Теоретическая часть. Закон Ома для однородного участка цепи гласит: падение напряже­ния u на однородном

Закон Ома для однородного участка цепи гласит: Падение напряже­ния U на однородном участке цепи (или разность потенциалов 𝜑 между его крайними точками) равно произведению сопротивления R участка и силы тока I

U=𝜑₁ – 𝜑₂ =IR (1)

Закон Ома для замкнутой цепи: Электродвижущая сила 𝜀, дейст­вующая в замкнутой цепи, равна сумме падений напряжений на участках этой цепи:

𝜀=IR+Ir=I(R+r), (2)

где 1R - падение напряжений на внешних участках цепи (R - сумма всех внешних сопротивлений),

1r - падение напряжения внутри источника электрического тока (r -внутреннее сопротивление источника).

Электродвижущая сила источника равна разности потенциалов на его выводах при разомкнутой цепи.

Электрический ток представляет собой, перемещение заряда dq под действием электрического поля. Работа по перемещению заряда между точ­ками 1 и 2 (рис.1) участка цепи с потенциалами φ₁ и 𝜑₂ и сопротивлением R, равна

dA=(𝜑₁-𝜑₂)dq=Udq=IUdt=I²Rdt=(U²/r)dt (3)

где сила тока I=dq/dt.

Мощностью электрического тока Р называют работу, произведенную

в единицу времени

Если напряжение измеряется в вольтах (В), сила тока - в амперах (А), сопротивление - в омах (Ом), то работа измеряется в джоулях (Дж)_; а мощ­ность - в ваттах (Вт).

Формула (4) определяет полезную мощность P_полез., выделяемую на сопротивлении R.

Полная мощность Р_полн, расходуемая в замкнутой цепи (рис. 1),

складывается из Р_полеез. и мощности, теряемой на внутреннем сопротивлении r источника,

Отношение Р_попез. и Р_полн. Составляет коэффициент полезного действия 𝜂

(к. п. д.) источника

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с теорией работы и лабораторной установкой.

2. Включить установку в сеть.

3. Изменяя снять десять пар значений I и U изаписать их в
таблицу.

Результаты эксперимента

ε=... В Таблица

№ Опыта	I, мА	I, А	U, В	R, Ом	Pполн Вт	Pполезн=JUВт		r, Ом

5.Для каждого опыта вычислить значения R, Рполн, Рполез., 𝜂.

6.Для трет средних опытов (№ 4-6) рассчитать внутреннее сопротив­ление г источника и вычислить среднее арифметическое значение r _ср.

7.В одной системе координат построить три графика Р_полн=f(R), Рполез.=f(R) и η =f(R).

8.По графику Pполез.=f(R) определить при каких значениях R дос­тигается максимальное экспериментальное значение полезной мощ­ности . Определить отношение R /r.

9.Из формулы (4) и условия максимального значения полезной мощности

10.Подставив результат в формулу (4), получить выражение для определения расчетного значения максимальной полезной мощности Рассчитать это значение.

11. Вычислить относительную погрешность определения: Рполез.тах

ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

Отчет о работе должен содержать следующее:

1. Название и цель работы.

2. Краткую теоретическую часть.

3. Электрическую схему лабораторной установки.

4. Результаты измерения (таблица).

5. Результаты расчетов (таблица).

6. Графики Р_полн=f(R), Р_полез=f(R), 𝜂=f(R), построенные в одной системе координат.

7. Вывод формулы для определения максимального значения полезной мощности и ее вычисление.

8. Расчет относительной погрешности определения Р_Полез.тах.

9. Выводы по работе с указанием значений R и r, при которых достигается максимальная мощность Р_полез.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Сформулируйте закон Ома для участка цепи и замкнутой цепи.

2. Чему равны полная мощность в цепи полезная мощность, выделяемая на внешнем участке цепи?

3. Что такое к.п.д. источника тока?

ЛИТЕРАТУРА

1. Савельев И. В. Курс общей физики. Т.2. Электричество и магнетизм. Учебное пособие для втузов. М.: Наука, 1978.

2. Лабораторные занятия по физике: Учебное пособие для вузов / Л.Л. Гольдина. М.: Наука, 1983.

3. Лабораторный практикум по физике: Учебное пособие для студентов / В. Ф. Алексеев и др.; Под ред. К. А. Барсукова и Ю. И. Уханова. М.: Высшая школа, 1988.

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. А.Н. ТУПОЛЕВА

Кафедра технической физики

---

Дата добавления: 2015-08-02