电工技术实例教程-1.5电功率的测试和分析
实验五功率的测量及功率因数的提高
实验五功率的测量及功率因数的提高一、实验目的1.了解功率的概念和单位；2.了解功率的测量方法；3.掌握提高功率因数的方法。
二、实验原理1.功率的概念和单位在电路中，电流和电压的乘积被定义为功率，表示电路中的能量转化速率。
功率的单位是瓦特(W)。
功率可以表示为：P=UI，其中P表示功率，U表示电压，I表示电流。
2.功率的测量方法(1)直流电路功率的测量在直流电路中，功率可以通过电流和电压的测量来计算。
电流可以通过电流表测量，电压可以通过电压表或示波器测量。
计算直流电路的功率时，使用P=UI公式即可。
(2)交流电路功率的测量在交流电路中，电流和电压都是变化的，所以不能直接使用P=UI公式来计算功率。
需要使用瞬时值计算平均功率或有效值计算平均功率。
计算交流电路的功率需要使用如下公式：平均功率：P = UIcosθ有功功率：P=UI其中，P表示功率，U表示电压，I表示电流，cosθ表示功率因数。
3.功率因数的提高功率因数是指交流电路中有功功率与视在功率之间的比值。
功率因数越高，表示电路的能量转化效率越高。
提高功率因数的方法有：(1)增加电源的反馈电容；(2)使用功率因数补偿装置。
三、实验器材电流表、电压表、示波器、电阻、电容等。
四、实验步骤1.直流电路功率的测量(1)使用电流表和电压表测量直流电路中的电流和电压；(2)使用P=UI公式计算直流电路的功率。
2.交流电路功率的测量(1)使用电流表和电压表测量交流电路中的电流和电压；(2)根据公式平均功率：P = UIcosθ计算交流电路的平均功率。
3.提高功率因数的实验(1)搭建一个简单的交流电路，包括电源、电容和负载电阻；(2)测量电路中的电流和电压，计算出功率因数；(3)增加电源的反馈电容，再次测量电路中的电流和电压，计算功率因数；(4)使用功率因数补偿装置，测量电路中的电流和电压，计算功率因数。
五、实验注意事项1.实验时应注意安全，正确使用电流表、电压表等仪器；2.在交流电路中进行测量时，应特别注意测量的是有效值还是峰值。
电功率的测量
电功率的测量一、重要实验1.测量小灯泡的电功率原理：P=UI注意事项： A ．连接时，开关断开，防止因短路而损坏电源或灯泡。
B ．闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑至滑动变阻器的最大阻值处，防止电路中的电流过大，将灯烧坏。
C ．电源电压应高于灯泡的额定电压，防止无法调节到额定电压。
D ．电压表的量程应大于灯泡的额定电压，电流表的量程应大于灯泡正常工作时的电流。
根据I 额=P 额/U 额 或I 额=U 额/R 选择量程。
E ．滑动变阻器允许通过的最大电流要大于灯泡正常工作时的电流，滑动变阻器的最大电阻值应与灯泡的电阻差不多，以使调节效果明显。
F ．通过三次不同电压下（额定电压，1.2倍额定电压和低于额定电压）的测量，体会用电器的实际功率并不一定等于额定功率，而是取决于加在用电器两端的实际电压。
G ．在做第二次实验时（实际电压不能超过额定电压的1.2倍）需要小心调节滑动变阻器，以免烧坏灯泡。
H ．实验前，要检查电路并试触，实验结束后，要先断开开关，再整理器材。
基本公式及其推导公式② （所有电路），推导公式：（纯电阻电路）2、测量家用电器的电功率：①器材：电能表、秒表 ②原理：P=tW ③方法：只让待测用电器工作，用秒表记下电能表转过N 圈所用的时间t ，根据电能表的参数先算出用电器在时间t 内消耗的电能，再根据P=t W 计算出功率。
第八章第3节《测量小灯泡的电功率》题库考点一：测量小灯泡的电功率A 、基础例题：1、如图所示的电路，电源电压保持不变，当滑动变阻器的滑片向b 端滑动时，则（ ）A ．电压表的示数减小，电灯的功率变大B ．电压表的示数变大，电灯的功率变大C ．电压表的示数减小，电灯的功率变小D ．电压表的示数变大，电灯的功率变小2、在如图所示的电路中，电源电压恒定，闭合开关S ，调节滑动变阻器使小灯泡L 止常发光；若再断开开关S ，要使小灯泡L 仍正常发光．应将滑动变阻器的滑片（ ）A ．向c 端移动B ．向b 端移动C ．保持不动D ．无法判B 、强化练习：1、测量电功应选用的仪表是（ ）A ．电流表B ．电压表C ．电能表D ．电压表和电流表2、如图所示，L 1、L 2分别标有“12V 8W ”和“12V 4W ”的字样，连在12V 的电源上，下列说法中正确的是（ ）A ．S 1、S 3闭合，S 2断开时，灯L 1比L 2亮B ．仅闭合S 1时，灯L 1比灯L 2亮C ．仅闭合S 2时，灯L 1比灯L 2亮D ．S 1、S 2、S 3均闭合时，灯L 1亮，灯L 2不亮3、如图所示的电路中，电源电压保持不变，当开关S 闭合时，电流表、电压表的示数分别是（ ）A ．变大，变大B ．变大，变小C ．变小，变大D ．变小，变小4、在如图所示的电路中，电源电压为12V 不变，灯泡的电阻R L =100Ω，变阻器R 的阻值范围是0～200Ω。
《电工技术》任务1.5电功率的测试和分析
2020/7/12
2
1.5.1 电功和电功率
1.电功 电功就是电场力所做的功。 表达式：dw = udq = uidt 直流：W= UIt
元件实际是吸收功率，是耗能元件。
2020/7/12
13
题目讲解:下图元件哪些是供能元件，哪些是耗能元件？并求各功率。
已知I1= 4A，I2 = 6A，I3= 10A， U1=140V，U2 = 90V，U3 =60V， U4 = 80V，U5 =1 560W P2 U2I2 540W P3 U3I3 600W
2020/7/12
6
实训1-10：用伏安法测量电功率
实训流程：
（1）根据图所示的灯泡照明电 路接线。电源电压选择为＋12V， R0模拟实际电压源的内阻，取51Ω 。R为灯泡（12V/0.1A），RP为阻 值为470Ω的可变电阻器。
（2）闭合开关，调节电阻器RP ，观察照明电路中灯泡的亮度。
（3）用数字万用表的电压挡或数字电压表，测量照明电路中电源、灯泡 两端的电压，并将所测数据记录在表中。
方或电压的平方成正比，且恒大于零。说明电阻元件是 一个只消耗电能的元件，又称为耗能元件。
注意：电源元件在电路中，却不一定都是供能元件，有可能是耗能元件。
2020/7/12
11
例：求下图元件的功率，并说明该元件实际上是吸收还是 发出功率，该元件是耗能元件还是供能元件。
解：（a）电压和电流为关联参考方向，元件计算功率为 P = UI = 5×2= 10（W）> 0
测量电功率课件
测量电功率课件一、引言电功率是电学领域的基本概念之一，它表示电流做功的快慢程度。
测量电功率对于电力系统的运行、电能计量以及节能减排等方面具有重要意义。
本课件旨在介绍电功率的定义、测量方法以及相关应用，帮助大家更好地理解和掌握电功率的测量技术。
二、电功率的定义及公式1.定义：电功率是指单位时间内电流做功的多少，表示电流做功的快慢程度。
电功率的国际单位是瓦特（W），1瓦特等于1焦耳/秒。
2.公式：电功率的计算公式为P=VI，其中P表示电功率，V表示电压，I表示电流。
另外，根据欧姆定律，电流I=V/R，其中R表示电阻。
将I代入电功率公式，可得P=V^2/R或P=I^2R。
三、电功率的测量方法（1）电压表-电流表法：通过电压表和电流表分别测量电压和电流，再根据电功率公式计算电功率。
这种方法简单易行，但精度较低。
