După efectuarea acestui experiment, veți putea determina puterea disipată de rezistor și exprimați relația dintre rezistența de încărcare și rezistența internă a sursei pentru transferul maxim de putere.
* Alimentare de curent continuu
* Rezistoare - 1/4 W, 5%:
un ohm rezistor 120, 150 ohm rezistor singur, un rezistor de 220 ohmi, 470 ohmi rezistor una, două rezistențe de 1 kOhm, un rezistor 2, k 2, un rezistor 4, 7 kohm, un kOhm rezistor 10.
Explicând la nivel elementar, puterea electrică disipă rezistența. Ori de câte ori un curent curge prin rezistență, puterea este consumată. Această putere este eliberată sub formă de căldură. La niveluri reduse de putere, se generează o cantitate insuficientă de căldură. Atunci când se utilizează curenți mai puternici, se va disipa mai multă putere și se vor genera niveluri mai ridicate de căldură. De aceea multe elemente electrice sunt încălzite în timpul funcționării.
Majoritatea componentelor electronice sunt proiectate astfel încât să poată rezista doar la o anumită valoare maximă a puterii. Acest lucru este valabil pentru rezistoare, tranzistoare și alte dispozitive. De exemplu, rezistorii compoziți standard și rezistent la film sunt disponibili cu puteri nominale de 1/8, 1/4, 1/2, 1 și 2W. Cu cât puterea nominală a rezistorului este mai mare, cu atât dimensiunea este mai mare pentru a asigura o disipare fiabilă a acestei puteri. Astfel, puterea nominală a rezistenței indică puterea maximă pe care această rezistență o poate distruge în mod fiabil.
La proiectarea circuitelor electronice, este necesar să se calculeze cantitatea de putere disipată de rezistor pentru a se asigura că această putere este sub puterea nominală a rezistorului. Dacă acest lucru nu este făcut, rezistorul poate arde literalmente. Pentru ilustrare: pentru un rezistor evaluat la 1/4 W, valorile curentului și tensiunii ar trebui să fie astfel încât puterea totală a rezistorului disipată să fie mai mică decât această putere nominală de 1/4 W.
Puterea poate fi calculată folosind următoarele trei formule de bază:
Alegeți o formulă bazată pe valorile curente, de tensiune sau rezistență pe care le cunoașteți.
Transferul de putere de la sursa de alimentare la încărcare
În sistemele electrice și electronice este de dorit să se transmită cât mai multă putere de la sursa de alimentare la sarcină. Transferul maxim al puterii de la generator, baterie, alimentare sau alt circuit electronic are loc atunci când sarcina este egală cu rezistența internă a generatorului (Figura 10-1).
În această figură, bateria este conectată în serie cu rezistorul Ri, pe care îl vom numi rezistența internă a sursei Ri. Sarcina la care se transmite energia este denumită RL. Pentru a transmite puterea maximă la sarcină, rezistența la sarcină trebuie să fie egală cu rezistența internă a generatorului. În figura 10-1, puterea maximă va fi transferată la sarcină dacă, de exemplu, RL = 1000 Ohm și Ri, = 1000 Ohm.
Cu toate acestea, deoarece cele două rezistențe sunt aceleași, fiecare dintre aceste rezistențe va
se produce jumătate de energie. Aceasta înseamnă că, în cazul transmisiei maxime a puterii, atât sursa cât și sarcina disipă aceeași valoare a puterii. Aceasta corespunde unei eficiențe de numai 50%, dar transferul puterii maxime are loc numai în această condiție.
În acest experiment, începeți să luați în considerare efectul disipării puterii asupra rezistenței. Arătați în practică că se formează căldură. Apoi, demonstrați modul în care are loc transferul maxim de energie.
I. Luați în considerare diagrama simplă prezentată în Figura 10-2. Având în vedere valorile de tensiune și rezistență prezentate în figură, se calculează și se înregistrează cantitatea de putere disipată de rezistor. P = _____ W
2. Asamblați circuitul prezentat în Figura 10-2. După câteva secunde, atingeți rezistorul rapid pentru a vă simți încălzirea rezistorului, dar fiți foarte atent. Rezistorul poate deveni foarte fierbinte. Lăsați rezistorul conectat câteva minute și observați efectul curentului care trece prin el. Cu condiția ca majoritatea rezistențelor utilizate în laboratorul școlar să fie elementele cu o putere de 1/4 W, să indice dacă puterea nominală a acestui rezistor a fost depășită.
3. Asamblați circuitul prezentat în Figura 10-3. În el, o rezistență de 1 kΩ este o imitație a rezistenței interne a unui generator de 9 V reprezentat de o sursă de energie. În pasul 4, veți conecta rezistoarele cu diferite rezistențe ca sarcină și veți determina cantitatea de energie care este disipată în fiecare caz.
4. Următorul tabel arată rezistențele pe care le veți utiliza ca sarcină. Începând cu cea mai mică dintre aceste valori, conectați acest rezistor la circuitul pe care tocmai l-ați asamblat. Efectuați o măsurare a tensiunii pe rezistență și apoi calculați cantitatea de energie disipată pe ea. Repetați acest pas pentru fiecare rezistență listată în tabel și notați valorile în tabel.
5. Consultați acum datele dvs. tabulare. - Căutați rezistența de sarcină care are cea mai mare valoare a disipării de putere.
6. Cum se compară aceasta cu rezistența internă a generatorului?
7. Demontați circuitul.
1. Puterea disipată de un rezistor la care se aplică o tensiune de 12 V și prin care curge un curent de 0,15 A este:
2.Curentul care trece prin rezistorul de 22 ohmi este -A. Puterea disipată are valoarea:
3. La o rezistență de 4,7 kΩ, 1/4 W, se aplică o tensiune de 40 V. În același timp, puterea disipată de rezistor depășește puterea nominală:
a) afirmația este adevărată,
b) declarația este incorectă.
4. Puterea este disipată sub forma:
d) câmpul magnetic.
5. Emițătorul radio are o rezistență de ieșire de 500 m. Sarcina sa este antena. Antena pentru putere maximă de ieșire trebuie să aibă o rezistență: