Akım kaynağının toplam, faydalı gücü ve verimliliğinin incelenmesi. Akım kaynağının gücünün ve verimliliğinin dış yüke bağımlılığının incelenmesi Devrenin dış kısmında hangi enerji açığa çıkacak

TAM ZİNCİR İÇİN OHM KANUNU:

ben devredeki akımdır; E, devreye dahil olan akım kaynağının elektromotor kuvvetidir; R, harici devrenin direncidir; r, akım kaynağının iç direncidir.

HARİCİ DEVREDE ALINAN GÜÇ

. (2)

Formül (2)'den, devrenin kısa devresi ile görülebilir ( r®0) ve için r® bu kardinalite sıfıra eşittir. Diğer tüm son değerler için r güç r 1> 0. Bu nedenle, fonksiyon r 1 maksimuma sahiptir. Anlam r Maksimum güce karşılık gelen 0, P 1'in R'ye göre türevi alınarak ve birinci türev sıfıra eşitlenerek elde edilebilir:

. (3)

Formül (3)'ten, R ve r'nin her zaman pozitif olduğu ve E? 0, basit cebirsel dönüşümlerden sonra şunu elde ederiz:

Buradan, dış devrede açığa çıkan güç, dış devrenin direnci akım kaynağının iç direncine eşit olduğunda en yüksek değerine ulaşır.

Bu durumda devredeki akım (5)

kısa devre akımının yarısına eşittir. Bu durumda, dış devrede açığa çıkan güç, değerine ulaşır. maksimum değer eşittir

Kaynak bir dış dirence kapatıldığında, akım kaynağın içine akar ve aynı zamanda kaynağın iç direnci üzerinde belirli bir miktarda ısı açığa çıkar. Bu ısının açığa çıkması için harcanan güç,

Bu nedenle, tüm devrede salınan toplam güç, formülle belirlenir.

= ben 2(R + r) = IE (8)

YETERLİK

YETERLİK geçerli kaynak . (9)

Formül (8)'den şu sonuç çıkar:

şunlar. r 1, parabolik yasaya göre devredeki akımın değişmesiyle değişir ve I = 0 ve de sıfır değerleri alır. İlk değer bir açık devreye (R >> r), ikincisi bir kısa devreye (R<< r). Зависимость к.п.д. от силы тока в цепи с учётом формул (8), (9), (10) примет вид

Böylece, verimlilik açık devre durumunda (I = 0) maksimum h = 1 değerine ulaşır ve daha sonra lineer olarak azalır, kısa devre sırasında sıfıra döner.

Kapasitelerin bağımlılığı Р 1, Р toplam = EI ve verimlilik. devredeki akımdan gelen akım kaynağı Şekil 1'de gösterilmektedir.

1. Bence 0 E / r

Aynı anda hem faydalı güç hem de verim elde etmenin mümkün olduğu grafiklerden görülmektedir. imkansız. P 1 devresinin dış kısmında açığa çıkan güç en yüksek değere ulaştığında verim şu anda %50'ye eşittir.

ÖLÇÜM PROSEDÜRÜ VE PROSEDÜRÜ

Şekil l'de gösterilen devreyi monte edin. 2. Bunu yapmak için önce emf düğmesine sol tıklayın. ekranın alt kısmında. Fare işaretçisini, noktaların bulunduğu ekranın çalışma alanına getirin. EMF kaynağının bulunacağı ekranın çalışma alanına sol tıklayın.

Kaynağa, iç direncini temsil eden bir direnç (ilk önce ekranın altındaki düğmeye basarak) ve bir ampermetre (aynı yerde düğme) seri olarak yerleştirin. Ardından yük dirençlerini ve yük üzerindeki gerilimi aynı şekilde ölçen bir voltmetreyi konumlandırın.

Bağlantı kablolarını bağlayın. Bunu yapmak için ekranın altındaki tel düğmesine tıklayın ve ardından fare işaretçisini devrenin çalışma alanına getirin. Ekranın çalışma alanının bağlantı kablolarının olması gereken yerlerinde farenin sol tuşuna tıklayın.

4. Her öğe için parametre değerlerini ayarlayın. Bunu yapmak için ok düğmesine sol tıklayın. Ardından bu öğeye tıklayın. Fare işaretçisini görünen regülatörün kaydırıcısına getirin, farenin sol düğmesine basın ve basılı tutun, parametre değerini değiştirin ve varyantınız için Tablo 1'de belirtilen sayısal değeri ayarlayın.

Tablo 1. Elektrik devresinin başlangıç parametreleri

seçenek

5. Harici devrenin direncini 2 Ohm'a ayarlayın, "Sayım" düğmesine basın ve elektrik ölçüm cihazlarının okumalarını Tablo 2'nin ilgili satırlarına yazın.

6. Regülatör sürgüsünü kullanarak, harici devrenin direncini 2 Ohm'dan 20 Ohm'a art arda 0,5 Ohm artırın ve "Sayım" düğmesine basarak, Tablo 2'deki elektrikli ölçüm aletlerinin okumalarını yazın.

7. (2), (7), (8), (9) Р 1, Р 2, Р toplam ve formülleriyle hesaplayın. H her bir çift voltmetre ve ampermetre okuması için hesaplanan değerleri Tablo 2'ye kaydedin.

8. Bir grafik kağıdına P 1 = f (R), P 2 = f (R), P full = f (R), h = f (R) ve U = f (R) bağımlılığının grafiklerini oluşturun ).

9. Ölçüm hatasını hesaplayın ve deneylerin sonuçlarına dayanarak sonuçlar çıkarın.

