Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Выделяемой в нагрузке от силы тока



Пусть теперь имеем электри­ческую цепь (рис. И.4), содержащую реальный источник, ε – ЭДС источни­ка электрической энергии с внутрен­ним сопротивлением r0, сопротивление нагрузки RH, амперметр А с внутренним сопротивлением rA, воль­тметр V с внутренним сопротивлением rB.

Элементы электрической цепи выбраны такими, что внутренние сопротивления rA и rВ и сопротивление нагрузки RH образуют неравенство

rВ >> RH >> rА,

 

внутреннее сопротивление источника электрической энергии соизмеримо
с сопротивлением нагрузки RH.

Полезной мощностью Р называется мощность, выделяющаяся на сопротивлении нагрузки RH.

Полезная мощность Р выражается уравне­нием

Р = IUI = I 2RH, (И.7)

 

где U – падение напряжения на сопротивлении RH; I – сила тока в электрической цепи.

Равенство (И.7) написано в пренебреже-
нии силой тока, текуще­го через вольтметр
(rВ > RH > rА).

Зависимость между силой тока I и сопротивлениями RH и r0 выр­ажается законом Ома

(И.8)

Перепишем равенство (И.7), подставив в него выражение I по формуле (И.8), тогда получим

(И.9)

 

Исследуем зависимость мощности Р от сопротивления нагрузки RH.

1. Режим короткого замыкания, т. е. сопротивления нагрузки RH = 0. Тог- да, согласно (И.9), мощность, выделяющаяся в нагрузке, равна нулю: Р = 0.

2. Режим холостого хода возникает при очень больших сопро­тивлениях нагрузки RH → ∞ (цепь разомкнута). В этом предельном случае мощность тоже обращается в ноль. Чтобы, убедиться в этом, преобразуем (И.9) к следующему виду

(И.10)

 

Это выражение стремится к нулю при RH → ∞.

График положительной величины – мощности, которая обращается в ноль и при RH = 0, и при RH → ∞ имеет вид, изображенный на рис. И.5. Очевидно, при некотором значении сопротивления нагрузки мощность достигает своего максимального значения.

Для выяснения, при каком значении сопротивления нагрузки выделяется наибольшая полезная мощность, исследуем выражение (И.10) на экстремум. Для этого продифференцируем выражение (И.10) по RH и частную производную приравняем нулю

(И.11)

 

Равенство (И.10) обращается в нуль, если RH = r0.

Таким образом, в нагрузке выделяется максимальная полезная мощность, если сопротивление нагрузки RH равно внутреннему сопро­тивлению источника r0.

Режим RH = r0 соответствует режиму согласования источника энергии с нагрузкой. Именно такой режим стремятся обеспечить в любом электро- и радиотехническом устройстве при передаче энергии от одного его элемента к другому. При наличии в схеме режима согла­сования говорят, что «нагрузка является согласованной».



Таблица И.1

Режим I (A) U (B) P (Bт)
Холостого хода ε
Согласованной нагрузки максимальная мощность) ε / 2r0 ε / 2 ε2 / 4 ∙ r0
Короткого замыкания ε / r0

 

В режиме согласования, согласно (И.9) в нагрузке выделяется максимальная мощность.

(И.12)

Особенности режимов холостого хода, согласованной нагрузки и короткого замыкания приведены в табл. И.1.

 

Задача

На данной установке:

1. Измерить сопротивление амперметра rA, нагрузки RH и вольтметра rB
в широком интервале значений от RH min до RH max.

2. Рассчитать погрешности вычисленных значений rВ, RH и rА.

3. Найти оптимальные области использования электрических схем 1
(рис. И.1) и 2 (рис. И.2).

4. Построить график зависимости полезной мощности Р от соп­ротивления нагрузки RH.

Описание установки

Электрическая схема для изме­рения rВ, RH, rА и исследования зависимости P = f (RH) приводится на рис. И.6.

Переключатель П1 (на два положения 1, 2) обеспечивает возмож­ность включения вольтметра как по схеме И.1, так и по схеме И.2 (рис. И.1 и И.2).

 

Рис. И.6

Переключатель П2 (на три положения 1, 2, 3) позволя­ет изменять (рис. И.6) сопротивление нагрузки Rн в широких пределах от RH max = R1 + R2 + R3 (положение 3) до R min (рис. И.6).

 

Методика измерений сопротивлений rВ , RН, rА

Электрические схемы И.1 и И. 2 смонтированы на лабораторном стенде. Для приведения стенда в рабочее состояние необходимо перевести тумблеры К1 и К2 в положение «Включено».



Работу начинают с измерения тока и напряжения по схеме И.1 при нагрузке RH1 = RH max. Для этого:

а) переключатель П1 ставят в положение 1;

б) переключатель П2 – в положение 3;

в) переводят ручки потенциометров R1, R2, R3 в крайнее пра­вое положение;

г) снимают показания амперметра и вольтметра и воль­тметра Для проведения измерения тока (I ′′) и напряжения (U ′′) по схеме И.2 при той же нагрузке Rn1 переключатель П1 пе­реводят в положение 2 и снимают показания амперметра и вольтметра .

После того как при данной нагрузке произведено измерение то­ка и напряжения в обеих схемах, переключатель П1 переводят в по­ложение 1.
Подобные измерения проводят еще и ещё и ещё при девяти различных сопротивлениях нагрузки RН2, RН3, RН4, ..., RН10, меньших RH1 = RH max. Для получения этих сопротивлений вращают сначала ручку потенциометра R1, а затем R2 и далее R3 против часовой стрелки. Данные показания приборов вносят
в табл. И.2.

 

Определение сопротивления нагрузки RН

 

Сопротивление нагрузки RH. Как уже было сказано, измеренные по схеме И.1 ток (I ) и по схеме И.2 напряжение (U ′′) не содер­жат методической погрешности. Поэтому в предположении rа << RH << rВ, сопротивление нагрузки RH определяется по формуле

(И.13)

 

Таблица И.2


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!