Энергетика источника тока
Определение электродвижущей силы источника тока, внутреннего сопротивления источника тока, исследование характера зависимостей полезной и полной мощности, развиваемых источником тока и его коэффициента полезного действия от нагрузочного сопротивления.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 12.04.2019 |
| Размер файла | 219,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»
Кафедра общей и технической физики
Отчет по лабораторной работе №5
Энергетика источника тока
Выполнили: студенты гр. РГГ-17
Горячева О.Н., Орлова М.А.
Проверил: доцент Гужва М.Е.
Санкт-Петербург 2018
Цель работы
ток сопротивление мощность нагрузочный
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.
Краткое теоретическое содержание
Явление, используемое в данной работе- изменение магнитного потока кругового тока в пространстве.
Электрический ток- любое упорядоченное (направленное) движение электрических зарядов.
За направление тока принимается направление, в котором перемещаются положительные носители.
Постоянный ток- ток, сила тока и направление которого не меняются со временем.
Для возникновения и существования электрического тока необходимо, с одной стороны, наличие свободных носителей тока - заряженных частиц, способных перемещаться упорядоченно, с другой - наличие электрического поля, энергия которого, каким-то образом восполняясь, расходовалась бы на их упорядоченное движение.
Для существования постоянного тока необходимо наличие в цепи устройства, способного создавать и поддерживать разность потенциалов за счет работы сил неэлектрического происхождения (сторонних сил). Такие устройства называются источниками тока.
Основной закон, используемый в данной работе - закон Ома. Для однородного участка цепи он выглядит следующим образом:
сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.
Закон Ома для замкнутой цепи:
,
I - сила тока, А.
R - сопротивление проводника, Ом.
U - напряжение, В.
- ЭДС (электродвижущая сила), В
r - внутреннее сопротивление, В.
Сила тока- скалярная физическая величина, определяемая электрическим зарядом, проходящим через поперечное сечение проводника за единицу времени. Это количественная характеристика электрического тока.
dQ - электрический заряд, Кл.
dt - время, за которое заряд проходит поперечное сечение проводника.
Сопротивление - величина, характеризующая сопротивление проводника электрическому току. Для однородного линейного проводника длиной l и площадью поперечного сечения S сопротивление равно:
- удельное электрическое сопротивление, Ом · м.
Напряжение-обобщенное понятие разности потенциалов. Физическая величина, определяемая работой, совершаемой суммарным полем электростатических (кулоновских) и сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда на данном участке цепи.
U=1-2+12
(1-2) - разность потенциалов, В
12 - электродвижущая сила на данном участке цепи, В.
Разность потенциалов - физическая величина, определяемая работой, совершаемой силами поля при перемещении единичного положительного заряда из точки с большим потенциалом в точку с меньшим.
Электродвижущая сила (ЭДС) - физическая величина, определяемая работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда из точки с меньшим потенциалом в точку с большим потенциалом:
A - Работа сторонних сил, Дж.
Q - заряд, Кл.
Мощностью называется работа, совершаемая в единицу времени:
- мгновенное значение мощности, P=[Вт]
Для замкнутой цепи мощность равна:
е - ЭДС, В
I - сила тока, А
Полезной мощностью называется мощность, выделяемая на внешнем сопротивлении:
R - Внешнее сопротивление, Ом
U - напряжение на зажимах цепи, В
Полной мощностью называется сумма мощностей, выделяемых на внешнем и внутреннем сопротивлениях:
,
r - Внутреннее сопротивление, Ом
R - внешнее сопротивление, Ом
е - ЭДС источника тока, В
Коэффициентом полезного действия источника тока называется отношение полезной мощности к полной:
Полная мощность достигает свое наибольшее значение при R=0 (случай короткого замыкания) и уменьшается при увеличении внешнего сопротивления. Наибольшее значение полезной мощности достигается при R=r.
