Изучение комплекта электроснабжения типаКэф-8

Комплект электроснабжения типа КЭФ-8 предназначен для оснащения кабинетов физики . Он обеспечивает питание потребителей напряжением от 0 до 42В постоянного и переменного тока с током нагрузки не более 6,3 А и может быть применен как для демонстрационных опытов, так и для лабораторных работ. При проведении лабораторных работ комплект обеспечивает снабжение 20 рабочих мест выпрямленным напряжением 4 В с током нагрузки до 1,2А. В состав комплекта входят преобразователь учебный ПУ 42-6, выпрямитель учебный типа ВУ-4 (20 штук), штепсельная розетка на напряжение 42 В (20 штук), штепсельные вилки, установочный провод, служащий для монтажных работ в физическом кабинете. Общий вид преобразователя показан на рисунке 4. На лицевой панели прибора смонтированы ручка плавной регулировки напряжения вторичной цепи от 0 до 42В, лампа Н1, сигнализирующая включение цепи, сетевой выключатель Si, зажимы отдельно переменного и постоянного тока напряжением до 42В, розетки для подачи напряжения на рабочие столы учащихся. С тыльной стороны смонтированы автоматический предохранитель, служащий для защиты преобразователя от токов короткого замыкания и длительных перегрузок, зажимы «земля» и сетевой шнур.

Схема выпрямителя ВУ-4 приведена на рисунке 5, а его общий вид на рисунке 6. Упрощенная схема соединений комплекта в физическом кабинете показана на рисунке 7.

Комплект КЭФ-8 имеет два исполнения.Рассмотренный вариант включает преобразователь без измерительных приборов, в другом варианте на лицевой панели преобразователя имеются вольтметр и амперметр.

Комплект электроснабжения типа КЭФ-10 предназначен для оснащения физических кабинетов средних школ и применяется для обеспечения электропитанием приборов при выполнении демонстрационных опытов, проведении фронтальных лабораторных работ и физического практикума.

В комплект входят щит питания учебный ЩПУ, выпрямитель учебный типа ВУ-4 (20 штук), штепсельная розетка на напряжение 42В (20 штук), установочный провод.

Общий вид щита показан на рисунке 9. На лицевой стороне передней панели щита питания, служащий одновременно дверкой, расположены автоматический выключательSF1, предназначенный для включения напряжения питающей сети, а так же для защиты сети от токов короткого замыкания; лампа H1, сигнализирующая о включении щита в сеть; тумблеры SA1, SA2, SA3, служащие для включения каждой из трех линий, автоматические выключатели SF2, SF3, SF4, служащие для включения нагрузки и защиты линий от перегрузок и короткого замыкания, лампочки Н2, Н3, Н4, сигнализирующие о включении линий нагрузки. Внутри щита питания на боковой стороне передней панели расположены тумблеры SA4, SA 5, SA 6 переключения на напряжение 36 и 42В, а также предохранители. Для доступа к тумблерам необходимо нажать на защелку и открыть переднюю панель до упора. Схемы выпрямителей комплектов КЭФ-8 и КЭФ-10 принципиально не отличаются.

Лабораторная работа. Определение эффективности установки с электрическим нагревателем.

Оборудование: весы, разновес, термометр, амперметр, вольтметр, часы, калориметр, батарея аккумулятора, выключатель, спираль для нагревания (спирали для нагревания обычно бывают натянуты между концами стержней; перед проведением работы спирали надо оттянуть так, чтобы концы стержней едва касались поверхности воды, а середина спирали доходила бы почти до дна стакана), провода соединительные, вода (рис 8).

Под эффективностью, или КПД, водонагревательной установки с электрическим нагревателем подразумевают отношение увеличения внутренней энергии нагреваемой воды к электрической энергии, выделенной электронагревательным элементом. Это отношение всегда меньше единицы вследствие того, что нагревание воды, которое мы считаем полезным расходом энергии, всегда сопровождается также нагреванием сосуда и окружающих тел.

Примером водонагревателя может служить калориметр с водой и погруженной в нее полностью нихромовой спиралью.

Для выполнения работы составляют электрическую цепь из аккумулятора, амперметра, нагревательной спирали и выключателя. Все эти приборы соединяют последовательно. Параллельно спирали к её зажимам присоединяют вольтметр.

Затем взвешивают внутренний сосуд калориметра; налив в него немного больше половины воды, взвешивают снова с водой и определяют массу воды. Собирают калориметр, погружают спираль в воду и, измерив температуру воды, включают ток. Момент включения тока замечают по часам. По амперметру и вольтметру измеряют силу тока и напряжение. Через 5-6 минут, в течение которых несколько раз перемешивают воду термометром, ток выключают. Вторично измеряют температуру воды и приступают к обработке результатов измерения.

Результаты опыта:

Масса внутреннего сосуда калориметра m₁ = _____________________

Масса внутреннего сосуда калориметра с водой m₂ =_______________

Масса воды m = m₂ - m_{1 ;}___m=_________________________________

Начальная температура воды t⁰₁ = ______________________________

Сила тока в спирали I =_______________________________________

Напряжение U = _____________________________________________

Повышение температуры t⁰₂ - t⁰₁ = ______________________________

Время нагревания t = _________________________________________

Изменение внутренней энергии воды вычисляют по формуле:

Q = cm(t⁰₂ - t⁰₁); Q = __________________________________________

___________________________________________________________

а энергию, выделенную электрическим током, — по формуле:

A = I * U * t; A= ____________________________________________

___________________________________________________________

Эффективность водонагревателя будет выражаться отношением энергии, израсходованной на нагревание воды, к энергии, выделенной спиралью:

η = η =

___________________________________________________________

Разумеется, что коэфициент полезного действия данной установки зависит не только от ее устройства. Он зависит также от мощности водонагревателя и температуры, до которой нагревают воду. Чем больше мощность нагревателя, тем быстрее происходит нагревание, а следовательно, уменьшаются потери тепла. Вместе с тем при более высокой температуре потери тепла происходят быстрее, чем при низкой температуре.

Очевидно, что КПД нашей установки при нагревании воды до кипения оказался бы значительно ниже. Не исключено, что при данной мощности нагревателя по мере повышения температуры потери энергии в окружающее пространство станут равными поступлению энергии из спирали раньше, чем вода будет нагрета до кипения, и вода в таком случае вообще не закипит.