（2）瓦特表法：瓦特表是一种专用于测量电功率的仪器，可以直接显示电功率值。
瓦特表分为直流瓦特表和交流瓦特表两种，分别适用于直流电路和交流电路。
（3）功率计法：功率计是一种高精度的电功率测量仪器，通过测量电压、电流和功率因数来计算电功率。
功率计通常具有数字显示、量程自动切换等功能，适用于各种场合。
2.间接测量法：间接测量法是指通过测量电路的其他参数来计算电功率的方法。
常见的间接测量法有：（1）电阻法：通过测量电路的电阻值和电流值，根据公式P=I^2R计算电功率。
适用于电阻值已知或可测量的场合。
（2）电能表法：电能表是一种用于测量电能的仪器，通过测量电能和时间来计算电功率。
适用于长期监测电功率的场合。
四、电功率测量的应用1.电力系统运行：测量电功率有助于了解电力系统的运行状态，为调度、控制和保护提供依据。
2.电能计量：电功率测量是电能计量的基础，用于计算用户用电量，为电力收费提供依据。
3.节能减排：通过测量电功率，可以评估用电设备的能效，为节能减排提供数据支持。
4.故障诊断：电功率异常变化可能是电路故障的征兆，通过测量电功率可以发现和诊断故障。
专题07 电功率之多种方法测电功率(解析版)
模块四 电学专题07 电功率之多种方法测电功率*知识与方法一、伏安法测小灯泡功率1.实验原理：P =UI2.实验器材：电压表、电流表、已知额定电压的小灯泡、滑动变阻器、电源、开关、导线。
3. 滑动变阻器的作用：（1）保护电路：闭合开关前，应调节滑动变阻器的滑片至接入电路阻值最大处；（2）改变小灯泡两端的电压，实现测量小灯泡不同电压值下的实际功率。
4. 电压表和电流表的选择：(1) 电压表的量程应≥1.2U 额；(2) 电流表的量程应≥灯额1.2R U 5. 滑动变阻器规格的选择：（1）允许通过滑动变阻器的最大电流应大于灯泡的额定电流，因为滑动变阻器和灯泡串联，所以滑动变阻器最大阻值最好和灯泡电阻相差不多，这样调节效果更明显；（2）有时需要根据题目中具体数据，计算滑动变阻器实际接入电路的最大值，最大阻值应大于等于这一最大值。
6.说明：（1）在移动滑动变阻器的滑片时要注意，灯泡两端的实际电压不能超过额定电压的1:2 倍，同时超过时间不宜过长，否则容易烧坏灯泡；（2）处理数据时，要注意小灯泡不同电压值下的实际功率不能求平均值，否则没有意义。
二、特殊方法测小灯泡功率1.伏阻法测小灯泡的额定功率：器材：待测小灯泡（U 额已知）、电压表、已知阻值的定值电阻R 0、开关、滑动变阻器。
实验步骤：（1）如图连接电路，闭合S 、S 1，调节滑动变阻器，使电压表的示数为小灯泡的额定电压U 额，记入表格；（2）断开S 1，闭合S 2，保持滑片位置不变，读出电压表的示数U ，记入表格；（3）利用公式P =0额额）—（R U U U 计算，记入表格。
2.安阻法测小灯泡的额定功率：器材：待测小灯泡（U 额已知）、电流表、已知阻值的定值电阻R 0、开关、滑动变阻器。
实验步骤：（1）如图连接电路，闭合S 、S 2，调节滑动变阻器，使电流表的示数为，记入表格；（2）断开S 2，闭合S 1，保持滑片位置不变，读出电流表的示数I ，记入表格；（3）利用公式P =）—（0额额R U I U 计算，记入表格。
测量电功率的实验方法及注意事项
测量电功率的实验方法及注意事项电功率是衡量电能的转化速率的物理量，常用于研究电路、电器以及能量消耗等领域。
本文将介绍测量电功率的实验方法及注意事项，帮助读者正确、准确地进行电功率的测量实验。
一、实验方法1. 直流电源实验方法在测量直流电功率时，一种常用的实验方法是通过电流和电压的测量来计算。
具体步骤如下：（1）连接电路：将待测电器或电路按照电路图连接好，并确保电路稳定和安全。
