2. Описание экспериментальной установки

Целью данной работы является исследование зависимостей КПД источника тока и мощностей, выделяющихся на внутреннем и внешнем сопротивлениях, от тока, протекающего в цепи.

Установка содержит источник ЭДС с переменным внутренним сопротивлением, ступенчато переключаемый внешний (нагрузочный) резистор, а также измерительные приборы – амперметр и вольтметр. Влиянием сопротивлений амперметра и вольтметра на точность измерений можно пренебречь.

3. Выполнение работы

1. Измерить величину ЭДС источника, для чего перевести регулятор величины R в крайнее левое положение (цепь разорвана).

2. Установить одно из значений внутреннего сопротивления источника. Для каждого положения переключателя R измерить значения тока и напряжения. Для каждого значения тока рассчитать КПД, полную и полезную мощности, а также мощность потерь. Результаты представить в виде таблицы и графиков (зависимости всех трех мощностей от силы тока изобразить на одном графике).

3. Повторить предыдущий пункт для другого значения внутреннего сопротивления источника.

Измерения и расчеты занести в таблицу:

Измерение	I, А	U, В	W, Вт	W1, Вт	W0, Вт	, %

4. Контрольные вопросы

1. Источник напряжения.

2. Закон Ома для всей (полной) цепи.

3. Мощность. Полная, полезная мощность. Мощность потерь.

4. Зависимость полезной мощности от силы тока. Вывод условия максимума передачи энергии во внешнюю цепь.

Работа № 5 изучение процессов заряда и разряда конденсатора

1. Процесс заряда конденсатора

С оединим последовательно незаряженный конденсатор С, резистор R и источник ЭДС Е с пренебрежимо малым внутренним сопротивлением (рис.1). Ключ К находится в положение 1. При этом конденсатор начинает заряжаться через сопротивление R.

Рис. 1.

Согласно второму правилу Кирхгофа для этой цепи можно записать:

Е = UС + UR

(1)

Из определения емкости конденсатора

(2)

По закону Ома

UR = IR

(3)

Подставляя (2) и (3) в (1), получаем:

(4)

Продифференцируем это выражение по времени:

(5)

Учитывая, что, по определению, сила тока I есть отношение dq к dt и разделяя переменные, получаем дифференциальное уравнение

(6)

Его решением будет выражение:

(7)

где I₀ – постоянная, определяемая из начальных условий: в начальный момент (t = 0) U_C = 0, поэтому, из (1):

E = I0 R и

(8)

Найдем вид зависимости U_C от времени. Из (1):

(9)

Итак, ток в процессе заряда конденсатора экспоненциально уменьшается, а напряжение на конденсаторе экспоненциально возрастает.