Комплект контрольно-измерительных материалов по учебной дисциплине ОП.03. Электротехника и электроника (стр. 32 )

(6.2)

Мощность источника зависит от напряжения на его зажимах и тока

(6.3)

Мощность потребителя определяется произведением напряжения потребителя на ток

(6.4)

Потеря мощности в соединительных проводах зависит от сопротивления проводов и величины тока

Следовательно, баланс мощностей можно записать в виде

(6.5)

При проверке баланса мощностей цепи левая и правая части равенства (29) должны быть одинаковы. В расчетах допускается небаланс (погрешность) не более 3%

(6.6)

Порядок выполнения работы

1 С помощью омметра измерить величины сопротивлений R6 и R7, значения занести в таблицу 6.1. Эти значения останутся постоянными при выполнении двух опытов и имитируют сопротивление линии электропередач, в которой происходит потеря мощности.

Таблица 6.1 - Результаты измерений и расчётов

Измерено	Вычислено
R6	R7	I	U1	U2	ΔР	Р1	Р2	ΔР
Ом	А	В	Вт	%

2 Собрать цепь согласно рисунку 6.1.

R6

Е

 

Рисунок 6.1 – Схема соединения приборов

3 Изменяя напряжение источника питания, выполнить два измерения тока цепи I и напряжений источника U1 и потребителя U2. Результаты измерений занести в таблицу 6.1.

4 По результатам измерений рассчитать:

-потерю мощности в цепи

; (6.7)

где R6 , R7 – измеренные значения сопротивлений резисторов;

I – измеренное значение силы тока;

-мощности источника Р1 и потребителя Р2

(6.8)

(6.9)

-погрешность расчета

(6.10)

Результаты расчётов занести в таблицу 6.1.

Проверить баланс мощностей

(6.11)

5 Сделать заключение о проверке баланса мощностей.

Содержание отчета

1 Тема и цель занятия.

2 Оборудование.

3 Схема электрической цепи.

4 Таблица результатов измерений и расчетов.

5 Расчетная часть, содержащая формулы и примеры расчета по ним.

6 Вывод о проделанной работе.

Контрольные вопросы

1  Что представляет собой баланс мощностей?

2  Где происходит потеря мощности в электрической цепи и от чего она возникает?

3  Может ли мощность источника равняться мощности потребителя, почему?

4  Как определить КПД электрической цепи?

5  Может ли кпд равняться 100 %, почему?

6  Укажите назначение резисторов R6, R7 в электрической цепи на рисунке 6.1.

7  Поясните, при каких условиях потеря мощности в цепи может равняться нулю?

Лабораторная работа № 7

Проверка законов электромагнитной индукции

Цель: выяснить условия возникновения ЭДС электромагнитной индукции.

Оборудование: гальванометр, катушки индуктивности, постоянные магниты, соединительные провода.

Краткие теоретические сведения

Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него. Электромагнитная индукция была открыта Майклом Фарадеем 29 августа 1831 года. Он обнаружил, что электродвижущая сила, возникающая в замкнутом проводящем контуре, пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром. Величина электродвижущей силы (ЭДС) не зависит от того, что является причиной изменения потока — изменение самого магнитного поля или движение контура (или его части) в магнитном поле.

 

Рисунок 7.1 – Опыт Фарадея

ЭДС электромагнитной индукции определяется по формуле

Е=В·V·l·sinα (7.1)

где В – магнитная индукция, Тл;

V – скорость движения, м/с;

l – активная длина проводника, м;

sinα – синус угла между проводником и силовыми линиями магнитного поля.

Направление ЭДС электромагнитной индукции в проводнике определяют по правилу правой руки: если ладонь правой руки расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в неё, большой отогнутый палец совпадал с направлением движения проводника, тогда четыре пальца укажут направление ЭДС.

Порядок выполнения работы

В ходе выполнения работы необходимо проверить справедливость формулы ЭДС электромагнитной индукции (7.1).

1 Присоединить к гальванометру катушку (рисунок 7.2).

Ввести магнит в катушку и заметить показания гальванометра. Увеличить число витков катушки путем подключения к ней последовательно еще одной катушки. Повторить опыт и по показанию гальванометра убедиться в зависимости ЭДС от длины проводника l.

 

Рисунок 7.2 - Схема соединения приборов

2 В катушку с большим числом витков ввести магнит с большой магнитной индукцией, а затем с малой. Сравнить показания гальванометра и сделать вывод о зависимости ЭДС от величины магнитной индукции В.

3 Изменяя скорость введения магнита в катушку, проверить зависимость ЭДС от скорости движения магнитного поля.

Оставив магнит неподвижным, перемещать катушку, изменяя скорость. Убедиться в том, что нет разницы, что двигать - катушку или магнит.

Сделать заключение о зависимости ЭДС от скорости движения V.

4 Для проверки зависимости ЭДС от угла между проводником и линиями магнитной индукции вводить магнит в катушку под углом 90о и параллельно виткам под углом 0о.

5 Сделать заключение о зависимости ЭДС электромагнитной индукции от параметров, входящих в формулу (7.1).

Содержание отчета

1 Тема и цель занятия.

2 Оборудование.

3 Схема соединения приборов.

4 Порядок выполнения работы с пояснением каждого опыта.

6 Вывод о проделанной работе.

Контрольные вопросы

1  Дайте определение электромагнитной индукции.

2  Сформулируйте правило для определения направления эдс электромагнитной индукции.

3  Укажите на практическое использование явления возникновения эдс.

4  Какой должен быть угол между проводником и линиями магнитной индукции для получения максимального и минимального значения эдс?

5  Что должно перемещаться магнитное поле или проводник для возникновения эдс?

6  Поясните, от каких факторов зависит направление эдс электромагнитной индукции.

7  Укажите, в каком проводнике наведется бóльшая эдс - в тонком или толстом?

Лабораторная работа № 8

Исследование цепи переменного тока с последовательным соединением активного сопротивления и индуктивности

Цель: определить параметры цепи, построить векторную диаграмму.

Оборудование: ЛАТР, вольтметр, амперметр, ваттметр, резистор, катушка индуктивности, соединительные провода.

Краткие теоретические сведения

Реальная катушка в отличие от идеальной имеет не только индуктивное сопротивление ХL, но и активное сопротивление R, поэтому при протекании переменного тока в ней сопровождается не только изменением энергии в магнитном поле, но и преобразованием электрической энергии в другой вид. В частности, в проводе катушки электрическая энергия преобразуется в тепло.

 

Рисунок 8.1 – Цепь реальной катушки

Полное напряжение цепи U определяется по теореме Пифагора из векторной диаграммы (рисунок 8.2).

(8.1)

где Uа – напряжение на активном сопротивлении, В;