Отчет лаба 5 — копия. Зависимость мощности и кпд источника тока от нагрузки

• Название: Зависимость мощности и кпд источника тока от нагрузки
• Дата: 18.10.2022
• Размер: 144 Kb.
• Имя файла: Отчет лаба 5 — копия.docx
• Тип: Документы; #740235

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

/

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Отчёт по лабораторной работе №5


«Зависимость мощности и КПД источника тока от нагрузки»

ВЫПОЛНИЛ: студент группы __________ //

^{(подпись) (Ф.И.О)}
ПРОВЕРИЛ: ______________ / /

(должность) (подпись) (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2022 г.

Цель работы

1) Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока

2) Исследование зависимости полезной и полной мощности источника тока

3) Определение зависимости КПД источника от сопротивления нагрузки

Краткое теоретическое обоснование

1. 
   Явление, изучаемое в работе:
   

Протекание электрического тока в цепи

2. 
   Основные определения
   

Электрический ток – это любое упорядоченное движение электрических зарядов

Гальванические источники тока— это устройства, в которых в электролитический раствор помещены два электрода из разных металлов.

Аккумуляторы— это устройства, в которых электрическая энергия внешнего источника тока превращается в химическую энергию и может накапливаться, а химическая − снова превращается в электрическую

Сохраняемость— это срок хранения элемента, в течение которого его характеристики остаются в заданных пределах

Идеальный источник напряжения (ЭДС) – это источник, чье напряжение на его выводах остается постоянным и равным ЭДС при любом токе в цепи

3. 
   Законы и соотношения
   

Закон Ома для полной цепи

𝐼=,𝜀-𝑅+𝑟.

I – Сила тока,[I] = А; R–сопротивление проводника, [R] = Ом; 𝑟–внутреннее сопротивление, [𝑟] = Ом; 𝜀–ЭДС, [𝜀]= В;
/Схема установки
А – амперметр

V – вольтметр

К – Ключ

R – сопротивление резистора/проводника

𝜀 – источник тока

Основные расчётные формулы

1. 
   Полезная мощность, Вт
   

,𝑃-полезн.=,𝜀-2.,𝑅-,,𝑅+𝑟.-2..

R – сопротивление проводника, [R] = Ом; 𝑟 – внутреннее сопротивление, [𝑟] = Ом; 𝜀 – ЭДС, [𝜀] = В;

2. 
   Полная мощность, Вт
   

,𝑃-полн.=,,𝜀-2.-𝑅+𝑟.

R–сопротивление проводника, [R] = Ом; 𝑟–внутреннее сопротивление, [𝑟] = Ом; 𝜀–ЭДС, [𝜀]= В;

3. 
   КПД
   

𝜂=,,𝑃-полезн.-,𝑃-полн..=,𝑅-𝑅+𝑟.

R–сопротивление проводника, [R] = Ом; 𝑟–внутреннее сопротивление, [𝑟] = Ом;

4. 
   Потери мощности, Вт
   

,𝑃-потерь.₌,,𝜀-2.-,,𝑅+𝑟.-2..∗𝑟

R–сопротивление проводника, [R] = Ом; 𝑟–внутреннее сопротивление, [𝑟] = Ом; 𝜀–ЭДС, [𝜀]= В;
Формулы для расчёта погрешностей косвенных измерений
𝛥𝜀=𝜀∗,,𝛥𝐼-𝐼.+,𝛥𝑈-𝑈.+,𝛥𝑅-𝑅..

𝛥𝑟=𝑟∗,,𝛥𝐼-𝐼.+,𝛥𝑈-𝑈..


Таблицы с результатами измерений

Таблица 1 – Данные нестабилизированного источника

№	I, мА	U, B	R, Ом	Pполн, Вт	Pполезн, Вт	Рпотерь, Вт	r, Ом	𝜀, B	𝜂, %
1	200	0,16	0	1,452	0	1,418	35,45	7,26	0
2	158	1,67	10	1,147	0,250	0,885			22,0
3	130	2,65	20	0,944	0,338	0,599			36,1
4	110	3,32	30	0,799	0,363	0,429			45,8
5	96	3,79	40	0,697	0,369	0,327			53,0
6	84	4,17	50	0,610	0,353	0,250			58,5
7	96	4,47	60	0,697	0,553	0,327			62,9
8	68	4,72	70	0,494	0,324	0,164			66,4
9	62	4,91	80	0,450	0,308	0,136			69,3
10	58	5,1	90	0,421	0,303	0,119			71,7
11	54	5,26	100	0,392	0,292	0,103			73,8
12	32	6,04	200	0,232	0,205	0,036			84,9
13	22	6,35	300	0,160	0,145	0,017			89,4
14	18	6,56	400	0,131	0,130	0,011			91,9
15	14	6,63	500	0,102	0,098	0,007			93,4
16	12	6,73	600	0,087	0,086	0,005			94,4
17	10	6,77	700	0,073	0,070	0,004			95,2
18	9	6,81	800	0,065	0,065	0,003			95,8
19	8	6,86	900	0,058	0,058	0,002			96,2
20	7	6,88	1000	0,051	0,049	0,002			96,6

