Određivanje elektromotorne čvrstoće trenutnog izvora nad karakteristikama natleare. Određivanje elektromotornog izvora napajanja

svrha rada

Svrha rada je proučavanje zakona stalne električne struje i upoznavanja s metodom odštete mjerenja električna snaga Trenutni izvor.

Kratka teorija

Elektromotorna snaga (EMF) Trenutni izvor naziva se skalarna fizička vrijednost, mjerena radom sila trećih strana prilikom premještanja jednog pozitivnog naboja na lancu ili zatvoreni lanac koji sadrži ovaj trenutni izvor. EMF trenutnog izvora jednak je potencijalnoj razlici između stubova s \u200b\u200botvorenim vanjskim lancem.

Mjerenje EMF-a pomoću konvencionalnog voltmetra približno je, jer to teče kroz voltmetar i izvor i svjedočenje voltmetra, jednak padu napona na unutarnji otpor instrumenta, razlikuje se od vrijednosti EMF-a u unutrašnjem otporu izvora. Istovremeno, toplina se dodjeljuje na unutrašnjem otporu izvora prema Zakonu Joule-Lence.

Najtačniji je način kompenzacije . Ova metoda je da se nepoznati EMF nadoknađuje dobro poznatom potencijalnom razlikom. Istovremeno, trenutačno kroz izvor nedostaje, a nepoznati EMF jednak je kompenzicijskoj potencijalnoj razlici. Dijagram kruga električnog kruga prikazan je na slici. 7.

Do Rukohdu Au Imati prijedlog D. , baterije su u prilogu E. . Struja baterije, nastavak duž žice Ruokhda, stvara potencijalnu razliku na njemu. Lokacija na AD. Takođe stvara potencijalnu razliku jednaku padu napona u ovom području. Veličina ove potencijalne razlike može se promijeniti pomicanjem motora iz nule (točka) Ali ) na MCimumu (bod U ).

Ova metoda mjerenja razlike u potencijalima naziva se potenciometrijskim, a sam Reochord, koji je na ovaj način pokriven, naziva potenciometar.

Do bodova SVEDOK JOVANOVIĆ - ODGOVOR: i D. Pridružite se stupovima trenutnog izvora sa nepoznatim EDC-om E. X.kroz galvanometar ili potencijalni metar razmene. U ovom radu, digitalni volter koristi se kao potencijalni mjerač razmene. Istovremeno do tačke Ali Stubovi izvora su povezani E. i E. x.Sa zatvorenim ključem K. Ovaj položaj motora možete pronaći na rooteru, u kojem strelica galvanometara ne odstupa i struje na parceli AE X. D. odsutna. U ovom slučaju potencijalna razlika između bodova D. i G. jednak izvoru nula i EMF-a E. X. Nadoknađen padom napona na web mjestu AD. ruokhord.

Zakonom Ohm možete napisati:

gde I. – trenutna snaga u krugu baterije E. ; R. 1ad- Otpornost na studiranje AD. Rehohd, na kojem se EMF nadoknađuje E. x.

Mjerenje trenutne čvrstoće I. ne može se učiniti, jer se istovremeno vrše i dodatne greške i koriste doživljaj kalibracije i element sa poznatim EMF-om. Za to umjesto izvora E. X. Morate omogućiti stavku sa poznatim EDC-om E. 0 i pronađite novi položaj motora D. u kojem nema struje u lancu galvanometra.

Istovremeno, stanje je slično izražavanju (2.04.1) može se snimiti

gde R. 2a -otpor zaplet AD. na kojem se EMF nadoknađuje E. 0 .

Ako je trenutna preko galvanometara odsutna, struja u krugu izvora E. Bit će isti, bez obzira na položaj motora Rosokhda. Zatim, razgramivanje izraza jedni drugima (2.04.1) i (2.04.2), dobivamo:

Otpor R. 1ad i R. 2a proporcionalno duljinama odgovarajućih područja rehortea l 1. i l 2. Sa njegovog generalnog kraja Ali za pomicanje kontakta D. , pa tako

Odavde napokon imamo:

Prilikom provođenja iskustava morate imati na umu da E. moraju biti konstantne i više u veličini od E. 0 i E. xod samo u ovom slučaju moguće je pronaći motor na Rootholdu D. gde možete zaraditi. Cirguit treba zatvoriti kratko vrijeme za otkrivanje prisutnosti ili nikakve struje putem galvanometra, mogu se pojaviti provodnici za grijanje, promjena njihovog otpora, kao i tijekom dužeg protoka struje kroz element u svom EMF-u zbog polarizacije Fenomena.

