1. Расчеты

1. Рассчитать полезную мощность Р по формуле (2).

2. Рассчитать коэффициент полезного действия η по формуле (4).

3. Построить графики зависимости полезной мощности P и кпд η источника от силы тока I (можно в одной системе координат).

4. Используя график зависимости полезной мощности от силы тока P = f ( I ) , найти максимальное значение мощности.

5. Вычислить внутреннее сопротивление r источника по формуле (9).

2. Защита работы

(ответы представить в письменном виде)

1. Сформулируйте закон Ома для полной цепи. Запишите формулу.

2. При каком условии полезная мощность достигает максимального значения?

3. Используя полученные графики, определите коэффициент полезного действия в тот момент, когда мощность достигает максимального значения. Совпадает ли полученное значение с рассчитанным теоретически?

130

Электростатика и постоянный ток

Описания лабораторных работ

ПРОТОКОЛ

измерений к лабораторной работе №49

Выполнил(а)_____________________

Группа__________________

Определение цены деления приборов

№

Предел подключения

Число

Цена деления

п/п

Прибор

с указанием единицы

делений на

с указанием

измерения

шкале

единицы

измерения

1

Вольтметр

2

Амперметр

ЭДС источника ε = _______________________

№

I,

U,

P,

η

п/п

А

В

Вт

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Дата________ Подпись преподавателя___________________

131

Описания лабораторных работ Электростатика и постоянный ток

Лабораторная работа №50

ИЗМЕРЕНИЕ ЭДС И ВНУТРЕННЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ИСТОЧНИКА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы – измерить эдс, ток короткого замыкания и внутреннее со-противление химического источника тока.

Приборы и принадлежности: гальванический элемент, микроамперметр, милливольтметр, переменный резистор, выключатель.

Общие положения

По закону Ома для замкнутой цепи, содержащей источник тока

I =	ε	,	(1)
	R + r

где I – сила тока; ε – эдс гальванического элемента, R − сопротивление внешне-го участка цепи; r − внутреннее сопротивление элемента.

По закону Ома для однородного участка напряжение U на внешнем уча-стке цепи

U = IR .	(2)
Из формулы (1) следует, что
IR = ε − I r	(3)
или, с учетом (2),
U = ε − I r .	(4)

Для данного источника эдс ε и внутреннее сопротивление r являются ве-личинами постоянными, следовательно, напряжение U на внешнем участке це-пи будет линейно зависеть от силы тока I (рис. 1)

Из анализа формул (1), (2), (4) и графика (рис.1) можно сделать следую-щие выводы:

U	1.	Если внешнее сопротивление R стремит-
ε	ся к нулю, то напряжение на этом сопротивле-

н ии также стремится к нулю. Ток I_к.з., возни-кающий в цепи при R→0, называется током короткого замыкания. Из формулы (1) следует, что

				ε
Iк.з.	I		Iк.з. =		.	(5)
				r
Рисунок 1
						как
			Короткое замыкание нежелательно, так

большие токи вызывают нагрев элементов электрической цепи и быстро разря-жают источник.

2. Если внешнее сопротивление R стремится к бесконечности, то ток I в це-пи стремится к нулю. Из формулы (4) следует, что при этом

U = ε.

(6)

132

Электростатика и постоянный ток Описания лабораторных работ

В реальных условиях нельзя измерить эдс источника непосредственно, так как сопротивление вольтметра конечно. Но, учитывая линейный характер связи между напряжением и током, можно ограничиться получением зависимо-сти на участке достаточно удаленном от значений малых (I→ 0) и больших (I→ I _{к. з.}) токов.

Описание экспериментальной установки

Установка (рис. 2) состоит из источника тока G1 (гальванический эле-мент), микроамперметра mА, милливольтметра mV, переменного резистора R, ключа K1. Схема смонтирована на стенде.

G1

P1

mV

mA P2

K1 R

Рисунок 2

Подготовка к работе

(ответы представить в письменном виде)

1. В чем состоит цель работы?

2. Какие величины Вы будете измерять непосредственно?

3. Какие графики надо построить по результатам эксперимента?

4. Какие величины необходимо рассчитать в работе?

Выполнение работы

1. Установить подвижный контакт резистора R в положение R_max . Электриче-скую цепь замыкать только на короткое время измерений нажатием рычага ключа K1. Снять показания микроамперметра и милливольтметра.

2. Изменяя сопротивление нагрузки с помощью переменного резистора R (от R_max до R_min ) 10 раз, каждый раз снимать показания микроамперметра и милливольтметра.

3. Повторить измерения согласно пунктам 1 и 2 еще два раза.

Оформление отчета