vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

сопротивления полная мощность уменьшается, асимптотически приближаясь к нулевому значению.

Полезная мощность изменяется в зависимости от внешнего сопротивления более сложным образом. Действительно, Pполезн = 0

при крайних значениях внешнего сопротивления: при R = 0 и R .

Таким образом, максимум полезной мощности должен приходиться на промежуточные значения внешнего сопротивления.

Величину внешнего сопротивления, соответствующую максимуму полезной мощности, можно найти, используя метод дифференциального исчисления. Можно показать, что максимум полезной мощности соответствует R = R, т.е. равенству внешнего и

внутреннего сопротивлений. В электротехнике режим максимальной полезной мощности называется режимом согласования источника тока с его нагрузкой.

При R = 0 будет = 0. При R величина

асимптотически стремится к единице. Интересно отметить, что в режиме максимальной полезной мощности = 0,5, т.е. 50%.

Порядок выполнения эксперимента

1.Проверить монтаж схемы в соответствии с рис. 1.

2.Включить в схему источник №1 (нестабилизированный).

3.Для десяти значений сопротивления R произвести измерения значений силы тока I и напряжения U. Значения сопротивлений

устанавливаются при помощи перемещения контактного ползунка на реостате. Положения ползунка выбираются по длине реостата так, чтобы ток изменялся от максимального до минимального значений приблизительно через одинаковые интервалы.. Результаты измерений и расчётов внести в табл. 1:

Таблица 1. Результаты измерений и расчётов параметров нестабилизированного источника электроэнергии.

6

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

4.Поскольку в соответствии с формулой (2) при R напряжение

на выходе источника оказывается равно ЭДС, то ЭДС можно непосредственно измерить, разомкнув контакт К (рис. 1). Для

реализации этого измерения необходимо отсоединить реостат, вынув из его контактного гнезда один из подводящих проводов, и измерить по вольтметру значение ЭДС, записав его в табл. 1:

5.Подсоединить обратно вынутый провод к реостату. Поскольку в соответствии с формулой (2) при R = R внешнее напряжение U

оказывается равно половине ЭДС источника, можно подбором положения ползунка реостата установить внешнее напряжение

U / 2 и измерить сопротивление реостата, которое в этом

случае должно быть равно внутреннему сопротивлению источника R. Ползунок реостата передвинуть в такое положение,

чтобы показания вольтметра составляли половину измеренного в предыдущем пункте значения э.д.с. Для измерения сопротивления в этом случае необходимо временно отсоединить подводящие к реостату провода. Измерить его сопротивление одним из мультиметров, включив его в режим омметра, и подсоединив к реостату. Записать измеренное сопротивление в таблицу 1.

6.Восстановить схему в соответствии с рисунком 1.

7.Отключить сдвоенные контакты от источника №1 (предварительно его обесточив) и подключить их к контактам источника №2 (стабилизированного). Хотя напряжение в источнике не высокое, будьте осторожны! – следите за свободными (оголенными) контактами, чтобы они не соприкасались друг с другом и с другими приборами

(предметами). Повторить измерения, аналогичные пункту 3 и

заполнить таблицу 2.

Таблица 2. Результаты измерений и расчётов параметров стабилизированного источника электроэнергии.

7

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

8.Восстановить схему в соответствии с рисунком 1 для источника

№1.

Обработка результатов измерений

1.Записать закон Ома для полной цепи при любых двух измеренных значениях тока и сопротивления в точках от 1 до

10:

нагрузки (реостата), устанавливаемых при измерениях в пункте 3. Например, RI – сопротивление в опыте №3, а RK – сопротивление в

опыте №8 из таблицы 1.

Из полученной системы уравнений вывести формулы для и R, выраженные через измеренные U и I.

напряжений и токов, надежно отличающихся друг от друга. Сравнить рассчитанные значения и R с измеренными в таблице 1.

2.Построить графики зависимостей Pполезн=F(R), Pполн=F(R) и =F(R) для источника №1. Пример графика = F(R) представлен на рис. 2.

0,8

0,4

R, Ом

Рис. 2. График зависимости КПД от нагрузки

8

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

3.Построить в одной координатной плоскости две зависимости выходного напряжения источников №1 и №2 от сопротивления нагрузки U = F(R).

4.Рассчитать погрешности косвенных измерений и R и других вычисленных величин по указанию преподавателя.

5.Проанализировать полученные закономерности и сделать соответствующие выводы.

Содержание отчёта

Отчёт оформляется в печатном виде на листах формата А4 в соответствии с требованиями, предъявляемыми кафедрой ОТФ, в котором помимо стандартного титульного листа должны быть раскрыты следующие пункты:

I.Цель работы.

II.Краткое теоретическое содержание:

1.Явление, изучаемое в работе.

2.Определение основных физических понятий, объектов, процессов и величин.

3.Законы и соотношения, описывающие изучаемые процессы, на основании которых получены расчётные формулы.

4.Пояснения к физическим величинам. III. Электрическая схема.

IV. Расчётные формулы.

V. Формулы погрешностей косвенных измерений. VI. Таблицы с результатами измерений и вычислений.

(Таблицы должны быть пронумерованы и иметь название. Единицы измерения физических величин должны быть указаны в отдельной строке.)

VII. Пример вычисления (для одного опыта):

1.Исходные данные.

2.Вычисления.

3.Окончательный результат. VIII. Графический материал:

9