2. Описание экспериментальной установки

Целью данной работы является исследование зависимостей КПД источника тока, мощности, выделяющейся во внутренней цепи, от тока, протекающего в этой цепи.

Установка содержит источник ЭДС с переменным внутренним сопротивлением, ступенчато переключаемый нагрузочный резистор, а также измерительные приборы – амперметр и вольтметр. Влиянием сопротивлений амперметра и вольтметра на точность измерений можно пренебречь.

3. Выполнение работы

1. Измерить величину ЭДС источника, для чего перевести регулятор величины R в крайнее левое положение (цепь разорвана).

2. Установить одно из значений внутреннего сопротивления источника. Для каждого положения переключателя R измерить значения тока и напряжения. Для каждого значения тока рассчитать КПД, полную и полезную мощности, а также мощность потерь. Результаты представить в виде таблицы и графиков (зависимости всех трех мощностей от силы тока изобразить на одном графике).

3. Повторить предыдущий пункт для другого значения внутреннего сопротивления источника.

Измерения и расчеты занести в таблицу:

Измерение	I, А	U, В	W, Вт	W1, Вт	W0, Вт	, %

4. Контрольные вопросы

1. Источник напряжения.

2. Закон Ома для всей цепи. Закон Ома в интегральной форме.

3. Мощность. Полная, полезная мощность. Мощность потерь.

4. Зависимость полезной мощности от силы тока. Вывод условия максимума передачи энергии во внешнюю цепь.

5. КПД и метод его измерений.

Работа № 8 изучение процессов заряда и разряда конденсатора

1. Процесс заряда конденсатора

С оединим последовательно незаряженный конденсатор С, резистор R и источник ЭДС Е с пренебрежимо малым внутренним сопротивлением (рис.1). Ключ К находится в положение 1. При этом конденсатор начинает заряжаться через сопротивление R.

Рис. 1.

Согласно второму правилу Кирхгофа для этой цепи можно записать:

Е = UС + UR

(1)

Из определения емкости конденсатора

(2)

По закону Ома

UR = IR

(3)

Подставляя (2) и (3) в (1), получаем:

(4)

Продифференцируем это выражение по времени:

(5)

Учитывая, что, по определению, сила тока I есть отношение dq к dt и разделяя переменные, получаем дифференциальное уравнение

(6)

Его решением будет выражение:

(7)

где I₀ – постоянная, определяемая из начальных условий: в начальный момент (t = 0) U_C = 0, поэтому, из (1):

E = I0 R и

(8)

Найдем вид зависимости U_C от времени. Из (1):

(9)

Итак, ток в процессе заряда конденсатора экспоненциально уменьшается, а напряжение на конденсаторе экспоненциально возрастает.