（2）测量电压：使用万用表或示波器测量电路中待测电器或电路的电压值。
确保测量时接线良好，避免电压过大造成仪器损坏。
（3）测量电流：使用电流表或电流互感器等装置测量电路中待测电器或电路的电流值。
同样地，需要注意接线的正确性和安全性。
（4）计算功率：根据所测得的电压和电流值，使用功率计算公式P=UI计算电功率。
2. 交流电源实验方法测量交流电功率相较于直流电功率稍微复杂一些，但可以通过功率钳形表或示波器进行测量。
具体步骤如下：（1）连接电路：按照电路图连接好待测电器或电路，确保电路的稳定和安全。
（2）选择合适的测量仪器：功率钳形表是一种常用的测量交流电功率的仪器，可直接夹在电路的导线上进行测量。
除此之外，示波器也可以用于测量交流电功率，通过测量电压和电流的相位差来计算功率。
（3）进行测量：根据选择的仪器类型，按照仪器的使用说明进行测量。
注意仪器的接线正确性，避免仪器损坏。
（4）记录和计算功率：根据所测得的电流、电压以及相位差等数值，根据交流电接线功率计算公式进行功率的计算。
二、注意事项1. 电路的稳定性和安全性在进行电功率测量实验时，一定要确保电路的稳定性和安全性。
检查电路的接线是否牢固，避免出现短路或断路等情况。
此外，电路中的元件或设备要符合相应的电功率标准，避免电压或电流超过其额定值，造成设备损坏或安全事故。
2. 测量仪器的选择和正确使用选择适合的测量仪器对于准确测量电功率至关重要。
根据实验的具体需求，选择相应的万用表、示波器、功率钳形表等仪器。
电工电路实验电气测量的基本方法：功率的测量
电气测量的基本方法：功率的测量直流功率P=U×I，为电压U与电流I的乘积，可利用电压表和电流表间接测量，其接线如图1-3-12所示。
接法不同，其结果也略有差别。
图-1（a）中电压表所测的是负载和电流表的电压之和；图-1（b）中电流表所测的是负载和电压表的电流之和，一般情况下电流表的压降很小，所以多用图-1（a）所示的接法。
在低压大电流电路中，电流表的电压降比较显著，要用图-1（b）所示的接法。
交流电路的功率一般分为有功功率P、无功功率Q和视在功率S。
当电路中负载端电压的相量为U，电流相量为I，且I滞后于U的相位为φ，则负载吸收的有功功率为P=UI c o sφ，无功功率为Q=UI si n φ，视在功率为S=UI。
视在功率的测量仍用图-1所示的接法，只需将直流仪表改成交流仪表，但是无论采用图（a）所示的接法还是采用图（b）所示的接法，都难以避免电流表或电压表对测量结果的影响。
图1-3-12 用电压表和电流表间接测量功率有功功率的测量常用电动系或铁磁电动系瓦特表，类似接法如图1-3-13所示。
瓦特表的接法也有两种，如图-2（a）、（b）所示，它们的读数分别包括电流线圈或电压线圈的损耗。
图-2中，1、2表示电流端钮，3、4表示电压端钮，*号表示电压线圈和电流线圈间的同名端。
接线时应将电流线圈及有*号的电压端钮接低电位线。
对于高压大电流电路的测量，可用电压互感器和电流互感器来扩大量限。
瓦特表经互感器接入的线路如图-3所示。
这时瓦特电压线圈的电压，通过其电流线圈的电流I2=I/KI，所以瓦特表的读数即式中，KI为电流互感器系数，KU为电压互感器系数，KP为功率比系数。
图-2 用功率表测量功率图-3 用电流互感器测量功率。
测量电功率PPT课件
感悟新知
知2－练
思路导引：电能表上的参数“220 V”说明电能表要 在220 V 的电路中使用；“20 A”表示电能表允许通过的 最大电流是20 A；根据公式P=IU 计算出电能表允许的 最大电功率。
感悟新知
用电能表测算电功率的解题模型
知2－练
课堂小结
测量电功率
电功率
间接测量 (伏安法)
电压×电流
以使调节效果明显。
感悟新知
3.
