- •Кубанский государственный аграрный университет
- •Введение Основные положения техники безопасности в лаборатории электрИчества
- •Основные этапы выполнения лабораторной работы
- •Основные сведения об измерениях электрических величин, погрешностях измерений и электроизмерительных приборах
- •Правила заполнения отчета
- •Определение электрической емкости конденсатора
- •Теория работы
- •Порядок выполнения работы
- •После проверки электрической цепи преподавателем и разрешения с его стороны
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендуемая литература
- •Порядок выполнения работы
- •После проверки электрической цепи преподавателем и разрешения с его стороны
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендуемая литература
- •Исследование электрических цепей и проверка законов Кирхгофа
- •Теория работы
- •Порядок выполнения работы
- •И разрешения с его стороны
- •После проверки электрической цепи преподавателем и разрешения с его стороны
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендуемая литература
- •Определение энергетических характеристик электрического нагревателя
- •Теория работы
- •Порядок выполнения работы
- •После проверки электрической цепи преподавателем и разрешения с его стороны
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендуемая литература
- •Изучение работы трансформатора и определение его характеристик
- •Теория работы
- •Порядок выполнения работы
- •После проверки электрической цепи преподавателем и разрешения с его стороны
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •После проверки электрической цепи преподавателем и разрешения с его стороны
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендуемая литература
- •Определение коэффициента мощности электрической нагрузки переменного тока
- •Теория работы
- •Порядок выполнения работы
- •После проверки электрической цепи преподавателем и разрешения с его стороны
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендуемая литература
- •Градуировка термоэлемента и определение его удельной термоэлектродвижущей силы
- •Теория работы
- •Порядок выполнения работы
- •После проверки электрической цепи преподавателем и разрешения с его стороны
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендуемая литература
- •Краткий физический словарь
Контрольные вопросы
1. Сформулируйте законы Ома для участка цепи и полной цепи.
2. Как определить общее сопротивление цепи при последовательном, параллель-
ном и смешанном соединении сопротивлений?
3. Сформулируйте законы Кирхгофа.
4. Для заданной преподавателем разветвленной электрической цепи напишите законы Кирхгофа, объясните свои действия по составлению уравнений.
5. Как изменяются показания измерительных приборов на схеме рис. 3, если до-
полнить схему 4-й лампой, включенной: параллельно HL1; последовательно HL3?
6. Как изменятся показания измерительных приборов на схеме рис. 4, если до-
полнить схему четвертой лампой, включенной: а) последовательно лампе HL1;
б) параллельно HL3?
Рекомендуемая литература
1. Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высшая школа, 1994. § 98, 100, 101.
2. Савельев И.В. Курс общей физики. М: Наука, 1978. Т. 2. § 34, 35, 36.
3. Грабовский Р.И. Курс физики. С-Пб.: Лань, 2002. Часть П, § 12, 13.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3-04
Определение энергетических характеристик электрического нагревателя
Цель работы: определить мощность, потребляемую электрическим нагревателем,
коэффициент полезного действия нагревателя и стоимость потреб-
ленной им электроэнергии.
Приборы и принадлежности: электрический нагреватель, амперметр, вольтметр,
термометр, секундомер, сосуд с жидкостью, весы электрические.
Теория работы
Протекание электрического тока в проводниках вызывает их нагревание. Количество теплоты, выделяемой проводником при прохождении по нему тока, определяется по закону Джоуля Ленца:
Q=I2Rt , (1)
где I сила тока в цепи нагревателя; R – сопротивление нагревателя; t время прохождения тока.
Работа, совершаемая электрическим током при нагревании, в соответствии с законом сохранения энергии равна выделяющейся теплоте и определяется выражением:
А = Q = IUt , (2)
где U напряжение на клеммах нагревателя.
Мощность электрического нагревателя равна
. (3)
При работе электрического нагревателя всегда имеют место потери энергии (тепла) на излучение и нагрев посторонних предметов. Поэтому коэффициент полезного действия нагревателя всегда меньше единицы и определяется отношением полезно использованного тепла Qп ко всему теплу Q, выделенному в нагревателе за счет энергии электрического тока:
. (4)
Если на нагревателе производится нагрев жидкости, находящейся в некотором сосуде, то количеством полезно использованной теплоты Qп следует считать энергию Q1 + Q2, используемую соответственно на нагревание сосуда (Q1) и жидкости (Q2) в нем:
(5)
где с1 и с2 удельные теплоемкости материала сосуда и жидкости соответственно; m1 и m2 масса сосуда и масса жидкости соответственно; tн и tк – начальная и конечная температуры жидкости и сосуда, находящихся в тепловом контакте.
С учетом (5) полезно использованная энергия вычисляется по формуле
, (6)
а коэффициент полезного действия с учетом (2), (4) и (6) будет равен:
. (7)
Если КПД нагревателя низок, то значительная часть выделившейся в нагревателе теплоты переходит в окружающую среду. В результате стоимость потребленной электроэнергии окажется неоправданно высокой. Кроме того, выделение теплоты в окружающую среду ведет к ухудшению экологической обстановки. Таким образом, экономические и экологические факторы требуют увеличения КПД нагревателей, который можно повысить за счет снижения потерь энергии путем использования тепловых экранов и улучшения теплоизоляции.