- •Методические указания к лабораторным работам по разделу "электричество и магнетизм"
- •Введение
- •Правила выполнения работы и офрмления полученных результатов
- •Рекомендуемая литература
- •Практические задания
- •1. Регулировка тока в широких пределах с помощью реостата.
- •2. Регулировка напряжения с помощью потенциометра.
- •Вопросы к зачету по работе.
- •Практические задания
- •Вопросы к зачету по работе.
- •Практические задания
- •1. Определение неизвестного сопротивления методом амперметра и вольтметра.
- •2. Определение неизвестного сопротивления мостовым методом.
- •Вопросы к зачету по работе.
- •Практические задания
- •1. Определение эдс и внутреннего сопротивления источника тока.
- •2. Проверка энергетических соотношений в замкнутых цепях постоянного тока.
- •Вопросы к зачету по работе.
- •Практические задания
- •1. Определение неизвестной эдс методом компенсации.
- •2. Определение компенсационным методом напряжений, токов и сопротивлений.
- •Вопросы к зачету по работе.
- •Практические задания
- •1. Предварительный расчет параметров зарядной и разрядной цепи.
- •2. Исследование зависимостей напряжения и тока от времени при зарядке и разрядке конденсатора.
- •Вопросы к зачету по работе.
- •Практические задания
- •1. Определение параметров воздушного конденсатора.
- •2. Определение емкости плоского конденсатора с диэлектрической пластиной и расчет диэлектрической проницаемости.
- •Вопросы к зачету по работе.
- •Практические задания
- •1. Снятие временных зависимостей.
- •2. Снятие вольт-вольтовых характеристик.
- •3. Определение частоты сигнала и сдвига фаз методом фигур Лиссажу.
- •Вопросы к зачету по работе.
- •Практические задания
- •1. Определение индуктивности, активного сопротивления катушки.
- •2. Расчет параметров колебательного контура и экспериментальное получение затухающих колебаний.
- •Вопросы к зачету по работе.
- •Лабораторная работа № 10
- •Практические задания
- •1. Определение емкости конденсатора.
- •2. Определение активного сопротивления и индуктивности катушки.
- •3. Проверка закона Ома для переменного тока.
- •4. Изучение резонанса напряжений в цепи переменного тока.
- •Вопросы к зачету по работе.
- •Лабораторная работа № 11
- •Практические задания
- •1. Исследовать зависимость анодного тока от напряжения между электродами при разных токах накала катода. Проверка закона Богуславского-Ленгмюра.
- •2. Расчет температуры катода при различных токах накала. Определение работы выхода электронов из вольфрама.
- •Вопросы к зачету по работе.
- •Оглавление
- •Электричество и магнетизм
- •3,5 Усл. Печ. Л. Тираж 250 экз. Заказ № 8
Практические задания
1. Определение неизвестного сопротивления методом амперметра и вольтметра.
По номинальным значениям сопротивления и мощности Rx и Pн, рассчитать номинальные значения напряжения и тока Uн и Iн. Соответственно, напряжение источника U0 не должно превышать номинального напряжения . По известному значениюU0 и приблизительно оцененному значению тока выбрать амперметр и вольтметр и выяснить их сопротивленияrA и rV.
С
16
.
2. Определение неизвестного сопротивления мостовым методом.
В качестве плеч соотношения рационально использовать реохорд, сопротивление которого пропорционально длине участка, ограниченного положением движка (Рис. 4). Соответственно, условие равновесия моста, собранного на основе реохорда, будет выглядеть следующим образом:
.
Напряжение источника тока не должно превышать 2 В.
Роль регулируемого сопротивления сравнения исполняет магазин сопротивлений. Меняя его величину, необходимо добиться равновесия моста в двух вариантах: в случае равноплечного моста () и в случае разноплечного моста (соотношение плеч ~ 24, 0,50,25).
П роизвести измерение неизвестного сопротивления мостом МО–62, сравнить полученный результат с результатами измерений в предыдущих заданиях и сделать выводы о рациональности использования того или иного метода измерения неизвестных сопротивлений.
Вопросы к зачету по работе.
Почему электроизмерительные приборы обладают сопротивлением?
Какие искажения вносят в измеряемые величины электроизмерительные приборы и как уменьшить или учесть эти искажения?
В чем заключается физический принцип мостового метода измерения сопротивлений?
О
17
17
бъяснить устройство и принцип действия измерительного моста постоянного тока МО-62.
Лабораторная работа № 4
Исследование энергетических соотношений в цепях постоянного тока
Цель работы.
Получить и изучить энергетические соотношения в замкнутых цепях постоянного тока.
Знания, необходимые для допуска к работе.
Закон Ома для полной цепи постоянного тока;
Закон Джоуля – Ленца.
Краткие сведения из теории.
Замкнутая электрическая цепь должна содержать, как минимум, источник тока и нагрузку (внешнее сопротивление R). Источник тока характеризуется наличием ЭДСи внутреннего сопротивленияr. Соответственно, закон Ома для замкнутой (полной) цепи выглядит следующим образом:
.
П ри включении в электрическую цепь электроизмерительных приборов их сопротивление необходимо включить в общее внешнее сопротивление, т.е. наличие приборов приводит к изменению сопротивления нагрузкиR(Рис. 1).
Полная мощность, выделяющаяся в замкнутой цепи, рассчитывается по формуле:
.
Раскрыв скобки, получаем сумму полезной мощности , выделяющейся на нагрузке, и– мощности, теряющейся на внутреннем сопротивлении источника тока и идущей на его нагрев.
О
18
.
Подставив в выражение для полезной мощности значение силы тока из закона Ома, получаем формулу зависимости полезной мощности от параметров источника тока и нагрузочного сопротивления:
.
Из анализа этой формулы следует, что при сопротивлениях нагрузки Rзначительно меньше внутреннего сопротивления источникаrзнаменатель не будет сильно меняться, и полезная мощность будет возрастать приблизительно пропорционально сопротивлению нагрузки. При значительных значениях внешнего сопротивления знаменатель возрастает практически пропорционально квадрату сопротивленияR, и, соответственно, полезная мощность обратно пропорциональна сопротивлению нагрузки. Можно найти, где находится максимальное значение полезной мощности, взяв первую производную от приведенной выше формулы и приравняв ее нулю:
.
Очевидно, что максимальное значение полезной мощности достигается при согласовании нагрузки с внутренним сопротивлением источника тока и равно
.
При этом полная мощность, равная сумме полезной мощности и мощности, теряемой на внутреннем сопротивлении источника, вдвое больше:
,
и, соответственно, КПД равен 50%.
При увеличении сопротивлении нагрузки, устремлении его к бесконечности, КПД стремится к 100%
19
но полезная мощность при этом стремится к нулю, и источник никакой полезной работы не совершает.
Потери мощности из-за несогласованности нагрузки и внутреннего сопротивления источника характеризуются величиной , а относительные потери мощности определяются выражением:
.