实验步骤：
实验开始时滑动变阻器的滑片 最大阻值处，以保护电路。
应处于
（1）按设计好的电路图连接实物图（图2）；
知1－讲
（2） 闭合开关，调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压
达到小灯泡的额定电压，即小灯泡正常发光，记下电
流表、电压表的示数。
（3） 调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压略低于或略
课时导入
活学巧用 在测量型实验中，当被测量由于某种原因不能直接
测量时，可以将该被测量转化为若干可直接测量的量加 以测量，然后再利用计算公式算出被测量，从而间接获 得测量结果，这种测量方法叫做间接测量法。
例如，在测量小灯泡的电功率时，可以测出小灯泡 两端的电压U和通过它的电流I，然后再利用公式P=IU算 出它的电功率；
感悟新知
特别提醒
知1－讲
1.电源电压应高于小灯泡的额定电压，例如，测额定电压为2.5
V的小灯泡的电功率时至少要选两节干电池串联作为电源。
2.小灯泡的额定电压应在电压表的量程范围内，小灯泡正常工
作时的电流应在电流表的量程范围内。
3.滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡正常工作时的
电流，而滑动变阻器的最大电阻值应与小灯泡的电阻差不多，
第十六章 电流做功与电功率
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
P2 U2I2 540W P4 U4I1 320W 元件1、2是供能元件
元件3、4、5是耗能元件
功率平衡 :发出功率= −1100W，消耗功率=1100W
注：假定电流的参考方向如图所示，则电流表极性接法如图所示。采用 关联参考方向时，电压表极性接法如图所示。
2021/3/5
7
实训1-10：用伏安法测量电功率
实训流程：
（4）用数字万用表的电流挡或数字电流表，测量照明电路中的电流，并 将所测数据记录在表中。连接时，注意电流表的极性。 （5）改变电阻器RP的阻值，重复步骤（3）和（4），记录所测数据。 （6）利用电功率公式分别计算电源和负载的电功率值。
工作任务：
◦ 电流和电压的测量。 ◦ 电阻器的认识及测量。 ◦ 电阻元件伏安特性的测试。 ◦ 电源外特性的测试与分析。 ◦ 电位的测定与计算。 ◦ 用伏安法测量电功率。
2021/3/5
1
1.5.1 电功和电功率 1.5.2 用伏安法测量电功率
实训1-10：用伏安法测量电功率
1.5.3 电功率的计算和分析
2021/3/5
2
1.电功 电功就是电场力所做的功。 表达式：dw = udq = uidt 直流：W= UIt
SI单位:焦耳（J） 工程上也常用千瓦时（ kW·h）,千瓦时俗称“度” 1kW·h=3600000J。
电功的正负与u、i的方向有关。 u和i为关联参考方向时，若dw为正，说明u和i同时为正 或同时为负，即电压与电流的实际方向总是相同，电场力 做正功，二端元件吸收电能；若dw为负，说明u和i的实际 方向相反，电场力做负功，二端元件输出电能。
（大于零/小于零），说明
是
（发出/吸收）能量。
2021/3/5
9
1、计算公式讨论
u i参考方向关联 p=u×i
u i参考方向非关联 p= - u×i
直流功率：P=±UI 交流功率：p=±ui 2、 规定：（无论参考方向是否关联）
p＞0 消耗功率（吸收功率）是负载 p＜0 发出功率（释放功率）是电源
直流：W= UI
SI单位是瓦特（W）。
其他常用的单位还有：千瓦（kW）、毫瓦（mW）等。
