Материал: 0501 Конунников ЛР10-3
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»
кафедра физики
Отчет по лабораторной работе № 10 «Передача мощности в цепи постоянного тока»
Выполнил: Конунников Г. А.
Группа № 0501
Преподаватель: Шейнман И. Л.
Вопросы |
|
Задачи ИДЗ |
Даты |
Итог |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
коллоквиума |
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
43 |
68 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Санкт-Петербург, 2021
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10
Передача мощности в цепи постоянного тока
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: экспериментальное исследование зависимости полезной мощности, полной мощности и коэффициента полезного действия (КПД) ис¬точника от отношения сопротивлений нагрузки и источника.
ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: стенд для сборки измерительной цепи; два источника с различными электродвижущими силами (ЭДС); миллиамперметр и вольтметр; переменный резистор. Схема установки для исследования цепи постоянного тока представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Схема установки для исследования цепи постоянного тока
Источник ЭДС E с внутренним сопротивлением Ri, нагруженный на внешнее сопротивление R1, создаёт в цепи (рис. 1) ток
I = E/(R1 + Ri).
Полная мощность P = EI, развиваемая источником, делится между нагрузкой и источником следующим образом:
Pe/P = Ue/U = R1/(R1 + Ri) = ,
Pi/P = Ui/U = Ri/(R1 + Ri) = 1 – ,
где Pe = IUe – мощность, выделяющаяся в нагрузке (полезная), Pi = IUi – мощность, выделяющаяся на внутреннем сопротивлении источника; Ue и Ui – падения напряжения на нагрузке и на внутреннем сопротивлении источника соответственно; – КПД источника.
С увеличением внутреннего сопротивления от нуля (короткое замыкание) до бесконечности (разомкнутая цепь) напряжение Ue возрастает от нуля до значения, равного ЭДС, а ток в цепи уменьшается от Iкз = E/Ri при коротком замыкании до нуля при разомкнутой цепи.
Мощность Pe равна нулю как при коротком замыкании, так и при разомкнутой цепи. Максимальная полезная мощность Pe max достигается, когда R1 = Ri, при так называемом согласовании сопротивлений источника и нагрузки. В этом случае
Pe max = E2/(4Ri).
Полная мощность P с увеличением сопротивления нагрузки уменьшается и в режиме согласования составляет P = E2/(2Ri), т. е. половину мощности, развиваемой источником в режиме короткого замыкания:
Pкз = E2/Ri.
Напряжение Ue в режиме согласования равно половине ЭДС E.
КПД источника равен нулю при коротком замыкании и единице при разомкнутой цепи; в согласованном режиме = 0.5.
Протокол наблюдений лабораторная работа № 10 передача мощности в цепи постоянного тока
Таблица
1 –
Данные измерений при
№ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
I,
|
10 |
8,4 |
9,2 |
7 |
5,4 |
4 |
3,3 |
3 |
2,5 |
2,2 |
2,2 |
2 |
1,8 |
|
0 |
0,8 |
1 |
1,4 |
3,2 |
3,6 |
4 |
4,2 |
4,6 |
4,8 |
5 |
5,1 |
5,1 |
,
B
Таблица
2 –
Данные измерений при
№ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
I, |
7,8 |
8 |
6,7 |
5 |
4 |
3,4 |
3,2 |
2,8 |
2,6 |
2,4 |
2,2 |
2 |
2,4 |
, B |
0,8 |
1 |
1,2 |
2,8 |
3,8 |
4,2 |
4,6 |
5 |
5,4 |
5,2 |
5,4 |
5,8 |
5,6 |
Выполнил Конунников Г.А.
Факультет ИБС
Группа № 0501
“____” __________ _____
Преподаватель: Шейнман И. Л.
Лабораторная работа № 10 обработка результатов
Рассчитаем по соответствующим формулам значения
для каждого источника, результаты
вычислений сведем в таблицы.
Полученные
результаты измерений и вычислений для
источника G1
приведены в таблице 3.
При
Таблица 3 – Результаты измерений и вычислений для источника G1
№ |
I,
|
|
|
|
|
|
1 |
10 |
0 |
0,056 |
0 |
0 |
0 |
2 |
8,4 |
0,8 |
0,047 |
0,00672 |
0,1429 |
0,16666667 |
3 |
9,2 |
1 |
0,0515 |
0,0092 |
0,1786 |
0,2173913 |
4 |
7 |
1,4 |
0,0392 |
0,0002744 |
0,007 |
0,33333333 |
5 |
5,4 |
3,2 |
0,0302 |
0,01728 |
0,5714 |
1,33333333 |
6 |
4 |
3,6 |
0,0224 |
0,0144 |
0,6429 |
1,8 |
7 |
3,3 |
4 |
0,0185 |
0,0132 |
0,7143 |
2,5 |
8 |
3 |
4,2 |
0,0168 |
0,0126 |
0,75 |
3 |
9 |
2,5 |
4,6 |
0,014 |
0,0115 |
0,8214 |
4,6 |
10 |
2,2 |
4,8 |
0,0123 |
0,01056 |
0,8571 |
6 |
11 |
2,2 |
5 |
0,01232 |
0,011 |
0,8929 |
8,333333333 |
12 |
2 |
5,1 |
0,0112 |
0,0102 |
0,9107 |
10,2 |
13 |
1,8 |
5,1 |
0,01008 |
0,00918 |
0,9107 |
10,2 |
Полученные
результаты измерений и вычислений для
источника G2
приведены в таблице 4. При
Таблица 4 – Результаты измерений и вычислений для источника G2
№ |
I, |
|
|
|
|
|
1 |
7,8 |
0,8 |
0,0562 |
0,00624 |
0,1111 |
0,125 |
2 |
8 |
1 |
0,0576 |
0,008 |
0,1389 |
0,16129032 |
3 |
6,7 |
1,2 |
0,0482 |
0,00804 |
0,1667 |
0,2 |
4 |
5 |
2,8 |
0,036 |
0,00018 |
0,005 |
0,63636364 |
5 |
4 |
3,8 |
0,0288 |
0,0152 |
0,5278 |
1,11764706 |
6 |
3,4 |
4,2 |
0,0245 |
0,01428 |
0,5833 |
1,4 |
7 |
3,2 |
4,6 |
0,023 |
0,01472 |
0,6389 |
1,76923077 |
8 |
2,8 |
5 |
0,0202 |
0,014 |
0,6944 |
2,27272727 |
9 |
2,6 |
5,4 |
0,0187 |
0,01404 |
0,75 |
3 |
10 |
2,4 |
5,2 |
0,0173 |
0,01248 |
0,7222 |
2,6 |
11 |
2,2 |
5,4 |
0,01584 |
0,01188 |
0,75 |
3 |
12 |
2 |
5,8 |
0,0144 |
0,0116 |
0,8056 |
4,142857143 |
13 |
2,4 |
5,6 |
0,01728 |
0,01344 |
0,7778 |
3,5 |