Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

Кафедра общей и технической физики

Отчёт по лабораторной работе № 5

Исследование электрической цепи источника постоянного тока.

Выполнил: студент группы

РМ-01-2

Манкаева Э. С.

Проверил: ассистент

Фицак В.В.

Санкт-Петербург

2002

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.

Общие сведения:

Ом экспериментально установил закон, согласно которому сила тока, текущего по однородному металлическому проводнику, пропорциональна падению напряжения U на проводнике:

I=U/R.

В случае однородного проводника напряжение U совпадает с разностью потенциалов, если мы пренебрегаем током в цепи, постольку отсутствует падение напряжения на внутреннем сопротивлении r источника и, как следствие, разность потенциалов на клеммах источника оказывается равной . Таким образом, при разомкнутом ключе вольтметр регистрирует  - величину электродвижущей силы (ЭДС) источника тока.

Предположим, что =, получим выражение закона Ома для замкнутой цепи :

.

Рассмотрим также замкнутую электрическую цепь с точки зрения, развиваемой источником мощности. Как известно, мощность, выделяемая в виде тепла при прохождении электрического тока через сопротивление, определяется законом Джоуля-Ленца:

Полная мощность является суммой полезной мощности и мощности, выделяющейся на внутреннее сопротивление:

И, наконец, заметим, что коэффициент полезного действия (КПД) источника постоянного тока:

Используя выше записанные выражения можно показать, что

; ; .

Схема установки

Основные расчетные формулы:

1. где R-внешнее сопротивление, I-сила тока, U- разность потенциалов.

2. r= где r- внутреннее сопротивление.

3. Р_полн,=*I полная мощность.

4. . P_{полезн.}=U*I мощность, выделяемая в виде тепла при прохождении электрического тока через сопротивление, определяется законом Джоуля-Ленца

5. коэффициент полезного действия (КПД) источника постоянного тока

Формулы погрешности:

1. Cистематическая погрешность

где -показания вольтметра при -м измерений ; -среднее значение показаний вольтметра; n- число измерений.

2. Случайная погрешность

3.

4. P_полн.=

5.

Таблица измерений:

# п.п.	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
I,A	0,2163	0,1703	0,1394	0,1191	0,1036	0,0917	0,0824	0,0745	0,0684	0,0626
U,B	0,02	1,61	2,62	3,33	3,83	4,2	4,48	4,71	4,89	5,04
R,Oм	0,09	9,45	18,79	27,96	36,97	45,80	54,37	63,22	71,49	80,51
Рполн,Вт	1,5970	1,2534	1,0318	0,8793	0,7678	0,6829	0,6167	0,5606	0,5167	0,4760
Рполезн,Вт	0,0043	0,2723	0,3670	0,3965	0,3997	0,3917	0,3792	0,3643	0,3500	0,3345
КПД	0,0080	0,4994	0,6729	0,7270	0,7329	0,7182	0,6954	0,6681	0,6418	0,6134

График зависимости:

Пример расчёта:

1. 

R=0.02/0.2163=0.09 Ом

2 . r=

3. =I₂*(R₂+r)

=0.2163*(0.09+34.05)=7.3845 А*Ом

4. Р_полн,=*I

P_полн=7.3845*0.2163=1.5970 Вт

5. P_{полезн.}=U*I

P_полезн=0.02*0.2163=0.0043 Вт

6.

Вычисление погрешности:

3. Cистематическая погрешность

где -показания вольтметра при -м измерений ; -среднее значение показаний вольтметра; n- число измерений.

0,08

4. Случайная погрешность

P_полн.=0,02*0.0001+0.2163*0.06=0.01

P_полн.=

=0.2163*0.08+7.3845*0.0001=0.02