Tablo 2. Ölçüm ve hesaplamaların sonuçları






P dolu, W

Öz kontrol için sorular ve görevler

Joule-Lenz yasasını integral ve diferansiyel formlarda yazın.
Kısa devre akımı nedir?
Görünür Güç nedir?
Verimlilik nasıl hesaplanır? akım kaynağı?
Devrenin dış ve iç dirençleri eşit olduğunda en büyük faydalı gücün serbest bırakıldığını kanıtlayın.
Devrenin iç kısmında açığa çıkan gücün belirli bir kaynak için sabit olduğu doğru mu?
El feneri pilinin terminallerine 3,5 V gösteren bir voltmetre bağlandı.
Daha sonra voltmetrenin bağlantısı kesildi ve yerine, tabanına yazıldığı bir lamba bağlandı: P = 30 W, U = 3.5 V. Lamba yanmadı.
Fenomeni açıklayın.
Pilin R1 ve R2 dirençlerine alternatif olarak kapanmasıyla, aynı süre içinde içlerinde eşit miktarda ısı açığa çıktı. Pilin iç direncini belirleyin.

Akım kaynağının yük üzerindeki gücünün ve verimliliğinin bağımlılığı

Cihazlar ve aksesuarlar: laboratuvar paneli, iki pil, miliammetre, voltmetre, değişken dirençler.

Tanıtım. En yaygın doğru akım kaynakları galvanik hücreler, akümülatörler, redresörlerdir. Elektrik enerjisine ihtiyaç duyan parçayı (ampul, radyo alıcısı, hesap makinesi vb.) akım kaynağına bağlarız. Elektrik devresinin bu kısmına ortak kelime - yük denir. Yükün bir miktar elektrik direnci var r ve kaynaktan bir kuvvetle akım çeker Bence(şekil 1).

Yük, elektrik devresinin dış kısmını oluşturur. Ancak devrenin iç kısmı da var - bu aslında mevcut kaynağın kendisi, elektrik direncine sahip r, aynı akım içinde akar Bence. Devrenin iç ve dış bölümleri arasındaki sınır, tüketicinin bağlı olduğu akım kaynağının "+" ve "-" terminalleridir.

Şekil 1'de, mevcut kaynak kesikli bir çerçeve içine alınmıştır.

Elektromotor güç kaynağı E gücü belirlenen kapalı bir devrede bir akım oluşturur Ohm yasası:

Akım dirençlerden geçtiğinde r ve r termal enerji içlerinde serbest bırakılır, belirlenir kanunen Joule-Lenz. Devrenin dış kısmındaki güç r e - Harici güç

Bu güç kullanışlı.

Dahili güç r Bence - dahili güç... Kullanım için mevcut değildir ve bu nedenle kayıplar güç kaynağı

Tam dolu güç kaynağı gücü r bu iki terimin toplamı,

Tanımlardan (2,3,4) görülebileceği gibi, güçlerin her biri hem akan akıma hem de devrenin karşılık gelen bölümünün direncine bağlıdır. Bu bağımlılığı ayrı ayrı ele alalım.

Güç bağımlılığıP e , P Bence , P yük akımından.

Ohm kanunu (1) dikkate alınarak toplam güç aşağıdaki gibi yazılabilir:

Böylece, kaynağın görünen gücü ile doğru orantılıdır. tüketilen akım.

Yüke tahsis edilen güç ( harici), var

İki durumda sıfırdır:

1) ben = 0 ve 2) E - Ir = 0. (7)

İlk koşul, aşağıdaki durumlarda açık devre için geçerlidir: r , ikincisi sözde karşılık gelir kısa devre harici devrenin direnci olduğunda kaynak r = 0 ... Bu durumda devredeki akım (bkz. formül (1)) en yüksek değere ulaşır - kısa devre akımı.

bu akımda tamamlayınız güç en büyük olur

r not = EI kz = E 2 / r. (9)

Ancak, hepsi göze çarpıyor iç kaynak.

Dış gücün hangi koşullar altında olduğunu bulalım. maksimum... Güç bağımlılığı P e akımdan (bkz. formül (6)) parabolik:

Fonksiyonun maksimumunun konumu şu koşuldan belirlenir:

dP e / dI = 0, dP e / dI = E - 2Ir.

Faydalı güç, akımda maksimum değerine ulaşır

bu, kısa devre akımının (8) yarısıdır (bkz. Şekil 2):

Bu akımdaki harici güç

(12)

şunlar. maksimum harici güç, kaynağın maksimum görünen gücünün dörtte biridir.

Akımdaki iç dirençte serbest bırakılan güç Bence max aşağıdaki gibi tanımlanır:

, (13)

şunlar. aynı zamanda akım kaynağının maksimum toplam gücünün dörtte biridir. Bir akımda unutmayın Bence maksimum

P e = P Bence . (14)

Devredeki akım en yüksek değere yöneldiğinde Bence kz , iç güç

şunlar. kaynağın (9) maksimum gücüne eşittir. Bu, kaynağın tüm gücünün kendisine tahsis edildiği anlamına gelir. dahili elbette mevcut kaynağın güvenliği açısından zararlı olan direnç.

Bağımlılık grafiğinin karakteristik noktaları P e = P e (Bence) Şekil 2'de gösterilmiştir. 2.

Yeterlik akım kaynağının çalışması, onun tarafından tahmin edilir yeterlik... Verimlilik, faydalı gücün kaynağın toplam gücüne oranıdır:

 = P e / P.

