Vooluallika kasutegur 1. Töö eesmärk. Vooluallika kasuliku vimsuse ja kasuteguri määramine sltuvalt voolutugevusest ning välis- ja sisetakistuse suhtest. 2. Töövahendid. Vooluallikas, voltmeeter, ampermeeter ja reostaat. 3. Töö teoreetilised alused. Mistahes vooluringi võib vaadelda koosnevana sise- ja välisosast: siseosa koosneb vooluallikast ja tema takistusest, välisosa ühendusjuhtmetest ja tarbijast (koormustakistusest). Voolutugevus on vastavalt Ohmi seadusele määratud vooluallika elektromotoorjõu (emj - ) ja vooluringi kogutakistusega. Kuna ühendusjuhtmed valitakse tavaliselt nii, et nende takistus
Laboratoorne töö nr. 2 Toiteallika sisetakistus SAATEKS Vooluringis toiteallikatena kasutatakse kas keemilisi galvaanika elemente patareid, akusid, või generaator seadmed nii elektroonsed, kui ka mehaaniliselt pöörlevaid. Neil kõigil toiteallikatel on omane oma sisetakistus Rs. Me soovime, et toiteallika sisetakistus oleks võimalikult väike ja kogu kasutuase ajal ei muutuks. Patarei kasutamisel vananemine põhjustab sisetakistuse suurenemise. Üha suurenev sisetakistus vähendab toiteallika väljund- voolu ja pinge väärtust. Sarnased (ühe tüübilised) patareid kahjuks alati kõik ei vanane võrdselt. Sisetakistuse praktiline tähtsus, et ta võimaldab valida neist väiksema takistusega ehk parima patarei. Sisetakistus on määratud gabariit mõõtmetega. Patarei sisetakistust otseselt oommeetriga mõõta ei saa kuna pinge patarei klemmidel häirib. Sisetakistus arvutatakse amper- voltmeetri meetodiga.
Füüsika instituut Üliõpilane: Teostatud: Õpperühm: Kaitstud: Töö nr. 9 OT allkiri: VOOLUALLIKA KASUTEGUR Töö eesmärk: Töövahendid: Vooluallika kasuliku võimsuse ja Stend voltmeetri, ampermeetri, kahe kasuteguri määramine sõltuvalt elemendi, kolme reostaadi ja lülitiga. voolutugevusest ning välis- ja sisetakistuse suhtest. Skeem Töö teoreetilised alused. Igat vooluringi võib vaadata koosnevana kolmest osast: vooluallikast, ühendusjuhtmetest ja tarbiast (koormusest). Voolu tugevus 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 takistustega, siis võib edaspidi
92,00 90,00 89,29 88,00 86,00 85,71 84,00 82,00 80,00 80,36 78,00 76,00 75,00 74,00 72,00 70,00 68,00 66,00 69,64 Kasuliku võimsuse ja kasuteguri sõltuvus 64,00 64,29 62,00 60,00 58,00 58,93 välistakistuse ja sisetakistuse suhtest 56,00 54,00 53,57 52,00 50,00 48,00 48,21 46,00 44,00 42,86 N=f(R/r) 42,00 40,00 38,00 36,00 n=f(R/r) 34,00 32,00 30,00 29,25 28,00 26,00 26,25 24,00 22,00 22,50 20,00
Kasuliku võimsuse ja kasuteguri sõltuvus voolutugevusest. Ohmi seadusest vooluringi välistakistus R: U R I Ohmi seadusest vooluringi sisetakistus r: I Rr I R r IR Ir U Ir U r I (R / r) N l N l (R / r) Funktsioonide ja graafikud: Kasuliku võimsuse ja kasuteguri sõltuvus välistakistuse ja sisetakistuse suhtest 50 100.00 45 90.00 40 80.00 35 70.00 30 60.00 N1, mW
78 0,7 0,7/2,9*100 = 24,14 72 0,8 0,8/2,9*100 = 27,59 66 1,0 1,0/2,9*100 = 34,48 60 1,2 1,2/2,9*100 = 41,38 54 1,4 1,4/2,9*100 = 48,28 48 1,5 1,5/2,9*100 = 51,72 42 1,7 1,7/2,9*100 = 58,62 36 1,9 1,9/2,9*100 = 65,52 30 2,0 2,0/2,9*100 = 68,97 24 2,2 2,2/2,9*100 = 75,86 18 2,4 2,4/2,9*100 = 82,76 12 2,6 2,6/2,9*100 = 89,66 6 2,8 2,8/2,9*100 = 96,55 0 2,9 2,9/2,9*100 = 100 Vooluringi välistakistuse R, sisetakistuse r ja nende suhte R/r arvutamine: U = I*R => R = U/I I = / (R + r) => r = /I R = 2,9 V I, U, r = / I R, R/r R = U / I, mA V 90 0,3 0,3/0,09 = 3,33 2,9/0,09-3,33 = 28,89 3,33/28,89 = 0,12 84 0,5 0,5/0,084 = 5,95 2,9/0,084-5,95 = 28,57 5,95/28,57 = 0,21 78 0,7 0,7/0,078 = 8,97 2,9/0,078-8,97 = 28,21 8,97/28,21 = 0,32
