Практическая часть

Внимание!!! Перед сборкой схем убедитесь, что пакетный выключатель стенда (B_I) находится в положении "отключено", а индикаторы напряжения не горят.

Задание 1. Цель задания: исследование источника ЭДС в режиме генератора.

1. Соберите схему (рис.5), где: B_I – пакетный выключатель стенда,

рис.5

ЛАТР – лабораторный автотрансформатор типа РНШ (регулятор напряжения школьный), Д₄ – диод на панели блока диодов и источников E₁, E₂, E₃, R₁, R₃ – резисторы и В₂ – тумблер – на панели блока резисторов и выключателей. Кл. – тумблеры на панели лампового реостата "AX"."BY"."CZ". V – вольтметр с пределом 150В. А – амперметр с пределом до 1А.

Контакты, к которым присоединен вольтметр, (точки 2 и 3) будем считать клеммами источника ЭДС E₁. Сопротивления R₁, R₃ являются основной частью внутреннего сопротивления источника E₁.

2. Приведите схему в начальное состояние: выключатели В₁, В₂ и Кл. установите в положение "отключено". Ручку ЛАТРа поверните против часовой стрелки до упора. После получения разрешения преподавателя или лаборанта на проведение работы, вставьте вилку ЛАТРа в гнезда 127 В или 220 В на стенде.

3. Проведите опыт холостого хода (Определение ЭДС E₁). Для этого выключателем В₁ подайте напряжение на стенд. Ручкой ЛАТРа установите напряжение 100 В. В дальнейшем в задании 1 положение ручки не менять. Если сопротивление вольтметра много больше внутреннего сопротивления источника, то можно считать, что E₁ = U₂₃.

4. Работа источника под нагрузкой. Меняя постепенно сопротивление нагрузки с помощью лампового реостата от бесконечности (все лампы отключены I = 0) до минимального значения (все лампы включены) с помощью тумблеров Кл, снять внешнюю характеристику генератора U(I) для 12-15 точек. Из 3-5 точек определите среднее внутреннее сопротивление источника.

Для удобства разработайте таблицу для записи результатов измерений (I,U) и вычислений (R, Р_O, Р_Н, Р_r, η ). Β таблицу занести результаты опытов, выполненных в пунктах 3, 4, 5.

Выключатель B2- «выключен»
Кол-во ламп	ИЗМЕРИТЬ			ВЫЧИСЛИТЬ
	U.B	I.A	P.Вт	R	Pполн.	Pполезн.	Pпот.	
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
короткое замыкание

.

Выключатель B2- «включен»
Кол-во ламп	ИЗМЕРИТЬ			ВЫЧИСЛИТЬ
	U.B	I.A	P.Вт	R	Pполн.	Pполезн.	Pпот.	
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

5. Проведите опыт короткого замыкания. (Определение I_КЗ).

Для этого тумблером В₂ замкнуть накоротко сопротивление нагрузки. Определите внутреннее сопротивление источника, используя результаты опытов холостого хода и короткого замыкания. Сравните это значение с полученным в пункте 4.

6. Постройте на одном графике зависимости U(I), Р_O(I), Р_Н(I), Р_r(I), η(I). Постройте на другом графике зависимости U(R), Р_Н(R), η(R). При отчете объясните эти зависимости.

7. Составьте баланс мощности для трех случаев: при включении 5,10 и 15 ламп.

8. Дополнительное задание.

Снимите внешнюю характеристику U(I) источника Е₁, используя вместо резисторов R₁, R₃ лампу накаливания (две). Лампы можно использовать из группы ламп "АХ". Группы ламп "BY" и "CZ" использовать в качестве сопротивления нагрузки. Нарисуйте схему и согласуйте ее с преподавателем.

Задание 2. Цель задания: исследование источника ЭДС в режиме потребителя.

