Когда внешнее сопротивление равно внутреннему сопротивлению значение силы тока равно половине значения тока короткого замыкания:



П


P_a
ри дальнейшем увеличении величины внешнего сопротивления сила тока в цепи уменьшается, асимптотически приближаясь к нулю (рис. 1, кривая 1).

I Iк.з Iк.з/2 U  /2 r R 2 1		1 2 r R
Рис. 1		Рис. 2

Напряжение U(В)— физическая величина, равная работе, совершаемой кулоновскими и сторонними силами при перемещении заряда +1 Кл по электрической цепи. Напряжение на участке цепи равно:

U = IR, (1)

где I — сила тока на данном участке цепи; R — сопротивление участка цепи.

При внешнем сопротивлении равном нулю R = 0, напряжение так же равно нулю (рис. 1, кривая 2). Если внешнее сопротивление равно внутреннему — напряжение равно половине значения ЭДС. При дальнейшем увеличении значения внешнего сопротивления напряжение возрастает, асимптотически приближаясь к значению ЭДС, и достигает этого значения при бесконечно большом значении внешнего сопротивления, что соответствует разомкнутой цепи.

---

Мощность Р (Вт)— быстрота совершения работы. Полезная мощность Р_a (Вт) — мощность, выделяемая на внешней нагрузке:

Р_a = I² R = IU (2)

При коротком замыкании (R = 0) и при разомкнутой цепи (R = ) полезная мощность равна нулю (рис. 2, кривая 1). Полезная мощность достигает своего максимального значения, когда внешнее сопротивление цепи равно внутреннему сопротивлению источника тока (R = r).

Полная мощность определяется по формуле: Р = I

Коэффициент полезного действия  источника тока равен отношению полезной мощности к полной мощности:

(3)

КПД равен нулю при коротком замыкании цепи (рис. 2, кривая 2). С увеличением значения внешнего сопротивления КПД возрастает. Когда величина внешнего сопротивления равна внутреннему — КПД равен 0,5.

Порядок выполнения работы

Задание 1. Исследование зависимости силы тока и напряжения от величины внешнего сопротивления электрической цепи

	Рис. 3

1. 
   Определить ЭДС источника тока, подключив к его зажимам клеммы вольтметра V (рис. 3).
   
2. 
   Замкнуть ключ K. Установить движок реостата R в положение, соответствующее наибольшему напряжению. Определить миллиамперметром mA силу тока в цепи.
   
3. 
   Перемещая движок реостата, устанавливать напряжения, равные соответственно 0,9; 0,8; 0,7; … 0,1; 0. Снимать показания миллиамперметра. Занести данные измерений в таблицу.
   

U, В
I, А
R, Ом
P, Вт
Pa, Вт
, %

---

4. 
   По формуле 1 вычислить значения внешнего сопротивления электрической цепи для каждой пары измеренных токов и напряжений.
   
5. 
   В одних координатах построить графики I =f(R) и U =f(R) (рис. 1). Определить по этим графикам внутреннее сопротивление источника тока. Оно равно сопротивлению внешней цепи при котором I = I_к.з/2 и U = /2.
   

Задание 2. Исследование зависимости полезной мощности и КПД от величины внешнего сопротивления электрической цепи.

1. 
   По формуле 2 вычислить полезную мощность для каждого значения величины внешнего сопротивления. Занести данные в таблицу.
   
2. 
   По формуле 3 вычислить КПД для каждого значения величины внешнего сопротивления. Занести данные в таблицу.
   
3. 
   В одних координатах построить графики Р_а =f(R) и  =f(R) (рис. 2).
   

Контрольные вопросы

1. 
   Что называется электрическим током?
   
2. 
   Дайте определение ЭДС.
   
3. 
   Дайте определение электрического напряжения.
   
4. 
   Какие значения принимают сила тока и напряжение при коротком замыкании?
   
5. 
   Дайте определение мощности.
   
6. 
   Что называется полной мощностью?
   
7. 
   Что называется полезной мощностью?
   
8. 
   Дайте определение КПД источника тока.
   