selle vooluringi osa takistusega R. I=U/R Kusjuures mõõtühikuteks on: Voolutugevus – amper (A pinge – volt (V); takistus – oom (Ω). See seadus on igati väga praktiline ja hea kasutada erinevate arvutuste puhul, mis toimivad vooluringi osas, kuid ta ei ole sobilik arvutusteks kogu vooluringi puhul, sest ei arvesta energiallika parameetreid. Kogu vooluringis toimiva elektromotoorjõu, voolutugevuse, tarbija takistuse ja elektromotoorjõu allika sisetakistuse vahelise sõltuvuse kohta käib aga teine Ohmi seadus. Ohmi seadus kogu vooluringi kohta. Voolutugevus I kogu vooluringis on võrdeline selles vooluringis mõjuva elektromotoorjõuga E ja pöördvõrdeline tarbija takistuse R ja elektromotoorjõu allika sisetakistuse Ro summaga. I = E / R + Ro Kus mõõtühikuteks on: voolutugevus – amper (A); elektromotoorjõud – volt (V); takistus ja elektromotoorjõu allika sisetakistus – oom (Ω).
Järelikult vooluallika koguvõimsus A q 2 N I t t Rr Samal ajal tarbial eraldunud võimsus ehk nn. kasulik võimsus 2R N 1 IU I 2 R R r 2 [1] Siit järeldub, et vooluallika koguvõimsus N on konstanse elektromotoorjõu ja sisetakistuse r juures maksimaalne lühise korral (R0). Kuid siis eraldub kogu võimsus sisetakistusel ja kasulik võimsus N1 on null. Välistakistuse R kasvades koguvõimsus N väheneb ning N0, kui R. Kasulik võimsus N1 seevastu on võrdne nulliga kahel juhul: juba vaadeldud lühise (R0) korral, aga ka avatud ahela (R) juures. Järelikult peab kasulik võimsus koormustakistuse R kasvades läbima maksimumi. Sellise takistuse Rm
Voolutugevus on juhi ristlõiget ajaühikus läbinud elektrilaeng e laengute hulk mis läbib juhti. Voolutugevuse ühikuks on amper (A). I=enSv ; I=q:t . Voolutugevus sõltub keskmisest kiirusest, massist ja laengukandjate arvust ruumalaühikus. Pinge ehk potentsiaalide vahe on töö, mida on vaja teha ühikulise laengu viimisel ühest ruumipunktist teise e. elektriline surve. Pinget mõõdetakse voltides (V). U=A:q Elektromotoorjõud (emj) on suurus, mis iseloomustab kõrvaljõudude poolt positiivse elektrilaengu ümberpaigutamiseks nende jõudude poolt tehtava töö suhet sellesse elektrilaengusse. Mõõdetakse voltides (V). =A:q0 ; I=U:R(osa) ; I= :R+r(kogu) Ohmi seadus (ahela osa kohta) voolutugevus ahela osas on võrdeline pingega ahela otstel ja pöördvõrdeline ahela takistusega. Ohmi seadus (kogu vooluahel) voolutugevus juhis on võrdeline vooluallika elektromotoorjõuga ja pöördvõrdeline vooluahela välis- ja sisetakistuse summaga. ...
tarbijale rakendatud pinge ja seda läbiva voolutugevuse suhtega Oom ()=V/A R=U/I Vooluallikas on seade, milles mehaaniline, keemiline või siseenergia muundatakse elektrienergiaks. Ohmi seadus voolutugevus ahela osas on võrdeline pingega ahela otstel ja pöördvõrdeline ahela takistusega. Ohmi seadus (kogu vooluahel) voolutugevus juhis on võrdeline vooluallika elektromotoorjõuga ja päärdvõrdeline vooluahela välis- ja sisetakistuse summaga r=E-IR/I Elektromotoorjõud näitab, kui suur on kõrvaljõudude töö ühiklaengu nihutamisel suletud vooluringi ulatuses. R - takistus() N - võimsus(W) I - voolutugevus(A) A - töö(J) a - temperatuuritegur U pinge(V) q laeng(C) t aeg(s) - eritakistus(m) l - juhi pikkus(m) V - ruumala S - juhi ristlõike pindala(m2) Juhi takistus on võrdeline juhi pikkusega Juhi takistus on pöördvõrdeline ristlõike pindalaga. Juhi takistus sõltub ainest.
55,2 V = 55,2 V + 0 10,5 V = 7,1 V + 3,4 V U1 = U2 + U3 ehk liinipinge = pingelang telefonil + pingelang takistil Rmagasin = 65 Vool, mis läbib terminalseadet tema rahuseisundis: Irahus = U3/Rmagasin = 0/65 = 0 A Terminalseadme rahuseisundis teda läbiv vool on praktiliselt 0 kuna takistil ei tekkinud pingelangu. Vool, mis läbib terminalseadet tema hõive seisundis Ihõives = U3/Rmagasin = 3,4/65 = 0,05 A = 50 mA Seega hõiveseisundis läbib terminali 50 mA. Järgnevalt leiame telefoni sisetakistuse (seda saab arvutada hõiveseisundis) ja liini takistuse Rtel = U2hõives / I = 7,1 / 0,05 = 142 Rpingeallikas = (U1 rahus - U1 hõives.)/ I = (55,2 10,5) / 0,05 = 894 Meie olukorras pingeallika takistus koosneb telefonijaama sisetakistusest ning telefoniliini sisetakistusest, mis jääb meie mõõtmispunkti ning telefonijaama vahele. Kuna meil puudub info nimetatud suuruste kohta, eeldame edasistes arvutustes, et tegemist on ainult liini
voolu puudumisel pinge hargnemata ahela osal on võrdne temas leiduvate elektromotoorjõudude algebralise summaga. Seega, kui vooluallikas ei ole koormatud , on pinge temal võrdne elektromotoorjõuga. Elektromotoorjõu definitsioonist on teada, et laengu q läbiviimisel kogu vooluringist tehakse töö: Järelikult vooluallika koguvõimsus Samal ajal tarbial eraldunud võimsus ehk nn. kasulik võimsus Siit järeldub, et vooluallika koguvõimsus N on konstanse elektromotoorjõu ja sisetakistuse r juures maksimaalne lühise korral (R0). Kuid siis eraldub kogu võimsus sisetakistusel ja kasulik võimsus N1 on null. Välistakistuse R kasvades koguvõimsus N väheneb ning N0, kui R. Kasulik võimsus N1 seevastu on võrdne nulliga kahel juhul: juba vaadeldud lühise (R0) korral, aga ka avatud ahela (R) juures. Järelikult peab kasulik võimsus koormustakistuse R kasvades läbima maksimumi. Sellise takistuse Rm leidmiseks, mille juures kasulik võimsus N1 on maksimaalne, leiame tuletise
Joule'i-Lenzi seadus elektrivoolu töö arvel juhis eraldunud soojushulk on võrdeline voolutugevuse ruuduga, juhi takistusega ja ajaga. Juhi takistuse sõltuvus temperatuurist R = R0 (1+t) Ohmi seadus (ahela osa kohta) voolutugevus ahela osas on võrdeline pingega ahela otstel ja pöördvõrdeline ahela takistusega. Ohmi seadus (kogu vooluahel) voolutugevus juhis on võrdeline vooluallika elektromotoorjõuga ja päärdvõrdeline vooluahela välis- ja sisetakistuse summaga. Pingeks U nim ülekantud energia ja laengu suhet. U=W/Q U=P/I U=IR Takistus R on tarbijat iseloomustav füüsikaline suurus, mida mõõdetakse tarbijale rakendatud pinge ja seda läbiva voolutugevuse suhtega. Voltmeeter on mõõteriist pinge mõõtmiseks, ühendatakse vooluallikaga rööbiti. Voolutugevus I on elektrivoolu iseloomustav füüsikaline suurus, mida mõõdetakse ajavahemikus t juhi ristlõiget läbinud elektrilaengu q ja selle ajavahemiku suhtega
