Nr ćwiczenia: 5	Temat ćwiczenia: Badanie zależności mocy użytecznej od obciążenia			Ocena z teorii:
Nr zespołu: 3	Nazwisko i imię: Falandys Paulina			Ocena zaliczenia ćwiczenia:
Data: 11.03.2008	Wydział	Rok	Grupa	Uwagi
		EAIiE	1		5

Wprowadzenie teoretyczne:

Potencjałem pola elektrostatycznego w danym punkcie tego pola nazywamy stodunek energii potencjalnej ładunku próbnego E_p umieszczonego w tym punkcie do wartości q tego ładunku.

Jednostką potencjału jest 1 V (wolt):

1 V = 1 J / 1 C

Energia potencjalna dwóch ładunków wyrażona jest wzorem:

gdzie: Q - wartość ładunku źródła pola

q - wartość ładunku próbnego

R - odległość między ładunkami

Przekształcając odpowiednio oba powyższe wzory otrzymujemy wzór na potencjał elektryczny w postaci:

Potencjał w danym punkcie pola zależy od wartości ładunku źródła pola oraz od odległości tego punktu od źródła pola.

Napięcie elektryczne to różnica potencjałów elektrycznych między dwoma punktami obwodu elektrycznego lub pola elektrycznego. Napięcie elektryczne to stosunek pracy wykonanej podczas przenoszenia ładunku między punktami dla których określa się napięcie do wartości tego ładunku.

Przy założeniu, że przenoszony ładunek jest na tyle mały, że nie wpływa na otoczenie.

Siła elektromotoryczna jest różnicą potencjałów (napięciem elektrycznym) powstającą w źródle prądu elektrycznego, czyli urządzeniu przetwarzającym różne rodzaje energii na energię elektryczną, powstającą w wyniku tej przemiany. Jednostką SEM jest wolt. W uproszczeniu można powiedzieć, że SEM jest miarą maksymalnej zdolności układu do generowania prądu elektrycznego. Napięcie na zaciskach źródła prądu zazwyczaj różni się od wartości siły elektromotorycznej, spowodowane jest to występowaniem w źródle oporu elektrycznego, zwanego oporem wewnętrznym źródła, polaryzacji elektrod i innych zjawisk. W przypadku gdy źródło nie dostarcza prądu, napięcie elektryczne na zaciskach źródła jest zazwyczaj równe SEM. Przy dokładnym pomiarze SEM stosuje się woltomierze nie pobierające prądu lub pobierające prąd o znikomym natężeniu. SEM definiuje się jako pracę potrzebną do przesunięcia ładunku jednostkowego od bieguna ujemnego do dodatniego.

Natężenie prądu (nazywane potocznie prądem elektrycznym) jest wielkością fizyczną charakteryzującą przepływ prądu elektrycznego zdefiniowaną jako stosunek ilości ładunku elektrycznego przepływającego przez wyznaczoną powierzchnię do czasu przepływu ładunku.

Definicję tę zapisujemy formalnie jako pochodną ładunku po czasie:

Gdzie: dQ - zmiana ładunku równoważna przepływającemu ładunkowi,

dt - czas przepływu ładunku,

I - natężenie prądu elektrycznego.

Gdy ilość ładunku przepływającego na jednostkę czasu przez daną powierzchnię rozpatrywana jest jako funkcją czasu q(t), natężenie prądu i(t) jest funkcją czasu określoną wzorem:

Opór elektryczny - czynny- (Rezystancja) jest miarą oporu, z jakim element przeciwstawia się przepływowi prądu elektrycznego. Jednostką rezystancji w układzie SI jest om (1 Ω).Dla większości materiałów ich rezystancja nie zależy od wielkości przepływającego prądu lub wielkości przyłożonego napięcia. Miarą oporu, z jaką dany materiał przeciwstawia się przepływowi prądu elektrycznego, jest rezystywność. Rezystancja danego rezystora zależy od materiału z jakiego jest wykonany, rozmiarów, temperatury oraz ciśnienia. Jeżeli znamy wymiary geometryczne elementu i rezystywność materiału, z jakiego został wykonany, to jego rezystancję obliczamy według wzoru:

Gdzie

l - długość elementu,

S - pole przekroju poprzecznego elementu,

ρ - rezystywność materiału.

SEM jak wiadomo określa energię elektryczną przekazywaną jednostkowemu ładunkowi w źródle SEM. Miarą SEM jest napięcie (1[V]) na biegunach źródła prądu w warunkach, kiedy przez ogniwo nie płynie prąd (ogniwo otwarte). Natomiast, gdy czerpiemy prąd ze źródła, napięcie między jego elektrodami zwane też napięciem zasilania maleje wraz ze wzrostem pobieranego z niego prądu. Wynika to z tego, że każde rzeczywiste źródło napięcia posiada własny opór wewnętrzny. Napięcie zasilania jest, zatem mniejsze od SEM o spadek napięcia na oprze wewnętrznym.

Prawo Ohma:

Prawo to mówi, że prąd płynący w przewodniku jest proporcjonalny do napięcia U przyłożonego na jego końcach i możemy zapisać go w dwóch równoważnych postaciach:

U=RI

gdzie: U - napięcie (różnica potencjałów)

I - natężenie prądu

R- rezystancja

Prawa Kirchhoffa:

I: Algebraiczna suma prądów wpływających i wypływających z węzła jest równa zero.

II: Algebraiczna suma napięć (napięć źródłowych i odbiornikowych) w oczku jest równa zero.

Moc prądu stałego P zdefiniowana jest wzorem:

Jednostką mocy jest wat.

Korzystając ze wzoru na opór elektryczny (prawo Ohma), pracę i moc prądu stałego możemy zapisać następującymi równoważnymi wzorami:

Moc wydzielana na oporze zewnętrznym R, zwana mocą użyteczną, wynosi:

Największa moc wydziela się na oporze zewnętrznym równym co do wartości oporowi wewnętrznemu ogniwa R = rW.

Dopasowanie zasilacza i obciążenia: zasilacz musi być dopasowany do obciążenia i uwzględniać nie tylko prąd znamionowy (ustalony prąd pracy urządzenia elektrotechnicznego, przy poziomie którego urządzenie to zachowuje się zgodnie z jego przeznaczeniem), ale również impuls prądu przy starcie. Przykładowo silnik 24Vdc / 1A przy rozruchu potrzebuje prąd rzędu 20A (ponieważ jego rezystancja przy rozruchu jest tak niska, że można ją traktować jako zwarcie) przez czas od kilkuset milisekund do kilku sekund w zależności od mechanicznych warunków rozruchu. Dla takiej aplikacji nawet zasilacz 5A może okazać się za mały.

---