Электрическая схема
Рис. 1 Электрическая схема цепи для исследования энергетики источника тока
Основные расчетные формулы:
1. Электродвижущая сила источника тока (ЭДС):
2. Полезная мощность:
[Вт]
3. Полная мощность:
[Вт]
4. Коэффициент полезного действия:
5. Выведем формулу ЭДС (?), выраженную через напряжение (U) и силу тока (I):
=
6. Выведем формулу внутреннего сопротивления (r), выраженную через напряжение (U) и силу тока (I):
=
Прямые погрешности (приборов):
U=
I=0,0125 А
Погрешность:
Результаты измерений силы тока (I), напряжения (U) и вычислений внешнего сопротивления (R), полезной мощности (Pполезн), полной мощности (Pполн), внутреннего сопротивления (r), электродвижущей силы (?) и коэффициента полезного действия (з):
Таблица 1
|
№ |
I |
U |
R |
Pполезн |
Pполн |
r |
? |
з |
|
|
Ед.измер |
А |
В |
Ом |
Вт |
Вт |
Ом |
В |
||
|
1 |
0 |
4,5 |
0 |
0 |
0 |
5,00 |
5,1000 |
0 |
|
|
2 |
0,25 |
4 |
16 |
1 |
1,275 |
0,78 |
|||
|
3 |
0,275 |
3,5 |
12,73 |
0,9625 |
1,4025 |
0,69 |
|||
|
4 |
0,3 |
3 |
10 |
0,9 |
1,53 |
0,59 |
|||
|
5 |
0,45 |
2,5 |
5 |
1,125 |
2,295 |
0,49 |
|||
|
6 |
0,625 |
2 |
3,2 |
1,25 |
3,1875 |
0,39 |
|||
|
7 |
0,75 |
1,5 |
2 |
1,125 |
3,825 |
0,29 |
|||
|
8 |
0,85 |
1 |
1,18 |
0,85 |
4,335 |
0,20 |
|||
|
9 |
1 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
5,1 |
0,098 |
|||
|
10 |
1,05 |
0 |
0 |
0 |
5,355 |
0 |
Замеры проводились не прямым способом, а при помощи перевода полученных данных. Устанавливались конкретные значения шкал.
Амперметр: Вольтметр:
Шкала: 2,5 А. Шкала: 7,5 V
2,5/10=0,25А 7,5/15=0,5V
0,25/10=0,025А 0,5/10=0,05V
=0,025 =0,05V
К=0,5 -класс точности амперметра и вольтметра
График заисимости полезной мощности (Pполезн) от сопротивления (R) (теоретич. и эксперимент.)
В
Ом
Примеры расчетов:
Выведем формулу ЭДС (?), выраженную через напряжение (U) и силу тока (I)
=
Внутреннее сопротивление:
=
R= - сопротивление внешней цепи
ЭДС источника тока
0,1
0,15
Полезная мощность
Полная мощность
Для формулы использовали средние значения из таблицы 1
Коэффициент полезного действия
Расчёт погрешностей:
=0,10220,1 В
=0,12150,1 Ом
Ответ:
= (5,1 ±0,1) В
= (5,0 ± 0,1) Ом
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Условия существования разности потенциалов (напряжения) между полюсами источника тока. Понятие и методика определения электродвижущей силы (ЭДС) источника. Измерение и сравнение ЭДС двух батарей с помощью компенсационной схемы, проверка их исправности.
лабораторная работа [346,3 K], добавлен 13.01.2013Генератор и аккумуляторная батарея: определение внутреннего сопротивления источника электрической энергии, анализ соотношение между электродвижущей силой и напряжением на его зажимах. Схема источника тока в генераторном режиме и в режиме потребителя.
лабораторная работа [21,2 K], добавлен 12.01.2010Преобразование источника тока в эквивалентный ему источник. Расчет собственного сопротивления контуров и сопротивления, находящиеся на границе. Расчет методом узловых потенциалов. Составление расширенной матрицы, состоящей из проводимостей и токов.
контрольная работа [45,4 K], добавлен 22.11.2010Исследование режима работы основных элементов электрической цепи: источника (генератора), приемника и линии электропередачи на примере цепи постоянного тока. Влияние тока в цепи или сопротивления нагрузки на параметры режимов работы элементов цепи.
лабораторная работа [290,8 K], добавлен 22.12.2009Компоновка источников сварочного тока, их основные параметры. Схема силовой части инверторного источника. Назначение фильтров, принцип зарядки конденсаторов, устройство трансформаторов. Данные намоточных узлов источника. Схема блока управления источником.
