МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

НОВОКУЗНЕЦКИЙ ФИЛИАЛ

Лабораторная работа № 3

По дисциплине: Физика 2

Тема:

Исследование характеристик источника ЭДС

Цель работы: Проверить теоретическую зависимость полной мощности, полезной мощности, мощности потерь, падения напряжения во внешней цепи и КПД источника ЭДС от силы тока.

Требуемое оборудование:

Модульный учебный комплекс МУК-ЭМ1 (МУК-ЭМ2).

Приборы: Блок генератора напряжений ГН1 1 шт.

Амперметр-вольтметр АВ1 1 шт.

Стенд с объектами исследования С3-ЭМ01 1 шт.

Проводники Ш4/Ш1,6-60 см 4 шт.

Ш4/Ш4-60 см 1 шт.

Выполнил Кочетыгов С.С. Студент группы Ф-5Г20 НК курс2

Проверил

Доцент _______ Щеглов В.А

Новокузнецк 2014

Методика эксперимента

На рис. 5 представлена электрическая схема. В качестве источника ЭДС используется генератор регулируемого постоянного напряжения блока ГН1 с включенным внутренним сопротивлением (переключатель R_ВН нажат). В качестве измерительных приборов используются амперметр и вольтметр, содержащиеся в блоке АВ1. Переменное сопротивление находится на стенде с объектами исследования С3-ЭМ01.

Выполнение работы:

1. Соберите схему. Внутренне сопротивление генератора постоянного напряжения следует включить.

2. Изменяя переменное сопротивление R (от 100 Ом до 1500 Ом), снимите зависимость напряжения U от силы тока I.

3. Постройте график этой зависимости. Определите, экстраполируя график до пересечения с осями координат, ЭДС источника ε и силу тока короткого замыкания I_K.

4. Определите внутренне сопротивление источника r.

5. Вычислите затем мощности P, P₁, P₂ и η.

6. Постройте зависимости этих величин от силы тока, экстраполируя графики до пересечения с осями координат.

7. Найдите такое сопротивление, при котором наблюдается максимум полезной мощности. Сравните его с теоретическим.

8. Построить график зависимости к.п.д. батареи от нагрузки (силы тока) –η(I)

№	R, Ом	I, мA	U, B	P, мВт	P1 , мBт	P2, мBт	η, %
1	100	10,94	0,86	85,332	9,4084	76,392845	11,0256
2	200	10,41	1,26	81,198	13,1166	69,1702745	16,1538
3	300	9,81	1,98	76,518	15,8922	61,4265403	25,3846
4	400	9,38	2,24	73,164	18,5724	56,1595627	28,7179
5	500	8,88	2,68	69,264	19,8912	50,331975	34,359
6	600	8,28	2,98	64,584	22,1904	43,7601411	38,2051
7	700	7,79	3,27	60,762	23,2142	38,7340542	41,9231
8	800	7,28	3,7	56,784	23,8056	33,8283487	47,4359
9	900	6,7	4	52,26	24,79	28,6528381	51,2821
10	1000	6,28	4,42	48,984	25,12	25,1731363	56,6667
11	1100	5,75	4,7	44,85	25,415	21,1034631	60,2564
12	1200	5,21	4,98	40,638	24,487	17,3258076	63,8462
13	1300	4,77	5,31	37,206	23,7546	14,5229485	68,0769
14	1400	4,24	5,65	33,072	22,5144	11,4749223	72,4359
15	1500	3,64	5,72	28,392	20,8208	8,45708718	73,3333

В результате экстраполяции ВАХ, до пересечения осей X и Y, определенны приближенные значения E, и I_к. E ≈ 7,8 В; I_к ≈ 12,22 мА

Вычислим сопротивление источника Э.Д.С по формуле

= 638,29 Ом

Вычислим электрические мощности P, P₁, P₂, η, соответственно, по формулам:

P = ΕI -значения вычислены через табличный процессор Excel

P₁ =U^.I -значения вычислены через табличный процессор Excel

P₂ =I^2.r -значения вычислены через табличный процессор Excel

- значения вычислены через табличный процессор Excel

Найдем I, при котором P₁ = max, согласно формуле I = = 6,1727 мА, что подтверждается экспериментально.

Вычислим P_1max = I(E – Ir) = 24,3206 мВт.