5 лаба. 5 лаба электричество. Цель работы Определение внутреннего сопротивления и эдс различных источников электроэнергии. Определение режима согласования источника с нагрузкой.

• Название: Цель работы Определение внутреннего сопротивления и эдс различных источников электроэнергии. Определение режима согласования источника с нагрузкой.
• Анкор: 5 лаба
• Дата: 04.04.2023
• Размер: 0.59 Mb.
• Имя файла: 5 лаба электричество.docx
• Тип: Закон; #1037892

1. 
   Цель работы
   

1. Определение внутреннего сопротивления и ЭДС различных источников электроэнергии. 2. Определение режима согласования источника с нагрузкой. 3. Исследование зависимостей полезной и полной мощности, развиваемых источником тока, и его коэффициента полезного действия (КПД) от нагрузочного сопротивления.

2. Краткое теоретическое содержание

В основе эксперимента лежат такие физические явления, как протекание процессов изменения характеристик цепи при работе источников электроэнергии с нагрузкой.

Определение физических понятий, процессов, объектов и величин

Электрический ток — направленное (упорядоченное) движение частиц или квазичастиц — носителей электрического заряда.

Падение напряжения — постепенное уменьшение напряжения вдоль проводника, по которому течёт электрический ток, обусловленное тем, что проводник обладает активным сопротивлением.

Замкнутая электрическая цепь – цепь, в которой все элементы соединены между собой и нет обрыва проводов.

Режим короткого замыкания — такой режим, при котором сопротивление нагрузки равно нулю, напряжение на зажимах равно нулю, а ток максимален.

Холостой ход – режим работы какого-либо устройства, обычно источника механической или электрической энергии, при отключенной нагрузке. Внешнее сопротивление .

Законы и соотношения

Закон Ома – эмпирический физический закон, определяющий связь электродвижущей силы источника (или электрического напряжения) с силой тока, протекающего в проводнике, и сопротивлением проводника:



Закон Джоуля – Ленца – физический закон, дающий количественную оценку теплового действия электрического тока:





КПД источника постоянного тока:



Пояснения к физическим величинам, входящим в формулы, единицы измерения

I – сила тока в цепи, А;

R – внешнее сопротивление цепи, Ом;

r – внутреннее сопротивление источника, Ом;

U – напряжение в цепи, В;

P_полезн – мощность, выделяемая на нагрузке, Вт;

P_полн – сумма мощностей, выделяемая на нагрузке и на внутреннем сопротивлении, Вт;

ε – ЭДС источника, В;

- коэффициент полезного действия.

Схема экспериментальной установки

3. 
   Основные расчетные формулы
   

Разность потенциалов на клеммах источника: , где U – разность потенциалов на клеммах источника, В; R – сопротивление нагрузки, Ом; r – внутреннее сопротивление, Ом;

ЭДС источника: , где ε – ЭДС источника, В; R – сопротивление нагрузки, Ом; r – внутреннее сопротивление, Ом; U – напряжение в цепи, В; I – сила тока в цепи, А;

Внутреннее сопротивление: , где r – внутреннее сопротивление, Ом; ε – ЭДС источника, В; U – напряжение в цепи, В; I – сила тока в цепи, А;
Полезная мощность: , где P_полезн – мощность, выделяемая на нагрузке, Вт; I – сила тока в цепи, А; R – внешнее сопротивление цепи, Ом; U – напряжение в цепи, В;

Полная мощность: , где P_полн – сумма мощностей, выделяемая на нагрузке и на внутреннем сопротивлении, Вт; ε – ЭДС источника, В; I – сила тока в цепи, А;

КПД источника постоянного тока: , где P_полезн – мощность, выделяемая на нагрузке, Вт; P_полн – сумма мощностей, выделяемая на нагрузке и на внутреннем сопротивлении, Вт; ε – ЭДС источника, В; U – напряжение в цепи, В.

3. 
   Формулы погрешностей косвенных измерений
   

Абсолютная погрешность косвенных измерений ЭДС: , где ε – ЭДС источника, В; – абсолютная погрешность прямых измерений силы тока, А; – абсолютная погрешность измерений сопротивления, Ом.

Абсолютная погрешность косвенных измерений внутреннего сопротивления: , где r – внутреннее сопротивление, Ом; – абсолютная погрешность прямых измерений силы тока, А; – абсолютная погрешность измерений сопротивления, Ом.

3. 
   Таблицы
   

Таблица 1 – результаты измерений и расчетов параметров нестабилизированного источника электроэнергии.

№ п.п.	I, А	U, В	R, Ом	Pполн, Вт	Pполезн, Вт	r, Ом	, Ом
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

3. 
   Примеры вычислений
   

Исходные данные

Погрешности прямых измерений

Вычисления

Расчет погрешностей косвенных измерений

3. 
   Графики
   

График 1 – примерная зависимость




График 2 – примерная зависимость .



График 3 – примерная зависимость .

3. 
   Результат
   

3. 
   Анализ и выводы
   

В ходе данной лабораторной работы был определен ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока; была исследована зависимость полной и полезной мощности, а также КПД источника от сопротивления нагрузки. Из графиков 1, 2 и 3 следует, что полная мощность уменьшается, а полезная увеличивается при увеличении сопротивления, КПД также возрастает при увеличении сопротивления нагрузки. Полная мощность источника максимальна при R=0 (на графике 2), что соответствует теории, а максимум полезной мощности достигается при R=r (график 1).