Formül (6) kullanılarak verim ifadesi aşağıdaki gibi yazılabilir:

. (15)

Formül (1)'den görüldüğü gibi E – ir = kızılötesi gerginlik var sen Dış direnç üzerine. Bu nedenle, verimlilik

 = sen/ E . (16)

(15) numaralı ifadeden de şu sonuç çıkar:

 = (17)

şunlar. Kaynağın verimliliği devredeki akıma bağlıdır ve bir akımda birliğe eşit en yüksek değere eğilim gösterir. Bence  0 (Şekil 3) . Akım gücünün artmasıyla verim doğrusal olarak azalır ve kısa devre sırasında devredeki akım en yüksek seviyeye geldiğinde sıfır olur. Bence kz = E/ r .

Dış gücün akıma (6) bağımlılığının parabolik doğasından, yükte aynı gücün P e devredeki akımın iki farklı değerinde elde edilebilir. Formül (17) ve grafikten (Şekil 3) kaynaktan daha yüksek verim elde etmek için bu katsayının daha yüksek olduğu daha düşük yük akımlarında çalışmanın tercih edildiği görülebilir.

2.Güç bağımlılığıP e , P Bence , P yük direncinden.

Düşünmek bağımlılık eksiksiz, kullanışlı ve dahili harici güç rezistansr EMF ile kaynak devresinde E ve iç direnç r.

Tam dolu Akım (1) ifadesi formül (5)'te değiştirilirse, kaynak tarafından geliştirilen güç aşağıdaki gibi yazılabilir:

Yani toplam güç yük direncine bağlıdır r. Yük direnci kaybolduğunda (9) devrenin kısa devresinde en fazladır. Artan yük direnci ile r toplam güç azalır, sıfıra yönelir r   .

Dış direnç üzerinde öne çıkıyor

(19)

Harici güç r e toplam gücün bir parçasıdır r ve değeri dirençlerin oranına bağlıdır r/(r+ r) ... Kısa devre durumunda, harici güç sıfırdır. Artan dirençle rönce artar. saat r  r harici güç tam boyutta olma eğilimindedir. Ancak bu durumda toplam güç azaldığı için faydalı gücün kendisi de küçülür (bkz. formül 18). saat r  harici güç, toplam gücün yanı sıra sıfır olma eğilimindedir.

Belirli bir kaynaktan elde edilecek yük direnci ne olmalıdır? maksimum harici (faydalı) güç (19)?

Bu fonksiyonun maksimumunu şu koşuldan bulalım:

Bu denklemi çözersek, r maksimum = r.

Böylece, direnci, akım kaynağının iç direncine eşitse, harici devrede maksimum güç serbest bırakılır. Bu durumda devredeki akım; E/2 r, şunlar. kısa devre akımının yarısı (8). Bu dirençte maksimum net güç

(21)

bu da yukarıda elde edilenle örtüşmektedir (12).

Kaynağın iç direncinde açığa çıkan güç

(22)

saat r P Bence  P, ve r=0 en yüksek değere ulaşır P Bence not = P not = E 2 / r... saat r= r iç güç yarı dolu, P Bence = P/2 ... saat r r hemen hemen aynı şekilde azalır (18).

Verimliliğin devrenin dış kısmının direncine bağımlılığı şu şekilde ifade edilir:

 = (23)

Elde edilen formülden, yük direnci sıfıra yaklaştıkça verimin sıfıra yöneldiği ve yük direnci sıfıra yaklaştıkça verimin bire eşit en büyük değere yöneldiği sonucu çıkar. r r... Ama yararlı güç neredeyse azalır 1/ r (bkz. formül 19).

Güç r e maksimum değerine ulaşır r maksimum = r, Bu durumda, formül (23)'e göre verim eşittir,  = r/(r+ r) = 1/2. Böylece, maksimum faydalı gücü elde etme koşulu, en yüksek verimi elde etme koşuluyla örtüşmez.

Bu değerlendirmenin en önemli sonucu, kaynak parametrelerinin yükün doğası ile optimal eşleşmesidir. Burada üç alan ayırt edilebilir: 1) r r, 2)r r, 3) r r. Öncelikle durum, bir kaynaktan uzun süre düşük bir gücün gerekli olduğu durumlarda, örneğin elektronik bir saatte, mikro hesap makinelerinde gerçekleşir. Bu tür kaynakların boyutları küçüktür, içlerindeki elektrik enerjisi arzı küçüktür, idareli tüketilmesi gerekir, bu nedenle yüksek verimle çalışmaları gerekir.

İkinci durum - içinde kaynağın tüm gücünün serbest bırakıldığı yükte bir kısa devre ve kaynağı yüke bağlayan teller. Bu onların aşırı ısınmasına neden olur ve oldukça yaygın bir yangın ve yangın nedenidir. Bu nedenle, yüksek güçlü akım kaynaklarının (dinamolar, piller, redresörler) kısa devresi son derece tehlikelidir.

V üçüncü durumda, en azından kaynaktan maksimum güç almak istiyorlar kısa zaman, örneğin, bir elektrikli marş motoru kullanarak bir araba motorunu çalıştırırken, bu durumda verimlilik değeri o kadar önemli değildir. Marş motoru kısa bir süre için açılır. Kaynağın bu modda uzun süreli çalışması, araç aküsünün hızlı bir şekilde boşalmasına, aşırı ısınmasına ve diğer sorunlara yol açtığı için pratik olarak kabul edilemez.

Kimyasal akım kaynaklarının istenilen modda çalışmasını sağlamak için pil adı verilen bir şekilde birbirlerine belirli bir şekilde bağlanırlar. Bir pildeki hücreler seri, paralel ve karışık devre olarak bağlanabilir. Bu veya bu bağlantı şeması, yük direnci ve tüketilen akım miktarı ile belirlenir.

Santrallerin en önemli işletme gereksinimi yüksek verimleridir. Formül (23)'den, akım kaynağının iç direnci yük direncine kıyasla küçükse verimliliğin birlik olma eğiliminde olduğu görülebilir.

