Измерения и обработка результатов. Описание экспериментальной установки

Описание экспериментальной установки

Схема экспериментальной установки представлена на рис. 1. Источником ЭДС является универсальный выпрямитель УНИП-7А, имеющий два выхода на 10 В. Выходы соединяются последовательно через магазин сопротивлений (50 Ом). С его помощью искусственно увеличивается внутреннее сопротивление источника тока. Другой магазин сопротивлений играет роль нагрузки. Сила тока в цепи измеряется миллиамперметром, напряжение – цифровым вольтметром, имеющим большое внутреннее сопротивление.

Рис. 1

Соберите электрическую цепь по схеме, приведенной на рис. 1. Переключатели диапазонов ЭДС в том и другом каналах выпрямителя установите в положение 0 – 10 В. Перед включением выпрямителя установите рукоятки, с помощью которых производится регулировка ЭДС на выходе его каналов, в крайнее левое положение (Е = 0). Рукоятками магазина сопротивлений наберите значение R = 200-300 Ом. Включите выпрямитель и рукоятками регулировки ЭДС установите такое ее значение, при котором напряжение на нагрузке будет равно 4 - 5 В.

Исследуйте зависимость полезной и полной мощности источника тока от сопротивления нагрузки в интервале от 300 до 0 Ом при неизменном значении ЭДС источника, т. е. при неизменном положении рукояток регулировки ЭДС. Рекомендуется сопротивление нагрузки в интервале от 300 до 100 Ом уменьшать последовательно на 30 Ом, а в интервале от 90 Ом до 0 – на 10 Ом. При каждом значении сопротивления нагрузки регистрируйте показания амперметра и вольтметра.

Определите внутреннее сопротивление и ЭДС источника тока по данным двух произвольных измерений. Пусть при сопротивлении нагрузки R ₁ сила тока равна I ₁, а при сопротивлении R ₂ сила тока равна I ₂. В соответствии с законом Ома I ₁(R ₁+ r) = I ₂(R ₂+ r) = E. Используя это уравнение, найдем внутреннее сопротивление источника тока

и его ЭДС.

При каждом значении сопротивления нагрузки вычислите полезную P_п = IU иполную P ₀= IE мощность источника тока, а также его КПД Результаты измерений и вычислений сведите в табл. 1:

Таблица 1

R

I

U

P п

P 0

η

E

r

Постройте графики зависимости полезной и полной мощности источника тока от сопротивления нагрузки (на одной графической плоскости), а также график зависимости η (R).

Проанализируйте результаты проведенного исследования.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение силы тока.

2. Дайте понятие ЭДС источника тока.

3. Сформулируйте и запишите закон Ома для однородного участка цепи, для участка цепи, содержащего ЭДС, и для замкнутой цепи.

4. Что называют полной мощностью, полезной мощностью источника тока? Напишите формулы для полной и полезной мощности.

5. Выведите условие максимума полезной мощности источника тока.

6. Дайте определение коэффициента полезного действия источника тока. Как зависит КПД от сопротивления нагрузки? Чему равен КПД в условиях, когда полезная мощность максимальна?

Дата добавления: 2014-12-25