Vooluallika kasutegur (0)

Tallinn 2019
R.I
Vooluallika kasutegur
FÜÜSIKA LABORATOORSE
TÖÖ aruanne
Õppeaines: Füüsika II
Transporditeaduskond
Õpperühm: AT21
Juhendaja :
VOOLUALLIKA KASUTEGUR.
1. Töö eesmärk.
Vooluallika kasuliku võimsuse ja kasuteguri määramine sõltuvalt voolutugevusest ning välis- ja sisetakistuse suhtest.
2. Töövahendid.
Toiteallikas, voltmeeter , ampermeeter ja reostaatid.
3. 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 9,42 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.
4. Töökäik.

Protokollime mõõteriistad

Tutvume allpool joonisel toodud skeemiga. Punktiiriga piiratud kast kujutab endast uuritavat vooluallikat.

Lüliti K avatud olekus registreerime voltmeetri näidu , mis on sel juhul ligikaudu võrdne vooluallika elektromotoorjõuga.
Ɛ= 9,42 V

Sulgeme lüliti K ning reguleerime reostaadi r abil lühisvoolu tugevus ahelas juhendaja poolt antud väärtusele.

Vähendame reostaadi R abil voolutugevust ahelas 10 mA kaupa kuni 10 mA-ni, registreerides iga kord volt- ja ampermeetri näidud. Tulemused kanname tabelisse.
Täidame tabeli kasutades eespool toodud valemeid.
Seejuures:
Tabel:
Jrk.nr.
I (mA)
U (V)
N1 (mW)
η (%)
ε-U (V)
r (Ω)
R (Ω)
R/r (Ω)
1
100,9
0,57
57,8
6,0
8,8
87,2
5,7
0,07
2
89,8
1,56
140,0
16,6
7,9
88,0
17,4
0,20
3
80,2
2,39
191,7
25,3
7,0
87,5
29,9
0,34
4
70,1
3,27
229,2
34,7
6,2
88,4
46,6
0,53
5
59.9
4,16
249,2
44,2
5,3
88,5
69,4
0,78
6
50,0
5,02
251,0
53,3
4,4
88,0
100,4
1,14
7
40,00
5,89
235,6
62,5
3,5
87,5
147,3
1,68
8
30,0
6,75
202,5
71,7
2,7
90,0
225,0
2,50
9
20,0
7,62
152,4
80,9
1,8
90,0
381,0
4,23
10
10,0
8,50
85,0
90,2
0,9
90,0
850,0
9,44
Järeldus.
Voolul, 54 mA, on kasulik võimsus maksimaalne (, kasutegur η=50% ning =1,0