Лабораторная

Лабораторная работа №5 / Лаба по физике 5.doc

 

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет

КАФЕДРА ФИЗИКИ

 

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ N5

по дисциплине Ф И З И К А

 

«ПЕРЕДАЧА МОЩНОСТИ В ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Преподаватель:

студент гр. 0341 Юбрин А.Н.

 

 

 

Санкт-Петербург

2001

Протокол Наблюдений

 

Выполнил: Юбрин А.Н.

Дата:

Проверил:

 

Источник G1 1=

No

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

I, мА

                   

R1,Ом

                   

Uc, В

                   

 

Источник G2 2=

No

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

I, мА

                   

R1,Ом

                   

Uc, В

                   

 

 

Цель работы; экспериментальное исследование зависимости полезной мощности, полной мощности и коэффициента полезного действия (КПД) источника от отношения сопротивлений нагрузки и источника.

Приборы, и принадлежности: стенд для сборки измерительной цепи: два источника с различными электродвижущими силами (ЭДС);

миллиамперметр и вольтметр; переменный резистор.

Методика измерений. Источник ЭДС с внутренним сопротивлением Ri нагруженный на внешнее сопротивление R1, создает в цепи ток (рис.1) I=/(R1+Ri). Полная мощность P=EI, развиваемая источником, делится между нагрузкой и источником следующим образом

        Ri        R1

 

    Рис 1.

где Pe=IUe -мощность, выделяющаяся в нагрузке (полезная); Pi=IUi

  • мощность, выделяющаяся на внутреннем сопротивлении источника;
e и i - падения напряжения на нагрузке и на внутреннем сопротивлении источнике, соответственно; - КПД источника. С увеличением внешнего сопротивления от нуля (короткое замыкание) до бесконечности (разомкнутая цепь) напряжение Ue возрастает от нуля до значения равного ЭДС, а ток в цепи уменьшается от Iкз=/Ri при коротком замыкании до нуля при разомкнутой цепи. Мощность Pe равна нулю как при коротком замыкании, так и при разомкнутой цепи .Максимальная полезная мощность Pe max достигается, когда R1=Ri, при так называемом согласовании сопротивлений источника и нагрузки. В этом случае Pemax=2/4Ri .Полная мощность Р с увеличением сопротивления нагрузки уменьшается и в режиме согласования составляет P=2/(2Ri), т.е. половину мощности, развиваемой источником в режиме короткого замыкания: Ркз=2/Ri.

Напряжение Ue в режиме согласования равно; половине ЭДС

КПД источника равен нулю при коротком замыкании и единице при разомкнутой цепи; в согласованном режиме =0,5.

Схема установки для исследования цепи постоянного тока представлена на рис.2. Переключателем SB1 источники G1 и G2, с различными ЭДС и внутренними сопротивлениями могут быть поочередно подключены к нагрузке R1. Ток I и напряжение Ue на резисторе R1. измеряют миллиамперметром PA1 и вольтметром PV1. Режим разомкнутой цепи осуществляется отключением нагрузки кнопкой SB2; показание вольтметра при этом равно ЭДС источника.

Рис. 2.

 

Расчет лабораторной работы:

Источник G1 1=7,4В

=Ue/

No

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

I, мА

9

8,4

7,8

7,2

6,4

5,8

5,0

4,2

3,6

2,4

Uc, В

0

0,6

1,2

1,8

2,4

3,0

3,6

4,2

4,8

5,8

Pe,мВт

0

5,04

9,36

12,96

15,36

17,4

18

17,64

17,28

13,92

P,мВт

66,6

62,16

57,72

53,28

47,36

42,92

37

31,08

26,64

17,76

0,00

0,08

0,16

0,24

0,32

0,41

0,49

0,57

0,65

0,78

R1/Ri

0,000

0,088

0,194

0,321

0,480

0,682

0,947

1,313

1,846

3,625

 

Источник G2 2=6,2В

=Ue/

No

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

I, мА

10

9,2

8,6

7,8

7,0

6,4

5,6

4,8

4

2,0

Uc, В

0

0,6

1

1,6

2

2,6

3

3,6

4

5

Pe,мВт

0

5,52

8,6

12,48

14

16,64

16,8

17,28

16

10

P,мВт

62

57,04

53,32

48,36

43,4

39,68

34,72

29,76

24,8

12,4

0,00

0,10

0,16

0,26

0,32

0,42

0,48

0,58

0,65

0,81

R1/Ri

0,00

0,11

0,19

0,35

0,48

0,72

0,94

1,38

1,82

4,17

 

 

Мощность в режиме короткого замыкания:

Pemax=2/4Ri; Pкз=2/Ri=4Pemax

Pemax1=                        Pemax2=

Pкз1=                        Pкз2=

Сопротивления источников

R1=1/Pкз1=                    R2=2/Pкз2=

 

Вывод: Путем экспериментального исследования источников 1 и 2 с разной ЭДС (ЭДС1>ЭДС2) и разным сопротивлением R1>R2 было получено, что у источника 1 полная полезная мощность меньше, чем у 2, но КПД источника 1 больше чем у источника 2. Это связано с тем, что сопротивление прямо пропорционально мощности и обратно пропорционально КПД.

 

Графики функций: Синий ЭДС1, Розовый ЭДС2.

P(R1/Ri)                                 (R1/Ri)

            Pe(R1/Ri)

 

 

Указания по выполнению наблюдений и обработке результатов

  1. Собрать схему, включить установку.
  2. Измерить ЭДС 1 источника G1

3. Подключить к источнику G1 внешнюю цепь. Меняя сопротивление нагрузки R1 , измерить зависимость I=f(Ue). Изменение режима схемы проводить равномерно от наименьшего до наибольшего показаний миллиамперметра, сняв таким образом 10-12 совместных значений силы тока и напряжения.

4 Повторить наблюдения по пп.2: к 3 с источником G2. 5. Вычислить для каждой пары значений тока I. и напряжения Ue значения Р , Рe, , R1/Ri=UE/(E-UE) ДЛЯ ОБОИХ источников.

6. Построить на одном рисунке для каждого источника зависимости Р , Ре, , от отношения R1/Ri

7. По полученным дaнным определить для каждого источника Pemax, Pкз и внутренние сопротивления Ri, источников.