I. Изучите схему рис.6.

Точки "M, N" – это выходные клеммы исследуемого источника Е'₂, составленного из источников E₁, E₂, E₃ блока диодов и источников. R₅ – резистор блока резисторов и выключателей B₂, B₃. Он является частью внутреннего сопротивления источника E'₂.

И сточник E₁ представляет собой выпрямитель, собранный по мостовой схеме

рис.6

на диодах Д₁ - Д₄, получающий питание от ЛАТРа.

R₁ и R₃ – сопротивления, являющиеся частью внутреннего сопротивления источника Е₁

А – амперметр с пределом измерения 0,25 А;

V - вольтметр с пределом измерения 60 В или 150 В.

Определите, при каких положениях ключей В₂, В_З и Кл. вольтметр покажет ЭДС Е'₂ . Как определить внутреннее сопротивление источника Е₂ ? Ламповый реостат можно использовать в качестве сопротивления нагрузки.

2. Соберите схему рис.6. Приведите схему в начальное состояние (см. пункт 2 задания 1). Получите разрешение на проведение работы.

3. Проведите опыты по определению ЭДС Е₂ и его внутреннего сопротивления.

Номинальный ток источника Е'₂ не превышает 0,25 А.

4. Работа источника Е'₂ в режиме потребителя.

а) Рассчитайте напряжение на зажимах Е'₂ (точки·Μ, Ν) в предположении, что навстречу Е'₂ будет идти ток I = 0,1 A.

б) Расчет проверить экспериментально. Для этого:

1) разомкнуть ключи Кл.

2) замкнуть ключи В₂ и В_З.

3) при помощи ЛАТРа (источника Ε₁) установить по амперметру ток I = 0,1 А.

Сравните полученные показания вольтметра с расчетами.

5. Составьте баланс мощности источника E'₂ при работе его в режиме потребителя (I = 0,1 A).

6. Дополнительное задание.

Вопрос: можно ли с помощью лампового реостата изменить режим работы источника E'₂ с потребительского на генераторный?

Эксперимент.

Повторите опыт пункта 4 (т.е установите ток I = 0,1 А). Затем снимите показания вольтметра и амперметра при подключении ламп от 1 до 15. Постройте зависимости U(I) или U(N), где N – число подключенных ламп. Определите, при каком числе ламп режим работы источника E'₂ изменяется на генераторный.

Ответ подтвердите расчетами. Для этого определите ЭДС Ε₁ в этом опыте и его внутреннее сопротивление. Сопротивления ламп можно получить из данных пункта 3.

Задание 3.

Цель задания: измерение потенциалов в неразветвленной цепи и построение потенциальной диаграммы.

В схеме на рис.7 R₁ = 100 Oм, R₂ = 35 Oм, R₄ = 37,5 Oм, R₅ = 30 Ом –

сопротивления блока резисто ров и выключателей

. рис.7

E₁, E₂, E₃ – источники тока блока диодов и источников.

Для расчета потенциальных диаграмм необходимо знать ЭДС источников E₁, E₂, E₃. Внутренними сопротивлениями этих источников (порядка 1-2 Ом) в данном задании можно пренебречь.

1) Измерить ЭДС источников E₁, E₂, E₃ (можно без проверки).

2) Рассчитайте потенциалы точек L, M, N, O, P, Q, F относительно точки К для двух случаев: цепь разомкнута, цепь замкнута.

3) Соберите схему рис.7.

V – вольтметр с пределом измерения 15 В.

А – амперметр с пределом измерения 0,25 А. После получения разрешения включите стенд.

Подключая свободный конец вольтметра к точкам К, L, M, N, O, P, Q, F, измерьте потенциалы этих точек для двух случаев: цепь разомкнута, цепь замкнута. Запишите сопротивление вольтметра на используемых пределах. Постройте на одном графике теоретические и опытные потенциальные диаграммы. Сравните их. Объясните расхождения. Для отдельных точек (например, М) расхождения обоснуйте расчетами.