Laboratoorne töö: Vooluallika kasutegur (1)

TALLINNA TEHNIKAKÕRGKOOL
TALLINN COLLEGE OF ENGINEERING
LABORATOORNE TÖÖ
Vooluallika kasutegur
Õppeaines: FÜÜSIKA II
Transporditeaduskond
Õpperühm:
Juhendaja : Peeter Otsnik
Tallinn 2010
Töö eesmärk.
Vooluallika kasuliku võimsuse ja kasuteguri määramine sõltuvalt
voolutugevusest ning välis- ja sisetakistuse suhtest .
Töövahendid.
Toiteallikas , voltmeeter , ampermeeter ja reostaatid.
Töö teoreetilised alused.
Igat vooluringi voib vaadata koosnevana kolmest osast: vooluallikast,ühendusjuhtmetest ja tarbijast (koormusest).
Voolutugevus on vastavalt Ohmi seadusele määratud elektromotoorjõu (emj.) ja vooluringi kogutakistusega. Kuna ühendusjuhtmed valitakse tavaliselt nii, et nende takistus on tühiselt väike, võrreldes teiste vooluringi elementide takistusega, siis võib edaspidi neid mitte arvestada, lugedes nende takistuse võrdseks nulliga. Seega on voolutugevus
(ühik V) leitav valemist
kus R on vooluahela välistakistus (ühik Ω), siin tarbija takistus ja r - vooluallika sisetakistus (ühik Ω). ε – voolutugevus 8,9 V
Elektromotoorjõu definitsioonist on teada,et laengu q läbiviimisel
kogu vooluringist tehakse töö
A = ε·q
Järelikult vooluallika koguvõimsus
N = A/t = ε·I
Samal ajal tarbijal eraldunud võimsus ehk nn. kasulik
võimsus
= I·U =·R (1)
Tarbijal eralduv võimsus on maksimaalne, kui tarbija takistus
R ja vooluallika sisetakistus r on võrdsed.
Kasutegur, s.o. kasuliku ja koguvõimsuse suhe,on leitav valemiga:
(2)
Valemite (1) ja (2) analüüs näitab, et nii kasutegur kui
ka kasulik võimsus on suuremad sellel vooluallikal, mille
sisetakistus on väiksem.
Tabel:
Jrk.nr.
I (mA)
U (V)
N1 (mW)
η (%)
ε-U (V)
r (Ω)
R (Ω)
R/r (Ω)
1
100,8
0,663
66,8
7,48
8,237
81,7
6,6
0,08
2
89,8
1,563
140
17,6
7,337
81,7
17,4
0,21
3
79,9
2,37
189
26,6
6,53
81,7
29,7
0,36
4
69,8
3,19
223
35,8
5,71
81,8
45,7
0,56
5
59,9
3,99
239
44,8
4,91
81,9
66,6
0,81
6
50,1
4,79
241
53,8
4,11
82
95,6
1,17
7
40
5,62
225
63,1
3,28
82
140,5
1,71
8
30
6,44
193
72,4
2,46
82
214,7
2,62
9
20
7,25
145
81,5
1,65
82,5
362,5
4,39
10
10
8,08
80,8
90,8
0,82
82
808
9,85
Järeldus.
Voolul, vahemikus 50 – 60 mA, on kasulik võimsus
maksimaalne (, kasutegur η=50% ning
=1,0Ω.