11424

РЕГУЛИРОВКА ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

Лабораторная работа

Физика

Лабораторная работа № 9 РЕГУЛИРОВКА ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Овладеть навыками подбора реостатов для регулировки тока и напряжения в электрических цепях. ПРИБОРЫ: 1. Источник питания РНШ для I части работы. 2. Источник питани...

Русский

2013-04-07

942.5 KB

21 чел.

Лабораторная работа № 9

РЕГУЛИРОВКА ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: 

Овладеть навыками подбора реостатов для регулировки тока и напряжения в электрических цепях.

ПРИБОРЫ:

1. Источник питания - РНШ для I части работы.

2. Источник питания для II части работы -выпрямитель В-24М.

3. Вольтметр В7-35.

4. Вольтметр Э-515 (7,5В).

5. Нагрузка- реостат (200 Ом, 1А).

6. Реостат (540 Ом, 0,6А).

7. Реостат (200 Ом, 1А).

8. Реостат (1000 Ом, 0,4 А).

9. Амперметр Д 533.

10.Омметр М- 371.

I часть

РЕГУЛИРОВКА ТОКА В ЦЕПИ

ТЕОРИЯ

Необходимый ток в цепи устанавливается реостатом (рис. 1), который на схеме обозначен Rр; Rн- нагрузка (лампы, печи и т.д.). Для того, чтобы подобрать параметры Rр, нужно знать, в каких пределах должен изменяться ток в цепи. Рассмотрим эту задачу на частном примере: требуется выбрать реостат, позволяющий плавно уменьшать ток в цепи в 3 раза. В цепь включается печь мощностью Р=600Вт. Ее номинальное напряжение U=220В.

Определим сопротивление печи: Rн =(Ом). Чтобы уменьшить ток в три раза, необходимо увеличить сопротивление цепи не меньше, чем в три раза, т.е. Rоб= 240 Ом. Следовательно, сопротивление реостата должно быть не меньше 160 Ом. Проводя такой грубый расчет, мы положили Rа 0.

 

Схема I.

В реальных цепях всегда нужно обращать внимание на сопротивление амперметра. При выборе реостата необходимо учитывать не только величину требуемого сопротивления, но и величину тока, которую выдерживает реостат. Ток в цепи не должен быть больше номинального тока реостата т.е. не должен быть больше тока, на который рассчитан реостат. В паспорте реостата обычно указывается сопротивление реостата и максимальный допустимый ток. Определим максимальный ток в цепи, т.е. ток, который будет в цепи, если реостат полностью вывести:

,  

Из расчета видно, что для решения поставленной задачи нужен реостат, сопротивление которого не меньше 160 Ом, а допустимый ток больше 2,7 А. Например, реостат на 30 Ом, 5 А удовлетворяет нас по величине тока, но не удовлетворяет по величине сопротивления. Можно использовать несколько последовательно включенных реостатов, общее сопротивление которых равно рассчитанному. При этом второй реостат может быть рассчитан на ток, меньший, чем 2,7А.

Определим максимальный ток в цепи при полностью выведенном втором реостате, если первый реостат имеет R = 30 Ом:

.

Следовательно, второй реостат должен иметь сопротивление

160 Ом - 30 Ом=130 Ом, а его допустимый ток 2А. Следует иметь в виду, что при регулировке тока в сторону увеличения в первую очередь выводится реостат, рассчитанный на меньший ток.

Если Rн >>RP, то включение реостата почти не повлияет на величину тока. В таком случае лучше прибегнуть к регулировке напряжения.

МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ

1. В качестве источника питания использовать РНШ, от которого взять напряжение 80В. В качестве нагрузки Rн использовать реостат с номиналом 200Ом, 1А; однако желательно сопротивление его уточнить, измерив омметром. Используя эти параметры, произвести расчет максимального тока в цепи, а по нему – того реостата, с помощью которого можно уменьшить этот максимальный ток в цепи в n раз, доведя до минимального,

Imin= Imax/n, (число n будет указано преподавателем).

Обратить внимание на сопротивление амперметра Rа, если оно сравнимо с Rн, то в расчетах учесть и его.

  1.  Выбрать из имеющихся реостатов подходящий и собрать цепь по схеме (рис.1). Номинальное значение амперметра выбрать, исходя из результатов расчетов. В этой схеме использовать вольтметр В7-35.

3.Изменяя Rр, добиться уменьшения тока от Imax до Imin. Результаты измерения тока и напряжения внести в табл.1. Измерения провести 5 раз, при различных пяти значениях Rр.

Таблица 1

№ п/п

RA

RH

I

U

R

Rp

(Ом)

(Ом)

(А)

(В)

(Ом)

(Ом)

  1.  

