KWALIFIKACJA ELE2 - STYCZEŃ 2013

PYTANIE NR 27.
Na rysunku przedstawiono układ do pomiaru indukcyjności cewki rzeczywistej metodą techniczną. Wskazania mierników są następujące: UV = 240 V, IA = 1,2 A, PW = 180 W. Rezystancja rzeczywistej cewki indukcyjnej wynosi
Ilustracja przedstawia schemat układu elektrycznego używanego do pomiaru indukcyjności cewki rzeczywistej metodą techniczną.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Moc czynna P w cewce rzeczywistej wydziela się na rezystancji uzwojenia R, dlatego obowiązuje zależność P = I²R. Po przekształceniu: R = P/I². Dla P = 180 W i I = 1,2 A otrzymujemy R = 180/1,44 = 125 Ω. Napięcie U nie jest tu potrzebne do wyznaczenia R z P i I.

Pełne wyjaśnienie:

Cewka rzeczywista nie jest idealną indukcyjnością. Oprócz indukcyjności L ma także rezystancję uzwojenia R. W typowym modelu zastępczym są one połączone szeregowo (element R–L).

W obwodzie prądu przemiennego ważne jest rozróżnienie mocy:

  • P – moc czynna (W): zamienia się na ciepło i występuje na składowej rezystancyjnej,
  • S = U·I – moc pozorna (VA): "całkowita" z punktu widzenia źródła,
  • Q – moc bierna (var): związana z wymianą energii w polu magnetycznym indukcyjności.

W pomiarze metodą techniczną jednocześnie mierzy się napięcie, prąd i moc czynną. Ponieważ moc czynna w cewce rzeczywistej wydziela się na rezystancji uzwojenia, można przyjąć zależność:

P = I²·R

Stąd bezpośrednio:

R = P / I²

Podstawienie danych: I = 1,2 A, więc I² = 1,44. Zatem R = 180 W / 1,44 = 125 Ω.

Dlaczego pozostałe propozycje są błędne? Wartości typu 90 Ω, 100 Ω czy 150 Ω zwykle wynikają z pomyłek rachunkowych albo ze złego doboru wzoru. Częsty błąd to liczenie R = U/I, które dotyczy wyłącznie obciążenia czysto rezystancyjnego; tutaj obciążenie ma też reaktancję indukcyjną, więc U/I daje impedancję Z, a nie R. Inną pomyłką jest traktowanie S = U·I jako P, czyli mylenie mocy pozornej z czynną.

Dodatkowa kontrola wyniku: Z = U/I = 240/1,2 = 200 Ω, a cosφ = P/(U·I) = 180/288 = 0,625. Składowa rezystancyjna wynosi R = Z·cosφ = 200·0,625 = 125 Ω. Zgodność obu metod potwierdza poprawność obliczeń.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Cewka rzeczywista to element, który oprócz indukcyjności ma także rezystancję uzwojenia. W praktyce modeluje się ją jako połączenie szeregowe R i L. Moc czynna (straty cieplne) wydziela się na rezystancji, a indukcyjność odpowiada za przesunięcie fazowe i moc bierną.
Jeżeli zmierzono moc czynną P oraz prąd I płynący przez cewkę, to rezystancję uzwojenia liczy się ze wzoru R = P/I². To wynika z faktu, że moc czynna w cewce rzeczywistej wydziela się na rezystancji, a nie na idealnej indukcyjności.
W obwodzie AC z cewką rzeczywistą iloraz U/I daje impedancję Z, a nie samą rezystancję. Impedancja uwzględnia też składową indukcyjną (reaktancję), więc by dostać R, trzeba użyć mocy czynnej P albo współczynnika mocy cosφ.
Moc czynna P (w watach) to część mocy, która zamienia się na ciepło lub pracę użyteczną. W cewce rzeczywistej wydziela się głównie na rezystancji uzwojenia (straty Joule’a). Indukcyjność magazynuje i oddaje energię, ale sama nie zużywa mocy czynnej w modelu idealnym.
Można policzyć Z = U/I oraz cosφ = P/(U·I), a następnie składową czynną: R = Z·cosφ. Ta ścieżka jest dobrym "testem kontrolnym" na egzaminie, bo pozwala wykryć pomyłki typu użycie mocy pozornej zamiast czynnej.
Typowe pomyłki to: (1) podstawienie UI zamiast P (moc pozorna zamiast czynnej), (2) pominięcie kwadratu prądu w P = I²R, (3) liczenie R = U/I mimo obecności indukcyjności, (4) błędy w jednostkach (W, VA) i zaokrągleniach bez kontroli sensu wyniku.
Tak. Impedancję liczy się bezpośrednio ze wzoru Z = U/I. Warto pamiętać, że Z nie jest rezystancją – zawiera też część indukcyjną. Na egzaminie często wykorzystuje się Z do weryfikacji wyniku i do obliczenia cosφ lub reaktancji, jeśli potrzebna.
Watomierz mierzy moc czynną P, a ta pozwala wyznaczyć rezystancję strat w uzwojeniu. Sama para mierników U i I nie rozdzieli składowej rezystancyjnej i indukcyjnej, bo da jedynie impedancję. Dlatego w metodzie technicznej standardowo mierzy się jednocześnie U, I i P.
cosφ mówi, jaka część mocy pozornej S = U·I jest mocą czynną P. Dla cewki cosφ jest zwykle mniejszy od 1, bo występuje przesunięcie fazowe. Znając cosφ oraz impedancję Z, można policzyć składową czynną: R = Z·cosφ.
Najpierw ustal, czego szukasz (tu: R). Potem wybierz wzór powiązany z wielkością mierzoną watomierzem: P = I²R. Policz , wykonaj dzielenie i sprawdź sens wyniku. Jeśli masz czas, zrób kontrolę przez Z = U/I i cosφ = P/(UI).
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 42% zdających egzamin. trudne

Według specjalistów z branży: "Moc czynna P w cewce rzeczywistej wydziela się na rezystancji uzwojenia R, dlatego obowiązuje zależność P = I²R."

Źródła:

  • All About Circuits (AAC), dział AC Power Analysis (RMS power, real/apparent power, power factor): https://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-11/ (dostęp: 2026-03-01)
  • Wikipedia, hasło: "Moc elektryczna" (sekcje o mocy czynnej, pozornej i współczynniku mocy): https://pl.wikipedia.org/wiki/Moc_elektryczna (dostęp: 2026-03-01)
  • Wikipedia, hasło: "Współczynnik mocy" (definicja cosφ i relacja P = U·I·cosφ): https://pl.wikipedia.org/wiki/Wsp%C3%B3%C5%82czynnik_mocy (dostęp: 2026-03-01)

Materiały:

  • Podręcznik do elektrotechniki/elektroenergetyki: obwody prądu przemiennego, moc w AC
  • Materiały dydaktyczne o pomiarach elektrycznych: metoda techniczna (V-A-W)
  • Zbiory zadań z obwodów RLC (obliczenia P, S, Q, cosφ)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego