Теоретическое введение

В электрической цепи постоянного тока

(рис.3) различают внутреннюю часть - сам

источник тока и внешнюю часть, куда

входит нагрузка - резистор R ,провода,

электроизмерительные приборы и т.д.

Свойства источника определяются двумя

величинами: эдс  (см. работу 1) и внут-

ренним сопротивлeнием r.

R_н

Рис.3

Наиболее точным способом измерения эдс является компенсационный метод

с помощью потенциометров. Можно измерить эдс вольтметром как разность потенциалов на

клеммах источника тока, когда выключатель К (рис.3) разомкнут. Это значение эдс

приближенное, оно оказывается тем точнее, чем больше собственное сопротивление

вольтметра.

Закономерности, которые необходимо изучить в работе, важны для электротехнических и радиотехнических устройств. Выразим в явном виде эти зависимости.

Для полной мощности можно записать

Р_о = I  (6)

т.е. полная мощность линейно зависит от силы тока I в нагрузке. Полезная мощность рассчитывается по формуле

P = I U (7)

Если воспользоваться законом Ома для замкнутой цепи (8) или U = IR =   Ir (9),

получим P = I   I² r (10)

Из этой формулы следует, что полезная мощность P при увеличении силы тока I в нагрузке меняется по параболическому закону.

Можно выделить три режима для источника тока:

1) режим холостого хода или обрыв цепи R =  ;

2) режим нагрузки 0 < R < ;

3) режим короткого замыкания R = 0.

Полезная мощность P равна нулю при I = 0 (режим 1) и при I_кз =   /r (режим 3). В режиме нагрузки наиболее выгодным является случай, когда полезная мощность достигает

максимума. Соответствующее значение силы тока I *  можно найти из условия P/I = 0:

I^* = = (11)

Максимальная полезная мощность P_max = (12)

Сравнивая (8) и (11) , видим, что полезная мощность максимальна при R = r (13).

Для кпд источника справедливо следующее выражение с учетом (9)

= = = 1  I (14)

Так как     и r постоянные величины для данного источника то зависимость от I носит линейный характер, причем   = 1 при I = 0 и   = 0 в режиме короткого замыкания.

  ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Схема установки дана на рис.4 . Часть

установки I является активным двухполюсни-

ком, точки 1 и 2 – его выходные  клеммы. Эта

часть, содержащая  потенциометр R_п и источ-

ник тока   , служит моделью  исследуемого

источника  тока,  эдс и внутреннее  сопротив-

ление  которого  равны.

;

Pис.4

Часть П схемы - цепь нагрузки содержит два резистора: высокоомный R _н1 и низкоомный R _н2, а также вольтметр V и амперметр А .