Як відомо з теорії змінного струму, середня за період потужність S. розвивається на ділянці ланцюга виражається співвідношенням:
Активна потужність іліваттная мощностьP = Iефф Uефф cosопределяет роботу в ланцюзі, що здійснюються джерелом е.р.с. в одиницю часу. Це середня потужність струму, що забезпечує виділення тепла.Iефф іUефф - так звані ефективні значення сили струму і напруги, рівні відповідно
і що виходять при усередненні в часі квадрата миттєвого значення сили струму і напруги синусоїдального змінного струму, cos- коефіцієнт потужності.
Кут - кут зсуву фаз між струмом і напругою, що залежить від опору цепіR. її індуктівностіL. емкостіC і частоти змінного тока.
Величину Q = Iефф Uефф sinназиваютреактівной ілібезваттной потужністю (одиниця виміру Вар - вольт-ампер реактивний).
Способи вимірювання величин Iефф іUефф вважаються відомими, тому зупинимося тільки на способі вимірювання велічіниP.
Середнє значення потужності може бути виміряна за допомогою спеціальних приладів -ваттметров. Існують ватметри різних конструкцій і систем. Нижче наводиться опис ваттметра електродинамічної системи.
Пристрій і спосіб включення електродинамічного ватметра схематично показані на малюнках 1 і 2. Ватметрів складається з двох котушок: нерухомої катушкі1 з малим опором, що включається в ланцюг змінного токапоследовательно з досліджуваним ділянкою, івращающейся катушкі2 з великим опором, включаемойпараллельно досліджуваній ділянці. Обертається котушка забезпечена пружінамі3. утримують її в початковому положенні. Поворот цієї котушки призводить до зміни положення указателя4 на шкалі ватметра. Напруга між кінцями катушкі2 дорівнює напрузі на досліджуваній ділянці ланцюга. При гармонійному характері напруги можна записати:
Якщо котушка 2 має сопротівленіеR. ток в ній дорівнює:
За котушці 1 і досліджуваної ланцюга тече струм, який в загальному випадку знаходиться не в фазі з напругою і виражається співвідношенням
I = i1 = Imaxsin (t + ).
Із загальних положень про взаємодію провідників, обтічних струмами, слід, що миттєве значення обертального моменту електродинамічних сил, прикладених до рухомий рамці ваттметра, буде виражатися, як
,
де коефіцієнт k залежить від конструкції рухомого вузла приладу. З цієї формули видно, що моментМ є функцією часу.
Обертається система ваттметра володіє великим періодом власних коливань і значним загасанням. Її стійке відхилення від положення рівноваги при проходженні струму через рамку визначається рівністю моменту сил пружинок 3 і середні значення моменту електродинамічних сил за періодТ струму
де А = k / Т - коефіцієнт пропорційності.
Таким чином, середнє за період значення моменту сил, що визначає кут повороту рухливої рамки, пропорційно середньої потужності P. розвивається змінним струмом в тій ділянці ланцюга, до якого підключений ватметр. Показання ваттметра не залежить від реактивної потужності. Однак, знаючи активну мощностьP. можна обчислити коефіцієнт потужності cosі реактивну мощностьQ за формулами: