- •Предназначены для студентов технических специальностей заочной, ускоренной и дистанционной форм обучения.
- •Содержание
- •Предисловие
- •Вводная лабораторная работа "Определение плотности твердого тела"
- •Приборы и принадлежности: штангенциркуль, микрометр, весы с разновесами, исследуемый образец.
- •I. Измерение физических величин и классификация погрешностей.
- •Величины и единицы измерения в системе си
- •Методы определения численного значения измеряемой величины метод прямых измерений; метод косвенных измерений.
- •Погрешности (ошибки) измерений. Определение погрешностей при прямых измерениях: абсолютных и относительных.
- •Лабораторная работа № 5 "Определение основных параметров вращательного движения на примере махового колеса"
- •1. Основные понятия, законы и параметры вращательного движения
- •2. Описание установки. Методика определения параметров вращательного движения
- •Лабораторная работа №20 "Определение отношения молярных теплоёмкостей молекул воздуха"
- •1. Основные понятия и определения
- •Лабораторная работа № 31 "Определение удельного сопротивления проводника"
- •I. Краткая классификация электроизмерительных приборов
- •II. Электрическое сопротивление проводника
- •Контрольные вопросы:
- •Лабораторная работа № 37 "Исследование мощности и коэффициента полезного действия источника тока"
- •I. Основные понятия и формулы
- •II. Описание экспериментальной установки. Задания
- •Лабораторная работа № 40а "Определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли"
- •I. Краткое теоретическое введение
- •Рекомендательный список литературы Основной
- •Дополнительный
Контрольные вопросы:
-
По каким признакам можно проклассифицировать Электроизмерительные приборы?
-
Устройство и принцип действия приборов магнитоэлектрической и электромагнитной систем.
-
Приборами, какой системы можно измерять как переменные, так и постоянные токи; только постоянные токи; переменные токи? Почему?
-
Что определяет класс точности прибора: абсолютную или относительную погрешность прибора? Как рассчитать абсолютную погрешность электроизмерительного прибора?
-
Что такое цена деления и чувствительность электроизмерительного прибора? Какова связь между ними?
-
Как правильно включать вольтметр и амперметр в электрическую цепь?
-
Какими должны быть внутренние сопротивления приборов, чтобы они не внесли больших искажения в режим работа цепи?
-
Можно ли с помощью амперметра измерить напряжение на каком-либо участке цепи?
-
Что такое электрическое сопротивление проводника? От каких факторов и как зависит электрическое сопротивление проводника?
-
Вывести формулу для расчета электросопротивления при последовательном и параллельном их соединениях.
-
Вывести закон Ома, используя основные положения классической электронной теории проводимости металлов.
-
В какой последовательности и как проводились измерения удельного сопротивления проводника в данной работе?
Лабораторная работа № 37 "Исследование мощности и коэффициента полезного действия источника тока"
Цель работы: экспериментально установить зависимость мощности и КПД источника тока от величины потребляемого тока в цепи.
Приборы и принадлежности: Установка для экспериментального исследования мощности и КПД источника тока.
I. Основные понятия и формулы
Мощность в цепях постоянного тока:
а) на участке цепи, не содержащем ЭДС:
; (1)
б) на участке цепи, содержащем ЭДС:
; (2)
в) в замкнутой цепи – полная мощность
; (3)
г) во внешней цепи – полезная мощность
. (4)
Коэффициент полезного действия источника тока - отношение полезной мощности (мощности во внешней цепи) к мощности, развиваемой источником тока (полной мощности):
, (5)
где R – сопротивление внешнего участка цепи;
r – сопротивление внутреннего участка цепи (внутреннее сопротивление источника тока.
Зависимость коэффициента полезного действия источника тока от тока и сопротивления внешнего участка цепи:
. (6)
Условие, при котором мощность во внешней цепи максимальна: сопротивление внешнего участка цепи равно внутреннему сопротивлению источника тока (R=r).
II. Описание экспериментальной установки. Задания
Лабораторная установка для экспериментального исследования зависимости мощности и КПД источника тока от тока во внешней цепи представлена на (рис. 1).
Внутри установки все приборы смонтированы согласно электрической схеме (рис. 2), которая позволяет получить набор значений силы тока и электрического напряжения на реостате, на котором выделяется мощность (полезная мощность) исследуемого источника тока.
Задание. Установить зависимость мощности (полной и полезной) и КПД источника тока от тока во внешней цепи.
Порядок выполнения задания: Переключатель установить в нейтральное положение.
-
Определить цену деления вольтметра и миллиамперметра.
-
Установить переключатель в верхнее положение. В этом случае внешняя цепь разомкнута. Следовательно, вольтметр измеряет ЭДС источника тока.
-
Переключатель установить в нижнее положение. В этом случае происходит подключение внешней цепи к источнику тока.
-
Изменяя реостатом сопротивление внешнего участка цепи (вращая рукоятку реостата) установить минимальное значение тока, равное 15 мА, снять показание вольтметра. Полученное значение напряжения во внешней цепи занести в таблицу.
-
Изменяя значение тока в цепи на 6 мА (увеличивая ток в цепи) определить значение напряжения на внешнем участке цепи. Полученные результаты занести в таблицу.
-
По формулам (1), (3), (5) рассчитать значения W1, W2, .
-
Построить графики зависимости W1=f(I), W2=f(I), =f(I).
-
Провести анализ полученных результатов.
Примечание. В целях сохранения работоспособности источника тока в течение длительного времени, после каждого установления соответствующего значения тока и определения напряжения, ручку переключателя необходимо устанавливать в нейтральное положение, при котором источник тока отключается.
Таблица.
№ п/п |
I 10-3, А |
U, B |
W1=IU 10-3, Вт |
W2=IE 10-3, Вт |
=W1/W2, % |
1 |
15 |
|
|
|
|
2 |
21 |
|
|
|
|
3 |
27 |
|
|
|
|
4 |
33 |
|
|
|
|
5 |
39 |
|
|
|
|
6 |
45 |
|
|
|
|
7 |
51 |
|
|
|
|
8 |
57 |
|
|
|
|
9 |
63 |
|
|
|
|
10 |
69 |
|
|
|
|
11 |
75 |
|
|
|
|
12 |
81 |
|
|
|
|
Контрольные вопросы:
-
Напишите формулы закона Ома для замкнутой цепи и для участка цепи.
-
Напишите формулу для определения полезной мощности источника тока в замкнутой цепи.
-
При каком условии КПД источника тока окажется максимальным.
-
Напишите формулу для определения полной мощности в цепи постоянного тока.
-
Напишите формулы для определения КПД источника тока.
-
Какое соотношение сопротивлений в цепи соответствует экономически выгодным условиям работы источника тока.
-
Как изменится КПД, если источник тока заменить другим с меньшим внутренним сопротивлением, но с той же ЭДС.