U ovom radu, čuveni EDC treba mjeriti pomoću digitalnog voltmetra.

Način kompenzacije za mjerenje potencijalne razlike primjenjuje se desnim električnim potenciometrom, električni krug koja se prikazuje na slici. 8. Ako potencijalna razlika na web mjestu referentne otpornosti R. (potenciometar) između bodova m. i n. U potpunosti nadoknađuje potencijalnu razliku između uzemljenih elektroda M. i N. , Struja kroz galvanometar bit će nula. Potenciometar je opremljen skalom na kojoj se vrijednost izmjerenog napona izravno broji.

U geofizici se koristi uređaj koji se naziva električni istraživački autokompanzijama, u kojem se kompenzacija potencijalna razlika kreira automatski koristeći elektronički krug. To olakšava obavljanje trenutnih mjerenja u krugu opskrbe i potencijalne razlike između prijemnih elektroda.

Popunjavanje posla

Potrebni uređaji: Kružni reed, digitalni voltmetar, prekidač S. 1 , skup otpora R. 1 , R. 2 , R. 3 namijenjen promjeni tekuće čvrstoće kroz spekrord, izvor E. stalan napon, izvor E. X. sa nepoznatim EDF-om, izvor E. 0 sa poznatim EDF-om. Svi elementi šeme, osim za digitalni voltmetar, prikupljeni su unutar laboratorijskog stanja.

Radna shema iskustva prikazana je na Sl. 9 i na ploči stalak.

Plaćanje nadoknadom

Cilj: Ispitajte metodu kompenzacije za mjerenje EMF-a trenutnog izvora. Izmjerite EMF.

Instrumenti i oprema: Instalacija za mjerenje EMF-a trenutnog izvora nadoknadom ili laboratorijskom stalkom.

Teorijske informacije

Električna struja naziva se usmjerenim kretanjem električnih troškova. Električna struja vrši se da se okarakterizira snagu struje - skalarne vrijednosti jednako naboj prolazi kroz presjek dirigenta po jedinici vremena. Jedinica struje - AMP (a):

Ako za bilo kakve jednake intervale vremena kroz presjek dirigenta prolazi istu količinu električne energije, tada se takva struja naziva konstantnim.

Za smjer trenutnog, uzima se smjer kretanja pozitivnih naboja.

Fizička količina određena snagama struje koja prolazi kroz jedinicu presjeka presjeka dirigenta, okomito na smjer trenutne, naziva se njenom gustoćom:

Trenutna gustina - vektor. Smjer vektora poklapa se sa smjerom naređenog kretanja pozitivnih troškova.

1826. god.

gdje ste napon na krajevima dirigenta; R je otpor provodnika.

Otpor ovisi o materijalu iz kojeg se vrši dirigent, njegove linearne veličine i oblici:

gdje ste određeni električni otpor; l.- dužina dirigenta; S-lokacija. U ovom slučaju ρ je koeficijent proporcionalnosti koji karakterizira materijal za dirigent. Iza njegove jedinice otpornost žice dužine 1m i presjeka 1 m 2 uzima se u sustavu. Jedinica specifičnog električnog otpora - Ohms; - Metar (OM-M). 1 ohmm - ovo je specifičan električni otpor dirigenta koji ima električni otpor od 1om dužine 1m i presjeka površine 1m 2.

Iskustvo pokazuje da je ovisnost otpora (i, prema tome, otpora) i temperaturu opisana linearnim zakonom

p t \u003d p 0 (1 + αt °);

R T \u003d R 0 (1 + αt °), (5)

gdje su ρ t i ρ o, r t i r o specifične električne otporne i otpornost dirigenta na t ° C i 0 ° C; α je temperaturni koeficijent otpora.

