Изучение работы источника постоянного тока

Цель работы: Изучение зависимости полезной мощности и К.П.Д. источника тока от нагрузки. Определение ЭДС источника постоянного тока.

Приборы и принадлежности: Источник тока (Е), вольтметр (V), миллиамперметр(mA), резисторы (R), переключатель (S).

Порядок выполнения работы

1. Определение ЭДС источника постоянного тока.

1. Собрать рабочую схему (рисунок 1).

2. Включая поочередно резисторы R₁=10 Oм и R₂=20 Oм,

определить значение тока в цепи I₁ и I₂.

3. Из закона Ома для полной цепи вычислить ЭДС источника тока.

. (1)

4. Измерения и расчеты произвести не менее трех раз. Результаты занести в таблицу 1.

5. Рассчитать абсолютную и относительную погрешности по формулам

De _i =êe_ср -e _i ê; (2)

6. По данным эксперимента результаты измерений записать в виде:

e ± De =.

G 4

A

 

 

S2 R ^x 10

Рисунок 1

Таблица измерений 1

Nп/п	R (Ом)	I (А)	R (Ом)	I (А)	e (В)	De (В)
средн. зн.

 

2. Изучение зависимости полной, полезной мощностей и КПД источника тока от нагрузки.

1. Собрать рабочую схему (рисунок 2).

2. Разомкнуть электрическую цепь из последовательно соединенных резисторов (R = бесконечности).

3. Включить цепь переключателем (S) и зафиксировать показания вольтметра (V). Так как в данном случае сопротивление вольтметра зна­чительно больше внутреннего сопротивления источника тока, то показание вольтметра можно считать равным ЭДС источника.

4. Замкнуть цепь из последовательно соединенных резисторов. Изменяя сопротивление R от 0 до 100 Ом с интервалом 10 Ом, занести показания вольтметра (U) и миллиамперметра (mA) в таблицу 2.

5. Выключить схему.

6. Вычислить значения полезной мощности P_o =I² R (Вт);

полной мощности P = IU (Вт);

К.П.Д. источника тока h = U/e.

7. Построить графики Р= f(R); P_o = f(R); I = f(R); h = f(R); U = f(I).

8. Найти из графиков P = f(R) и I = f(R) значения внутреннего сопротивления источника r и ток короткого замыкания Iк.з.

9. Вычислить I и U при максимальном значении мощности.

S2 R 1 Rx10

A

V

G4

Рисунок 2

Таблица измерений 2

N п/п	R (Ом)	I (A)	U (B)	P0 (Вт)	P (Вт)	h

Контрольные вопросы

1. Что такое потенциал, разность потенциалов, ЭДС источника тока.

2. Сформулируйте обобщенный закон Ома, закон Джоуля-Ленца.

Выведите закон Джоуля-Лена в дифференциальной форме.

3. Объясните что такое полезная полная мощность, КПД источника тока. При каких условиях эти величины имеют максимальное зна­чение.

4. Что такое "короткое замыкание"?

5. Каковы оптимальные условия работы источника постоянного тока?

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ И ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Цель работы: Изучить законы электрического тока в цепях с после­довательными параллельным соединением сопротивлений.

Приборы и принадлежности: Ампервольтметр,амперметр (А2), вольтметр (V2),резисторы (R2, R3), источник питания (G4), переключатель (S2).

Порядок выполнения работы

. Изучение законов электрической цепи c последовательным соединением сопротивлений.

 

 

S2 G4 S2 G4

Рисунок 1 Рисунок 2

1. Cобрать рабочую схему (рисунок 1).

2. Установить сопротивление R₂ = 5 Oм и R₃ = 10 Ом. Включить пере­ключатель S₂ и снять показания приборов. Данные занести в таблицу.

3. Разомкнуть переключатель S₂, отключить вольтметры и омметром измерить сопротивление участка цепи 1 – 2.

4. Собрать рабочую схему (рисунок 2).

5. Замкнуть переключатель S₂, снять показания приборов и занести их в таблицу.

6. Записать, чему равно напряжение U₃ на зажимах батареи, если на­пряжение на сопротивлениях R₂ и R₃ равно соответственно U₁ и U₂. Проверить результаты по данным опыта.

7. Записать, чему равно полное сопротивление внешнего участка цепи R, если известны R₂ и R₃ и проверить результат по данным опыта.

2. Изучение законов электрической цепис параллельным соединением сопротивлений.

1. Собрать рабочую схему рисунок 3.

 

S2 G4

S2 G4

Рисунок 3 Рисунок 4

2. Подать напряжение источника G4.

3. Установить сопротивление R₂ = 5 Oм и R₃ = 10 Ом. Включить переключатель S₂ и снять показания приборов. Данные занести в таблицу.

4. Разомкнуть переключатель S₂, отключить вольтметры и прибором Щ4300 измерить сопротивление участка 1 - 2.

5. Собрать рабочую схему рисунок 4.

6. Замкнуть переключатель S₂, снять показания приборов и занести

их в таблицу.

7. Записать, чему равно падение напряжения на зажимах батареи U₃ и проверить результаты по данным опыта.

8. Записать, чему равно полное сопротивление внешнего участка цепи R, если известны R2 и R3 и проверить результат по данным опыта.

 

Таблица измерений

R Ом	I (А)	Iобщ (А)	Rпрак (Ом)	U (В)	Uобщ (В)	Rоб (Ом)
Последовательное соединение проводников
Параллельное соединение проводников
10

Контрольные вопросы

1. Нарисуйте схему последовательного соединения проводников. Выве­дите формулу общего сопротивления цепи последовательного соединенных сопротивлений.

2. Нарисуйте схему параллельного соединения проводников. Выведите формулу общего сопротивления цепи параллельного соединения проводников.

3. Выведите обобщенный закон Ома для неоднородного участка цепи.

4. Чему равно общее сопротивление 4-х проводников по 20 Ом каждый, включенный по схеме:

R R

R R

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА