Описания лабораторных работ

Электростатика и постоянный ток

Оформление отчета

1.Расчеты

1.Построить графики зависимости R = f(t) для каждого проводника.

2.Рассчитать температурный коэффициент сопротивления α по формуле (5)

для каждого проводника. Значения сопротивлений R1 и R2 и соответствующие им температуры t1 и t2 определить из графиков R = f(t).

2.Защита работы

(ответы представить в письменном виде)

1.Что называется электрическим сопротивлением?

2.От чего зависит сопротивление проводника? Запишите формулу для расчета.

3.Как зависит электрическое сопротивление металлов от температуры? Запишите формулу.

4.Дайте определение температурного коэффициента сопротивления.

5.Сравните полученный экспериментально график с теоретической зависимостью. Сравните найденные значения температурных коэффициентов сопротивления α1, α2 с табличными. Сделайте вывод.

126

Электростатика и постоянный ток	Описания лабораторных работ
ПРОТОКОЛ
измерений к лабораторной работе №46
Выполнил(а)_____________________	Группа__________________

Проводник 1

t,

°C

R,

Ом

Проводник 2

t,

°C

R,

Ом

Дата________

Подпись преподавателя___________________

127

Описания лабораторных работ

Электростатика и постоянный ток

Лабораторная работа № 49

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОЩНОСТИ И КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ИСТОЧНИКА ЭДС ОТ СИЛЫ ТОКА

Цель работы – исследовать зависимость полезной мощности P, выделяющейся во внешней электрической цепи, от силы тока I; исследовать зависимость коэффициента полезного действия источника эдс от силы тока I.

Приборы и принадлежности: источник эдс, амперметр, вольтметр, реостат, выключатели.

Описание экспериментальной установки

Установка (рис. 1) состоит из источника эдс G1, вольтметра V, амперметра A, реостата R; ключей K1 и K2.

	G1
K2	P1
	V
	A	P2
K1	R

Рисунок 1

Общие положения

Полная мощность P0 , развиваемая источником электрической энергии, определяется формулой:

P0 = Iε,

(1)

где I – сила тока; ε – электродвижущая сила (эдс) источника электрической энергии.

Полезная мощность P, выделяющаяся во внешней части электрической цепи, определяется формулой:

P = IU ,

(2)

где U – напряжение на внешней части электрической цепи.

Коэффициент полезного действия η (кпд) источника эдс определяется отношением полезной мощности P к полной мощности P0 :

η =	P	.	(3)
	P
	0

128

Электростатика и постоянный ток	Описания лабораторных работ
Подставив (1) и (2) в формулу (3), получим
η = U .	(4)
ε

Если потребителем электрической энергии служит однородный проводник, то по закону Ома U = IR . Для замкнутой цепи, содержащей источник тока

ε = I (R + r),

(5)

где R – электрическое сопротивление внешнего участка электрической цепи; r – внутреннее сопротивление источника эдс.

Подставив записанные соотношения в формулу (4) и проведя преобразования, получим

η =	1			.	(6)
1 +		r
		R

Мощность, выделяемая на внешнем участке однородной электрической цепи, определяется законом Джоуля −Ленца:

	P = I 2 R .			(7)
	Используя (5), получим выражение для расчета полезной мощности
	P =	ε2 R	.	(8)
		(R + r)2

С помощью формулы (8) можно получить значение R, при котором полезная мощность достигает максимального значения. Приравнивая первую производную мощности Р по R к нулю и учитывая, что R и r всегда положительны, получим R = r. Полезная мощность достигает максимального значения, если сопротивление внешней электрической цепи равно внутреннему сопротивлению источника электрической энергии эдс которого ε:

Pmax = ε2

4 r

Из анализа формулы (6) следует, что кпд в этом случае равен 0,5.

Зная максимальную полезную мощность Pmax и эдс ε, можно определить внутреннее сопротивление источника:

	r =	ε2	.	(9)
		4P
		max

129