได้รับแทนค่าตัวเลข

ม. 2

คำตอบ: ส= 710 -3 ม.2.

ภารกิจที่ 4ค้นหาความต้านทานภายในของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหากทราบว่ากำลังที่ปล่อยออกมาในวงจรภายนอกมีค่าเท่ากันสำหรับความต้านทานภายนอกสองค่า ร 1 = 5 โอห์ม และ ร 2 = 0.2 โอห์ม ค้นหาประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในแต่ละกรณีเหล่านี้

ที่ให้ไว้: สารละลาย

ร 1 = ร 2 กำลังไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาในวงจรภายนอกคือ ป ก = ฉัน 2 ร- ตามกฎของโอห์ม

ร 1 = 5 โอห์มสำหรับวงจรปิด
แล้ว
.

ร 2 = 0.2 โอห์ม โดยใช้เงื่อนไขปัญหา ร 1 = ร 2 เราได้รับ

ร -?

การแปลงความเท่าเทียมกันที่เกิดขึ้นเราจะพบความต้านทานภายในของแหล่งกำเนิด ร:

โอห์ม.

ปัจจัยด้านประสิทธิภาพคือปริมาณ

,

ที่ไหน ร ก– กำลังไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาในวงจรภายนอก ร– พลังเต็ม.

คำตอบ: ร= 1 โอห์ม; = 83 %;= 17 %.

ภารกิจที่ 5 EMF ของแบตเตอรี่ อี= 16 V ความต้านทานภายใน ร= 3 โอห์ม ค้นหาความต้านทานของวงจรภายนอกหากรู้ว่ามีการปล่อยพลังงานออกมา ร ก= 16 วัตต์ กำหนดประสิทธิภาพของแบตเตอรี่

ที่ให้ไว้: สารละลาย

อี= 16 V กำลังที่ปล่อยออกมาในส่วนภายนอกของวงจร ร ก = ฉัน 2 ร.

ร = 3 โอห์ม เราค้นหาความแรงของกระแสโดยใช้กฎของโอห์มสำหรับวงจรปิด:

ร ก= 16 วัตต์แล้ว
หรือ

- ? ร- เราแทนที่ค่าตัวเลขของปริมาณที่กำหนดลงในสมการกำลังสองนี้แล้วแก้ให้ได้ ร:

โอห์ม; ร 2 = 9 โอห์ม

คำตอบ: ร 1 = 1 โอห์ม; ร 2 = 9 โอห์ม;

ภารกิจที่ 6หลอดไฟสองดวงเชื่อมต่อกับเครือข่ายแบบขนาน ความต้านทานของหลอดแรกคือ 360 โอห์ม ความต้านทานของหลอดที่สองคือ 240 โอห์ม หลอดไฟชนิดใดดูดซับพลังงานได้มากที่สุด? กี่ครั้ง?

ที่ให้ไว้: สารละลาย

ร 1 = 360 โอห์ม กำลังไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาในหลอดไฟคือ

ร 2 = 240 โอห์ม ป = ฉัน 2 ร (1)

- ? ที่ การเชื่อมต่อแบบขนานหลอดไฟจะมีแรงดันไฟฟ้าเท่ากัน ดังนั้น ควรเปรียบเทียบกำลังโดยการแปลงสูตร (1) โดยใช้กฎของโอห์มจะดีกว่า
แล้ว

เมื่อเชื่อมต่อหลอดไฟแบบขนาน จะมีการปล่อยพลังงานเข้าสู่หลอดไฟมากขึ้นโดยมีความต้านทานต่ำ

คำตอบ:

ภารกิจที่ 7ผู้บริโภคสองคนที่มีการต่อต้าน ร 1 = 2 โอห์ม และ ร 2 = 4 โอห์มเชื่อมต่อกับเครือข่าย DC ในครั้งแรกแบบขนาน และครั้งที่สองในอนุกรม ในกรณีใดที่ใช้พลังงานจากเครือข่ายมากขึ้น? พิจารณากรณีเมื่อ ร 1 = ร 2 .