Paralel olarak, sahip olan elemanları bağlayabilirsiniz. aynısı EMF. bağlıysa n özdeş elemanlar, daha sonra böyle bir pilden bir akım alabilirsiniz

Burada r 1 - bir elementin direnci, E 1 - Bir elementin EMF'si.

Düşük empedanslı bir yük ile böyle bir bağlantının kullanılması avantajlıdır, yani. de r r. Pilin paralel bağlandığında toplam iç direnci azaldığı için n Bir elemanın direnci ile karşılaştırıldığında kez, o zaman yükün direncine yakın yapılabilir. Bu, kaynağın verimliliğini artırır. artışlar n hücre pilinin süreleri ve enerji kapasitesi.

 r, o zaman bir pildeki elemanları seri olarak bağlamak daha karlı. Bu durumda, pilin EMF'si n bir elementin kat daha fazla EMF'si ve gerekli akım kaynaktan elde edilebilir

Amaç bu laboratuvar çalışması deneysel doğrulama yukarıda toplam, iç ve dış (faydalı) gücün bağımlılığına ve kaynağın verimliliğine hem tüketilen akımın gücüne hem de yük direncine bağlı olarak elde edilen teorik sonuçlar.

Kurulumun açıklaması. Akım kaynağının performans özelliklerini incelemek için, şeması Şekil 1'de gösterilen bir elektrik devresi kullanılır. 4. Bir akım kaynağı olarak, bağlı olan iki alkalin pil NKN-45 kullanılır. art arda bir pilde bir direnç aracılığıyla r , kaynağın iç direncini simüle eder.

Dahil edilmesi yapay olarak akümülatörlerin iç direncini arttırır, bu da 1) kısa devre moduna geçerken onları aşırı yüklenmeden korur ve 2) kaynağın iç direncini deneycinin isteğine göre değiştirmeyi mümkün kılar. Yük olarak (devrenin dış direnci) n
iki değişken direnç kullanılır r 1 ve r 2 ... (bir kaba ayar, diğeri ince), bu da geniş bir aralıkta düzgün akım regülasyonu sağlar.

Tüm aletler bir laboratuvar panosuna monte edilmiştir. Dirençler panelin altına sabitlenir, kontrol düğmeleri ve terminalleri, ilgili yazıtların bulunduğu en üste getirilir.

Ölçümler 1. Anahtarı ayarlayın P nötr konuma, geçiş VC açık. Dirençlerin düğmelerini durana kadar saat yönünün tersine çevirin (bu, yükün en büyük direncine karşılık gelir).

Elektrik devresini şemaya göre monte edin (Şekil 4), eklerken mevcut kaynaklar.

Bir öğretmen veya laboratuvar asistanı tarafından monte edilen devreyi kontrol ettikten sonra pilleri bağlayın. E 1 ve E 2 polariteyi gözlemlemek.

Kısa devre akımını ayarlayın. Bunu yapmak için anahtarı P 2. konuma (harici direnç sıfırdır) ve bir direnç kullanarak r milimetrenin okunu alet ölçeğinin maksimum (en sağdaki) bölümüne ayarlayın - 75 veya 150 mA. direnç sayesinde r laboratuvar kurulumu var düzenleme yeteneği akım kaynağının iç direnci. Aslında, iç direnç, belirli bir kaynak türü için sabit bir değerdir ve bunu değiştirmek imkansızdır.

anahtarı koy P pozisyona 1 , böylece dış direnci (yük) açar r= r 1 + r 2 kaynak zincirine girer.

Dirençler kullanarak devredeki akımı 5 ... 10 mA ile en yüksek değerden en düşük değere değiştirme r 1 ve r 2 , miliammetre ve voltmetre okumalarını not edin (yük üzerindeki voltaj sen) masaya.

anahtarı koy P nötr konuma getirin. Bu durumda, kaynağın iç direncine kıyasla oldukça büyük bir dirence sahip olan akım kaynağına sadece bir voltmetre bağlanır, bu nedenle voltmetre okuması EMF kaynağından biraz daha az olacaktır. Kesin değerini belirlemenin başka bir yolu olmadığından, voltmetre okumasını almak için kalır. E... (Daha fazla ayrıntı için, 311 numaralı laboratuvar çalışmasına bakın).

nn	mA	P e ,	P Bence ,	r,

Sonuçların işlenmesi... 1. Her bir akım değeri için aşağıdakileri hesaplayın:

formül (5)'e göre tam güç,

formüle göre harici (faydalı) güç,

orandan iç güç

Ohm yasasından devrenin dış bölümünün direnci r= sen/ Bence,

Formül (16)'ya göre akım kaynağının verimliliği.

Bağımlılık grafiklerini çizin:

akımdan gelen toplam, faydalı ve dahili güç Bence (bir tablette),

direnişten toplam, faydalı ve iç güç r(ayrıca bir tablette); Grafiğin sadece düşük dirençli kısmına karşılık gelen bir bölümünü çizmek ve yüksek dirençli bölgede 15 üzerinden 4-5 deneysel noktayı atmak daha akıllıca olacaktır,

Kaynak verimliliğine karşı akım tüketimi Bence,

Yük direncinden kaynaklanan verimlilik r.

çizelgelerden P e itibaren Bence ve P e itibaren r harici devredeki maksimum net gücü belirleyin P e maks.

grafikten P e itibaren r akım kaynağının iç direncini belirleyin r.

çizelgelerden P e itibaren Bence ve P e itibaren r akım kaynağının verimliliğini bulun Bence maksimum ve r maksimum .

Kontrol soruları

1. Çalışmada kullanılan elektrik devresinin şemasını çiziniz.

