ИЗСЛЕДВАНЕ НА ЗАВИСИМОСТТА ОТ МОЩНОСТ И ЕФЕКТИВНОСТ НА ТЕКУЩИЯ ИЗТОЧНИК ОТ ТОВАР
Обективен: проучване на режима на работа на източника на ток с променливо външно натоварване.
Устройства и аксесоари: Източник на променлив ток, волтметър, амперметър, резистор R1= 91 Ohm и променлив резистор R2 = 2,2 kOhm на MO-Z модула.
Кратка теория
В ежедневието ние постоянно използваме източници на електрическа енергия и рядко мислим за оптималното им използване. Към източниците на електрически ток свързваме домакински уреди, различни електродвигатели и др. Всички тези елементи се наричат с обща дума - товар. Товарът има известно електрическо съпротивление R и консумира електрически ток със сила Аз (Фиг. 1).
Фиг. 1. Електрическа верига с външно натоварване
Натоварването е външната част на електрическата верига, но има и вътрешната част на веригата - това е самият източник на ток с неговото вътрешно съпротивление r. Същият ток протича през източника на ток Аз и се отделя малко мощност, което води до нагряването му.
Източник на ток с електродвижеща сила ε създава ток в затворена верига, чиято сила се определя от закона на Ом:
(един)
Когато токът протича през затворена верига на съпротивления R и rосвобождава се топлинна енергия, мощността на която се определя от закона на Джоул-Ленц. Мощността се разсейва при външно съпротивление Rд, - нарича се външен и често е полезна мощност.
. (2)
Мощността, освободена във вътрешното съпротивление i - вътрешна мощност. Най-често се губи безполезно - топлината се разсейва в пространството.
. (3)
Привидна мощност на текущия източник R е сумата на вътрешната и външната мощност.
(4)
Работна поръчка
1. Съберете веригата, показана на фиг. 2. (Резистори R1 и R2 са на таблета M0-3, 12V AC захранване - на вертикалната стена на модула).
2. Промяна на съпротивлението R2, извършете необходимия брой измервания на тока (10 измервания) и напрежението, съответстващо на всяка стойност на тока. Променете силата на тока, така че токът да се променя от максималната на минималната стойност на приблизително равни интервали.
Получете максималния ток, като свържете клеми 1 и 2 на таблета с проводник (фиг. 2). При измерване на ЕМП е необходимо да се отвори резисторната верига R1 и R2, в същото време токът във веригата става практически нулев, тъй като входното съпротивление на волтметъра е много високо.
3. Въведете данните в таблицата.
4. За всяко измерване изчислете стойностите:
и ги запишете в съответните колони на таблицата.
Фигура: 2. Електрическа верига с променливо съпротивление R2
Таблица
пет. Изчислете средното вътрешно съпротивление r и абсолютната грешка при измерването му по метода на Стюдент
, (пет)
Където ri - всяка последователна стойност r, P - брой измервания,
т (а,н) - Коефициент на Студент.
6. Напишете резултата в стандартна форма:
7. Изграждане на графики на зависимости:
а) пълна, полезна и вътрешна мощност от текущата сила Аз (на една диаграма).
б) обща, полезна и вътрешна мощност от външно съпротивление R (на друга диаграма).
в) ефективност от текущата сила и съпротивление R (на третата графика).
8. Определете максималната нетна мощност от графиките. Re takh.
9. От графиката Reот R определят вътрешното съпротивление на източника на ток r. Сравнете получената стойност r със средната стойност от таблицата.
Задачи за доклада
1. Характеристики на електрическия ток: сила и плътност на тока, ЕМП, напрежение, потенциална разлика, съпротивление на хомогенен проводник, съпротивление и специфична проводимост.