ที่ให้ไว้: สารละลาย

ร 1 = 2 โอห์ม การใช้พลังงานจากเครือข่าย

ร 2 = 4 โอห์ม
(1)

- ? ที่ไหน ร– การต่อต้านผู้บริโภคทั่วไป คุณ– แรงดันไฟฟ้าเครือข่าย เมื่อเชื่อมต่อผู้บริโภคแบบขนานจะมีความต้านทานรวม
และตามลำดับ ร = ร 1 + ร 2 .

ในกรณีแรกตามสูตร (1) การใช้พลังงาน
และในวินาที
ที่ไหน

ดังนั้น เมื่อโหลดเชื่อมต่อแบบขนาน จะมีการใช้พลังงานจากเครือข่ายมากกว่าเมื่อเชื่อมต่อแบบอนุกรม

ที่

คำตอบ:

ภารกิจที่ 8- เครื่องทำความร้อนหม้อไอน้ำประกอบด้วยสี่ส่วนโดยมีความต้านทานของแต่ละส่วนคือ ร= 1 โอห์ม เครื่องทำความร้อนใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ด้วย อี = 8 V และความต้านทานภายใน ร= 1 โอห์ม ควรเชื่อมต่อองค์ประกอบเครื่องทำความร้อนอย่างไรเพื่อให้น้ำในหม้อไอน้ำร้อนขึ้นในเวลาที่สั้นที่สุด? พลังงานทั้งหมดที่ใช้โดยแบตเตอรี่และประสิทธิภาพของแบตเตอรี่เป็นเท่าใด?

ที่ให้ไว้:

ร 1 = 1 โอห์ม

อี = 8 ว

ร= 1 โอห์ม

สารละลาย

แหล่งกำเนิดจะให้กำลังที่มีประโยชน์สูงสุดหากมีความต้านทานภายนอก รเท่ากับภายใน ร.

ดังนั้นเพื่อให้น้ำร้อนขึ้นในเวลาที่สั้นที่สุดจึงจำเป็นต้องเปิดส่วนต่างๆ

ถึง ร = ร- เงื่อนไขนี้เป็นไปตามการเชื่อมต่อแบบผสม (รูปที่ 12.2.a, b)

พลังงานที่ใช้โดยแบตเตอรี่คือ ร = ฉัน อี- ตามกฎของโอห์มสำหรับวงจรปิด
แล้ว

มาคำนวณกัน
32 วัตต์;

คำตอบ: ร= 32 วัตต์;  = 50 %.

ปัญหาที่ 9*กระแสไฟฟ้าในตัวนำที่มีความต้านทาน ร= 12 โอห์ม ลดลงสม่ำเสมอจาก ฉัน 0 = 5 A ถึงศูนย์เมื่อเวลาผ่านไป  = 10 วิ ในระหว่างนี้ตัวนำความร้อนจะถูกปล่อยออกมาเท่าใด?

ที่ให้ไว้:

ร= 12 โอห์ม

ฉัน 0 = 5 ก

ถาม - ?

เนื่องจากความแรงของกระแสในตัวนำเปลี่ยนแปลงไปจึงคำนวณปริมาณความร้อนโดยใช้สูตร ถาม = ฉัน 2 ร ทีไม่สามารถใช้งานได้

ลองใช้ส่วนต่างกัน ดีคิว = ฉัน 2 ร dt, แล้ว
เนื่องจากความสม่ำเสมอของการเปลี่ยนแปลงในปัจจุบัน เราสามารถเขียนได้ ฉัน = เค ที, ที่ไหน เค– สัมประสิทธิ์สัดส่วน

ค่าตัวประกอบสัดส่วน เคเราหาได้จากเงื่อนไขที่ว่าเมื่อไร  = กระแส 10 วินาที ฉัน 0 = 5 ก, ฉัน 0 = เค จากที่นี่

ลองแทนค่าตัวเลข:

เจ.

