Лабораторная работа: Лабораторні роботи з фізики

1. Мета роботи: визначити повну і корисну потужність, а також ККД джерела струму. Побудувати графік залежності корисної потужності струму від опору, а також ККД від опору. Довести дослідним шляхом, що при найбільшої потужності ККД джерела струму приблизно дорівнює 50%.

2. Прилади і обладнання:

Амперметр

Вольтметр

Реостат

Два вимикача

Знижувальний трансформатор (або батарея гальванічних елементів)

З’єднувальні дроти 7 шт.

Загальні теоретичні положення

Джерело струму виконує роботу по переміщенню вільних носіїв заряду вздовж провідника по замкненому електричному колу. Робота джерела струму характеризується швидкістю її виконання (потужністю), тобто, кількістю роботи, що виконується за одиницю часу. Потужність N електроприладу визначається добутком напруги U, що є на його клемах, на силу струму I, що проходить скрізь нього. Силу струму у електричному колі можна регулювати, змінюючи його опір, наприклад, за допомогою реостата. Отже, змінюючи загальний опір кола, змінюється сила струму у колі і потужність електроприладів. Під навантаженням джерела струму розуміють загальну потужність електричного кола.

Коефіцієнт корисної дії (ККД) джерела струму залежить від його навантаження, що можна визначити дослідним шляхом. Дуже важливо знати оптимальне значення навантаження для роботи джерела струму з мінімальними втратами електроенергії.

Електросхема складається: з джерела струму, двох котушок знижувального трансформатора, реостата, амперметра, вольтметра, двох вимикачів і 7 з’єднувальних металевих провідників.

Малюнок 1 – Електросхема дослідної установки

Повна потужність Nзаг складається з потужностей джерела струму і споживачів та знаходиться з формули 1:

(1)

Корисну потужність Nкор (потужність приладів споживачів) знаходимо з формули 2:

(2)

Отже, ККД джерела струму розраховуємо так:

(3)

де η – ККД джерела струму;

E – ЕРС джерела струму;

Nкор – корисна потужність, Вт;

Nзаг – повна потужність, Вт;

І – сила струму, А;

U – напруга, В.

Порядок виконання роботи

Накресліть таблицю 1

Таблиця 1 – Дані вимірювань і обчислень

№

Е, (В)

U, (B)

I, (A)

R, (Ом)

Nкор, (Вт)

Nзаг, (Вт)

η