Файл: Общая физика.docx

. (16)Тогда, мощность потерь источника , как функция тока должна иметь вид параболы. Определим математический вид зависимости полезной мощности как функции тока : (17)Видно, что формула (17) определяет параболу, расположенную ветвями вниз. При этом вершина параболы соответствует координатам: и .На рис. 11 представлены графики зависимостей полезной мощности; мощности источника; мощности потерь; КПД источника; напряжения от силы тока во внешней цепи.Поскольку в большинстве радиотехнических и радиоэлектронных цепей ток нагрузки не играет решающего значения, для анализа работы источника принято строить перечисленные выше зависимости как функции сопротивления нагрузки . Так, например, на рис. 12 и 13 представлены графики зависимости полезной мощности источника и его КПД от сопротивления нагрузки.Рис. 11. Графики зависимости мощности, напряжения и КПД от токапри разных режимах работы источника R

Рис. 12. График зависимости полезной мощности источника

от сопротивления нагрузки

Рис. 13. График зависимости КПД источника от сопротивления нагрузки

6. Порядок выполнения лабораторной работы

Задание 1. Изучение работы нестабилизированного источника1. Записать в таблицу 1 технические данные используемых в лабораторной работе приборов.2. Собрать электрическую схему согласно рис. 14. В качестве переменного сопротивления нагрузки

---

включить в цепь магазин сопротивлений Р 22.  r V K R AРис. 14. Принципиальная схема лабораторной установки3. Включить в схему нестабилизированный источник питания. Таблица 1

№	Название прибора	Предел измерения	Цена деления	Класс точности	Абсолютная погрешность
1
---
n

4. Установить на магазине сопротивлений  Ом, тем самым, обеспечив режим короткого замыкания. Измерить значения тока и напряжения. Полученные значения записать в таблицу 2.ВНИМАНИЕ! Измерения следует проводить быстро, стараясь не нагружать источник и сопротивление максимальным током.Таблица 2

№	I, A	U, B	R, Ом	PИ, Вт	PR, Вт	Pr, Вт	r, Ом	, В	, %
1.
---
n

---

5. Установить сопротивление нагрузки  Ом. Измерить значения тока и напряжения. Полученные значения записать в таблицу 2.6. Изменяя сопротивление нагрузки от 10 Ом до 100 Ом через каждые 10 Ом, записать измеренные значения тока и напряжения в таблицу 2.7. Все измерения п. 6. повторить для сопротивлений нагрузки от 100 Ом до 1000 Ом через каждые 100 Ом.8. Разомкнуть цепь, отключив один из проводов, и измерить напряжение на источнике. Полученное значение напряжения, соответствующее режиму холостого хода записать в таблицу 2.Задание 2. Изучение работы стабилизированного источника1. Записать в таблицу 1 технические данные используемых в лабораторной работе приборов.2. Собрать электрическую схему согласно рис. 14. В качестве переменного сопротивления нагрузки включить в цепь магазин сопротивлений Р 22.3. Включить в схему стабилизированный источник питания. 4. Установить на магазине сопротивлений  Ом. Измерить значения тока и напряжения. Полученные значения записать в таблицу 3.ВНИМАНИЕ! Измерения следует проводить быстро, стараясь не нагружать источник и сопротивление максимальным током.Таблица 3

№	I, A	U, B	R, Ом	PИ, Вт	PR, Вт	Pr, Вт	r, Ом	, В	, %
1.
---
n

---

5. Установить сопротивление нагрузки  Ом. Измерить значения тока и напряжения. Полученные значения записать в таблицу 3.6. Изменяя сопротивление нагрузки от 20 Ом до 100 Ом через каждые 10 Ом, записать измеренные значения тока и напряжения в таблицу 3.7. Все измерения п. 6. повторить для сопротивлений нагрузки от 100 Ом до 1000 Ом через каждые 100 Ом.ВНИМАНИЕ! Для стабилизированного источника режим короткого замыкания НЕДОПУСТИМ! В противном случае это приведет к выходу источника из строя!8. Разомкнуть цепь, отключив один из проводов, и измерить напряжение на источнике. Полученное значение напряжения, соответствующее режиму холостого хода записать в таблицу 3.

7. Обработка результатов измерений

1. Записать закон Ома для полной цепи при любых двух измеренных значениях тока и сопротивления в проделанных опытах: , (18)где и – два различных значения сопротивлений нагрузки, устанавливаемых при измерениях в пунктах 5, 6 и 7. Например, R_i– сопротивление в опыте №3, а R_k – сопротивление в опыте № 8 из таблицы 2.Из полученной системы уравнений вывести формулы для  и r,выраженные через измеренные U и I.Для расчета  и r по выведенным формулам использовать 5 пар значений U и I из таблицы 2. С этой целью использовать значения пар напряжений и токов, значительно отличающихся друг от друга. 2. Рассчитать значения мощности для всех измеренных пар токов и напряжений: P_И – полная мощность источника;P_R– полезная мощность; P_r – мощность потерь. Полученные значения мощности записать в соответствующие столбцы таблицы 2. Рассчитать значения КПД для всех пар токов и напряжений, полученные значения записать в таблицу 2.3. Построить графики зависимостей P_И(I); P_R(I); P_r(I) и (I)для нестабилизированного источника согласно данных таблицы 2. Примеры графиков представлены на рис. 11.4. Построить графики зависимостей P_И(R); P_R

---

(R); P_r(R) и (R)для нестабилизированного источника согласно данных таблицы 2. Примеры графиков представлены на рис. 12 и 13.

5. Рассчитать погрешности измерения ЭДС  и внутреннего сопротивления r.

6. Все пункты 1‑5 повторить для стабилизированного источника.

Контрольные вопросы

1. Что такое ЭДС и от чего зависит ее величина? Какой может быть характер ее происхождения?2. Как вычислить ЭДС и внутреннее сопротивление батареи из двух одинаковых источников, соединенных последовательно (параллельно)?3. Какое сопротивление называется внутренним? От чего оно зависит?4. Перечислите основные характеристики источников постоянного тока?5. Сформулируйте закон Ома для полной цепи и для цепи данной лабораторной работы.6. Какой из элементов лабораторной установки в наибольшей степени влияет на погрешность измерений?7. Перечислите возможные режимы работы источника тока. Чему равен КПД источника в каждом из режимов работы?8. Докажите, что максимум полезной мощности достигается при .9. Что такое идеальный источник тока и напряжения? Чему равны внутренние сопротивления таких источников?

ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ ОТЧЁТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Отчёт оформляется в печатном виде на листах формата А4 в соответствии с указанными ниже требованиями. Помимо стандартного титульного листа в содержании отчёта должны быть раскрыты пункты, перечисленные ниже.1. Цель работы.2. Краткое теоретическое содержание.1) Явление, изучаемое в работе.2) Определения основных физических понятий, объектов, процессов и величин.3) Законы и соотношения, описывающие изучаемые процессы, на основании которых, получены расчётные формулы.4) Пояснения к физическим величинам и их единицы измерений.3. Схема установки.4. Расчётные формулы.5. Формулы для расчёта погрешностей косвенных измерений.6. Таблицы с результатами измерений и вычислений. (Таблицы должны иметь номер и название. Единицы измерения физических величин должны быть указаны в отдельной строке таблицы под строкой с обозначениями физических величин.)7. Пример вычисления (для одного опыта).1) Исходные данные.

---