![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Теоретические основы лабораторной работы
ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего Профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ» Отчет по лабораторной работе №5 По дисциплине: Физика Тема: Энергетика источника тока
Выполнил: студент АПН – 15 /Якимова А.Н. / (подпись) (Ф.И.О.) ПРОВЕРИЛ: Руководитель: доцент ________________ /Стоянова Т.В. / кафедры ОТФ (подпись) (Ф.И.О) (должность) Санкт-Петербург
Цель работы: 1. Определение внутреннего сопротивления и ЭДС различных источников электроэнергии. 2. Определение режима согласования источника с нагрузкой. 3. Исследование зависимостей полезной и полной мощности, развиваемых источником тока, и его коэффициента полезного действия (КПД) от нагрузочного сопротивления. Теоретические основы лабораторной работы Явление, используемое в данной работе- изменение магнитного потока кругового тока в пространстве. Электрический ток - любое упорядоченное (направленное) движение электрических зарядов. За направление тока принимается направление, в котором перемещаются положительные носители. Постоянный ток - ток, сила тока и направление которого не меняются со временем. Для возникновения и существования электрического тока необходимо, с одной стороны, наличие свободных носителей тока - заряженных частиц, способных перемещаться упорядоченно, с другой - наличие электрического поля, энергия которого, каким-то образом восполняясь, расходовалась бы на их упорядоченное движение. Для существования постоянного тока необходимо наличие в цепи устройства, способного создавать и поддерживать разность потенциалов за счет работы сил неэлектрического происхождения (сторонних сил). Такие устройства называются источниками тока. Основной закон, используемый в данной работе - закон Ома. Для однородного участка цепи он выглядит следующим образом: Закон Ома для замкнутой цепи: Сила тока – скалярная физическая величина, определяемая электрическим зарядом, проходящим через поперечное сечение проводника за единицу времени. Это количественная характеристика электрического тока.
Сопротивление – величина, характеризующая сопротивление проводника электрическому току. Для однородного линейного проводника длиной l и площадью поперечного сечения S сопротивление равно: Напряжение – обобщенное понятие разности потенциалов. Физическая величина, определяемая работой, совершаемой суммарным полем электростатических (кулоновских) и сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда на данном участке цепи. U=j1-j2+e12, где(j1-j2) – разность потенциалов, В.e12 – электродвижущая сила на данном участке цепи, В. Разность потенциалов – физическая величина, определяемая работой, совершаемой силами поля при перемещении единичного положительного заряда из точки с большим потенциалом в точку с меньшим. Электродвижущая сила (ЭДС) – физическая величина, определяемая работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда из точки с меньшим потенциалом в точку с большим потенциалом: Мощностью называется работа, совершаемая в единицу времени:
Для замкнутой цепи мощность равна: P=ε I Полезной мощностью называется мощность, выделяемая на внешнем сопротивлении: Полной мощностью называется сумма мощностей, выделяемых на внешнем и внутреннем сопротивлениях: Коэффициентом полезного действия источника тока называется отношение полезной мощности к полной: Полная мощность достигает свое наибольшее значение при R=0 (случай короткого замыкания) и уменьшается при увеличении внешнего сопротивления. Наибольшее значение полезной мощности достигается при R=r.
Схема установки: e- ЭДС источника тока; К- ключ; V- вольтметр; А- амперметр; R-реостат.
Основные расчётные формулы: 1) Электродвижущая сила источника тока (ЭДС) 2) Полезная мощность
3) Полная мощность 4) Коэффициент полезного действия
Погрешности прямых измерений: Погрешности косвенных измерений:
Таблицы результатов измерений и вычислений: Таблица 1 – Результаты измерений и расчётов параметров нестабилизированного источника электроэнергии.
Примеры расчётов: 1) Внутреннее сопротивление 2) ЭДС источника тока 3) Полезная мощность 4) Полная мощность 5) Коэффициент полезного действия 6) Расчет погрешности
Графический материал: Рис. 1 – Зависимость полной мощности от внешнего сопротивления
Рис. 2 – Зависимость полезной мощности от внешнего сопротивления
Рис. 3 – Зависимость КПД от внешнего сопротивления
Вывод: В ходе лабораторной работы определён ЭДС с помощью прямых и косвенных измерений. Рассчитанное значение близко к измеренному прямым путём. Погрешность при расчете ЭДС составила 0, 5%. Полная мощность (Pполн), развиваемая источником тока, достигает максимума в режиме короткого замыкания, т.е. при R = 0, что видно из графика на рисунке 1.Из графика на втором рисунке можно сделать вывод о том, что полезная мощность (Pполезн) равна нулю при крайних значениях внешнего сопротивления: при R= 0 и R ®¥, а максимум полезной мощности достигается при R = r. Из графика на рисунке 3 получим, что при росте нагрузочного сопротивления (R), растёт кпд (η). Выводы сделанные с помощью графического материала согласуются с теорией.
|