EXPERIMENT 1
Voltampérové charakteristiky šesti různých zdrojů světla
Fyzikální princip
Střídavý proud vzniká v obvodu, který připojíme ke zdroji střídavého napětí. V energetice se využívají zdroje střídavého napětí, které jsou založené na otáčení cívek v magnetickém poli. V ČR se v energetice využívá střídavé napětí nízké frekvence 50 Hz. V některých zemích např. v USA je stanovena frekvence střídavého napětí na 60 Hz.
Ve střídavém obvodu s RLC prvky vzniká fázový posun napětí a proudu a to ovlivňuje výkon střídavého proudu. S rostoucím fázovým rozdílem φ mezi napětím a proudem v obvodu, klesá užitečný neboli činný výkon P střídavého obvodu. Tento výkon odpovídá energii dodávané zdrojem do spotřebiče, kde se nenávratně mění v užitečnou práci nebo teplo. Pro činný výkon P platí vztah:
kde U a I jsou efektivní hodnoty střídavého napětí a proudu a cosφ je účiník, který nabývá hodnot od 0 do 1. Účiník cosφ určuje účinnost přenosu energie ze zdroje střídavého proudu do spotřebiče. Jednotkou činného výkonu P je watt (W). Přístroje na měření střídavých veličin např. ampérmetry a voltmetry jsou cejchovány v efektivních hodnotách.
Jalový výkon Q, který nekoná užitečnou práci, je mírou elektromagnetické energie, která se vratně vyměňuje mezi spotřebičem a zdrojem elektrického napětí. Jeho jednotkou je var a lze vypočítat ze vzorce:
U elektrických strojů se uvádí také jejich zdánlivý výkon S, který nemá přímý fyzikální význam. Zdánlivý výkon S lze chápat jako největší možný výkon, kterého lze dosáhnout při nulovém fázovém posunu. Jednotkou zdánlivého výkonu S je voltampér (VA) a lze vypočítat dle vzorce:
Ke každému světelnému zdroji lze zakreslit graf závislosti I na U. Tento graf nazýváme voltampérová charakteristika dané součástky. Je-li tímto grafem přímka, pak platí, že se součástka řídí Ohmovým zákonem:
kde R je odpor dané součástky (R je konstantní) a tuto součástku nazýváme lineární. Pokud grafem závislost I na U je křivka (např. část paraboly), pak řekneme, že se daná součástka neřídí Ohmovým zákonem a nazýváme ji nelineární.
Množství světla, které vydává např. žárovka nebo zářivka se udává v jednotkách světelného toku lumen (značka lm). Pokud známe světelný tok Φ a příkon Př , pak lze dle vzorce (5) stanovit měrný světelný výkon světelného zdroje PM , který se udává v jednotkách lm/W :
Při nákupu světelného zdroje je snahou spotřebitelů, pořídit si požadované množství světla za co nejméně peněz (tedy spotřebované elektřiny). Z tohoto důvodu je výhodné pořídit si světelný zdroj, který bude dávat nejvíce lumenů na 1 watt elektrického příkonu (neboli světelný zdroj s největším měrným světelným výkonem).
