Question

Ce putere electrică dezvoltă o sursă cu t.e.m. 12V și r=20hmi, care
alimenteză un consumator cu R=5Ohmi pe circuitul exterior?
Răspunsul dvs.​

Answer 1

Răspuns:

Câmpul electric creat de generator determină trecerea prin circuit a unui curent electric. Energia curentului electric măsoară lucrul mecanic necesar pentru a transporta o sarcină electrică q printr-o secţiune din circuit într-un interval de timp Δt, deci se poate scrie:

W=Uq sau W=UIΔt

Daca consumatorul este caracterizat numai prin rezistenţă, energia este:

W=RI2Δt sau W=U2Δt/R

Sau după înlocuirea intensităţii curentului, din legea lui Ohm, se obţine:

În mod asemănător, se poate scrie energia pe circuitul interior:

Energia consumată pe întregul circuit se obţine prin însumare şi este:

Randamentul arată ce fracţiune din energia dată de generator este utilă. Pe baza celor trei energii disipate pe un circuit electric se poate calcula randamentul circuitului electric simplu:

Această relaţie arată că randamentul este are o valoare subunitară care depinde de valoarea rezistenţelor din circuit (internă şi externă).

Puterea curentului electric se poate exprima ţinând cont de formula de definiţie a puterii:

Ţinând cont de expresiile celor trei energii se obţine:

Puterea pe care o furnizează generatorul către circuitul exterior este influenţată de valoarea rezistenţei exterioare R.

de unde se obţine următoarea ecuaţie cu variabila R

Această ecuaţie admite următoarele soluţii pentru rezistenţa R:

Pentru ca valorile să aibă sens fizic trebuie ca:

E2-4Pr≥0 deci E2≥4Pr,de unde

deci puterea maximă este

Din compararea cu expresia puterii disipată pe circuitul exterior,

se obtine: R2-2Rr+r2=0 sau (R-r)2=0

de unde: R = r

Aceasta reprezintă condiţia pentru transferul optim de putere într-un circuit electric.

Pentru un circuit electric cu valori date pentru t.e.m. E şi r rezistenţa internă a generatorului se poate reprezenta graficul puterii utile în funcţie de valorile rezistenţei externe, de unde se vede că acesta prezintă un maxim pentru valoarea R=r.

FIŞĂ DE LUCRU

Activitate de laborator; Realizaţi experimentul de mai jos şi raspundeţi în scris la cerinţe!

Scopul lucrării: Determinarea puterii unui bec;

Mod de lucru: Realizaţi un circuit electric după schema de mai jos. Alimentaţi circuitul la sursa de curent continuu, la 8 V. Se potriveşte potenţiometrul de pe placă astfel încât becul să lumineze foarte slab ( valoarea tensiunii la capetele becului, citită pe voltmetrul de pe placă, să fie de 1,5 V). Citiţi valorile tensiunii la capetele becului şi intensităţii curentului electric prin bec, apoi treceţi-le în tabel. Observaţi modul în care luminează becul şi notaţi constatarea făcută, la rubrica observaţii. Repetaţi procedura, mărind puţin câte puţin tensiunea de alimentare cu ajutorul potenţiometrului (astfel încât tensiunea la capetele becului să aibă, succesiv, valorile: 1,5 V; 3V; 4,5 V; 6 V; 7,5 V). Notaţi valorile în tabel. Tot în tabel se notează şi valorile nominale ale puterii şi tensiunii becului, pe care le găsim inscripţionate pe bec.

Cerinţe: - Realizaţi experimentul de mai sus şi calculaţi puterea consumată de bec. Treceţi valorile în tabel;

- Comparaţi, pentru fiecare set de date în parte, puterea nominală a becului cu puterea consumată şi corelaţi datele cu observaţiile notate. Scrieţi concluziile!

- Ce se întâmplă dacă tensiunea la capetele becului creşte considerabil peste valoarea nominală?

Explicație:

Raspunsul tau e mai jos