คำตอบ: ถาม= 1,000 เจ

กฎของโอห์มสำหรับวงจรที่สมบูรณ์:

ฉัน คือความแรงของกระแสในวงจร E คือแรงเคลื่อนไฟฟ้าของแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับวงจร R - ความต้านทานของวงจรภายนอก r คือความต้านทานภายในของแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า

กำลังที่จ่ายไปในวงจรภายนอก

. (2)

จากสูตร (2) จะเห็นได้ว่าในกรณีไฟฟ้าลัดวงจร ( ร®0) และที่ ร® กำลังนี้เป็นศูนย์ สำหรับค่าสุดท้ายอื่นๆ ทั้งหมด ร พลัง ร 1 > 0 ดังนั้น ฟังก์ชัน ร 1 มีจำนวนสูงสุด ความหมาย ร 0 ซึ่งสอดคล้องกับกำลังสูงสุดสามารถรับได้โดยการแยกความแตกต่าง P 1 เทียบกับ R และหาอนุพันธ์อันดับหนึ่งให้เป็นศูนย์:

. (3)

จากสูตร (3) โดยคำนึงถึงข้อเท็จจริงที่ว่า R และ r เป็นบวกเสมอ และ E? 0 หลังจากการแปลงพีชคณิตอย่างง่ายเราได้รับ:

เพราะฉะนั้น, กำลังที่ปล่อยออกมาในวงจรภายนอกจะถึงค่าสูงสุดเมื่อความต้านทานของวงจรภายนอกเท่ากับความต้านทานภายในของแหล่งกำเนิดกระแส

ในกรณีนี้ความแรงของกระแสในวงจร (5)

เท่ากับครึ่งหนึ่งของกระแสไฟฟ้าลัดวงจร ในกรณีนี้ กำลังไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาในวงจรภายนอกจะมีค่าสูงสุดเท่ากับ

เมื่อแหล่งกำเนิดปิดอยู่กับความต้านทานภายนอก กระแสจะไหลภายในแหล่งกำเนิดและในเวลาเดียวกัน ความร้อนจำนวนหนึ่งจะถูกปล่อยออกมาที่ความต้านทานภายในของแหล่งกำเนิด พลังงานที่ใช้ในการปลดปล่อยความร้อนนี้มีค่าเท่ากับ

ดังนั้น กำลังทั้งหมดที่ปล่อยออกมาในวงจรทั้งหมดจึงถูกกำหนดโดยสูตร

= ฉัน 2(ร+อาร์) = เช่น. (8)

ประสิทธิภาพ

ประสิทธิภาพแหล่งที่มาปัจจุบันมีค่าเท่ากัน . (9)

จากสูตร (8) เป็นไปตามนั้น

เหล่านั้น. ร 1 การเปลี่ยนแปลงกับการเปลี่ยนแปลงของกระแสในวงจรตามกฎพาราโบลาและรับค่าเป็นศูนย์ที่ I = 0 และที่ . ค่าแรกสอดคล้องกับวงจรเปิด (R>> r) ค่าที่สองสอดคล้องกับไฟฟ้าลัดวงจร (R<< r). Зависимость к.п.д. от силы тока в цепи с учётом формул (8), (9), (10) примет вид

จึงเกิดประสิทธิภาพ ถึงค่าสูงสุด h =1 ในกรณีของวงจรเปิด (I = 0) แล้วลดลงตามกฎเชิงเส้น กลายเป็นศูนย์ในกรณีของการลัดวงจร

การพึ่งพาอำนาจ P 1, P เต็ม = EI และประสิทธิภาพ แหล่งกำเนิดกระแสและความแรงของกระแสในวงจรแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1. ฉัน 0 อี/อาร์

จากกราฟเห็นได้ชัดว่าเพื่อให้ได้ทั้งกำลังและประสิทธิภาพที่มีประโยชน์ เป็นไปไม่ได้. เมื่อกำลังไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาในส่วนภายนอกของวงจร P 1 ถึงค่าประสิทธิภาพสูงสุด ในขณะนี้คือ 50%