2. Mevcut kaynak nedir? yük nedir? Zincirin iç kısmı nedir? Zincirin dış kısmı nerede başlar ve nerede biter? Değişken direnç neden takılı? r ?

3. Harici, faydalı, dahili, toplam güç nedir? Güç kaybı nedir?

4. Bu çalışmadaki faydalı gücün neden formülle hesaplanması önerildi? P e = İÜ, ve formül (2)'ye göre değil mi? Bu önerileri gerekçelendirin.

5. Elde ettiğiniz deneysel sonuçları, hem gücün akıma hem de yük direncine bağımlılığı çalışmasında metodolojik kılavuzda verilen hesaplanmış sonuçlarla karşılaştırın.

Kaynaklar akımÖzet >> Fizik

Devam ediyor itibaren 3 ila 30 dakika bağımlılıklar itibaren hava sıcaklığı ... güç(1,2 kW / kg'a kadar). Boşalma süresi 15 dakikayı geçmez. 2.2. Ampul kaynaklar akım... titreşimleri yumuşatmak için yük güç sistemlerinde ... nispeten düşük Yeterlik(%40-45) ve ...

kapasiteler elektrik devrelerinde harmonik salınımlar

Ders >> Fizik

... itibaren kaynak v yük gerekli ortalama güç... Karmaşık stresler ve akımlar ... yük ve jeneratör tarafından geliştirildi güç,  = 0,5'e eşittir. Artan RH ile - ortalama güç azalır ama artar Yeterlik... Takvim bağımlılıklar Yeterlik ...

Özet >> İletişim ve iletişim

... güç cihazlar - tüketilen güç cihazlar - çıktı güç cihazlar - Yeterlik Cihazlar Kabul Edilir Yeterlik... hangisinde bağımlılıklar itibaren düzenleme derinliği ... bağımsız olarak sabit itibaren değişiklikler akım yük... Sahip olmak kaynaklar güç kaynağı ile...

Kurs >> Fizik

... güç UPS ikiye ayrılır Kaynakları kesintisiz güç kaynağı küçük güç(dolu güç ... itibaren akümülatörler, eksi - azalma Yeterlik ... akım nominal değerle karşılaştırıldığında akım yük... ... 115 V bağımlılıklar itibaren yük; Çekici bir görünüm ...

seçenek 1
Şeması şekilde gösterilen elektrik devresinde ölçü aletleri idealdir, voltmetre 8 V gerilim değerini, ampermetre 2 A akım değerini gösterir. 1 saniyede direnç?
Şekil, sabit bir akım kaynağı, ideal bir voltmetre, bir anahtar ve bir direnç içeren bir elektrik devresinin şemasını göstermektedir. Kapalı anahtarlı voltmetre okuması, açık anahtarlı voltmetre okumasından 3 kat daha azdır.
Akım kaynağının iç direncinin olduğu söylenebilir.
Şekil elektrik devresini göstermektedir. Voltmetre 2 V'luk bir voltaj gösteriyor. Ampermetre ve voltmetrenin ideal olduğunu varsayarak, ampermetre okumasını belirleyin.

Şekil elektrik devresini göstermektedir. Ampermetre ve voltmetreyi ideal olarak düşünün. Voltmetre 12 V'luk bir voltaj gösterir. Ampermetre amperi gösterir

Şekil bir elektrik devre şemasını göstermektedir. En fazla akım hangi dirençten geçer?
Şekil, bir elektrik devresinin bir bölümünün bir diyagramını göstermektedir. AB bölümünden 4 A'lık bir doğru akım geçer Direnç 1 Ohm ise ideal bir voltmetre hangi voltajı gösterir?
Şekil, üç direnç R1, R2, R3'ten oluşan bir elektrik devresinin bir bölümünün diyagramını göstermektedir. Aşağıdaki şekillerden hangisi gösterir elektrik devresi zincirin bu bölümünde verilene eşdeğer mi?

8.EMF 9'lu ve 1 Ohm dahili dirençli bir akım kaynağına, 8 Ohm dirençli paralel bağlı bir direnç bağlandı ve düz kapasitör... Kararlı durumda, kapasitörün plakaları arasındaki elektrik alan kuvveti 4. Plakaları arasındaki mesafeyi belirleyin.

seçenek 2
1. Öğrenci şekildeki elektrik devresini kurmuştur. Akım 10 dakika boyunca aktığında devrenin dış kısmında hangi enerji açığa çıkar? Gerekli veriler şemada belirtilmiştir. Ampermetre ideal kabul edilir.
2. Akım kaynağının EMF'si 6 V, dahili direnci 1 Ohm, R1 = 1 Ohm R2 = R3 = 2 Ohm. Kaynaktan geçen akım nedir?

3. Şekil elektrik devresini göstermektedir. Ampermetre ve voltmetreyi ideal olarak düşünün. Voltmetre 12 V'luk bir voltaj gösterir. Ampermetre amperi gösterir

4. Şekil elektrik devresini göstermektedir. Ampermetre ve voltmetreyi ideal olarak düşünün. Voltmetre 2 V'luk bir voltaj gösterir. Ampermetre amperi gösterir

5. Şekil, elektrik devre şemasını göstermektedir. En küçük akım hangi dirençten geçer?
6 Şekil, bir elektrik devresinin bir bölümünün diyagramını göstermektedir. AB bölümünden 6 A'lık bir doğru akım geçer Direnç 1 Ohm ise ideal bir voltmetre hangi voltajı gösterir?
7.
Şekil, üç direnç R1, R2, R3'ten oluşan bir elektrik devresinin bir bölümünün diyagramını göstermektedir. Aşağıdaki şekillerden hangisi, devrenin bu bölümünün belirtilene eşdeğer elektrik şemasını göstermektedir?

