Электричество шаг за шагом

Проиллюстрируем режим «генератор напряжения» числовым примером. Электродвижущая сила Е = 220 В, внутреннее сопротивление генератора R_внг = 0,01 Ом, и могут быть два сопротивления нагрузки — R_н1 = 2200 Ом (лампа дневного света мощностью 22 Вт) и R_н2 = 220 Ом (люстра с соединёнными параллельно десятью такими лампами общей мощностью 220 Вт). Поскольку R_внг очень мало, будем считать, что ток в цепи определяет только сопротивление нагрузки, и подсчитаем, что при включении R_н1 этот ток равен I₁ = Е: R_н1 = 220 В: 2200 Ом = 0,1 А, а при включении ток равен I₂ = 220 В: 220 Ом = 1 А. При этом на внутреннем сопротивлении генератора остаётся напряжение в первом случае 0,001 В и во втором случае в 10 раз больше, то есть 0,01 В. То есть практически нагрузке всегда достаются обещанные 220 вольт. Так что генератор напряжения независимо от того, какая к нему подключается нагрузка (разумеется, из числа допустимых для данной цепи), всегда подаёт на неё практически одно и то же напряжение.

Т-163. Коэффициент полезного действия — цифра и символ. Генератор тока и генератор напряжения вплотную подвели нас к характеристике, о которой давно уже пора сказать. Это коэффициент полезного действия, или сокращённо к.п.д., он даёт чрезвычайно важную оценку многим техническим системам, в том числе электротехническим. Коэффициент полезного действия показывает, какую часть получаемой мощности эта система расходует для полезного действия. Если, например, у какой-нибудь машины к.п.д. составляет 0,95, или, что то же самое, 95 %, то из каждых полученных 100 ватт мощности в машине безвозвратно теряется 5 %, то есть 5 Вт, чаще всего они превращаются в ненужное тепло. Ну а оставшиеся 95 Вт расходуются на какое-то полезное дело — неплохой результат, к.п.д. составляет 95 %. Часто к.п.д. обозначают греческой буквой η — она называется «эта».

ВК-189.Имея чувствительный гальванометр (ток 50-100 микроампер, отклоняющий стрелку до конца шкалы), можно создать на его основе многопредельный вольтметр, хорошо измеряющий как небольшие, так и большие напряжения. Чтобы увеличить измеряемое напряжение, нужно просто увеличить сопротивление, включённое последовательно с прибором. Собрав цепочку из трёх резисторов или подключив к прибору три отдельных резистора, можно получить вольтметр для трёх разных напряжений.

У представителей окружающей нас техники встречается самый разный к.п.д. Скажем, у некоторых типов электрических лампочек он составляет 0,05, то есть 5 %, — всего лишь 5 % полученной электрической мощности эта лампочка превращает в свет. У лампы дневного света к.п.д. уже около 30 %. Если учесть энергию, которая содержится в сжигаемом топливе, то окажется, что у бензинового автомобильного двигателя к.п.д. около 30 %, а у дизеля около 40. У электрических двигателей к.п.д. достигает 95 %, а у некоторых трансформаторов даже 98 %. Долгое время примером недопустимых потерь энергии был паровоз, уже почти забытая железнодорожная машина с паровым котлом и угольной топкой. У паровоза к.п.д. доходил до 4–5 %, то есть 95–96 % полученной из топлива энергии он попросту выбрасывал.

Коэффициент полезного действия не только техническая характеристика, но и некий символ, которым пользуются, чтобы дать оценку самым разным объектам и процессам, в том числе человеческой деятельности. Бывает, так и говорят, что у работника N наблюдается низкий к.п.д., что он, работник N, много суетится, а результатов особых нет. Или что предприятие М работает с очень малым коэффициентом полезного действия, средств потребляет много, а продукция мизерная.

Вместе с тем бывает, что приходится сознательно идти на понижение к.п.д. для достижения какой-то особо важной цели. Наглядный пример — «генератор тока». Мы умышленно увеличили внутреннее сопротивление генератора, то есть увеличили бесполезные потери энергии и тем самым снизили к.п.д. до малых долей процента. Это было сделано для того, чтобы получить неизменный ток в цепи при изменении нагрузки — в каком-то случае решение задачи стоит очень серьёзных жертв. К счастью, в наиболее распространённых электротехнических системах, в частности, в снабжающих нас энергией электрических сетях, нужен режим «генератор напряжения», а для него необходимо малое внутреннее сопротивление генератора, малые внутренние потери, и, следовательно, это режим с высоким к.п.д.