วิธีการและขั้นตอนการวัด

ประกอบวงจรดังแสดงในรูปที่ บนหน้าจอ 2. ในการดำเนินการนี้ ขั้นแรกให้คลิกปุ่มซ้ายของเมาส์เหนือปุ่ม emf ที่ด้านล่างของหน้าจอ ย้ายมาร์กเกอร์เมาส์ไปยังส่วนการทำงานของหน้าจอซึ่งมีจุดอยู่ คลิกปุ่มซ้ายของเมาส์ในส่วนการทำงานของหน้าจอซึ่งจะเป็นที่ตั้งของแหล่งกำเนิดแรงเคลื่อนไฟฟ้า

จากนั้น วางตัวต้านทานอนุกรมกับแหล่งกำเนิด แทนความต้านทานภายใน (โดยการกดปุ่มที่ด้านล่างของหน้าจอก่อน) และแอมป์มิเตอร์ (ปุ่มอยู่ในตำแหน่งเดียวกัน) จากนั้นจัดเรียงตัวต้านทานโหลดและโวลต์มิเตอร์ในลักษณะเดียวกัน โดยวัดแรงดันตกคร่อมโหลด

เชื่อมต่อสายไฟเชื่อมต่อ ในการดำเนินการนี้ให้คลิกปุ่มลวดที่ด้านล่างของหน้าจอจากนั้นเลื่อนเครื่องหมายเมาส์ไปที่พื้นที่ทำงานของวงจร คลิกด้วยปุ่มซ้ายของเมาส์ในบริเวณพื้นที่ทำงานของหน้าจอที่ควรวางสายเชื่อมต่อ

4. ตั้งค่าพารามิเตอร์สำหรับแต่ละองค์ประกอบ โดยคลิกซ้ายที่ปุ่มลูกศร จากนั้นคลิกที่องค์ประกอบนี้ เลื่อนมาร์กเกอร์ของเมาส์ไปที่แถบเลื่อนของตัวควบคุมที่ปรากฏขึ้น คลิกที่ปุ่มซ้ายของเมาส์แล้วกดค้างไว้เปลี่ยนค่าพารามิเตอร์และตั้งค่าตัวเลขที่ระบุในตารางที่ 1 สำหรับตัวเลือกของคุณ

ตารางที่ 1. พารามิเตอร์เริ่มต้นของวงจรไฟฟ้า

5. ตั้งค่าความต้านทานวงจรภายนอกเป็น 2 โอห์มกดปุ่ม "นับ" และเขียนการอ่านค่าของเครื่องมือวัดไฟฟ้าในบรรทัดที่สอดคล้องกันของตารางที่ 2

6. ใช้แถบเลื่อนตัวควบคุมเพื่อเพิ่มความต้านทานของวงจรภายนอกอย่างสม่ำเสมอ 0.5 โอห์มจาก 2 โอห์มเป็น 20 โอห์ม และกดปุ่ม "นับ" เพื่อบันทึกการอ่านค่าของเครื่องมือวัดทางไฟฟ้าในตารางที่ 2

7. คำนวณโดยใช้สูตร (2), (7), (8), (9) P 1, P 2, P รวม และ ชม.สำหรับการอ่านโวลต์มิเตอร์และแอมมิเตอร์แต่ละคู่และเขียนค่าที่คำนวณได้ในตารางที่ 2

8. สร้างกราฟกระดาษกราฟของการพึ่งพาหนึ่งแผ่น P 1 = f (R), P 2 = f (R), P รวม = f (R), h = f (R) และ U = f (R) .

