Активная мощность цепи синусоидального тока

Общие сведения

Когда синусоидальное напряжение прикладывается к резистивной нагрузке, в ней возникает синусоидальный ток. При этом ток и напряжение совпадают по фазе, то есть оба они достигают положительных и отрицательных амплитудных значений одновременно (рис. 3.1).

Рис. 3.1

Мощность, которая выделяется в чисто резистивной нагрузке определяется как произведение напряжения на ток. Кривую мгновенных значений мощности можно построить, перемножая мгновенные значения напряжения и тока, взятые попарно в различные моменты времени

p = u ×i

Среднее значение мощности (она пульсирует с двойной частотой) выражается через действующие значения напряжения и тока на резисторе:

P = U × I

или через омическое сопротивление R в Омах

P = I2 ×R и P = U2 / R.

Она называется активной мощностью.

3.2. Экспериментальная часть

Задание

Снимите с помощью виртуального осциллографа синусоидальные кривые напряжения и тока в резистивной цепи, сделайте бумажные копии осциллограмм и постройте кривую мощности, перемножая мгновенные значения напряжения и тока.

Порядок выполнения эксперимента

· Соберите цепь согласно схеме (рис. 3.2), подключите источник синусоидального напряжения и установите следующее напряжение с помощью осциллографа: U = 5 В, f = 0,5 кГц.

Рис. 3.2

Включите виртуальный приборы V0, A1 и осциллограф.

«Подключите» два входа осциллографа к приборам V0 и A1, а остальные отключите.

Установите параметры развёртки осциллографа так, чтобы на экране было изображение примерно одного-двух периодов напряжения и тока.

Включите блок «Приборы II», выбирая из меню прибор «Активная мощность», подключите его к V0 и A1 и запишите значение активной мощности:

P = …. Вт

Перенесите осциллограммы напряжения и тока на бумагу (рис. 3.3).

Определите мгновенные значения напряжения и тока для моментов времени, указанных в табл. 3.1, и затем постройте кривую мощности на графике (рис. 3.3)

Таблица 3.1

Рис. 3.3

По графику p(t) определите среднее значение (активную мощность) и сравните ее с активной мощностью, измеренной виртуальным ваттметром.

По осциллограмме: Pср= …. Вт

По ваттметру: P = …. Вт