Таблица 2 – Данные стабилизированного источника

№	I, мА	U, B	R, Ом	Pполн, Вт	Pполезн, Вт	Рпотерь, мВт	r, Ом	𝜀, B	𝜂, %
1	247	5,06	20	1,250	1,220	11,2257	0,184	5,06	99,088
2	168	5,07	30	0,850	0,847	5,1932			99,390
3	126	5,08	40	0,638	0,635	2,9212			99,542
4	102	5,08	50	0,516	0,520	1,9143			99,633
5	85	5,09	60	0,430	0,434	1,3294			99,694
6	73	5,09	70	0,369	0,373	0,9805			99,738
7	64	5,09	80	0,324	0,328	0,7537			99,771
8	58	5,09	90	0,293	0,303	0,6190			99,796
9	52	5,1	100	0,263	0,270	0,4975			99,816
10	26	5,1	200	0,132	0,135	0,1244			99,908
11	18	5,1	300	0,091	0,097	0,0596			99,939
12	14	5,11	400	0,071	0,078	0,0361			99,954
13	11	5,11	500	0,056	0,061	0,0223			99,963
14	9	5,11	600	0,046	0,049	0,0149			99,969
15	8	5,11	700	0,040	0,045	0,0118			99,974
16	7	5,11	800	0,035	0,039	0,0090			99,977
17	6	5,11	900	0,030	0,032	0,0066			99,980
18	6	5,11	1000	0,030	0,036	0,0066			99,982

Погрешности прямых измерений

ΔI = 1,5мА

ΔU = 0,01 В

ΔR = 0,1 Ом

Примеры вычислений

P_полн=7,26В * 158 * 0,001А = 1,147 Вт

P_полезн,= (158∗,10-−3.)-2.А∗10 Ом= 0,250 Вт

Р_потерь=,(158∗,10-−3.)-2.А∗35,45 Ом= 0,885 Вт

𝜂= ,10 Ом-(10+35,45)Ом.∗100%=22%

𝛥,𝜀-1.=7,26 В∗,,1,5 А-62,4 А.+,0,01 В-4,9925 В.+,0,1 Ом-297,5 Ом..=0,2 В

𝛥,𝜀-2.=5,06 В∗,,1,5 А-60 А.+,0,01 В-5,0955 В.+,0,1 Ом-330 Ом..=0,1 В

𝛥,𝑟-1.=35,45 Ом∗,,1,5 А-62,4 А.+,0,01 В-4,9 В..=0,9 Ом

𝛥,𝑟-2.=0,184 Ом∗ ,,1,5 А-60 А.+,0,01 В-5,09 В..=0,005 Ом

Графики

/График, представляющий функцииP_полн(I), P_польз(I), Р_потерь(I),𝜂(I),для нестабилизированного источника (таблица 1).

/График, представляющий функции P_полн(R), P_польз(R), Р_потерь(R),𝜂(R),для нестабилизированного источника (таблица 1).
/График, представляющий функции P_полн(I), P_польз(I), Р_потерь(I),𝜂(I),для стабилизированного источника (таблица 2).
/График, представляющий функции P_полн(R), P_польз(R), Р_потерь(R),𝜂(R),для нестабилизированного источника (таблица 2).

Вывод

В этой лабораторной работе было определено ЭДС и внутреннее сопротивлениестабилизированного и нестабилизированного источника тока. Исследована зависимость полезной и полной мощности источника тока, а также определена зависимость КПД источника, полезной мощности, полной мощности и потерь пощности от сопротивления нагрузки.

,𝜀-1.=,7,3±0,2.В

,𝜀-2.=,5,1±0,1.В

,𝑟-1.=,35,5±0,9. Ом

,𝑟-2.=,0,184±0,005. Ом