9. คำนวณข้อผิดพลาดในการวัดและสรุปผลตามผลการทดลอง

ตารางที่ 2. ผลลัพธ์ของการวัดและการคำนวณ

คำถามและงานเพื่อการควบคุมตนเอง

1. เขียนกฎจูล-เลนซ์ในรูปแบบอินทิกรัลและดิฟเฟอเรนเชียล
2. กระแสไฟฟ้าลัดวงจรคืออะไร?
3. พลังรวมคืออะไร?
4. ประสิทธิภาพคำนวณอย่างไร? แหล่งที่มาปัจจุบัน?
5. พิสูจน์ว่ากำลังที่มีประโยชน์มากที่สุดจะถูกปล่อยออกมาเมื่อความต้านทานภายนอกและภายในของวงจรเท่ากัน
6. จริงหรือไม่ที่กำลังที่ปล่อยออกมาในส่วนภายในของวงจรมีค่าคงที่สำหรับแหล่งกำเนิดที่กำหนด
7. โวลต์มิเตอร์เชื่อมต่อกับขั้วแบตเตอรี่ของไฟฉายซึ่งมีไฟ 3.5 V
8. จากนั้นโวลต์มิเตอร์ก็ถูกตัดการเชื่อมต่อและมีการเชื่อมต่อหลอดไฟเข้าที่โดยที่ฐานที่เขียนไว้: P = 30 W, U = 3.5 V. หลอดไฟไม่ไหม้
9. อธิบายปรากฏการณ์.
10. เมื่อแบตเตอรี่ลัดวงจรสลับกับความต้านทาน R1 และ R2 ความร้อนจะถูกปล่อยออกมาในเวลาเดียวกันในปริมาณเท่ากัน กำหนดความต้านทานภายในของแบตเตอรี่

8.5. ผลกระทบความร้อนของกระแสไฟฟ้า

8.5.2. ประสิทธิภาพของแหล่งจ่ายปัจจุบัน

ประสิทธิภาพของแหล่งจ่ายปัจจุบัน(ประสิทธิภาพ) ถูกกำหนดโดยเศษส่วน พลังที่มีประโยชน์จากกำลังรวมของแหล่งกำเนิดปัจจุบัน:

โดยที่ P มีประโยชน์ คือกำลังที่มีประโยชน์ของแหล่งกำเนิดกระแส (กำลังที่ปล่อยออกมาในวงจรภายนอก) P เต็ม - กำลังรวมของแหล่งปัจจุบัน:

P รวม = P มีประโยชน์ + P ขาดทุน

เหล่านั้น. กำลังทั้งหมดที่ปล่อยออกมาในวงจรภายนอก (P มีประโยชน์) และในแหล่งกำเนิดกระแส (การสูญเสีย P)

ประสิทธิภาพของแหล่งกำเนิดปัจจุบัน (ประสิทธิภาพ) ถูกกำหนดโดยเศษส่วน พลังงานที่มีประโยชน์จากพลังงานทั้งหมดที่เกิดจากแหล่งปัจจุบัน:

η = E มีประโยชน์ E สมบูรณ์ ⋅ 100%

โดยที่ E มีประโยชน์ คือพลังงานที่เป็นประโยชน์ของแหล่งกำเนิดปัจจุบัน (พลังงานที่ปล่อยออกมาในวงจรภายนอก) E รวม - พลังงานทั้งหมดของแหล่งปัจจุบัน:

E รวม = E มีประโยชน์ + E การสูญเสีย

เหล่านั้น. พลังงานทั้งหมดที่ปล่อยออกมาในวงจรภายนอก (E มีประโยชน์) และในแหล่งกำเนิดปัจจุบัน (การสูญเสีย E)

พลังงานของแหล่งกำเนิดปัจจุบันสัมพันธ์กับกำลังของแหล่งกำเนิดปัจจุบันตามสูตรต่อไปนี้:

• พลังงานที่ปล่อยออกมาในวงจรภายนอก (พลังงานที่มีประโยชน์) ในช่วงเวลา t เกี่ยวข้องกับพลังงานที่มีประโยชน์ของแหล่งกำเนิด P มีประโยชน์ -

E มีประโยชน์ = P มีประโยชน์ t ;

• พลังงานที่ปล่อยออกมา ในแหล่งปัจจุบัน(พลังงานที่สูญเสีย) เมื่อเวลาผ่านไป t เกี่ยวข้องกับพลังงานการสูญเสียของแหล่งกำเนิดการสูญเสีย P -

