Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Ел-во и маг.doc
Скачиваний:
8
Добавлен:
21.02.2016
Размер:
989.18 Кб
Скачать

Порядок выполнения работы

1. Собрать электрическую цепь по схеме

Е

2. При разомкнутом ключе замкнуть ключ и измерить э.д.с. Е источника тока. Значение э.д.с. внести в таблицу.

3. Замкнуть ключ и реостатом установить минимальный ток I во внешней цепи. Записать показания амперметра и вольтметра.

4. Увеличивая последовательно силу тока I и фиксируя соответствующие значения напряжения U, доводят ее до максимального значения (указания об изменении тока дает преподаватель).

5. Полученные значения тока I и напряжения U занести в таблицу и по формулам (2) и (4) рассчитать полезную мощность и к.п.д..

6. Построить в одной и той же координатной плоскости графики зависимости полезной мощности от силы тока и к.п.д. от силы тока, т.е. ,.

Таблица

E, B

I, A

U, B

, Вт

Контрольные вопросы

  1. Дайте определение электрического тока.

  2. Каковы условия существования тока.

  3. Дайте определения силы тока, э.д.с., напряжения. В каких единицах измеряются эти величины.

  4. Запишите и сформулируйте закон Ома для однородного участка цепи; для замкнутой цепи

  5. Запишите формулы полезной и полной мощностей тока

6. При каких условиях полезная мощность будет иметь максимальное значение? Чему равен при этом кпд источника тока?

Литература

1. Курс общей физики А.С. Шубин

2. Курс физики Р.И. Грабовский

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2.6

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРАНСФОРМАЦИИ

И КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ТРАНСФОРМАТОРА

Приборы и принадлежности: трансформатор школьный, два амперметра

(1 А) и (5 А), два вольтметра(300 В) и(15 В), два ключа, реостат, соединительные провода.

Цель работы: 1) практическое ознакомление с явлением

электромагнитной индукции;

  1. ознакомление с работой трансформатора;

  2. определение коэффициента трансформации трансформатора;

  3. определение коэффициента полезного действия трансформатора;

Теоретическое введение

В 1831 г. английский физик М. Фарадей открыл, что во всяком замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром, возникает электрический ток. Это явление называют электромагнитной индукцией, а возникающий ток индукционным.

Электродвижущая сила индукции , возникающая в контуре, прямо пропорциональна скорости изменения во времени магнитного потока Ф через поверхностьS, ограниченную контуром:

Знак “-” объясняется правилом Э. Ленца. В 1834 г. профессор Петербургской Академии Э. Ленц установил, что: индукционный ток имеет такое направление, что его магнитное поле противодействует изменению магнитного потока, пронизывающего контур.

Частным случаем явления электромагнитной индукции являются явления самоиндукции и взаимной индукции.

Взаимной индукцией называется возбуждение тока в контуре при изменении тока в другом (соседнем) контуре.

Контур, в котором изменяется ток, индуцирует ток не только в других, соседних, контурах, но и в самом себе. Это явление называется самоиндукцией. Электродвижущая сила самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения тока и зависит от индуктивности L контура:

На явлении взаимной индукции и самоиндукции основана работа трансформатора.

Трансформатор представляет собой две индуктивно связанные между собой цепи – две катушки, надетые на один сердечник. Трансформатор был изобретен в 1876 г. П.Н. Яблочковым. Трансформатор позволяет трансформировать, т.е. изменять в определенное число раз, силу тока и напряжение.

~~

Рис 1

Повышающий трансформатор применяют, например, при передаче электрической энергии на далекие расстояния. На месте потребления напряжение снова понижают.

Принципиальная схема трансформатора показана на рис 1. Первичная 1 и вторичная 2 катушки (обмотки), имеющие соответственно ивитков, надеты на замкнутый сердечник. Если первичную катушку включить в цепь переменного тока, то ток, проходя по ней, создаст переменный магнитный поток, который практически весь сосредоточен внутри сердечника и полностью пронизывает витки первичной и вторичной катушки. Тогда во второй катушке появится э.д.с.взаимной индукции, равная :

, (1)

а в первичной катушке появится э.д.с. самоиндукции :

(2)

Отношение этих э.д.с. равно:

(3)

Величина называетсякоэффициентом трансформации и показывает во сколько раз э.д.с. во вторичной обмотке больше (или меньше) э.д.с. в первичной обмотке.

При разомкнутой вторичной обмотке () сила тока в первичной обмотке будет иметь наименьшее значение, поэтому напряжения на зажимах обмотокимало будут отличаться от э.д.с.и. На этом основании отношение (3) можно записать:

(4)

Коэффициентом полезного действия трансформатора называется отношение полезной мощности к потребляемой:

Полезная мощность равна:

(5)

Потребляемая мощность:

(6)

где и- углы сдвига фаз между соответствующим током и напряжением. Из-за малости этих углов сдвигом фаз можно пренебречь. Тогдакпд трансформатора определится формулой:

(7)

Коэффициент полезного действия трансформатора зависит от тока . С увеличениемкпд увеличивается. Коэффициент полезного действия трансформатора можно сделать достаточно высоким, если снизить потери, возникающие при передаче энергии из цепи первичной обмотки в цепь вторичной обмотки.

Эти потери связаны с выделением джоулевого тепла в обмотках трансформатора, с затратами на перемагничивание материала сердечника и с нагревом сердечника вихревыми потоками.

В сердечнике трансформатора, находящимся в переменном магнитном поле, возникают вихревые токи. Чтобы уменьшить вихревые токи сердечник изготавливают из отдельных изолированных друг от друга листов. Это увеличивает электрическое сопротивление сердечника, не ухудшая его магнитные свойства. Этот же результат достигается применением ферритов, имеющих высокое удельное сопротивление.