4. Для каждого случая рассчитать Rоб. - общее сопротивление участка АВ, используя показания амперметра и вольтметра:

(1).

  1.  Рассчитать Rр для каждого значения тока:

RР =Rоб - Rн - RА

(2).

В проведенных расчетах нигде не учитывалось подключение вольтметра , т.к. использовался вольтметр В7-35 с Rv.

  1.  Построить график зависимости I =f (Rр).

Выполнить все задания, указанные в пунктах 3, 4, 5, 6, поменяв ролями реостаты, играющие роль нагрузки и регулятора тока. Ток уменьшать до тех пор, пока не будет полностью введен регулятор тока. Результаты внести в таблицу 2, подобную таблице 1. График I= f(Rр) построить на том же листе миллиметровки, что и предыдущий. Около каждой кривой подписать величину Rн и Rр (max).

Используя результаты опытов, проведенных с двумя разными регуляторами тока, рассчитать величину  для обоих регуляторов тока.

Сделать выводы - рекомендации по выбору реостата для регулировки тока.

II часть

РЕГУЛИРОВКА НАПРЯЖЕНИЯ В ЦЕПИ ТЕОРИЯ

Регулировка напряжения производится с помощью делителя напряжения, схема которого изображена на рис.2. Входное напряжение U, которое подвергается делению с помощью реостата сопротивлением R, можно выразить следующим образом:

U=  АВ = - Ir

(3),

где r - внутреннее сопротивление источника.

Делитель напряжения. Схема II.

Выходное напряжение U1 измеряется вольтметром с внутренним сопротивлением Rv:

U1= АС =IR1

(4),

где R1 - общее сопротивление двух параллельных участков, включенных между точками А и С. Оно определяется по формуле (5):

(5),

где R - сопротивление левой части реостата. При равномерной намотке реостата R/ можно выразить п о формуле (6):

(6),

где х – длина намотки левой части реостата, l – общая длина намотки.

Сопротивление правой части реостата R определяется по формуле (7):

(7).

Тогда сопротивление RАВ между точками А и В выражается формулой (8):

(8).

Общий ток в цепи выразим по формуле (9):

(9).

Используя выражение (4), (5), (6), (8), (9), выразим выходное напряжение U1:

(10).

Из (10) видно, что U1- нелинейная функция х. Рассчитаем U1 при некоторых значениях х: при х = 0  U1=0;  при х= l  U1=U;  при  

(11).

Если в схеме делителя используется вольтметр с Rv>>R, то из (10) видно, что

(12),

т.е. U1 является линейной функцией х.

Очевидно, что все, сказанное о соотношении Rv и R, справедливо и в том случае, если вместо вольтметра включается нагрузка (Rн).

Когда величина Rн сравнима с  (или меньше ),выход делителя  шунтируется нагрузкой и сопротивление R1 резко уменьшается. Если Rн<< , то при увеличении длины х левой части реостата R1 практически не изменяется, величина R1 почти равна Rн. Пока Rвс> R1, почти все напряжение U, поданное на вход делителя, приходится на участок ВС. Только когда Rвс и R1 делаются соизмеримыми, дальнейшее передвижение движка вправо сопровождается бурным ростом напряженияU1 на выходе. Обычно при выборе реостата для делителя исходят из условия: . При этом проверяют, чтобы номинальный ток реостата был не меньше, чем .

МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ

  1.  Собрать цепь по схеме II (рис.2), где = 7,5 В, R- реостат (200 Ом, 1А),

l= 23 см. Использовать вольтметр Э-515 на 7,5 В с Rv= 100 Ом.

  1.  Изменяя длину левой части реостата, изучить зависимость U1= f(x),  

х =4, 8, 12, 16, 20 см и до конца реостата. Напряжение U1 измерять вольтметром и рассчитывать по формуле (10).

Результаты измерений и расчетов внести в табл. 2.

Построить графики зависимости U1= f(x) для U1 изм. и U1 расч.

Таблица 2

№п/п

х

U1.
изм.

U1.
расч.

(см)

(В)

(В)

1

4

2

8

3

12

4

16

5

20

6

23

3) Заменить вольтметр Э-515 в схеме на вольтметр В7-35 и проделать все, указанное в пункте 2.При выполнении заданий пункта 3 рассчитывать U1 по формуле (12). Результаты измерений и расчетов внести в таблицу 3, аналогичную таблице 2. Построить графики зависимости U1= f(x) для
U
1 изм. и U1 расч. на одном листе с графиками пункта 2. Около каждого графика подписать значения R и Rv., кривые выполнить разным цветом.

  1.  Сделать выводы - рекомендации по поводу выбора реостата в качестве делителя напряжения.

Примечание: входное напряжение U, необходимое для расчетов по формулам (10) и (12) взять по показаниям вольтметра В7-35 при х = l.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Почему при расчете сопротивления участка АВ (I ч. работы) не учитывалось наличие вольтметра, подключенного параллельно участку, содержащему Rн, Rр и RА ?

Вывести в лабораторном журнале формулы (10) и (12).

3.Каковы принципы действия вольтметров Э-515 и В7-35? Почему сопротивление вольтметра В7-35 велико?

6

PAGE  1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

30919. Выделительная функция почек. Образование конечной (вторичной) мочи 44.5 KB
  Канальцевая реабсорбция. Канальцевая реабсорбция процесс обратного всасывания воды и ряда растворенных в ней веществ. Реабсорбция подразделяется на облигатную обязательную и факультативную не обязательную зависящую от функционального состояния проницаемости стенки канальцев скорости движения жидкости по канальцам величине осмотического градиента. Канальцевая реабсорбция обеспечивается: 1.
30920. Регуляция функции почек 25.5 KB
  Нервная же система может вызвать болевую анурию при болевых раздражениях выброс АДГ усиливается. В нормальных условиях на клубочковую фильтрацию не влияет но усиливает обратное всасывание воды тем самым уменьшает диурез. Альдостерон гормон коркового вещества надпочечников N сберегающий гормон усиливает реабсорцию натрия в проксимальных канальцах усиливает секрецию К в дистальных канальцах. Паратгормон влияет на проксимальные и дистальные канальцы усиливает реабсорбцию Са2 снижает канальцевую реабсорбцию...
30921. Водный баланс 33.5 KB
  Водный баланс односолевой баланс обеспечивается совокупностью процессов поступления воды и электролитов в организм распределения их во внутренней среде и выделения из организма. Водный баланс равенство объемов выделяющейся из организма и поступающей за сутки воды. Общее количество воды в организме 4470 массы тела примерно 3842 литра. Уменьшение воды: а с возрастом б у женщин в при ожирении Н2О в организме образует водные пространства: 1.
30922. Особенности организации и функционирования спинного мозга 37 KB
  Особенности организации и функционирования спинного мозга Спинной мозг Самое древнее образование ЦНС подчиняется всем вышележащим отделам ЦНС. Центры спинного мозга не обладают автоматией дыхание. Для спинного мозга характерно сегментарное строение. Дорсальные корешки спинного мозга образованы чувствительными отростками афферентных нейронов вентральные корешки образованы двигательными отростками мотонейронов и преганглионарными волокнами вегетативной нервной системы.
30923. Ретикулярная формация 35.5 KB
  Нисходящее тормозящее влияние на спинной мозг 2. Восходящее активирующее влияние на кору больших полушарий. Нисходящее ретикулоспинальное влияние РФ: Слабое одностороннее раздражение торможение на той же стороне. Восходящее ретикулокортикальное влияние РФ: Особенности восходящего влияния РФ: 1.
30924. Кора больших полушарий 41.5 KB
  Нейроны коры не имеют непосредственной связи с внешней или внутренней средой т. Методы изучения функций коры больших полушарий: 1. Человек аненцефал врожденное отсутствие коры БП. Отсутствие коры больших полушарий у человека несовместимо с жизнью.
30925. Межполушарные взаимоотношения 27.5 KB
  Абстрактное мышление и сознание связаны с левым полушарием а конкретно чувственное мышление с правым полушарием. А Правое полушарие осуществляет обработку всей поступившей информации одновременно синтетически по принципу дедукции при этом лучше воспринимаются пространственные и относительные признаки предмета; Б Левое полушарие проводит обработку поступившей информации последовательно аналитически по принципу индукции лучше воспринимаются абсолютные признаки предмета и временные отношения. А Правое полушарие обуславливает более...
30926. Анализаторы 60 KB
  Суживающаяся воронка слой фоторецепторов 130 млн. По горизонтали в каждом слое различные свойства рецепторов в сетчатке палочки и колбочки; в свою очередь колбочки подразделяются на воспринимающие красный зеленый и фиолетовый цвет. Адаптация рецепторов. Некоторые рецепторы кроме обычной чувствительной иннервации по которой сигналы от рецепторов поступают в мозг получают эфферентные волокна.
30927. Зрительный анализатор 43 KB
  Строение и функции оптической системы глаза. Изза этого происходит преломление световых лучей внутри глаза. Преломляющая сила для здорового глаза для рассмотрении на далеких расстояниях составляет 59 D а при рассмотрении близких предметов 705 D. Обеспечивает приспособление глаза к ясному видению предметов расположенных на различном расстоянии.