контрольная работа [2,0 M], добавлен 26.12.2010Образование электрического тока, существование, движение и взаимодействие заряженных частиц. Теория появления электричества при соприкосновении двух разнородных металлов, создание источника электрического тока, изучение действия электрического тока.
презентация [54,9 K], добавлен 28.01.2011Устройство, принцип действия, пригодность и электрическая схема реле РТ-40/0,6. Динамика сопротивления реостата при увеличении и уменьшении тока в цепи. Методика определения значения коэффициента возврата и погрешности (отклонения) тока срабатывания реле.
лабораторная работа [23,7 K], добавлен 12.01.2010Основные элементы и характеристики электрических цепей постоянного тока. Методы расчета электрических цепей. Схемы замещения источников энергии. Расчет сложных электрических цепей на основании законов Кирхгофа. Определение мощности источника тока.
презентация [485,2 K], добавлен 17.04.2019Расчет сопротивления внешнего шунта для измерения магнитоэлектрическим амперметром силового тока. Определение тока в антенне передатчика при помощи трансформатора тока высокой частоты. Вольтметры для измерения напряжения с относительной погрешностью.
контрольная работа [160,4 K], добавлен 12.05.2013Сборка макета источника тока с гель-полимерным электролитом. Технология приготовления отрицательного и положительного электродов. Методика измерения максимальной пористости катода. Зависимость массовой удельной энергии источников тока от температуры.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 22.11.2015Понятие и сущность классической теории о коммутации. Особенности влияния электродвижущей силы. Экспериментальная проверка настройки коммутации. Определение и уменьшение реактивной электродвижущей силы. Исследование коммутации датчиком тока разрыва.
презентация [784,7 K], добавлен 21.10.2013Анализ электрического состояния линейных и нелинейных электрических цепей постоянного тока. Определение токов во всех ветвях методом контурных токов. Расчет однофазных цепей переменного тока. Уравнение мгновенного значения тока источника, баланс мощности.
реферат [1,3 M], добавлен 05.11.2012Метод комплексных амплитуд. Напряжение на активном сопротивлении. Применение комплексных величин для расчётов цепей переменного тока. Отношение комплексной амплитуды напряжения к амплитуде силы тока. Определение комплексного сопротивления участка цепи.
реферат [280,7 K], добавлен 20.03.2016Линейные цепи постоянного тока, вычисление в них тока и падения напряжения, сопротивления. Понятие и закономерности распространения тока в цепях переменного тока. Расчет цепей символическим методом, реактивные элементы электрической цепи и их анализ.
методичка [403,7 K], добавлен 24.10.2012Причины электрического тока. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Ома в дифференциальной форме. Работа и мощность. Закон Джоуля–Ленца. Плотность тока, уравнение непрерывности. КПД источника тока. Распределение напряженности и потенциала.
презентация [991,4 K], добавлен 13.02.2016История изобретения источника постоянного электрического тока итальянским физиком А. Вольтой. Устройство гальванического элемента. Классификация источников тока. Строение батарей и электрических аккумуляторов, их основные типы и особенности применения.
презентация [1,3 M], добавлен 09.12.2015Получение входных и выходных характеристик транзистора. Включение биполярного транзистора по схеме с общим эмиттером. Проведение измерения тока базы, напряжения база-эмиттер и тока эмиттера для значений напряжения источника. Расчет коллекторного тока.
лабораторная работа [76,2 K], добавлен 12.01.2010Питание двигателя при регулировании скорости изменением величины напряжения от отдельного регулируемого источника постоянного тока. Применение тиристорных преобразователей в электроприводах постоянного тока. Структурная схема тиристорного преобразователя.
курсовая работа [509,4 K], добавлен 01.02.2015Определение ориентировочного значения тока в статорной обмотке асинхронного двигателя. Анализ назначения добавочных полюсов в электрической машине постоянного тока. Нахождение реактивного сопротивления фазы обмотки ротора при его неподвижном состоянии.
контрольная работа [333,7 K], добавлен 10.02.2016Исследование процессов, происходящих в простейших электрических цепях переменного тока, содержащих последовательное соединение активных и индуктивных сопротивлений. Измерение общей силы тока, активной и реактивной мощности; векторная диаграмма напряжений.
лабораторная работа [79,2 K], добавлен 11.05.2013
