1. Какой источник называется источником тока. Приведите примеры независимых и зависимых источников.
Источник тока — это идеализированный активный элемент электрической цепи, который создаёт ток, не зависящий от напряжения на его зажимах.
Независимые источники создают ток (или напряжение), значение которого задано заранее и не зависит от других величин в цепи.
Примеры: Аккумуляторная батарея, солнечная батарея, лабораторный блок питания.
Зависимые (управляемые) источники создают ток (или напряжение), значение которого пропорционально току или напряжению в другой части цепи.
Примеры: Транзистор (усилитель), операционный усилитель. Например, ток коллектора транзистора зависит от тока базы.
2. Режимы работы источника тока.
Режим холостого хода: Нагрузка отключена (
,
цепь разомкнута). Ток в цепи равен нулю.
Вся ЭДС источника приложена к его
внутреннему сопротивлению.Режим нагрузки: Нагрузка подключена (
).
В цепи течёт ток, определяемый
сопротивлением нагрузки и внутренним
сопротивлением источника.Режим короткого замыкания: Нагрузка отсутствует (
,
выводы источника соединены). Ток в цепи
максимален и ограничен только внутренним
сопротивлением источника. Это аварийный
режим.Согласованный режим: Сопротивление нагрузки равно внутреннему сопротивлению источника (
).
В этом режиме на нагрузке выделяется
максимальная мощность.
3. Чему равно падение напряжения на нагрузке при ?
При согласованном режиме ( ) падение напряжения на нагрузке равно половине ЭДС источника.
Вывод:
По
закону Ома для полной цепи: 
Напряжение
на нагрузке: 
Подставляя
,
получаем:
Ответ: 
4. Чему равна мощность, выделяемая на внутреннем сопротивлении источника при ?
Мощность на внутреннем сопротивлении равна мощности на нагрузке и составляет четверть от максимально возможной полной мощности.
Вывод:
Ток
в цепи: 
Мощность
на внутреннем сопротивлении: 
Ответ: 
5. Чему равен кпд при ?
Коэффициент полезного действия (КПД) при согласованном режиме составляет 50%.
Вывод: КПД (η) — это отношение полезной мощности к полной мощности, выделяемой источником.
Полезная мощность (на нагрузке):
Полная мощность:
Подставляя
,
получаем:
или 50%.
Ответ: 
Вывод:
Таблица, полученная благодаря вычислению формулами:
По предварительному расчету: |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
0.3 |
7.5230 |
2.2569 |
16.9944 |
0.0159 |
16.9785 |
99.91 |
10.3 |
7.2954 |
75.1426 |
565.8239 |
17.6285 |
548.1954 |
96.88 |
20.3 |
7.0812 |
143.7485 |
1082.4262 |
64.5134 |
1017.9128 |
94.04 |
40.3 |
6.6885 |
269.5450 |
2029.6737 |
226.8326 |
1802.8410 |
88.82 |
80.3 |
6.0206 |
483.4555 |
3640.4200 |
729.7197 |
2910.7003 |
79.96 |
160.3 |
5.0184 |
804.4548 |
6057.5450 |
2020.4421 |
4037.1029 |
66.65 |
320.3 |
3.7650 |
1205.9295 |
9080.6491 |
4540.3246 |
4540.3246 |
50.00 |
640.3 |
2.5108 |
1607.6549 |
12105.6416 |
8069.1675 |
4036.4741 |
33.34 |
1280.3 |
1.5068 |
1929.2160 |
14526.9962 |
11619.9633 |
2907.0329 |
20.01 |
2560.3 |
0.8373 |
2143.6793 |
16141.9051 |
14347.0526 |
1794.8525 |
11.12 |
5000.3 |
0.4533 |
2266.6651 |
17067.9885 |
16040.496 |
1027.4925 |
6.02 |
Таблица, полученная благодаря экспериментам:
Получено экспериментально: |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
0.3 |
7.5230 |
2.2569 |
16.9944 |
0.0159 |
16.9785 |
99.91 |
10.3 |
7.2954 |
75.1426 |
565.8239 |
17.6285 |
548.1954 |
96.88 |
20.3 |
7.0812 |
143.7485 |
1082.4262 |
64.5134 |
1017.9128 |
94.04 |
40.3 |
6.6885 |
269.5450 |
2029.6737 |
226.8326 |
1802.8410 |
88.82 |
80.3 |
6.0206 |
483.4555 |
3640.4200 |
729.7197 |
2910.7003 |
79.96 |
160.3 |
5.0184 |
804.4548 |
6057.5450 |
2020.4421 |
4037.1029 |
66.65 |
320.3 |
3.7650 |
1205.9295 |
9080.6491 |
4540.3246 |
4540.3246 |
50.00 |
640.3 |
2.5108 |
1607.6549 |
12105.6416 |
8069.1675 |
4036.4741 |
33.34 |
1280.3 |
1.5068 |
1929.2160 |
14526.9962 |
11619.9633 |
2907.0329 |
20.01 |
2560.3 |
0.8373 |
2143.6793 |
16141.9051 |
14347.0526 |
1794.8525 |
11.12 |
5000.3 |
0.4533 |
2266.6651 |
17067.9885 |
16040.496 |
1027.4925 |
6.02 |
В ходе выполнения лабораторной работы были успешно исследованы характеристики источника постоянного напряжения с использованием программы моделирования Micro-Cap. Полученные результаты демонстрируют полное соответствие теоретическим ожиданиям и подтверждают основные законы электротехники.
Таблицы значений, рассчитанные аналитически, полностью совпали с данными, полученными при моделировании в Micro-Cap.
Таким образом, работа позволила не только изучить характеристики источников напряжения, но и убедиться в надежности компьютерного моделирования как инструмента для исследования электрических цепей.