Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра физики
РАБОТА ИСТОЧНИКА ТОКА В ЗАМКНУТОЙ ЦЕПИ
Методические указания к лабораторной работе №6
по физике
(Раздел <<Электричество и магнетизм>>)
Ростов – на – Дону
2011
Составители: Е. С. Богославская, В. С. Ковалева, И. Г. Попова,
Н. Н. Фролова
УДК 530.1
РАБОТА ИСТОЧНИКА ТОКА В ЗАМКНУТОЙ ЦЕПИ
Метод. указания.- Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2011.- 11с
Указания содержат краткое описание работы источника тока в замкнутой цепи и методику определения ЭДС и внутреннего сопротивления источника.
Методические указания предназначены для студентов инженерных специальностей всех форм обучения, в программу учебного курса которых входит выполнение лабораторных работ по физике (раздел <<Электричество и магнетизм>).
Печатается по решению методической комиссии факультета
<<Нанотехнологии и композиционные материалы>>
Рецензент доцент каф. физики, к.ф.- м. н. Г.Ф.ЛЕМЕШКО
©Издательский центр ДГТУ, 2011
Работа источника тока в замкнутой цепи
Цель работы: 1) определить внутреннее сопротивление источника тока и его ;
2) исследовать изменения полезной мощности и источника тока в зависимости от его нагрузки.
Оборудование: источник тока (выпрямитель напряжением 6 В), амперметр, вольтметр, реостат, соединительные провода.
Теоретическая часть
Рассмотрим схему, изображенную на рис. 1.
Источник тока характеризуется электродвижущей силой ( или ) и внутренним сопротивлением .
Физическая величина, численно равная работе сторонних сил при перемещении
единичного положительного
заряда по цепи, называется
электродвижущей силой (), действующей в цепи:
. (1)
При подключении к источнику тока внешнего сопротивления ток в цепи определяется законом Ома для полной цепи:
. (2)
Каждому значению внешнего сопротивления будет соответствовать определенное значение силы тока. Например, внешним сопротивлениям реостата ибудут соответствовать силы токов и .
Используя закон Ома для полной цепи (2), запишем:
и (3)
Приравнивая правые части равенств (3), получим:
,
откуда
. (4)
Используя закон Ома для участка цепи:
, (5)
перепишем равенство (4) в виде:
,
откуда, внутреннее сопротивление
.
можно рассчитать по формуле:
или
, (7)
где и - номера измерений силы тока и напряжения.
Полная мощность, развиваемая источником тока, равна
. (8)
Мощность, расходуемая во внешней части цепи, т. е. полезная мощность, определяется формулой:
. (9)
Подставляя в выражение (9) формулу (2), получим:
. (10)
Здесь величины и - постоянные. Поэтому полезная мощность является функцией только внешнего сопротивления и при определенных условиях принимает максимальное значение. Чтобы определить эти условия, необходимо исследовать функцию (10) на экстремум:
.
Таким образом, полезная мощность источника тока становится наибольшей, когда внешнее сопротивление цепи равно внутреннему сопротивлению источника тока.
Мощность, выделяемая внутри источника тока – это мощность потерь . При этом энергия электрического тока переходит во внутреннюю энергию источника (происходит нагрев). Мощность потерь определяется по формуле
. (11)
Коэффициентом полезного действия ( или ) источника тока называется отношение полезной мощности к его полной мощности :
, (12)
или
. (13)
Полезная мощность достигает максимального значения при . В этом случае из формулы (13) следует, что равен 0,5 или 50%.
Представим выражение (12) в виде:
.
Заметим, что при силе тока оказывается равным. Затем при увеличении силы тока уменьшается, обращаясь в ноль при , т. е. при коротком замыкании источника тока.
Порядок выполнения работы
,
Пример. Пусть Тогда
.
Таблица
|
№ |
cA |
nA |
I |
cV |
nV |
U |
R |
ε |
r |
P |
Pп |
P1 |
η |
|
А/дел |
A |
В/дел |
B |
Ом |
B |
Ом |
Bт |
Bт |
Bт |
||||
|
1 |
|||||||||||||
|
… |
|||||||||||||
|
… |
|||||||||||||
|
10 |
|||||||||||||
|
ср |
Контрольные вопросы
Рекомендуемая литература
Техника безопасности
Составители: Е. С. Богославская, В. С. Ковалева, И. Г. Попова,
Н. Н. Фролова
РАБОТА ИСТОЧНИКА ТОКА В ЗАМКНУТОЙ ЦЕПИ
Методические указания к лабораторной работе №6 по физике
(Раздел <<Электричество и магнетизм>>)
Редактор А. А. Литвинова
В печать
Объем Офсет. Формат
Бумага тип № Заказ № Тираж Цена
_______________________________________________________________
Издательский центр ДГТУ
Адрес университета и полиграфического предприятия:
344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1