geologia[1] / test geology / Mixed tests / 2-й сем / Отчеты / Отчет №5 / 5Deefox

Министерство образования Российской Федерации.

Санкт-Петербургский государственный Горный институт имени

Г. В. Плеханова

(Технический университет)

Кафедра общей и технической физики

Отчет по ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №5

Электричество

Тема: "ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ИСТОЧНИКА ПОСТОЯННОГО ТОКА ".

Группа:

Студент: Deefox

Преподаватель:

Санкт-Петербург

2004г.

Цель работы:

Определение электродвижущей силы источника тока (ЭДС), внутреннего сопротивления источника тока, исследование зависимостей полезной и полной мощности, развиваемых источником тока, и его коэффициента полезного действия (КПД) от нагрузочного сопротивления.

Краткое теоретическое содержание:

Способность проводника более или менее легко пропускать через себя электрический ток характеризуется электрическим сопротивлением. Сопротивление металлического проводника зависит от его размеров, формы, материала и температуры. Однородный проводник цилиндрической формы длиной l и сечением S имеет сопротивление:

, где -удельное сопротивление.

Закон Ома для произвольного участка цепи: напряжение на участке цепи равно произведению сопротивления участка цепи на величину тока, текущего по нему: U=RI

Закон Ома для замкнуто электрической цепи состоящей из источника тока с ЭДС , имеющего внутреннее сопротивление r, и внешнее сопротивление R: .

При перемещении зарядов вдоль проводников электрической цепи кулоновские и сторонние силы совершают работу. Если проводники не подвижны, то эта работа равна A=Uq. Заряд переносимый через проводник за время t при силе тока I, равен q=It. Поэтому совершаемая за время t работа равна A=Uq=UIt или A=I²Rt.

Мощность электрического тока равна работе, совершаемой током в единицу времени:

P_полезн = I²R = UR I²

P_полн = I²R+I²r = I²(R+r) = I²

Электрическая схема установки:

где: К - ключ,

R - внешнее сопротивление, Ом

А - амперметр, мА

r - внутреннее сопротивление, В

V - вольтметр, В.

Электрическая цепь – последовательное соединение электрических элементов, при котором последний элемент присоединяется к первому.

Источник постоянного тока – устройство, в котором осуществляется преобразование какого-либо вида энергии в энергию электрического тока, не изменяющегося со временем.

Расчетные формулы:

1. Закон Ома для участка цепи:

U=RI;

где U - разность потенциалов (напряжение), (В),

R - сопротивление, (Ом),

I - сила тока, (А).

2. Сила электрического тока для замкнутой цепи:

;

где - разность потенциалов на клеммах источника, ЭДС (В),

R - внешнее сопротивление (Ом),

r - внутреннее сопротивление (Ом).

3. Мощность. Определяется по закону Джоуля - Ленца:

P_полезн = I²R = UR I²

P_полн = I²R+I²r = I²(R+r) = I²

где p_полезн - полезная мощность (Вт),

p_полн - полная мощность (Вт).

4. Коэффициент полезного действия (КПД).

Формулы для расчета погрешности измерений:

1. Случайная погрешность измерения КПД :

=1/(U+U/)

2. Среднеквадратическое отклонение  :

=((_i-_ср)/(n-1))^1/2

3. Максимальная погрешность измерения внутреннего сопротивления r:

r=1/I(+U+I(-U)/I)

Таблица экспериментальных и расчётных результатов:

n	I,А	U,В	R, Ом	Рполн, Вт	Рполезн, Вт	КПД %
0	0,215	0,01	0,47	0,156	0,000	0,1
1	0,163	1,60	9,82	1,185	0,261	22,0
2	0,132	2,60	19,70	0,960	0,343	35,8
3	0,1125	3,30	29,33	0,818	0,371	45,4
4	0,0972	3,84	39,51	0,707	0,373	52,8
5	0,0855	4,21	49,24	0,622	0,360	57,9
6	0,0761	4,50	59,13	0,553	0,342	61,9
7	0,0686	4,72	68,80	0,499	0,324	64,9
8	0,0627	4,90	78,15	0,456	0,307	67,4
9	0,0578	5,05	87,37	0,420	0,292	69,5

Пример вычисления:

1. Вычисление сопротивления R:

R=U/I=1,6/0,163=9,82 Ом

2. Вычисление полезной мощности Р_полезн :

Р_полезн=UI=1,6∙0,163=0,261 Вт

3. Вычисление ЭДС источника тока  и внутреннего сопротивления источника тока r:

4. Вычисление полной мощности Р_полн:

Р_полн = I = 7,27∙0,163 = 1,185 Вт

5. Вычисление КПД :

 = Р_полезн/Р_полн=(0,261/1,185)∙100%=22 %

6. Вычисление среднеквадратического отклонения :

 = ((_i-7,27)/(10-1))^1/2 = 0,33 В

6. Вычисление случайной погрешности КПД :

U = 0,01 Ом U_cp = 3,47 Ом

 = 1/7,27{0,01+3,47/7,27∙0,33}∙100% = 2 %

6. Вычисление максимальной погрешности измерения r:

I = 0,01 А r=1/0,09(0,33+0,01+0,01(7,27-3,3)/0,09 = 8,7 Ом

Графики зависимости:

Р_полезн=f(R):

Р_полн=f(R):

= f(R):

Вывод: определены электродвижущая сила источника тока (ЭДС):  = 7,27 ± 0,33 В и внутреннее сопротивление источника тока: r = 35,3 ± 8,7 Ом, исследованы зависимости полезной и полной мощности, развиваемых источником тока, и его коэффициента полезного действия (КПД) от нагрузочного сопротивления.

5