E สูญเสีย = P สูญเสีย t;

• พลังงานทั้งหมดที่สร้างโดยแหล่งปัจจุบันในช่วงเวลา t สัมพันธ์กับพลังงานทั้งหมดของแหล่งกำเนิด P รวม -

E เต็ม = P เต็ม t

สามารถกำหนดประสิทธิภาพของแหล่งที่มาปัจจุบัน (ประสิทธิภาพ) ได้:

• ส่วนแบ่งที่เป็นความต้านทานของวงจรภายนอกจากความต้านทานรวมของแหล่งจ่ายกระแสและโหลด (วงจรภายนอก) -

η = RR + r ⋅ 100%

โดยที่ R คือความต้านทานของวงจร (โหลด) ที่เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายกระแส r - ความต้านทานภายในของแหล่งกระแส

• ส่วนแบ่งนั่นคือ ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นที่ขั้วของแหล่งกำเนิดจากแรงเคลื่อนไฟฟ้า -

η = U ℰ ⋅ 100%,

โดยที่ U คือแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของแหล่งจ่ายกระแส ℰ - EMF ของแหล่งที่มาปัจจุบัน

ที่ กำลังสูงสุดปล่อยออกมาในวงจรภายนอกประสิทธิภาพของแหล่งจ่ายกระแสคือ 50%:

เนื่องจากในกรณีนี้ความต้านทานโหลด R เท่ากับความต้านทานภายใน r ของแหล่งกำเนิดปัจจุบัน:

η * = R R + r ⋅ 100% = r r + r ⋅ 100% = r 2 r ⋅ 100% = 50%

ตัวอย่างที่ 16 เมื่อเชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ 75% กับวงจรหนึ่ง จะมีการปล่อยพลังงานเท่ากับ 20 W จงหาปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาในแหล่งกระแสไฟฟ้าใน 10 นาที

สารละลาย . ให้เราวิเคราะห์สภาพของปัญหา

กำลังไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาในวงจรภายนอกมีประโยชน์:

P มีประโยชน์ = 20 W,

โดยที่ P มีประโยชน์ คือกำลังที่มีประโยชน์ของแหล่งปัจจุบัน

ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาในแหล่งกระแสไฟฟ้าสัมพันธ์กับการสูญเสียพลังงาน:

การสูญเสีย Q = P การสูญเสีย t,

โดยที่ P สูญเสีย - การสูญเสียพลังงาน t คือเวลาทำงานของแหล่งกำเนิดปัจจุบัน

ประสิทธิภาพของแหล่งกำเนิดเกี่ยวข้องกับกำลังที่มีประโยชน์และกำลังทั้งหมด:

η = P มีประโยชน์ P เต็ม ⋅ 100%

โดยที่ P รวมคือกำลังทั้งหมดของแหล่งกำเนิดปัจจุบัน

กำลังที่มีประโยชน์และการสูญเสียพลังงานจะรวมกันเป็นกำลังรวมของแหล่งจ่ายกระแสไฟ:

P รวม = P มีประโยชน์ + P ขาดทุน

สมการที่เขียนก่อให้เกิดระบบสมการ:

η = P ที่มีประโยชน์ P ทั้งหมด ⋅ 100%, Q การสูญเสีย = P การสูญเสีย t, P ทั้งหมด = P มีประโยชน์ + P การสูญเสีย

-

ในการค้นหาค่าที่ต้องการ - ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาในแหล่งกำเนิดของการสูญเสีย Q - จำเป็นต้องกำหนดพลังของการสูญเสีย P การสูญเสีย แทนที่สมการที่สามลงในสมการแรก:

η = P มีประโยชน์ P มีประโยชน์ + P ขาดทุน ⋅ 100%

และแสดงการสูญเสีย P:

P ขาดทุน = 100% − η η P มีประโยชน์

ลองแทนที่สูตรผลลัพธ์เป็นนิพจน์สำหรับการสูญเสีย Q:

Q การสูญเสีย = 100% − η η P มีประโยชน์ t

มาคำนวณกัน:

