![]() |
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
![]() |
Лабораторная работа №5 Исследование электрической цепи источника постоянного тока |
Министерство Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет) им. Г.В. Плеханова Кафедра физики Лабораторная работа №5 на тему: Исследование электрической цепи источника постоянного тока. Выполнила Синёва Е. В. Проверил Фицак В.В. Санкт-Петербург 2002 г. Цель работы – определение электродвижущей силы источника тока (ЭДС), внутреннего сопротивления источника тока, исследование зависимостей полезной и полной мощности, развиваемых источником тока, и его коэффициента полезного действия (КПД) от нагрузочного сопротивления. Общие сведения Рассмотрим электрическую цепь, представленную на рис. 1. Допустим, что ключ К разомкнут. В этом случае электрический ток идёт только через вольтметр и источник тока. Допустим далее, что вольтметр имеет достаточно большое омическое сопротивление. Тогда током, протекающем в цепи, можно в первом приближении пренебречь. Поскольку мы пренебрегаем током в цепи, постольку отсутствует падение напряжения на внутреннем сопротивлении r источника и, как следствие, разность потенциалов на клеммах источника оказывается равной (. Таким образом, при разомкнутом ключе вольтметр регистрирует ( - величину электродвижущей силы (ЭДС) источника тока. Погрешность определения величины ( по данной методике возникает по двум причинам: 1. используемый для измерения вольтметр обладает ограниченной точностью; 2. через источник тока и вольтметр всё же течёт некоторый малый ток, который вызывает падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника, и поэтому показания вольтметра будут несколько меньше величины (. Теперь допустим, что ключ К замкнут. В этом случае через внешнее сопротивление R пойдёт электрический ток, сила которого определяется законом Ома для замкнутой цепи: (1) Прохождение электрического тока в цепи вызывает падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника тока, равное Ir. Поэтому показание вольтметра U будут меньше ЭДС источника на величину падения на внутреннем сопротивлении: В последнем соотношении все величины, кроме внутреннего сопротивления, известны из измерений и поэтому величина r и падение напряжения на внутреннем сопротивлении, равное Ir, могут быть рассчитаны. Рассмотрим теперь конкретные режимы работы источника тока. Исходя из закона Ома (1), можно показать, что ток в замкнутой цепи достигает наибольшего значения, равного , при R=0. Этот режим работы источника режимом короткого замыкания. Если наоборот, сопротивление внешней цепи R((, то ток асимптотически стремится к нулю. Такой режим называется режимом холостого хода. В этом случае, как было показано ранее, разность потенциалов между клеммами источника равна ЭДС. Отметим также, что разность потенциалов U на клеммах источника одновременно является и падением напряжения на внешнем сопротивлении (см. рис. 1) и поэтому по закону Ома для участка цепи (2) Так как сила тока I и разность потенциалов U измеряются приборами, задействованными в электрической цепи, то по соотношению (2) может быть определена величина внешнего (нагрузочного) сопротивления R. Таким образом, по измерениям в режимах разомкнутого и замкнутого ключа K могут быть определены как параметры источника тока ( и r, так и величина внешнего сопротивления R.
Рассмотрим также замкнутую электрическую цепь с точки зрения развиваемой источником мощности. Как известно, мощность, выделяемая в виде тепла при прохождении электрического тока через сопротивление, определяется законом Джоуля-Ленца: (3) Соотношение (3) определяет полезную мощность, развиваемую источником на внешнем сопротивлении R. Аналогичное соотношение, но с сопротивлением r определяет мощность, выделяющуюся в виде тепла на внутреннее сопротивление источника. Полная мощность является суммой полезной мощности и мощности, выделяющейся на внутреннее сопротивление: (4) И, наконец, заметим, что коэффициент полезного действия (КПД) источника постоянного тока: (5) Используя соотношения (3) – (5) можно показать, что . (6) Полная мощность, развиваемая источником тока, достигает максимума в режиме короткого замыкания, т.е. при R=0. В этом случае вся тепловая мощность выделяется внутри источника тока на его внутренне сопротивление. С ростом внешнего сопротивления полная мощность уменьшается, асимптотически приближаясь к нулевому значению. Полезная мощность изменяется в зависимости от внешнего сопротивления более сложным образом. Действительно, Pполезн=0 при крайних значениях внешнего сопротивления: при R=0 и R((. Таким образом, максимум полезной мощности должен приходиться на промежуточные значения внешнего сопротивления. Величину внешнего сопротивления, соответствующую максимуму полезной мощности, можно найти, используя метод дифференциального исчисления. Можно показать, что максимум полезной мощности соответствует R=r, т.е. равенству внешнего и внутреннего сопротивлений. В электротехнике режим максимальной полезной мощности называется режимом согласования источника тока с его нагрузкой. Легко видеть, что R=0 при (=0. При R(( величина ( асимптотически стремится к единице. Интересно отметить, что в режиме максимальной полезной мощности (=0,5, т.е. 50%. Основные рабочие формулы: 1. Расчет полезной мощности. Рполез= U I U-разность потенциалов на клеммах, В I- сила тока, А 2. Расчет полной мощности. Рполн= -ЭДС 3. Расчет КПД (=. Рполез /. Рполн =U/ Таблица измерений и вычислений. I, A 0,21 0,16 0,13 0,11 0,097 0,085 0,076 0,068 0,062 0,057 U, B 0,02 1,62 2,64 3,33 3,84 4,2 4,49 4,70 4,86 5,02 R, Ом 0,09 10,1 20,3 27,75 34,84 49,4 59,07 69,11 78,38 88,07 2 Pполн, 0,39 0,31 0,25 0,21 0,17 0,15 0,146 0,13 0,12 0,11 Вт Pполез, 0,00 0,26 0,34 0,36 0,34 0,33 0,34 0,32 0,3 0,28 Вт 4 ? 0,01 0,8 1,36 1,7 0,06 2,2 2,3 2,46 2,5 2,54 r 34 20.5 25 79 24 26.25 26.7 32 i 7 5.3 5.8 11 6.3 6.48 6.51 6.8 =0.000011; Вывод: В проведенной лабораторной работе была определенна ЭДС источника тока, исследование зависимости полезной и полной мощности, развиваемых источником тока , и его КПД от нагрузочного сопротивления. ----------------------- VA(KРис. 1.