8. EMF 10'lu ve 1 Ohm iç dirençli bir akım kaynağına, 8 Ohm dirençli paralel bağlı bir direnç ve plakalar arasındaki mesafe 4 cm olan düz bir kapasitör bağlanmıştır.Elektrik alanı nedir? kapasitörün plakaları arasındaki güç?

Ekli dosyalar

1. Uçlarında 120 V'luk bir gerilimde, iletkende 540 kJ'ye eşit bir ısı açığa çıkarsa, 5 A'lık bir akımın bir iletkenden geçme süresi nedir? (Cevabınızı saniyeler içinde verin.)

2. Zaman boyunca içinden bir doğru akımın aktığı bobinin sabit direncine sahip bir elektrikli ısıtıcıda T açığa çıkan ısı miktarı Q... Amper ve zaman ise T iki katına çıkarsa, ısıtıcıda açığa çıkan ısı miktarı kaç kat artar?

3. DC devresine 3 ohm elektrik dirençli direnç 1 ve 6 ohm elektrik dirençli direnç 2 seri olarak bağlanmıştır. Aynı anda 1. dirençten çıkan ısı miktarının 2. dirençten çıkan ısı miktarına oranı nedir?

4. Şekil, bir akkor lambadaki akımın terminallerindeki gerilime bağımlılığının bir grafiğini göstermektedir. 30 V'ta lambadaki akım nedir? (Cevabınızı watt olarak veriniz.)

Öğrenci, şekilde gösterilen elektrik devresini monte etti. Akım 10 dakika boyunca aktığında devrenin dış kısmında hangi enerji açığa çıkar? (Cevabı kJ cinsinden ifade edin. Gerekli veriler şemada belirtilmiştir. Ampermetre idealini düşünün.)

6. 1 μF kapasiteli bir kapasitör, 2 V EMF'li bir akım kaynağına bağlanır. Kondansatörü şarj ederken kaynak ne iş yaptı? (Cevabınızı μJ cinsinden veriniz.)

7. 1 μF kapasiteli bir kapasitör, 2 V EMF'li bir akım kaynağına bağlanır. Kondansatörün şarjı sırasında devrede ne kadar ısı oluşacaktır? (Cevabınızı μJ cinsinden veriniz.) Radyasyonun etkilerini dikkate almayınız.

8. 1 μF'lik bir kapasitör, bir direnç üzerinden bir kez 3 V'luk bir EMF ile ideal bir akım kaynağına bağlandı. ve ikinci kez bir direnç aracılığıyla İkinci durumda, dirençte açığa çıkan ısı birinciden kaç kez daha fazladır? Radyasyonu ihmal edin.

9. EMF 4 V ve dahili dirençli bir akım kaynağına yük direncini bağla. Kaynak verimliliğinin %50'ye eşit olması için neye eşit olmalıdır? (Cevabınızı ohm cinsinden veriniz.)

10. Şeması şekilde gösterilen elektrik devresinde ölçü aletleri idealdir, voltmetre 8 V gerilim değerini, ampermetre 2 A akım değerini gösterir. 1 saniyede direnç? (Cevabınızı joule cinsinden veriniz.)

11. Oda, paralel bağlı dört özdeş ampulle aydınlatılır. Saatlik elektrik tüketimi Q... Saatteki güç tüketiminin 2 olması için paralel bağlı ampul sayısı kaç olmalıdır? Q?

12. 2,2 kw kapasiteli bir elektrikli su ısıtıcısı 220 V elektrik şebekesine bağlanacak şekilde tasarlanmıştır.Böyle bir şebekede çalışırken su ısıtıcısının ısıtma elemanındaki akımı belirleyin. Cevabınızı amper cinsinden veriniz.

13. Kavurma elektrikli fırınının gövdesinde bir yazı vardır: "220 V, 660 W". Kavurma tarafından tüketilen amperi bulun. (Amper olarak cevaplayınız.)

14. Bir elektrikli akkor lambanın tabanında şöyle yazılmıştır: "220 V, 60 W". Bu tür iki lamba paralel bağlanır ve 127 V'luk bir voltaja bağlanır. Bu bağlantı yöntemiyle bu iki lambada hangi güç serbest bırakılır? (Cevabı en yakın tama yuvarlanmış watt olarak veriniz.) Problemi çözerken lambanın direncinin uygulanan voltaja bağlı olmadığını göz önünde bulundurunuz.

15. Bir elektrikli akkor lambanın tabanında şöyle yazılmıştır: "220 V, 100 W". Bu tür üç lamba paralel olarak bağlanır ve 127 V'luk bir voltaja bağlanır. Bu bağlantı yöntemiyle bu üç lambada hangi güç serbest bırakılır? (Cevabı en yakın tama yuvarlanmış watt olarak veriniz.) Problemi çözerken lambanın direncinin uygulanan voltaja bağlı olmadığını göz önünde bulundurunuz.

16. Okul laboratuvarında iki adet yuvarlak iletken bulunmaktadır. Birinci iletkenin özdirenci, ikinci iletkenin özdirencinin 2 katıdır. Birinci iletkenin uzunluğu, ikincinin uzunluğunun 2 katıdır. Bu iletkenler aynı zaman aralıklarında aynı sabit gerilim kaynaklarına bağlandığında, ikinci iletkende birinciye göre 4 kat daha fazla ısı açığa çıkar. İkinci iletkenin yarıçapının birinci iletkenin yarıçapına oranı nedir?

17. Okul laboratuvarında iki adet yuvarlak iletken bulunmaktadır. Birinci iletkenin özdirenci, ikinci iletkenin özdirencinin 2 katıdır. Birinci iletkenin uzunluğu, ikincinin uzunluğunun 2 katıdır. Bu iletkenler aynı zaman aralıklarında aynı sabit gerilim kaynaklarına bağlandığında ikinci iletkende açığa çıkan ısı miktarı birinci iletkene göre 4 kat daha azdır. Birinci iletkenin yarıçapının ikinci iletkenin yarıçapına oranı nedir?

18. r 1, şeması şekilde gösterilen elektrik devresine dahil mi? (Watt olarak cevaplayınız.) r 1 = 3 Ohm, r 2 = 2 Ohm, r

19. Dirençte hangi güç tahsis edilir? r 2, şeması şekilde gösterilen elektrik devresine dahil mi? (Watt olarak cevaplayınız.) r 1 = 3 Ohm, r 2 = 2 Ohm, r 3 = 1 Ohm, kaynağın EMF'si 5 V, kaynağın iç direnci ihmal edilebilir.

20. r= 16 Ohm ve noktalar arasındaki voltaj A ve B 8V mu? Cevabınızı watt olarak verin.

21. Şeması şekilde gösterilen devre bölümünde hangi güç tahsis edilir, eğer r= 27 Ohm ve noktalar arasındaki voltaj A ve B 9V mu? Cevabınızı watt olarak verin.

22. Bence= 6 A. Ampermetrenin gösterdiği akım gücü nedir? (Cevabı amper olarak veriniz.) Ampermetrenin direncini dikkate almayınız.

23. Dirençli bir direnç bir akım kaynağına EMF ve dahili direnç ile bağlanır. Bu direnci EMF ile bir akım kaynağına bağlarsanız ve iç direnç peki bu dirençte açığa çıkan güç kaç kat artacak?

24.

Bence sen lambanın üzerinde. Böyle bir lamba, 2 V'luk sabit bir voltaj kaynağına bağlandı. Ne iş yapacak? elektrik 5 saniyede bir lamba filamanında? Cevabınızı J ile ifade edin.

25.

Grafik, mevcut gücün deneysel olarak elde edilen bağımlılığını gösterir. Bence voltajdan akkor lambadan akan sen lambanın üzerinde. Böyle bir lamba, 4 V'luk sabit bir voltaj kaynağına bağlandı. Lamba filamanındaki elektrik akımı 10 saniyede ne iş yapacak? Cevabınızı J ile ifade edin.

26. Devrenin bir bölümünden doğru akım geçer (şekle bakın) Bence= 4 A. Bu devrede bulunan ideal bir ampermetre tarafından hangi akımın gösterileceği, eğer her bir direncin direnci r= 1 ohm? Cevabınızı amper cinsinden ifade edin.

27. 2 μC'lik bir nokta pozitif yük, zıt yükler ile düzgün olarak yüklenmiş iki uzatılmış plaka arasına yerleştirilir. Pozitif yüklü plaka tarafından oluşturulan elektrik alan yoğunluğunun modülü 103 kV / m'dir ve negatif yüklü plaka tarafından oluşturulan alan 2 kat daha fazladır. Belirtilen nokta yüküne etki edecek elektriksel kuvvetin modülünü belirleyin.

28. Düzgün yüklü iki uzatılmış plaka arasına 2 μC'lik bir nokta pozitif yük yerleştirilir. pozitif masraflar... Bir plaka tarafından oluşturulan elektrik alanın yoğunluğunun modülü 103 kV / m'dir ve ikinci plaka tarafından oluşturulan alan 2 kat daha fazladır. Belirtilen nokta yüküne etki edecek elektriksel kuvvetin modülünü belirleyin. Cevabınızı Newton cinsinden verin.

29.

İLE, direnç ile direnç r ve K tuşu. Kondansatör voltaja yüklenir sen= 20 V. Kondansatör plakalarındaki yük Q= 10 –6 Cl. K anahtarı kapatıldıktan sonra dirençte ne kadar ısı açığa çıkacak? Cevabınızı μJ cinsinden ifade edin.

30.

Şekil, kapasiteye sahip bir kapasitörden oluşan bir elektrik devresinin şemasını göstermektedir. İLE, direnç ile direnç r ve anahtar K. Kapasitör kapasitansı C= 1 μF ve voltajla şarj edilir sen= 10 V. K anahtarı kapatıldıktan sonra dirençte ne kadar ısı açığa çıkacak? Cevabınızı μJ cinsinden ifade edin.

31. 220 V apartman ağındaki elektrik sayacının sigortası, "6 A" yazısıyla işaretlenmiştir. Sigortanın erimemesi için aynı anda ağa bağlanabilen elektrikli cihazların maksimum toplam gücü nedir? (Cevabınızı watt olarak veriniz)

LABORATUVAR ÇALIŞMASI No. 3.7.

MEVCUT KAYNAKLARIN FAYDALI GÜÇ VE VERİMLİLİK ARAŞTIRMASI

Soyadı I.O. _____________ Grup ______ Tarih ______

Tanıtım

Bu çalışmanın amacı, mevcut kaynağın faydalı gücünün ve verimliliğinin yük direncine bağımlılığı hakkındaki teorik sonuçları deneysel olarak doğrulamaktır.

Elektrik devresi bir akım kaynağından, besleme kablolarından ve bir yük veya akım tüketicisinden oluşur. Bu devre elemanlarının her birinin direnci vardır.

Kurşun tellerin direnci genellikle çok düşüktür ve bu nedenle ihmal edilebilir. Devrenin her bölümünde akım kaynağının enerjisi tüketilecektir. Büyük pratik öneme sahip olan, elektrik enerjisinin amaca uygun kullanımı sorunudur.

Devrede salınan toplam güç P, devrenin dış ve iç kısımlarında salınan güçlerden toplanacaktır: P = I 2 R + I 2 r = I 2 (R + r)... Çünkü ben (R + r) = ε, sonra P = ben ε,

burada R dış dirençtir; r - iç direnç; ε - Mevcut kaynağın EMF'si.

Böylece devrede açığa çıkan toplam güç, akımın gücü ile elemanın EMF'sinin çarpımı ile ifade edilir. Bu güç, herhangi bir üçüncü taraf enerji kaynağı nedeniyle tahsis edilir; bu tür enerji kaynakları, örneğin elementte meydana gelen kimyasal süreçler olabilir.

Devrede serbest bırakılan gücün, elemanın kapalı olduğu R dış direncine nasıl bağlı olduğunu düşünün. Belirli bir EMF'nin ve belirli bir iç direnç r'nin bir elemanının bir dış direnç R tarafından kapatıldığını varsayalım; Devrede salınan toplam P gücünün, devrenin dış kısmında salınan P a gücünün ve verimliliğin R'ye bağımlılığını belirleyelim.

Devredeki akım I, Ohm yasasına göre oran ile ifade edilir.

Devrede salınan toplam güç şuna eşit olacaktır:

R'deki bir artışla, güç azalır, R'de sınırsız bir artışla asimptotik olarak sıfıra yönelir.

Devrenin dış kısmında açığa çıkan güç eşittir

Bundan, faydalı gücün Ra'nın iki durumda sıfıra eşit olduğu görülür - R = 0 ve R = ∞.

Fonksiyonu keşfetmek P a = f (R) bir ekstremum için, P a'nın R = r'de bir maksimuma ulaştığını elde ederiz, sonra

R = r'de maksimum P a gücünün elde edildiğinden emin olmak için, P a'nın dış dirence göre türevini alırız.

Neresi

Maksimum koşul, birinci türevin sıfıra eşit olmasını gerektirir.

r2 = R2

R = r

Bu koşul altında, ikinci türevin işaretini belirleyerek, P a için minimum değil maksimum elde ettiğimizden emin olabiliriz.

EMF kaynağının verimliliği (verimliliği) η, harici devrede salınan P a gücünün EMF kaynağı tarafından geliştirilen toplam P gücüne oranının değeridir.

Özünde, EMF kaynağının verimliliği, dış kuvvetlerin çalışmasının ne kadarının elektrik enerjisine dönüştürüldüğünü ve dış devreye verildiğini gösterir.

Gücü I akımı, U dış devresindeki potansiyel fark ve ε elektromotor kuvvetinin büyüklüğü cinsinden ifade ederek, elde ederiz.

Yani, EMF kaynağının verimliliği, dış devredeki voltajın EMF'ye oranına eşittir. Ohm Yasasının uygulanabilirliğine bağlı olarak, daha fazla değiştirilebilir U = IR; ε = I (R + r), sonra

Sonuç olarak, tüm enerjinin Lenz-Joule ısısına harcanması durumunda, EMF kaynağının verimliliği, dış direncin devrenin toplam direncine oranına eşittir.

R = 0'da η = 0'a sahibiz. R'deki bir artışla verimlilik artar, R'de sınırsız bir artışla η = 1 değerine yönelir, ancak dış devrede serbest bırakılan güç sıfır olma eğilimindedir. Bu nedenle, maksimum verimlilikte maksimum kullanılabilir gücün aynı anda alınması için gereklilikler uygulanamaz.

P a bir maksimuma ulaştığında, o zaman η = %50. Verimlilik η bire yakın olduğunda, faydalı güç, verilen kaynağın geliştirebileceği maksimum güce kıyasla küçüktür. Bu nedenle, verimliliği artırmak için, mümkünse, örneğin bir pil veya bir dinamo gibi EMF kaynağının iç direncini azaltmak gerekir.

R = 0 (kısa devre) durumunda P a = 0 ve tüm güç kaynağın içinde tahsis edilir. Bu, kaynağın iç kısımlarının aşırı ısınmasına ve tahrip olmasına yol açabilir. Bu nedenle kaynakların (dinamolar, akümülatörler) kısa devreleri kabul edilemez!

İncirde. 1 eğrisi 1, dış devrede serbest bırakılan P a gücünün devre R'nin dış kısmının direncine bağımlılığını verir; eğri 2, toplam güç P'nin R'ye bağımlılığını verir; eğri 3 - aynı dış dirençten verimlilik η seyri.

İş emri

1. Standdaki şema ile tanışın.

2. Mağazanın yardımıyla R = 100 Ohm direncini ayarlayın.

3. K anahtarını kapatın.

4. Direnç kutusundaki 100 ohm ve üzeri farklı dokuz direnç için seri olarak devredeki akımın ölçümlerini yapın. Tabloya mevcut güç ölçümlerinin sonuçlarını amper cinsinden ifade ederek girin.

5. K anahtarını kapatın.

6. Her P, P a (watt olarak) ve η direnci için hesaplayın.

7. R'den P, P a ve η grafikleri oluşturun.

Kontrol soruları

1. Bir EMF kaynağının verimliliğine ne ad verilir?

2. EMF kaynağının verimliliği için formülü elde edin.

3. Bir EMF kaynağının net gücü nedir?

4. EMF kaynağının etkin gücü için formülü elde edin.

5. Harici devrede (Pa) maksimum salınan maksimum güç nedir?

6. Devrede serbest bırakılan toplam güç P maksimum hangi R değerindedir?

7. EMF kaynağının (Pa) max'daki verimliliği nedir?

8. (Pa) = fonksiyonunun bir çalışmasını yapın f(R) aşırıya.