Na temperaturama blizu apsolutno nula (-273 ° C), otpornost, mnogi vodiči također teže nuli, i.e. Dirigent ide u superprovodničku državu.

Ako u izrazu (3) zamjenu (4) i razmislite o tome

gde je e-u poljskoj snazi \u200b\u200bunutar dirigenta, dobivamo zakon OMA u diferencijalnom obliku:

gdje je specifična električna provodljivost građevinskog materijala (γ). Jedinica njegovog mjerenja je Siemens po metru (vidi / m). S obzirom na to - napetost

električno polje u dirigentima (E) i trenutne gustoće (J), onda

Budući da prevoznici naboja na svakom trenutku kreću se u smjeru vektora, smjera i podudara. Stoga se formula J \u003d γe može snimiti u vektorskom obliku:

Ovo je izraz Zakona o OHM-u u diferencijalnom obliku.

Da bi se održala struja u dirigentima, dugo je dugo, potrebno je s kraja dirigenta sa manje potencijala (uzmim u obzir prijevoznik sa pozitivnim) da kontinuirano izdvajaju priznate optužbe, i do kraja sa veći potencijal koji se može kontinuirano umetnuti, tj Potrebno je uspostaviti cirkulaciju optužbi u kojima bi se kretali uz zatvorenu putanju.

U zatvorenom krugu postoje područja u kojima se optužuje kreću prema povećanju potencijala, I.E. protiv elektrostatičkog polja. Kretanje optužbi na njima moguće je samo uz pomoć snaga neelektrostatičkog porijekla, nazvanih trećim stranama. Dakle, za održavanje trenutnih, sila trećih strana koje djeluju bilo u cijelom lancu potrebne su ili u nekim odjeljcima. Oni mogu biti zbog hemijskih, difuzijskih procesa, varijabli magnetna polja itd.

Glavna karakteristika snage treće strane je njihova elektromotalna sila, EMF, I.E. Fizička količina je numerički jednaka radu sila trećih strana na kretanju jednog punjenja. Iz definicije EDF-a slijedi to

(9)

gde - polje polja treće strane.

Od formule (9) može se vidjeti da se dimenzija ε poklapa s dimenzijama potencijala i mjeri se u SI sustavu u Volt (B).

Ako je trenutni izvor zatvoren na vanjskom opterećenju, ravnomjerno raspoređen preko konture, tada će potencijal pasti po linearnom zakonu jer je uklonjen iz pozitivne elektrode baterije (Sl. 1). Prilikom pretvaranja električne struje u unutarnji vodič zagrijava se.

J. Joule i E.lenz eksperimentalno su utvrdili da je količina topline u dirigentima određena formulom

Q \u003d I 2 RT, (10)

gde sam tekući u vodiču; R - otpor dirigenta; T Trajanje: trenutni pokret.

Poznavanje zakona OMA-e i Zakona o Joule-Lenzi, može povući zakon OMA za nehomogeni dio lanca, I.E. To u kojem optužnice djeluju i elektrostatičke i treće strane.

Neka nehomogeni lanac (Sl. 2).

Prema zakonu očuvanja energije, količina topline dodijeljena u vrijednosti jednaka je količini rada električnog polja i radu izvornih snaga treće strane:

Q \u003d el.pol + ast.pol

gdje je el. poli \u003d q (φ a -φ b) je rad snage elektrostatičkog polja; A st. Snage \u003d ± Qε - rad trećih snaga (pozitivno, vidi Sl. 2a; negativno, vidi Sl. 2, B).

S obzirom na to da Q \u003d i 2 (R + D) T,

gdje sam tekući u lancu; R je otpor vanjskog dijela lanca (opterećenja); R je unutrašnji otpor izvora, dobivamo sljedeći izraz:

I 2 (R + R) T \u003d q (φ A -φ b) ± Qε.

Uzimajući u obzir da sam i \u003d, posljednji izraz može se napisati kao:

I (R + R) Q \u003d Qφ A --φ b) ± Qε.