1kW =1000W，1W=1000mW
当电压和电流的参考方向是非关联时，功率计算式为： p= -ui 或 P= -UI。
2021/上的电压、电流值称额定值 额定值：用电器长期、安全工作条件下的最高限值， 一般在出厂时标定。 额定电功率反映了用电器在额定条件下能量转换的本 领。 如：额定值为“220V、1000W”的电动机，是指该电 动机运行在220V电压时、1秒钟内可将1000焦耳的电能转 换成机械能和热能；“220V、40W”的电灯，说明在它两 端加220V电压时，1秒钟内它可将40焦耳的电能转换成光 能和热能。
方或电压的平方成正比，且恒大于零。说明电阻元件是 一个只消耗电能的元件，又称为耗能元件。
注意：电源元件在电路中，却不一定都是供能元件，有可能是耗能元件。
2021/3/5
11
例：求下图元件的功率，并说明该元件实际上是吸收还是 发出功率，该元件是耗能元件还是供能元件。
解：（a）电压和电流为关联参考方向，元件计算功率为 P = UI = 5×2= 10（W）> 0
2021/3/5
3
1.电功
家用电度表就是用来测量电功的装置。只 要用电器工作，电度表就会转动并且显示电 场力作功的多少。电功的大小不仅与电压、 电流的大小有关，还取决于用电时间的长短 。
2021/3/5
单相电度表
三相电度表
4
2.电功率
电功率就是单位时间内电场力所做的功
表达式： p dw ui dt
元件实际是吸收功率，是耗能元件。
（b）电压和电流为非关联参考方向，元件计算功率为 P = −UI = −5×2= −10（W）< 0
元件实际是发出功率，是供能元件。
2021/3/5
12
例：求下图元件的功率，并说明该元件实际上是吸收还是 发出功率，该元件是耗能元件还是供能元件。
解：（c）电压和电流为非关联参考方向，元件计算功率为 P = −UI = -5×（-2）= 10（W）> 0
2021/3/5
8
实训1-10：用伏安法测量电功率
实训流程：
结论：
（1）可变电阻器阻值增大，照明电路中的灯泡的亮度是
（增大/
降低），说明灯泡上实际消耗的功率是
（增大/降低）。
（2）电源电压的方向与流过电源的电流方向是
（关联/非关
联）方向。
（3）电源的电功率是
（大于零/小于零），说明是
（
发出/吸收）能量；负载的电功率是
3、电路中遵循能量守恒定律： ∑P消耗= ∑P发出
2021/3/5
10
4、电阻元件 在关联参考方向下，电阻的功率为
直流电路中
p ui i2R u2 0 R
P I2R U2 0 R
在非关联参考方向下，电阻的功率为
p ui （ iR）i i2R u2 0 R
因此，电阻元件的功率与通过该元件的电流的平
2021/3/5
6
实训1-10：用伏安法测量电功率
实训流程：
（1）根据图所示的灯泡照明电 路接线。电源电压选择为＋12V， R0模拟实际电压源的内阻，取51Ω 。R为灯泡（12V/0.1A），RP为阻 值为470Ω的可变电阻器。
（2）闭合开关，调节电阻器RP ，观察照明电路中灯泡的亮度。
（3）用数字万用表的电压挡或数字电压表，测量照明电路中电源、灯泡 两端的电压，并将所测数据记录在表中。
元件实际是吸收功率，是耗能元件。
2021/3/5
13
题目讲解:下图元件哪些是供能元件，哪些是耗能元件？并求各功率。
已知I1= 4A I2 = 6A I3=10A U1=140V U2 = 90V U3=60V U4 = 80V U5 =30V
所有元件均为参考方向关联
功率计算：∵都为关联 ∴
P1 U1I1 560W P3 U3I3 600W P5 U5I2 180W