Загрузил Fantom

Лабораторная 10 Лэти 2 семестр

реклама
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).
Скачать