Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Читайте также:
  1. A)простые, синтетические, аналитические, основные
  2. B. Основные приложения метода координат на плоскости.
  3. E) Все указанные положения являются положениями принципа законности
  4. I . ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  5. I — ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  6. I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  7. I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  8. I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
  9. I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
  10. I. Основные богословские положения

СЕВМАШВТУЗ

 

 

ФАКУЛЬТЕТ: IV

КАФЕДРА: ФИЗИКИ

 

 

Лабораторная работа

 

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ

ИСТОЧНИКА ПОСТОЯННОГО ТОКА

 

 

Северодвинск

2002
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

 

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ИСТОЧНИКА

ПОСТОЯННОГО ТОКА

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение различных режимов работы и определение к.п.д. источника тока.

МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ: Путём измерения силы тока, напряжения и мощности в цепи с источником тока при различных значениях внешнего сопротивления.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В замкнутой цепи, состоящей из источника тока с внутренним сопротивлением r и проводника с сопротивлением R, будет поддерживаться постоянный ток, направленный во внешней цепи от положительного полюса к отрицательному, а внутри источника – от отрицательного к положительному.

Движение положительных зарядов внутри источника против сил электростатического поля можно объяснить только тем, что внутри источника действуют силы не электростатического происхождения. Такие силы называют сторонними. Природа их может быть механической, химической, биологической, тепловой и т.д.

Величина, численно равная отношению работы , совершаемой сторонними силами внутри источника тока при перемещении положительного заряда от одного полюса к другому, к величине этого заряда, называется ЭДС

(1)

Эта работа идёт на преодоление сопротивления среды при перемещении заряда q внутри источника и на увеличение потенциальной энергии этого заряда при перемещении, например, положительного заряда на положительный полюс, т.е. против сил кулоновского отталкивания. За счёт этой потенциальной энергии электрического поля заряд движется во внешней цепи.

Стороннюю силу , действующую на заряд q,можно представить в виде

где – напряжённость поля сторонних сил.

Кроме сторонних сил при движении заряда по всей цепи на него действуют силы электрического поля

,

- напряжённость электрического поля.

Тогда результирующую силу, действующую на заряд в какой – либо точке цепи, можно записать в виде:

.

ЭДС можно также определить как отношение полной работы, совершаемой при перемещении положительного заряда по всей замкнутой цепи, к величине этого заряда

(2)

При этом можно показать, что полная работа А по замкнутой цепи равна работе сторонних сил:

,т.к. сторонние силы действуют только внутри источника на участке 4-1 (рис.1).

, т.к. циркуляция вектора напряженности электрического поля равна нулю ввиду потенциального характера этого поля.

Таким образом, ЭДС равна работе, совершаемой сторонними силами по перемещению единицы положительного заряда внутри источника тока или равна полной работе, совершаемой по перемещению единицы положительного заряда по всей замкнутой цепи.

При этом важно иметь в виду, что во внешней цепи силы электрического поля совершают над положительным зарядом положительную работу А 1,2,3,4, действуя вдоль перемещения заряда, а внутри источника – такую же по величине отрицательную работу, действуя навстречу перемещению заряда. Сторонние силы внутри источника уравновешивают силы электрического поля и ещё перемещают заряд от отрицательного полюса к положительному, преодолевая внутреннее сопротивление, т.е. совершают работу А 4,1.

Таким образом, полная работа на замкнутой цепи:

А=А 1,2,3,4 4,1.

На внешнем участке 1,2,3,4, т.е. на сопротивлении R, работу А 1,2,3,4можно выразить через разность потенциалов:

А 1,2,3, 4 = (j 1- j 4q = U×q, (3)

т.е. U = (j 1 - j 4 ) = A 1,2,3,4 / q есть разность потенциалов или напряжение во внешней цепи. По закону Ома U = I×R, где I - сила тока, R - сопротивление внешнего участка цепи.

Точно так же A 4,1 = (j4 - j1) q = U внутр q, (4)

т.е. U внутр = j4 - j1 = A 4,1 / q есть разность потенциалов или напряжение во внутренней цепи, а по закону Ома U = I×r, где r -сопротивление внутреннего участка.

Следует заметить, что U ¹ U внутр, т. е. j1 - j4 ¹ j4 - j1 поскольку внутри источника поле электрических сил скомпенсировано полем сторонних сил.

Так как ЭДС источника

, то (5)

Т.о. ЭДС равна сумме падений напряжения на внешнем и внутреннем участке цепи.

Тогда или

Отсюда - закон Ома для всей цепи.

ЭДС и падение напряжения в системе СИ измеряются в вольтах. При измерении вольтметром получим заниженное значение, т.к. вольтметр требует для своей работы наличия тока в цепи источник – вольтметр. При подключении вольтметра к зажимам источника при разомкнутой цепи он покажет U=e - I×r, т.е. значение, меньшее ЭДС источника на величину падения напряжения I×r на внутреннем сопротивлении r самого источника. В тех случаях, когда внутреннее сопротивление вольтметра велико,ток в цепи вольтметра мал. Тогда e @ U. Для точного измерения величины ЭДС источника пользуются компенсационным методом.

Мощность (работа, совершённая в единицу времени), выделенная во всей замкнутой цепи, называется полной мощностью источника Р.

(7)

Мощность, выделенная во внешней цепи, называется полезной мощностью источника Pп.

. (8)

Отношение полезной мощности источника P п к полной мощности P называется коэффициентом полезного действия источника.

(9)

При изменении величины внешнего сопротивления R меняются условия работы источника тока, что ведёт к изменению силы тока в цепи I, напряжения на зажимах с источника U, полной P и полезной P пмощностей, к.п.д. h. В зависимости от величины внешнего сопротивления R различают три режима работы источника тока:

1. Режим холостого хода при R = ¥/цепь разомкнута/;

2. Режим максимальной полезной нагрузки при R = r;

3. Режим короткого замыкания при R = 0.




Дата добавления: 2015-04-12; просмотров: 16 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав

<== 1 ==> | 2 | 3 |


lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.007 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав