Исследование режимов работы источника электроэнергии

Санкт-Петербургский государственный горный институт

(технический университет)

Кафедра общей и технической физики СПГГИ (ТУ)

Лабораторная работа № 2

Исследование режимов работы источника электроэнергии

Рис. 1. Экспериментальная установка для  определения  напряжения холостого хода и

внутреннего сопротивление источника напряжения.

Санкт-Петербург

2008

Цель работы: 1. Определение внутреннего сопротивления и ЭДС различных источников электроэнергии. 2. Определение режима согласования источника с нагрузкой.

Общие сведения

Реальные источники напряжения могут быть представлены на схеме замещения идеальным источником напряжения с напряжением холостого хода U₀ и внутренним сопротивлением R₁, соединенным с ним последовательно (рис. 2). Если источник напряжения подключен к сопротивлению внешней цепи R_e, то тогда, согласно закону Ома будет протекать ток

                                                                          (1)

Выходное напряжение определяется выражением:

                                                                                   (2)

Из закона Ома (1) следует, что ток в замкнутой цепи достигает наибольшего значения при . Этот режим работы источника называется режимом короткого замыкания. Если, наоборот, сопротивление внешней цепи , то ток асимптотически стремится к нулю. Такой режим называется режимом холостого хода. В этом случае напряжение U₀ между клеммами источника равно ЭДС.

Разность потенциалов на клеммах источника одновременно является и падением напряжения на внешнем сопротивлении (рис. 2) и поэтому по закону Ома на участке цепи

                                                                        (3)

Из соотношения (3) может быть определена величина внешнего (нагрузочного) сопротивления R_e:

                                                                       (4)

Таким образом, если измерены хотя бы два значения силы тока при двух различных внешних нагрузках и соответствующие им напряжения, то формула (4) позволяет найти сопротивление R_e1 и R_e2. Затем, на основе закона Ома для полной цепи (1) составляется два уравнения с двумя неизвестными:

                                                                (5)

и из полученной системы уравнений находятся U₀ и R₁.

 

Рис.2. Схема измерения выходного напряжения и тока

Порядок выполнения работы

1.  Для десяти значений сопротивления R_e (R_e задается положением подвижного контакта на реостате) произвести измерения значений силы тока I и напряжения U_t. Рекомендуемый шаг измерения силы тока, отвечающий двух соседним положениям ручки подвижного контакта – 0,1 А. Результаты измерений и расчетов оформляются отдельно для двух исследуемых источников электроэнергии – плоской батареи (белый блок на рис. 1) и электронного источника питания (черный блок на рис. 1) – в виде таблиц по форме: