Изучение зависимостей полезной мощности и К.П.Д источника питания от нагрузки (лабораторная работа), страница 9

0,5

                1                                                                            

                                          Рис. 10

КПД будет тем больше, чем меньше отношение , т.е. чем больше сопротивление нагрузки R. При размыкании цепи R→∞ и η=1.

Однако при этом мощность, выделяемая во внешней цепи, стремиться к нулю, поэтому условие максимума КПД с практической точки зрения не интересно. Наиболее притягательная область R~r₀ , в которой полезная мощность наибольшая и η~0,5.

2.ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ИЗМЕРЕНИЙ

Для исследования мощности используется лабораторная установка (рис.11), выполненная в виде прибора настольного типа и содержащая смонтированные в одном корпусе специализированный источник питания, который по своим характеристикам является аналогом аккумулятора; стрелочный вольтмиллиамперметр с пределами измерений напряжения от 0 до 25В; нагрузка-реостат с сопротивлением несколько сот Ом. Питание установки осуществляется от сети напряжением 220 В. На лицевой панели прибора (рис. 11) расположены клавиша 1 включения источника питания «ВКЛ», под которой помещена сигнальная лампочка 2, шкала вольтмиллиамперметра 3, переключатель 4 измерений I/U, ручки потенциометра 5. В положении «I» переключателя 4  стрелочный прибор показывает силу тока, в положении «U» - напряжение на нагрузке. Потенциометр R меняет сопротивление нагрузки от нуля до максимального значения.

Схема установки представлена на рис. 12.

3                4

                            r

                                                                                                                  5

                                             2                                     мА

                                                                                                                     I       U          

             V                            1                                ВКЛ

                     R

                                 Рис. 12                                                

Установка включается в сеть напряжением 220В.

В работе предусматривается определение внутреннего сопротивления r и ЭДС источника двумя способами – графическим и расчетным.

Графический метод определения внутреннего сопротивления и ЭДС источника состоит в следующем. Меняя сопротивление реостата R потенциометром, фиксируют соответствующие значения тока J и напряжения на нагрузке. По формуле

p_Н = IU                                                                           (6)

вычисляют полезную мощность, а по формуле

                                                                                          (7)

сопротивление нагрузки, и строят зависимость p_Н(R) . По графику определяют сопротивление R, при котором p_Н  достигает максимума. В этом случае R = r.

По закону Ома

                                                             (8)

- по этой формуле вычисляют ЭДС источника.