Rezanje na q, dobivamo

I (r + r) \u003d (φ a - φ b) ± ε (11)

Izraz (11) je Zakon o OHM-u za nehomogen dio lanca, gdje sam (R + R) pad napona na dijelu lanca u R + R; (φ a - φ b) - potencijalna razlika je označena slovom u bez indeksa.

Kada se koristi ovaj zakon, potrebno je uzeti u obzir pravilo znakova: smjer računovodstva dijela lanca određuje indeksaciju potencijala bodova A i V.

Pad napona I (R + R) uzima se sa znakom "Plus", ako smjer struje podudara sa smjerom obilaznice lanca.

EMF izvornog E-a također se uzima sa znakom "plus", ako napetost polja treće strane poklapa sa smjerom obilaznice lanca.

Ako je lanac zatvoren, i.e. φ a \u003d φ u i φ a - φ in \u003d 0, onda

Izraz (12) je zakon o OHM-u za zatvoreni krug: Ako je otpor opterećenja nula (R \u003d 0), a zatim strujom kratkog spoja izračunava formulom

Jedna od najpovoljnijih metoda za određivanje elektromotornih snaga je metoda kompenzacije. Shema koja je reflektirala ona je prikazana na slici. 3.

(Ε 0 - pomoćni izvor struje sa EDC-om, svjesno superiorniji od izvora proučarenog izvora i poznatog EDC-a ε N u normalnom elementu).

Uz pomoć prekidača možemo se povezati s lancem ili se izvor proučavati ili normalan element. R, zapisnik, - Mobilna kontaktna žica, ispružena je na ravnalo sa skalom (umjesto žice, može se koristiti spiralna šipka).

Uključuju izvor u lancu. Zakonovni dio lanca pišemo zakon OMA-e:

I r r \u003d (φ c -φ a) -ε x, (14)

gde sam r - struja dolazi na galvanometar; R je otpor cijelog nehomogene stranice.

Premještanjem kontakta s skitnicom promijenit ćemo razliku od potencijala φ C -φ A. Od tada (φ C -φ a)\u003e ε x, tada se ovaj položaj može naći u kojem se na taj položaj može pronaći

(φ c - φ a) \u003d εh (15)

Pod ovim uslovom i r \u003d 0; Desna strana jednakosti (14) će se žaliti na nulu. Vrijednost ε X nadoknađuje se razlikom potencijala φ x -φ A.

Kada kontaktirate kontakt sa X do i potencijalne razlike (φ B --φ a) bit će manji od ε x, a struja će također promijeniti smjer.

Zamena izvora ispitivanja na normalan element pomoću prekidača za nadoknadu svog EMF-a (zbog kretanja kontakta C u položaj n). Stanje se mora izvesti

φ n -φ a \u003d εh (16)

Obratite pažnju na činjenicu da je kompenzacija EMF-a moguća samo ako su pomoćni izvor i kompenzirani izvori ili su uključeni u istoimene stupove jedna prema drugoj.

Podijelimo jednakost (15) na (16):

S obzirom na to i, prema zakonu OHM-a za homogene presjeke lanca ha i na

gdje je otpor na placu za sijeno; R n - otpor na web mjestu na mreži.

Struja koja dolazi kroz rooter je ista. Sveden na ja, imamo

Otpor stranice je izravno proporcionalan njegovoj dužini.

Otuda,

gdje je dužina područja AH; - Dužina presjeka an.

Konačna formula ima obrazac

RO otpor se koristi za promjenu osjetljivosti mikrovoltmetra i štiti ga od visoke struje.

Postupak za obavljanje poslova

1. Dobijte ulaz u učitelju. Omogući instalaciju.

2. Korištenje tipke na 1 Povežite izvor.

3. Prelazak na kompenzacijski krug za povezivanje izvora (vrijednost se daje na postolju. Da biste sačuvali stabilnost elementa i krug da biste ga uključili na kratko vrijeme).

11. Razmislite o ograničenju povjerenja:

11. Preporučite pisati u obliku

Kontrolna pitanja

1.Šta je električna energija, Trenutna snaga, gustina tekuće?

2. Da povuče Ohm zakon za puni lanac.

3. Koje je fizičko značenje EDC-a? Koja je snaga treće strane? Šta su oni
Vrijednost?

4 Šta se nadoknađuje nepoznatom EMF-u kada je galvanometar dosegnut nultim svjedočenjem?

b Ako u shemi kompenzacije, izvor zamjenjuje drugi izvor s istim EDF-om, ali s velikim unutarnjim otporom, a zatim u kojem smjeru treba prebaciti motor za ponovni zahtjev za vraćanje kompenzacije?

Laboratorijski rad broj 22

Određivanje elektromotorne čvrstoće trenutnog izvora u voljnoj karakteristici

svrha rada: Odredite EMF izvora i njenog unutarnjeg otpora.

Instrumenti i dodaci: Transformator, prodavnica otpora, ampermetar, voltmetar, tipka.

Metodička uputstva

Elektromotalna sila (EMF) tekućeg izvora naziva se fizička vrijednost, numerički jednaka radu izvedenom prilikom premještanja jedinstvenog pozitivnog naboja na zatvorenom konturu zbog neelektričnih oblika energije:

Razmotrite krug kruga (Sl. 1).

Kao u svakom zatvorenom lancu sa jednim izvorom, trenutna snaga određuje se zakon OHM-a:

(2)

Ovde? - Elektromotivna sila trenutnog izvora, R je njen unutarnji otpor i RVnesh. - Otpornost na vanjski lanac koji se sastoji u ovom slučaju, od paralelnog s otpornošću R i Voltmetra otpornošću RV-a. Veličina vanjskog otpora je iz izraza za njihovu opštu provodljivost:

(3)

Iz izraza (2) slijedi:

Slijedom toga, u \u003d i · rvnsh - pad potencijala na vanjskom u odnosu na izvor lanca, mjeren voltmetrom.

Zaključak koji se može napraviti od ravnopravnosti (4) je taj EMF izvor? Bilo bi numerički jednako ispitnom metru u, ako je struja struje bila nula. Na iskustvu, ovo stanje je nemoguće. U stvari, struja struje smanjuje se kao otpor rijeke R, ali čak i s R \u003d?, Što odgovarajuju probijanju lanca, vanjski otpor je jednak RV-u:

Ali ono što je nemoguće izvesti eksperimentalno (postizanje I \u003d 0) može se dobiti pomoću metode ekstrapolacije, I.E. Propagovacija ovisnosti dobijena za područje izmjerenih vrijednosti, u ovom slučaju nastavio je ovisnost u \u003d u (i) na vrijednost trenutne sile jednake nuli.

Da biste odredili EMF izvora u ovoj metodi, potrebno je konstruirati karakteristike voltamper - ovisnost napona na izvornim isječcima (tj. Napon u vanjskom otporu RVNSH.) Iz trenutne snage kroz Izvor I, kao što je prikazano na Sl. 2. Ekstrapolacija (nastavak) ove ovisnosti na naponsku osovinu, I.E. Na vrijednost I \u003d 0, isključuje se na ovoj osovini željenu vrijednost izvora EMF. Koristeći ga u izrazu (4), možete odrediti unutarnji otpor trenutnog izvora:

(5)

Ekstrapolacija I \u003d 0

Interval izmjerene vrijednosti I

Postupak za obavljanje poslova

1. Sakupite električni lanac Prema šemi na slici. jedan.

2. Promjenom trenutne čvrstoće u krugu uklonite karakteristiku volmara, I.E. Ovisnost svjedočenja Voltmetra (U) na čitanjem ammetra (I), nastojimo uniformirati raspodjelu 6-8 mjerenja u cijelom rasponu promjena u trenutnoj snazi \u200b\u200bI. Podaci su u isto vrijeme za stavljanje u tabelu 1:

Tabela 1

1. Prema tablici izgradite karakteristiku voltamper (Sl. 2).

Stranica karakteristika izgrađenih prema eksperimentalnim podacima (čvrsta linija) ekstranolirana je za raskrižju s naponom (isprekidani dio karakteristika na grafikonu). Tačka raskrižja voltamper karakteristika sa osi napona dat će željenu veličinu elektromotorne sile?

2. Prema pronađenoj vrijednosti? Izračunajte unutrašnji otpor izvora za sve trenutne i naponske vrijednosti po formuli: