Инструкционная карта по выполнению лабораторной работы № 3 .

1. 1. Тема учебной программы: Электрические цепи постоянного тока.

2. Тема работы: «Исследование режимов работы электрической цепи. Измерение мощности».

3. Цель работы: Исследовать зависимость изменения силы тока в электрической цепи от изменения сопротивления, ознакомиться с режимами работы электрической цепи.

4. Материально-техническое оснащение: Лабораторный стол с комплектом оборудования, магазин сопротивлений, электроизмерительные приборы и соединительные провода.

5. Теоретическая часть. Электрическим током называется упорядоченное движение электрических зарядов под действием электрического поля. Для существования постоянного тока необходимо наличие в электрической цепи устройства, способного создавать электрическое поле, т.е. поддерживать разность потенциалов на участках цепи. Такие устройства называются источниками постоянного тока. Электрические цепи состоят из источников и потребителей электрической энергии (приёмников), соединённых между собой проводами.

В источниках происходит преобразование какого-либо вида энергии в электрическую. Для количественной оценки таких преобразований в источнике служит величина, называемая электродвижущей силой источника (ЭДС). ЭДС - Е -физическая величина, равная отношению работы сторонних сил A_ст при перемещении единичного положительного заряда q по всей замкнутой цепи к величине этого заряда:

Работа источника по перемещению единичного положительного заряда в 1кулон по данному участку цепи называется напряжением. Единица ЭДС - 1Вольт.

ЭДС источника Е состоит из суммы напряжений: внешнего участка цепи и внутреннего участка в источнике питания Е=Uвн+Uо, где Uвн - напряжение внешней цепи, Uо - напряжение внутренней цепи источника питания.

Экспериментально установленную зависимость силы тока I от напряжения U и электрического сопротивления R участка цепи называют законом Ома для участка цепи: Закон Ома для участка электрической цепи имеет вид:

, где: — напряжение, — сила тока, — сопротивление.

Если на участке цепи под действием электрического поля не совершается механическая работа и не происходят химические превращения веществ, то работа электрического поля приводит только к нагреванию проводника. При этом работа электрического тока равна количеству теплоты, которое выделяется в проводнике с током: Q=I²R∆t=А. Мощность электрического тока:

.

6. Практическая часть:

6.1. Техника безопасности при выполнении работы: Перед выполнением сборки цепей убедиться, что лабораторный стол обесточен, ЛАТР установлен в положение «постоянный ток». Запрещается прикасаться к неизолированным проводам, соединительным зажимам и другим частям цепей, которые могут оказаться под напряжением. При возникновении во время выполнения работы неисправностей оборудования или приборов следует немедленно выключить напряжение (красная кнопка на лабораторном столе) и сообщить о неисправности преподавателю. После сборки электрическую цепь показать преподавателю для проверки. Любые изменения в схеме производить после отключения питания.

6.2.Описание выполнения задания:

Ознакомиться с измерительными приборами; определить предел измерения и цену деления приборов, их технические характеристики.

1. Установить переключатели ЛАТР в положение «0 постоянный ток» и «0-120В». Собрать электрическую схему и показать её преподавателю для проверки.

Электрическая схема опыта

2. Включить лабораторный стол кнопкой «пуск» (черная кнопка). С помощью ЛАТРа установить при разомкнутом ключе постоянное напряжение около 40В, (в режиме холостого хода U=Е!). Определить показания всех приборов, записать в таблицу1.

Таблица1.

№ По порядку

измерено

вычислено

Е

U

U1

U2

I

R1

R2

Rобщ

P1

P2

Pобщ

U*

η

В

В

В

В

А

Ом

Ом

Ом

Вт

Вт

Вт

В

Холостой ход

1

2

3

4

Короткое замыкание

3. Замкнуть ключом цепь. Не изменяя напряжение с помощью ЛАТР, установить перемещением ползунка реостата R2 начальное значение тока I1=0,3А. Определить показания всех измерительных приборов и записать их в таблицу 1.

4. Изменяя сопротивления реостата R2, установить ток: 0,4А; 0,5А; 0,6А; 0,7А, каждый раз определяя показания всех измерительных приборов и записывая их в таблицу1.

5. Ознакомившись с режимами работы электрической цепи, определив и записав показания приборов для:

а) холостого хода (ключ разомкнут);

б) рабочего (номинального) режима (реостат R2 включен);

в) короткого замыкания (реостат R2 отключен, сопротивление цепи минимально). Выполните необходимые вычисления. Проанализируйте изменение мощности.

6. По результатам измерений построить графики зависимости силы тока от сопротивления I=f(R2), и график зависимости мощности от сопротивления. P2=f(R2).

Расчетные формулы.

Сопротивление: R=U/I

Эквивалентное сопротивление цепи .

Мощность .

Полная мощность цепи .

Падение напряжения на резисторах: , (внешнее напряжение цепи).

Коэффициент полезного действия , где Е ЭДС источника.

6.3. Требования к оформлению отчета: Лабораторная работа выполняется в тетради для лабораторных работ или на листах формата А4. Схемы электрических цепей вычерчиваются в соответствии с ГОСТами.

1). Перечертить в отчет схемы электрической цепи и таблицу.

2). Рассчитать, и записать значение всех величин, указанных в таблице.

3). На миллиметровой бумаге построить графики зависимости силы тока от сопротивления I=f(R2), зависимости мощности от сопротивления. P2=f(R2).

4) Проанализировать результаты и сделать вывод о зависимости мощности Р2 и КПД от сопротивления цепи.

5). Ответить на контрольные вопросы.

6.4.Контрольные вопросы:

7. Назвать характерные особенности электрической цепи при последовательном соединении потребителей.

8. Перечислить основные элементы электрической цепи.

9. Дать определение ЭДС источника. Каким способом можно измерить ЭДС?

10. Сформулируйте закон Ома для участка электрической цепи.

11. Перечислите известные Вам режимы работы цепи. Охарактеризуйте режим короткого замыкания в цепи.

12. Проанализировать, как в лабораторной работе влияет увеличение сопротивления R2 на напряжениеU1.

6.5.Используемая литература:

1) «Общая электротехника с основами электроники». И.А. Данилов, П.М. Иванов М.,1999г.

2) «Общая электротехника с основами электроники» В.С. Попов, С.А. Николаев, М. 1980

Отчет о выполнении