Кроме того, АБС предотвращает торможение юзом в экстренной ситуации. С ее помощью удается достичь максимальной эффективности, надежности и безопасности торможения. Электрооборудование Чтобы получить электроэнергию на автомобиле, без которой современная машина работать не может, на ней устанавливают генератор и аккумуляторную батарею. С помощью электрического тока происходит зажигание рабочей смеси в бензиновых и газосмесительных двигателях, пуск двигателя стартером, работает световая и звуковая сигнализация, освещение, контрольно-измерительные приборы. Генератор превращает механическую энергию в электрическую, а аккумуляторная батареяPхимическую энергию в электрическую. Аккумуляторная батарея состоит из шести свинцово-кислотных аккумуляторов и является химическим источником постоянного тока, питая электрическим током приборы электрооборудования автомобиля, когда не работает двигатель, а также при работе двигателя на малой частоте вращения коленчатого вала и при пуске двигателя стартером. Устройство и принцип действия кислотных аккумуляторов
1. Проектирование электродвигателя постоянного тока
3. Исследование режимов работы источника, приемника и линии электропередачи постоянного тока
4. Исследование нелинейных цепей постоянного тока
5. Электродвигатели постоянного и переменного тока
9. Исследование электрической цепи переменного тока при последовательном соединении
10. Приёмо-сдаточные испытания двигателей постоянного тока. Испытание электрической прочности изоляции
11. Исследование половых различий при работе с Интернетом на примере российских пользователей
12. Исследование путей повышения эффективности работы гусеничного двигателя /1-3/
13. Машины постоянного тока параллельного возбуждения
14. Обмотки якорей машин постоянного тока
15. Система автоматического регулирования генератора постоянного тока
16. Измерение постоянных токов
17. Расчет разветвленной электрической цепи постоянного тока
18. Порядок установления и сроки испытания при приеме на работу: исследование возникающих проблем
19. Разработка потенциометрической установки постоянного тока У355
20. Основные свойства и методы расчета линейных цепей постоянного тока
21. Приёмо-сдаточные испытания двигателей постоянного тока. Испытание электрической прочности изоляции
25. Двигатель постоянного тока
26. Изучения применения закона ома для цепей постоянного тока
27. Проектирование электрической тяговой подстанции постоянного тока
28. Расчет линейных цепей постоянного тока
29. Расчет цепей постоянного тока
30. Расчет электромагнитного реле постоянного тока типа РС52
31. Расчёт сложных электрических цепей постоянного тока с использованием закона Кирхгофа
32. Техническая эксплуатация и ремонт двигателей постоянного тока
33. Усилитель постоянного тока
34. Электрические цепи постоянного тока
36. Методы расчета цепей постоянного тока
41. Работа с каталогами и подкаталогами. Работа с файлами
43. Технология социальной работы как мастерство специалиста социальной работы
44. Технология социальной работы как мастерство специалиста социальной работы
45. Деревянные конструкции (лабораторные работы)
46. Лабораторные работы по охране труда в Угольной промышленности
47. Лабораторные работы по теории и технологии информационных процессов
48. Работа с файлами (лабораторная работа)
49. Лабораторные работы (в ХГТУ)
50. Разработка цикла лабораторных работ по основам работы в WINDOWS 2000
57. Лабораторные работы по охране труда в Угольной промышленности
59. Исследование работы реверсивных счетчиков
60. Постановка лабораторной работы по курсу волоконнооптические системы связи
61. Лабораторные работы по СХТП
62. Лабораторные работы по физике
63. Лабораторные работы по физике
64. Как правильно выбрать весы для работы в лаборатории (аналитические и лабораторные весы Госметр)
66. Лабораторная работа по экономике N1. ЛЭТИ 4 курс
67. Влияние факторов преаналитического этапа на качество результатов лабораторных исследований
68. Постоянный электрический ток
69. Лабораторная работа по БЖД (вар 7)
73. Отчет по лабораторной работе по курсу «Проектирование информационно–вычислительных комплексов»
75. Отчет по лабораторной работе
76. Отчет по лабораторной работе Термодинамика
78. Основы электробезопасности при выполнении лабораторных работ
81. Лабораторные работы по программированию
82. Лабораторная работа №1 по Delphi
89. Лабораторная работа по информатике ( практика )
90. Лабораторная работа по информатике ( Задачи )
91. Лабораторные работы в медВУЗе
92. Уравнение постоянного поля ионных токов
93. Разработка виртуальной лабораторной работы на базе виртуальной асинхронной машины в среде MATLAB
94. Разработка лабораторного стенда для исследования фотоэффекта
95. конструкцию и механизмы амперметров постоянного и переменного тока
96. Определение работы и мощности в цепи однофазного переменного тока
98. Исследование методов решения системы дифференциальных уравнений с постоянной матрицей