การสูญเสีย Q = 100% − 75% 75% ⋅ 20 ⋅ 10 ⋅ 60 = 4.0 ⋅ 10 3 J = 4.0 kJ

ตามเวลาที่ระบุในคำชี้แจงปัญหา ความร้อน 4.0 กิโลจูลจะถูกปล่อยออกมาในแหล่งกำเนิด

พิจารณาวงจรแบบไม่มีแบรนช์แบบปิดที่ประกอบด้วยแหล่งกำเนิดกระแสและตัวต้านทาน

ให้เราใช้กฎการอนุรักษ์พลังงานกับวงจรทั้งหมด: กำลังของแรงไฟฟ้าในวงจรปิดเป็นศูนย์- นี่เทียบเท่ากับข้อความเกี่ยวกับศักยภาพของสนามไฟฟ้ากระแสตรงซึ่งได้กล่าวไว้แล้วข้างต้น

ดังนั้นใน ในวงจรปิด ความร้อนทั้งหมดจะถูกปล่อยออกมาเนื่องจากการทำงานของแรงภายนอก:หรือ และเราก็มาถึงกฎของโอห์มอีกครั้ง ตอนนี้เป็นวงจรปิด:

พลังเต็มเปี่ยมวงจรนี้เรียกว่าพลังของแรงภายนอกซึ่งเท่ากับพลังงานความร้อนทั้งหมด:

มีประโยชน์เรียกพลังงานความร้อนที่ปล่อยออกมาในวงจรภายนอก (ไม่ว่าในกรณีนี้จะมีประโยชน์หรือเป็นอันตรายก็ตาม)

บทบาทของแรงไฟฟ้าในวงจร- ในวงจรภายนอกกับโหลด รแรงไฟฟ้าจะทำงานเชิงบวก และเมื่อประจุเคลื่อนที่ภายในแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า ก็จะทำงานเชิงลบที่มีขนาดเท่ากัน ในวงจรภายนอก ความร้อนจะถูกปล่อยออกมาเนื่องจากการทำงานของสนามไฟฟ้า งานที่กำหนดในวงจรภายนอกจะถูก "ส่งคืน" โดยสนามไฟฟ้าภายในแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า เป็นผลให้ความร้อนทั้งหมดในวงจร "จ่าย" โดยการทำงานของแรงภายนอก: แหล่งกำเนิดกระแสจะค่อยๆสูญเสียพลังงานเคมี (หรืออื่น ๆ ) ที่สะสมอยู่ในนั้น สนามไฟฟ้ามีบทบาทเป็น "ผู้ส่งสาร" ซึ่งส่งพลังงานไปยังวงจรภายนอก

การพึ่งพากำลังรวมที่เป็นประโยชน์และประสิทธิภาพกับความต้านทานโหลด ร .

การขึ้นต่อกันเหล่านี้ได้มาจากสูตร (1 – 2) และกฎของโอห์มสำหรับสายโซ่ที่สมบูรณ์:

คุณสามารถดูกราฟของการขึ้นต่อกันเหล่านี้ได้ในรูป

กำลังทั้งหมดลดลงอย่างซ้ำซากจำเจเมื่อเพิ่มขึ้น เพราะ กระแสไฟฟ้าในวงจรลดลง พลังที่ชัดเจนสูงสุดถูกปล่อยออกมาที่ เช่น ที่ ไฟฟ้าลัดวงจร- แหล่งกำเนิดปัจจุบันจะทำงานสูงสุดต่อหน่วยเวลา แต่ทั้งหมดจะไปเพื่อให้ความร้อนแก่แหล่งกำเนิดเอง พลังที่ชัดเจนสูงสุดคือ

กำลังที่มีประโยชน์มีค่าสูงสุดที่ (ซึ่งคุณสามารถตรวจสอบได้โดยการหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน (5) แล้วทำให้เท่ากับศูนย์) เมื่อแทนนิพจน์ (5) เราจะพบพลังที่มีประโยชน์สูงสุด