Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)» кафедра физики ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10 по дисциплине «Физика» ТЕМА: «ПЕРЕДАЧА МОЩНОСТИ В ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА» Выполнил: Бушков В.С. Группа № 1205 Преподаватель: Морозов В.В. Санкт – Петербург 2022 Цель работы: Экспериментальное исследование зависимости полезной мощности, полной мощности и коэффициента полезного действия (КПД) источника от отношения сопротивлений нагрузки и источника. Приборы и принадлежности: Стенд для сборки измерительной цепи; два источника с различными ЭДС; миллиамперметр и вольтметр; переменный резистор. Методика измерений Индивидуальные вопросы 1) Вывести формулу КПД источника ЭДС. 𝜂= 𝐴𝑝 𝑁𝑝 𝑈𝐼 𝑈 = = = 𝐴𝑧 𝑁𝑧 𝐸𝐼 𝐸 𝑈 = 𝐼𝑅, 𝐸 = (𝑅 + 𝑟)𝐼 𝜂= 𝑈 𝐼𝑅 𝑅 = = 𝐸 𝐼(𝑅 + 𝑟) 𝑅 + 𝑟 2) Что такое ЭДС источника? ЭДС — энергетическая характеристика источника. Это физическая величина, равная отношению работы, совершенной сторонними силами при перемещении электрического заряда по замкнутой цепи, к этому заряду. 𝐴 1Дж 𝜀 = [1В = ] 𝑞 1Кл Обработка результатов 1) Рассчитаем значения r1 и r2 Для r1: 1 ∑ 𝑟𝑖 = 0,78 𝑁 ∑(𝑟𝑖 − 𝑟̅ )2 𝑆𝑟̅ = √ = 1,01 ∙ 10−2 𝑁(𝑁 − 1) 𝑟̅ = ∆𝑟 = 𝑡𝑝,𝑁 𝑆𝑟̅ = 2,33 ∙ 10−2 𝑅𝑟 = 𝑟𝑚𝑎𝑥 − 𝑟𝑚𝑖𝑛 = 0,11 ∆𝑟𝛽 = 𝛽𝑝,𝑁 𝑅𝑟 = 2,53 ∙ 10−2 1 𝜃𝑟 = ∑ 𝜃𝑟𝑖 = 1,65 ∙ 10−2 𝑁 ∆𝑟̅ = √∆𝑟 2 + 𝜃𝑟 2 = 0,03 𝑟 = 𝑟̅ ± ∆𝑟̅ = (78 ± 3) ∙ 10−2 𝛿𝑟 = ∆𝑟̅ ∙ 100% = 3,85% 𝑟̅ Для r2: 1 ∑ 𝑟𝑖 = 0,56 𝑁 ∑(𝑟𝑖 − 𝑟̅ )2 𝑆𝑟̅ = √ = 1,64 ∙ 10−2 𝑁(𝑁 − 1) 𝑟̅ = ∆𝑟 = 𝑡𝑝,𝑁 𝑆𝑟̅ = 3,77 ∙ 10−2 𝑅𝑟 = 𝑟𝑚𝑎𝑥 − 𝑟𝑚𝑖𝑛 = 0,16 ∆𝑟𝛽 = 𝛽𝑝,𝑁 𝑅𝑟 = 3,68 ∙ 10−2 1 𝜃𝑟 = ∑ 𝜃𝑟𝑖 = 1,48 ∙ 10−2 𝑁 ∆𝑟̅ = √∆𝑟 2 + 𝜃𝑟 2 = 0,04 𝑟 = 𝑟̅ ± ∆𝑟̅ = (56 ± 4) ∙ 10−2 𝛿𝑟 = ∆𝑟̅ ∙ 100% = 7,14% 𝑟̅ 2) Построим графики зависимостей Pe=Pe(x), P=P(x), 𝜂 = 𝜂(𝑥) Для Е1: 𝑃𝑒(теор) 𝐸2 = (𝑅 + 𝑟)2 х 𝑃(теор) 𝐸2 = 𝑅+𝑟 х 0 5,06 9,29 13,15 15,32 17,31 17,75 17,67 18,08 12,98 0 0,08 0,19 0,32 0,48 0,68 0,94 1,31 1,84 2,7 66,78 62,94 58,25 53,68 47,61 43,11 36,75 31,11 29,6 17,77 0 0,08 0,19 0,32 0,48 0,68 0,94 1,31 1,84 2,7 𝜂(теор) 𝑃𝑒(теор) = 𝑃(теор) x 0 0,08 0,15 0,24 0,32 0,40 0,48 0,56 0,61 0,73 0 0,08 0,19 0,32 0,48 0,68 0,94 1,31 1,84 2,7 Pe=Pe(x) 20 Pe 15 10 5 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 2,5 3 X Pe (теор) Pe (прак) Р Р=Р(х) 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 0,5 1 1,5 2 Х Р (теор) Р (прак) n n=n(x) 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 X n (теор) n (прак) Для Е2: 𝑃𝑒(теор) 𝐸2 = (𝑅 + 𝑟)2 х 0 5,29 8,15 12,31 13,89 16,34 16,83 17,32 16 14,75 0 0,1 0,19 0,34 0,47 0,72 0,93 1,38 1,81 2,87 𝑃(теор) 𝐸2 = 𝑅+𝑟 х 62 58,24 53,38 48,65 43,68 39,62 34,94 29,79 24,8 19,91 0 0,1 0,19 0,34 0,47 0,72 0,93 1,38 1,81 2,87 𝜂(теор) 𝑃𝑒(теор) = 𝑃(теор) x 0 0,09 0,15 0,25 0,31 0,41 0,48 0,58 0,64 0,74 0 0,1 0,19 0,34 0,47 0,72 0,93 1,38 1,81 2,87 3 3,5 Pe=Pe(x) 20 Pe 15 10 5 0 0 0,5 1 1,5 2 X Pe (теор) Pe (прак) 2,5 Р=Р(х) 70 60 50 Р 40 30 20 10 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 2,5 3 3,5 Х Р (теор) Р (прак) n=n(x) 0,8 0,7 0,6 n 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 0,5 1 1,5 2 X n (теор) n (прак) Вывод Путем экспериментального исследования источников G1 и G2 с разной ЭДС (E1>E2) и разным внутренним сопротивлением RG1>RG2 было получено, что у источника G1 полная полезная мощность больше, чем у источника G2; экспериментально была изучена передача мощности в цепи постоянного тока, исследованы зависимости полезной мощности, полной мощности и КПД источника от отношения сопротивлений нагрузки и источника, были построены графики зависимостей Pe(x), P=P(x), 𝜂 = 𝜂(𝑥).
