Электричество и магнетизм. Классификация измерительных приборов. Включение приборов в схему, страница 22

- полной мощности ,

- полезной мощности ,

- кпд источника от силы нагрузочного тока.

Зависимость между силой тока и сопротивлением нагрузки устанавливается законом Ома для полной цепи

                                                 (1)

Мощность, отдаваемая источником во внешнюю цепь, т.е. полезная мощность, записывается равенствами:

.                                    (2)

Мощность, расходуемая внутри источника (бесполезно затраченная)

.                                                (3)

Полная мощность, затрачиваемая в цепи,

                                             (4)

Отношение полезной мощности к полной мощности называется коэффициентом полезного действия

                                            (5)

Так как эдс E и внутреннее сопротивление источника  величины постоянные, то из формулы (2) видно, что полезная мощность, затрачиваемая во внешней цепи, зависит от внешнего сопротивления , то есть режим работы электрического источника постоянного тока полностью определяется сопротивлением нагрузки.

Чтобы выяснить, при каких условиях полезная мощность принимает наибольшее значение, исследуем на максимум выражение (2).

Продифференцировав выражение (2) по  и приравняв производную нулю, получим:

Отсюда:

 или  т.е. источник тока отдает нагрузке максимальную полезную мощность, когда он замкнут на сопротивление, равное внутреннему сопротивлению источника.

В этом случае из (1) и (5) находим:

  

Рассмотрим три характерных режима работы источника.

Таблица 1.

Э.Д.С. источника – это напряжение на клеммах источника при разомкнутой внешней цепи.

II. Описание лабораторной установки

Рис. 1

Схема установки представлена на рис.1. Вольтметр V постоянно включен на зажимы выпрямителя тока В, а ключ К позволяет включить или снять нагрузку . В качестве нагрузки служит ползунковый реостат. Перемещением движка реостата можно изменять сопротивление нагрузки, определяющей режим работы источника.

Сила тока измеряется амперметром А.

Выпрямитель тока, являющийся предметом изучения, преобразует технический переменный синусоидальный ток в ток пульсирующий, неизменного направления. Схема выпрямителя (рис.3) позволяет использовать обе половины синусоиды выпрямленного тока, т.е. получить ряд импульсов тока, непрерывно следующих один за другим (рис. 2в). Такой тип выпрямления называется двухполупериодным, в отличие от простейшего, однополупериодного выпрямления, при котором возникают перерывы тока, отвечающие времени отрицательных полупериодов (рис. 2а). Простейшая схема двухполупериодного выпрямителя представлена на рис.3.

III. Порядок выполнения работы

1.  Включить выпрямитель и, не замыкая ключ К, записать показание вольтметра, которое соответствует режиму холостого хода выпрямителя и может быть принято за его ЭДС E (ток через вольтметр принимается пренебрежимо малым).

2.  Установить движок реостата на максимум сопротивления, после чего замкнуть ключ. Записать в табл.2 показания амперметра и вольтметра.