У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

Лабораторная работа 45 Исследование цепи постоянного тока Цель работы- исследовать зависимость мо

Работа добавлена на сайт samzan.net: 2016-06-09

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 5.4.2025

PAGE  6

Лабораторная работа № 45

«Исследование цепи постоянного тока»

Цель работы: исследовать зависимость мощности и коэффициента полезного действия от величины силы тока в цепи.

Приборы и принадлежности:

  1.  Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР).
  2.  Источник питания «Практикум».
  3.  Добавочные сопротивления.
  4.  Амперметр.
  5.  Вольтметры.
  6.  Реостат.
  7.  Ключ.
  8.  Соединительные провода.

Краткая теория

Если к однородному проводнику приложено напряжение U, то за время dt через сечение проводника переместится заряд dq = Idt. Так как ток представляет собой перемещение заряда dq под действием электрического поля, то работа тока

                                            (1)

Если сопротивление проводника R, то, используя закон Ома, получим

                                            (2)

мощность тока Р есть физическая величина, равная работе, совершаемой в единицу времени:

                                       (3)

Выражения (3) справедливы как для переменного, так и для постоянного токов, причём для переменного тока этими формулами определяется мгновенное значение мощности.

Если сила тока выражается в амперах, напряжение в вольтах, то работа в джоулях (1 Дж =  = 1 В.А.с), а мощность в ваттах (1 Вт = 1 А.В).

Если ток проходит по неподвижному металлическому проводнику, то вся работа тока идёт на его нагревание, и по закону сохранения энергии  dQ = dA.

Используя выражения (1,2), получим

                                     (4)

Выражения (4) представляют собой закон Джоуля – Ленца:

 

Количество теплоты, выделяемой постоянным электрическим током в участке цепи, равно произведению квадрата силы тока, времени его прохождения и электрического сопротивления этого участка цепи.

Полная мощность Р, развиваемая источником тока, идёт на выделение тепла во внешнем и внутреннем сопротивлениях и равна:

                                     (5)

Мощность, выделяемая во внешнем сопротивлении, называется полезной мощностью и равна:

.

Из закона Ома для полной цепи можно определить падение напряжения на внешнем сопротивлении

                                            ,                                              (6)

тогда зависимость полезной мощности от силы тока в цепи имеет следующий вид:

                                                                                                  (7)

или

.        

График зависимости - парабола, ветви которой направлены вниз. Точки пересечения параболы с осью тока получим, подставив в формулу (7) значение :  I1=0,

или

                                                .                                                  (8)

Коротким замыканием называется режим работы цепи, при котором внешнее сопротивление R=0. Из формулы закона Ома для полной цепи получается выражение: ,  которое  совпадает с формулой (8).

Полезная мощность максимальна в середине графика и соответствует половине значения силы тока короткого замыкания

                                                .                                                   (9)

Сравнивая формулу (9) с законом Ома для полной цепи получаем, что полезная мощность максимальна, когда внешнее сопротивление равно внутреннему

                                                R = r.                                                   (10)

Подставляя выражение (10) в формулу (7), можно получить максимальное значение полезной мощности.

Мощность, выделяемая во внутреннем сопротивлении, не может быть использована и называется теряемой мощностью

.

Коэффициент полезного действия  равен  отношению полезной  к полной мощности: . Подставив формулы мощности, получим , учитывая формулу (6), находим: ,

                                               .                                             (11)

Из выражения (11) следует, что КПД уменьшается при возрастании силы тока. График КПД представлен на рисунке 2. Подставив в формулу (11) выражение (9), получим ,  т.е.  когда полезная мощность максимальна, КПД равно 50 %. При коротком замыкании КПД электрической цепи равно нулю , а  когда  тока  в  цепи  нет  (I = 0) КПД получается 100 %.

Описание установки

Для исследования зависимости мощности и КПД электрической цепи от величины силы тока, будем пользоваться электрической цепью, собранной по схеме (рис. 1).

Рис. 1.

Выполнение работы

1. Собрать электрическую цепь по схеме (см. рис. 1) и предъявить для проверки преподавателю.

2. Измерить ЭДС источника вольтметром V1 при разомкнутом ключе.

3. При полностью введенном реостате замкнуть ключ. Измерить силу тока и напряжение.

4. Меняя сопротивление реостата, увеличивать силу тока и снять 8-10 значений силы тока и соответствующих им значений напряжения.

5. Измерить ток при напряжении, равном половине ЭДС источника, чтобы получить вершину параболы.

6. Вычислить для всех точек полную мощность, полезную мощность по формулам ,    и  КПД источника по формуле .

7. Данные измерений и вычислений занести в таблицу 1.

8. Построить графики полной и полезной мощностей и КПД источника в зависимости от силы тока.

Для полной и полезной мощностей выбрать одинаковый масштаб.

Таблица 1

п/п

     Данные измерений

     Результаты вычислений

Е,   В

I,     A

Ua,    B

P,     Bт

Ра,    Вт   

η

Контрольные вопросы

1. Записать закон Ома для однородного участка цепи и закон Ома для полной цепи.

2. Что называется ЭДС источника тока? Как измерить ЭДС?

3. Записать формулы работы и мощности постоянного тока.

4. Записать формулы мощности электрического тока и мощности источника тока.

5. Вывести формулу зависимости полезной мощности от силы тока в цепи.

6. Вывести формулу зависимости КПД электрической цепи от силы тока.

7. Можно ли получить КПД электрической цепи 100 %?

8. При каком значении КПД полезная мощность максимальна? Чему равно значение силы тока?

9. Что называется коротким замыканием?


EMBED Word.Picture.8  

R

K

r

~ 220B

 ~ 34B

V2

V1

А

Практикум  

ЛАТР




1. Память о святых княгине Людмиле и князе Вячеславе чешских
2. по теме Характеристика витамина В1 и витаминоподобного вещества холина Работу вып
3. Петербурга 198510 СанктПетербург ЮНЕСКО надзорные органы РФ
4. Системы двух линейных уравнений с двумя неизвестными имеют вид- где b c d e f ~ заданн
5. Проблемы современной культуры
6. РЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня доктора хімічних наук Київ 2000 Дисертацією
7. Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины Геологогеографический факультет
8. Контрольная работа по менеджменту 3 Выполнила- ст
9. Одномерная эхоэнцефалография и повышение внутричерепного давления у детей
10. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук Ки