9. 
   Что называется внутренним сопротивлением?
   
10. 
    Единицы измерения напряжения, силы тока, сопротивления, мощности, ЭДС в СИ.
    
11. 
    Как по графикам I =f(R) и U =f(R) определить значение величины внутреннего сопротивления?
    

---

Лабораторная работа 6

Измерение электродвижущей силы

источника тока методом компенсации

Цель:		изучить компенсационный метод измерения ЭДС источника тока.
Оборудование: два источника постоянного тока, два реостата, вольтметр, гальванометр.

Источники тока служат для поддержания электрического тока в цепи. Их основной характеристикой является электродвижущая сила. Электродвижущая сила (ЭДС) источника тока  (В) численно равна работе, совершаемой сторонними силами (силами неэлектрического происхождения) по перемещению заряда +1 Кл по электрической цепи.

Э
K₁
ДС можно измерить вольтметром, подключив его к зажимам источника тока. При этом закон Ома для замкнутой цепи можно записать в виде:

U =  – Ir,

где U — напряжение на полюсах источника тока; I — сила тока в цепи; r — внутреннее сопротивление источника тока.

Из этого выражения видно, что измеренное вольтметром напряжение меньше реального значения ЭДС. Если сопротивление вольтметра велико, то падение напряжения внутри источника тока мало, и тогда измеренное напряжение близко к значению ЭДС. Напряжение будет точно совпадать со значением ЭДС только в случае, когда сила тока в электрической цепи равна нулю. Это условие положено в основу измерения ЭДС методом компенсации.

При измерении ЭДС данным методом два источника тока подсоединяются друг к другу одноименными полюсами (рис. 1). При этом токи первого и второго источников направлены навстречу друг другу. При равенстве токов стрелка гальванометра не будет отклоняться.

	Рис. 1

---

В лабораторной установке (рис. 2) измеряется ЭДС источника тока, внутреннее сопротивление которого, искусственно увеличено добавочным сопротивлением r. К нему подключен другой источник тока, напряжение на выходе которого регулируется потенциометром R. При равенстве нулю тока, проходящего через гальванометр G, вольтметр V показывает напряжение, равное значению ЭДС.

	
	Рис. 2

Порядок выполнения работы

Задание 1. Измерение ЭДС вольтметром

1. 
   Получить допуск у преподавателя.
   
2. 
   Подключить вольтметр V к источнику тока. Перевести ключ K₁ в положение 2. Ключ K₂ разомкнуть.
   
3. 
   Определить значение ЭДС при r  R. Для этого, перемещая движок реостата r, установить минимальное внутреннее сопротивление источника тока. Показание вольтметра при этом будет максимальным. Записать значение ЭДС в таблицу.
   
4. 
   Определить значение ЭДС источника тока при r  R. Для этого, перемещая движок реостата r, установить максимальное значение внутреннего сопротивления источника тока. Записать значение ЭДС в таблицу.
   

ЭДС источника тока, В
Измерение вольтметром		Измерение методом компенсации
r  R	r  R	r  R	r  R

5. 
   Представить результаты измерений в виде:  =   ;  = …% (см. введение).
   

 =  ;  =

Задание 2. Измерение ЭДС методом компенсации

1. 
   Установить движок реостата Rв среднее положение. Замкнуть ключ K₂. Перевести ключ K₁ в положение 1.
   
2. 
   Перемещая движок реостата R, добиться нулевого показания гальванометра G. Занести показания вольтметра в таблицу.
   
3. 
   Установить минимальное значение сопротивления r. Занести показания вольтметра в таблицу.
   
4. 
   Рассчитать абсолютную и относительную погрешности измерения ЭДС (см. введение).
   
5. 
   Представить результаты измерений в виде:  =   ;  = …%
   

---

Смотрите также файлы

• Индустрия хлебопечения.pdf

• Python тілінде программалау.docx

• Изучение фирменого стиля и логотипа. Cоздание фирменного стиля компании.pdf

• Абиотические Антропогенные.docx

• Растяжениесжатие Исходные данные.docx