3. Назовите режимы работы исследуемой цепи. Каковы кпд при каждом режиме?

Согласованный электрический режим – режим электрической цепи, в котором сопротивление нагрузки равно внутреннему сопротивлению источника. Характерной особенностью данного режима является максимум передаваемой мощности. Недостаток данного режима – низкий КПД 50%.

Режим холостого хода –– режим электрической цепи, в котором сопротивление нагрузки значительно превышает внутренне сопротивление источника. Говоря о режиме холостого хода, обычно, подразумевают работу без нагрузке, что, в случае электрических цепей, соответствует бесконечно большому сопротивлению или разрыву цепи. Режиму холостого хода соответствует максимум напряжения и равенство нулю тока. КПД равен 1.

Режим короткого замыкания –– режим электрической цепи, в котором сопротивление нагрузки значительно ниже внутреннего сопротивления источника. Говоря о режиме короткого замыкания, обычно, подразумевают аварийный режим вызванный разрушением изоляции или попаданием в цепь постороннего предмета. КПД равно 0.

Лабораторная работа № 10 передача мощности в цепи постоянного тока

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Экспериментальное исследование зависимости полезной мощности, полной мощности и коэффициента полезного действия (КПД) источника от отношения сопротивлений нагрузки и источника.

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ

Стенд для сборки измерительной цепи; два источника с различными ЭДС; миллиамперметр и вольтметр; переменный резистор.

ЭСКИЗ ИЛИ СХЕМА УСТАНОВКИ

Переключателем SB1 источники G1 и G2 с различными ЭДС и внутренними сопротивлениями могут быть поочередно подключены к нагрузке R1. Ток I и напряжение Ue на резисторе R1 измеряют миллиамперметром PA1 и вольтметром PV1. Режим разомкнутой цепи осуществляется отключением нагрузки кнопкой SB2; показание вольтметра при этом равно ЭДС источника.

ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

1) Ток, создаваемый источников ЭДС Е с внутренним сопротивлением  R_i , нагруженный на внешнее сопротивление R₁

2) Деление полной мощности между нагрузкой и источником:

3) Полезная мощность, выделяющаяся в нагрузке

4) Полная мощность

Полная мощность P с увеличением сопротивления нагрузки уменьшается и в режиме согласования составляет

Протокол наблюдений к лабораторной работе №10 «передача мощности в цепи постоянного тока»

табл.1

= 7,6 B
I,	3,75	5	6,25	7,5	8,75	10	11,25	12,5	13,75	15,0
, B	6,0	5,4	4,8	4,2	3,6	3,0	2,4	1,8	1,2	0,6

табл.2

= 6,4 B
I,	3,75	5	6,25	7,5	8,75	10	11,25	12,5	13,75	15,0
, B	5,0	4,6	4,2	3,7	3,2	2,8	2,2	1,8	1,3	0,8

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

1.Рассчитаем по соответствующим формулам значения P, , η, для каждого источника, результаты вычислений сведем в таблицу.

P₁ = Е₁ * I₁ = 7,6 B * 3,75 * 10^-3 A = 0,0285 Bт

P_e = I₁ * U_e1 = 3,75 * 10^-3 A * 6 B = 0,0225 Bт

Полученные результаты измерений и вычислений для источника G1 внесем в таблицу.

= 7,6 B
I,	3,75	5	6,25	7,5	8,75	10	11,25	12,5	13,75	15,0
, B	6,0	5,4	4,8	4,2	3,6	3,0	2,4	1,8	1,2	0,6
P, Вт	0,0285	0,0380	0,0475	0,0570	0,0665	0,0760	0,0855	0,0950	0,1045	0,1140
,Вт	0,0225	0,0270	0,0300	0,0315	0,0315	0,0300	0,0270	0,0225	0,0165	0,0090
η	0,7895	0,7105	0,6316	0,5526	0,4737	0,3947	0,3158	0,2368	0,1579	0,0789
	3,75	2,45	1,71	1,24	0,9	0,65	0,46	0,31	0,19	0,09

Полученные результаты измерений и вычислений для источника G2 внесем в таблицу.

= 6,4 B
I,	3,75	5	6,25	7,5	8,75	10	11,25	12,5	13,75	15,0
, B	5,0	4,6	4,2	3,7	3,2	2,8	2,2	1,8	1,3	0,8
P, Вт	0,0240	0,0320	0,0400	0,0480	0,0560	0,0640	0,0720	0,0800	0,0880	0,0960
,Вт	0,0188	0,0230	0,0263	0,0278	0,0280	0.0280	0,0248	0,0225	0,0179	0,0120
η	0,7813	0,7188	0,6563	0,5781	0,5000	0,4375	0,3436	0,2813	0,2031	0,1250
	3,57	2,56	1,91	1,37	1	0,78	0,52	0,39	0,25	0,14

2. Построим графики зависимости соответствующих параметров.

График зависимости P, Pe, η от R1/Ri для источника G1.

График зависимости P, Pe, η от R1/Ri для источника G2.

3. Рассчитаем значения для соответствующих источников G1 и G2 данные и внесем в таблицы.

R_i1 = (E₁ – U_e1) / I₁ = (7,6 B - 6,0 B) / 3,75 * 10^-3 A = 426,66 Ом

= 7,6 B
, B	6,0	5,4	4,8	4,2	3,6	3,0	2,4	1,8	1,2	0,6
I,	3,75	5	6,25	7,5	8,75	10	11,25	12,5	13,75	15,0
,Ом	426,66	440,00	448,00	453,33	457,14	460,00	462,22	464,00	465,45	466,66

= 6,4 B
, B	5,0	4,6	4,2	3,7	3,2	2,8	2,2	1,8	1,3	0,8
I,	3,75	5	6,25	7,5	8,75	10	11,25	12,5	13,75	15,0
,Ом	373,33	360,00	352,00	360,00	365,71	360,00	373,33	368,00	370,90	373,33

4. Рассчитаем для каждого источника и .

4.1 Для источника G1:

4.2 Для источника G2:

ВЫВОД

В ходе проведения лабораторной работы было экспериментально исследовано зависимость полезной мощности, полной мощности и коэффициента полезного действия (КПД) источника от отношения сопротивлений нагрузки и источника, которые получили расчетным путем, построили относительно этих данных графики зависимости , , от отношения R1/Ri. Также была рассчитана значения , и для каждого источника.