Investigarea putere utilă totală și eficiența sursei de curent

LABORATOR DE LUCRU № 3.7.

Studiile sunt puterea și eficiența sursei de curent util

Numele și inițialele Grupa _____________ ______ ______ Data

Scopul acestei lucrări - pentru a verifica experimental concluziile teoretice cu privire la dependența de putere și eficiență a sursei de alimentare la rezistența de sarcină utilă.

Circuitul electric include o sursă de curent, firele de plumb și de sarcină sau de consum curent. Fiecare dintre aceste elemente are un circuit de impedanță.

rezistență de plumb este de obicei foarte mică, astfel că poate fi ignorat. Fiecare porțiune de circuit consumă energie a sursei de curent. Foarte mare importanță practică este întrebarea privind oportunitatea cheltuielilor de energie electrică.

puterea totală P, disipată în circuit, va consta din capacitatea alocată în părțile externe și interne ale lanțului: P = I 2 · R + I 2 · r = I 2 (R + r). Deoarece I (R + r) = # 949;. atunci P = I · # 949;,

unde R - rezistența externă; r - rezistența internă; # 949; - EMF sursa de curent.

Astfel, puterea totală disipată în circuit, un produs este exprimat pe CEM elementul curent. Această putere este alocată în detrimentul oricăror surse terțe de energie; astfel de surse de energie pot fi, de exemplu, procesele chimice care au loc într-o celulă.

Să considerăm, ca o putere independentă disipată în circuitul de R rezistență externă, care este închis pe elementul. Să presupunem că elementul acestei CEM și r rezistența internă a rezistenței închise R externe; Noi determinăm dependența puterii totală P R alocată într-un lanț, puterea Pa. alocate în partea externă a circuitului și eficienței.

Intensitatea de curentul I este exprimat într-un lanț prin relația legea lui Ohm

Puterea totală disipată în circuitul va fi egal cu

Cu puterea în creștere picături R, căutând asimptotic la zero cu creșterea R.

Puterea eliberată în partea exterioară a lanțului este

Acest lucru indică faptul că puterea efectivă Pa este egală cu zero, în cele două cazuri - la R = 0 și R = ∞.

Explorarea funcției Ra = f (R), la un extremum, obținem că Ra atinge un maxim la R = r, atunci

Pentru a fi siguri că se obține puterea maximă atunci când Ra R = r, ia derivata rezistenței externe Ra

Conform condiției maxime impune dispariția primei derivate

Se poate observa că, în aceste condiții, obținem maximul, minimul nu pentru Ra. pentru a determina semnul derivatei a doua.

Eficiența (eficiență) # 951; Sursa EMF este raportul dintre puterea lui Ra. lansat în circuitul extern, la putere totală P, dezvoltată sursa emf.

În esență, EMF eficiența sursă indică în ce proporție de forțe externe de lucru este transformată în energie electrică, și este dat un circuit extern.

Exprimându-putere prin actuala putere I, diferența de potențial în circuitul extern U și valoarea forței electromotoare # 949;, obținem

Aceasta este, eficienta sursa EMF este raportul dintre tensiunea în circuitul extern la CEM. Aplicabilitatea condițiilor legii lui Ohm poate fi în continuare înlocuite cu U = IR; # 949; = I (R + r), în timp ce

În consecință, în cazul în care toată energia cheltuite pe Joule-Lenz sursă de căldură eficiența EMF este raportul dintre rezistența externă la rezistența totală a circuitului.

Când R = 0, avem # 951; = 0. Cu creșterea R, crește eficiența și se apropie de o valoare # 951 = 1 la nelimitat creștere R, cu toate acestea, puterea eliberată în circuitul extern, tinde spre zero. Astfel, cerințele de a obține simultan puterea netă maximă la eficiență maximă impracticabile.

Când Ra atinge un maxim, # 951; = 50%. În cazul în care eficiența # 951; este aproape de unitate, puterea efectivă este mică în comparație cu puterea maximă, care ar putea dezvolta această sursă. Prin urmare, pentru a crește eficiența ar trebui să fie posibilă pentru a reduce rezistența internă a sursei de forță electromotoare, de exemplu, o baterie sau de dinam.

In cazul R = 0 (scurt circuit) Pa = 0 și toată puterea este alocată în interiorul sursei. Acest lucru poate duce la supraîncălzirea componentelor interne ale sursei și dezactivarea acestuia. Din acest motiv, surse de scurt-circuit (dinamuri, baterii reîncărcabile) nu sunt permise!

Fig. 1 curba 1 dă dependența puterii lui Ra. alocate în circuitul extern, rezistența părții exterioare a lanțului R; Curba 2 dă dependența puterii totală P R; Curba 3 - eficienta accident vascular cerebral # 951; din aceeași rezistență externă.

Ordinea de performanță

1. Vă rugăm să consultați diagrama pe suport.

2. Set magazin prin rezistență R = 100 ohmi.

3. Închideți tasta K.

4. Efectuați un circuit de măsurare a curentului pentru secvențial nouă rezistențe diferite pentru a stoca rezistențe variind de la 100 ohmi sau mai mare. Trimite un mesaj pentru amperajul măsurătorile de masă prin exprimarea acestora în Amperi.

5. Rotiți cheia K.

6. Se calculează pentru fiecare rezistență R, Ra (în wați) și # 951;.

7. Construiți o grafică R, Ra și # 951; de R.

1. Ceea ce se numește eficiența sursei EMF?

2. Derivarea sursa emf formula eficienta.

3. Care este sursa de energie utilă a EMF?

4. Deriva formula utilă sursa de alimentare CEM.

5. Care este puterea maximă generată în circuitul extern (Pa) max?

6. La ce valoare a puterii P totală R eliberat în lanț, maxim?

7. Care este eficiența dacă puterea (Pa) max EDS?

8. Efectuarea unui studiu al funcției (Ra) = f (R) la extremum.

9. Schițează un grafic al P, Ra și # 951; dintr-o R. rezistență externă

10. Care este sursa EMF?

11. De ce terțe forțe trebuie să fie nici o origine electrică?

12. De ce este greșit pentru o surse de tensiune de scurtcircuit?