Лабораторная работа №5 по электричеству

Санкт-Петербургский

Государственный электротехнический университет

Отчет

по лабораторной работе № 5

«ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕДАЧИ МОЩНОСТИ В ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА»

Выполнил: Солоха В.Н.

Группа:0331

Факультет КТИ

Санкт-Петербург

2001г.

Цель работы:

Экспериментальное определение зависимости полной мощности, полезной мощности и КПД источника от отношения сопротивлений нагрузки и источника.

Исследуемые закономерности.

Источник ЭДС Е с внутренним сопротивлением R_i , будучи нагружен (рис1) на внешнее сопротивление R_e , создает в цепи ток . Мощность P=EI , развиваемая источником, делится между нагрузкой (P_e) и источником (P_i) в том же отношении, как и напряжение, то есть пропорционально соответствующим сопротивлениям:

М

Рис 1

ощность P_e=U_eI, выделяющаяся в нагрузке, называется полезной мощностью, а ее отношение к полной мощности - коэффициентом полезного действия источника. Остальная мощность, , бесполезно расходуется в источнике на его нагревание.

С увеличением внешнего сопротивления от нуля (короткое замыкание) до бесконечности (разомкнутая цепь) напряжение U_e на нагрузке возрастает от нуля до значения, равного ЭДС, а ток I в цепи уменьшается от значения при коротком замыкании, до нуля при разомкнутой цепи. Произведение этих величин U_eI, то есть полезная мощность, проходит, очевидно, через максимум, принимая нулевое значение как при коротком замыкании, так и при разомкнутой цепи. Максимальное значение достигается, когда R_e=R_i – при так называемом согласовании сопротивлений нагрузки и источника. Значение составляет одну четвертую мощности короткого замыкания .

Полная мощность с увеличением R_e уменьшается симбатно с током и при R_e=R_i равна E²/2R_i половине мощности короткого замыкания. Коэффициент полезного действия в режиме согласования составляет (P_кз/4): (Р_кз/2)=0,5.

Из выражения видно, что КПД изменяется от нуля при коротком замыкании до единицы при разомкнутой цепи.

Методика измерений

Схема для измерений изображена на рис 2.

Источники Е1 и Е2 (с различными значениями ЭДС и различными внутренними сопротивлениями) могут с помощью переключателей К1 поочередно подключаться к нагрузке R_e.

Т

Рис 2

ок через резистор R_e и напряжение U_e на нем измеряются миллиамперметром mA и вольтметром V.

Режим разомкнутой цепи осуществляется отключением нагрузки кнопкой К2.

Внутренние сопротивления источников искусственно увеличены последовательно включенными с ними резисторами, чтобы при коротком замыкании ток в цепи не превысил допустимые значения.

Вычисления

1). Для источника G1

В

a). R=U/I

R1=3125 (Ом)	R5=667 (Ом)	R8=231 (Ом)
R2=1909 (Ом)	R6=481 (Ом)	R9=139 (Ом)
R3=1333 (Ом)	R7=345 (Ом)	R10=71 (Ом)
R4=946 (Ом)

б). (Ом)

в). P=UI

P1= 8 10-3 (Вт)	P5= 13,5 10-3 (Вт)	P8= 9,75 10-3 (Вт)
P2= 9,24 10-3 (Вт)	P6= 13 10-3 (Вт)	P9= 7,2 10-3 (Вт)
P3= 12 10-3 (Вт)	P7= 11,6 10-3 (Вт)	P10= 3,9 10-3 (Вт)
P4= 12,95 10-3 (Вт)

г). P_c=I

P1= 9,92 10-3 (Вт)	P5= 27,9 10-3 (Вт)	P8= 40,3 10-3 (Вт)
P2= 13,64 10-3 (Вт)	P6= 32,24 10-3 (Вт)	P9= 44,64 10-3 (Вт)
P3= 18,6 10-3 (Вт)	P7= 35,96 10-3 (Вт)	P10= 48,36 10-3 (Вт)
P4= 22,94 10-3 (Вт)

д).

1=0,81	5=0,48	8=0,24
2=0,68	6=0,40	9=0,16
3=0,65	7=0,32	10=0,08
4=0,56

е).

(Вт)

(Вт)

2). Для источника G2

В

a). R=U/I

R1=2391 (Ом)	R5=686 (Ом)	R8=294 (Ом)
R2=1667 (Ом)	R6=536 (Ом)	R9=200 (Ом)
R3=1270 (Ом)	R7=403 (Ом)	R10=125 (Ом)
R4=930 (Ом)

б). (Ом)

в). P=UI

P1= 12,65 10-3 (Вт)	P5= 17,85 10-3 (Вт)	P8= 13,6 10-3 (Вт)
P2= 15 10-3 (Вт)	P6= 16,8 10-3 (Вт)	P9= 11,25 10-3 (Вт)
P3= 16,65 10-3 (Вт)	P7= 15,5 10-3 (Вт)	P10= 8 10-3 (Вт)
P4= 17,2 10-3 (Вт)

г). P_c=I

P1= 16,33 10-3 (Вт)	P5= 36,21 10-3 (Вт)	P8= 48,28 10-3 (Вт)
P2= 21,1 10-3 (Вт)	P6= 36,76 10-3 (Вт)	P9= 58,25 10-3 (Вт)
P3= 26,27 10-3 (Вт)	P7= 44,02 10-3 (Вт)	P10= 56,8 10-3 (Вт)
P4= 30,53 10-3 (Вт)

д).

1=0,77	5=0,49	8=0,28
2=0,70	6=0,42	9=0,21
3=0,63	7=0,35	10=0,14
4=0,56

е).

(Вт)

(Вт)

Вывод:

В этой лабораторной работе мы изучили экспериментальное исследование зависимости полезной мощности и коэффициента полезного действия источника от отношения сопротивлений нагрузки и источника.