Üliõpilane: Üllar Alev Teostatud: 28.03.07 Õpperühm: EAEI-21 Kaitstud: Töö nr. 9 OT VOOLUALLIKA KASUTEGUR Töö eesmärk: Töövahendid: Vooluallika kasuliku võimsuse ja kasuteguri Stend voltmeetri, ampermeetri, kahe elemendi, kolme reostaadi määramine sõltuvalt voolutugevusest ning välis- ja lülitiga. ja sisetakistuse suhtest. Skeem Töö käik. 1. Protokollige mõõteriistad. 2. Koostage skeem vastavalt joonisele. 3. Paluge juhendajal kontrollida skeem ning anda tööülesanne. 4. Reostaatide liugkontaktid asetage selliselt, et r oleks maksimaalne ning R1 ja R2 minimaalsed. 5. Sulgege lüliti K ning reguleerige reostaadi r abil lühisvoolu tugevus ahelas juhendaja poolt antud väärtustele
Rakendatakse nn. volt-amper-meetodit, mis võimaldab arvutada takistuse väärtuse mõõteriistade näitude põhjal. Takistuse täpse väärtuse arvutamiseks pinge ja voolu kaudu peab teadma voltmeetri ja ampermeetri sisetakistusi kasutatud mõõtepiirkondade puhul. Takistust mõõdetakse lisaks ka otseste takistuse mõõtmise mõõteriistadega takistussillaga ning multimeetriga (testriga). 2. Katseskeem 3. Kasutatud mõõteriistade parameetrid Voltmeeter: sisetakistuse väärtused mõõtepiirkond 7,5 V 83,3 mõõtepiirkond 15 V 166,7 Ampermeeter: sisetakistuste väärtused mõõtepiirkond 200 mA 1,3 mõõtepiirkond 100 mA 5 mõõtepiirkond 50 mA 20 4. Katsetulemused Tabel 1 Katsetulemused Jr Mõõ- Pinge U Vool I Takistussild Tester Lüliti k. detav [V] [mA] [] []
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
0,5 Ik 0,25 8,8 Adapter 1,0 Ik 0,5 7,9 1,5 Ik 0,75 7,2 Rkoormus= 0 4,40 0,4 0 0 4,0 E=4V 0,5 Ik 0,25 2,3 Patarei 1,0 Ik 0,5 0,75 1,5 Ik 0,75 - Patareid2 on tühjad Rkoormus= 0 0,36 0,032 1.3.1 Allika sisetakistuse väärtus iga kahe mõõdetud koormuspunkti vahemikus, allika sisetakistusel eralduv võimsus; allika poolt arendatav koguvõimsus Tabel 2. Allika sisetakistuse väärtus, allika sisetakistusel eralduv võimsus, allika poolt arendatav koguvõimsus Allikas Koormus Koormus- Allika Rallikas, Psisetakistus Pväljund (W) vool [A] klemmipinge (W) [V]
Takistus on võrdeline juhi eritakistuse ja pikkusega ning pöördvõrdeline juhi ristlõikepindalaga. R=ρl/S (R-takistus 1Ὼ; ρ-tihedus 1kg/mᶟ; l-pikkus 1m; S-pindala 1m²) Mida pikem ja peenem on juhe ja mida suurem on juhtme materjali eritakistus, seda suurem on juhtme takistus. 4. Sõnasta Ohmi seadus kogu vooluringi kohta. Voolutugevus suletud vooluringis on võrdeline vooluallika elektrimotoorjõuga ja pöördvõrdeline vooluringi välisosa ja vooluallika sisetakistuse summaga. I=Σ/R+r (R-välistakistus 1Ὼ; r-siserakistus 1Ὼ; Σ-elekrtimotoorjõud 1V ; I-voolutugevus 1A) 5. Sõnasta elktromotoorjõud. Vooluallika elektrimotoorjõud on arvuliselt võrdne kõrvaljõudude tööga ühikulise laengu ümberpaigutamisel kogu suletud vooluringi ulatuses. Σ=A/q (Σ-elektrimotoorjõud 1V; A-kõrvaljõudude töö 1J; q-laeng 1C) 6.Sõnasta elektrivoolu töö.
12.0 V = 7,0 V + 5,0 V U1 = U2 + U3 ehk liinipinge = pingelang telefonil + pingelang takistil Rmagasin = 100 Vool, mis läbib terminalseadet tema rahuseisundis: Irahus = U3/Rmagasin = 0 V/100 = 0 A Terminalseadme rahuseisundis teda läbiv vool on praktiliselt 0 A kuna takistil ei tekkinud pingelangu. Vool, mis läbib terminalseadet tema hõive seisundis Ihõives = U3/Rmagasin = 5,0 V/100 = 0,05 A = 50 mA Seega hõiveseisundis läbib terminali 50 mA. Järgnevalt leiame telefoni sisetakistuse (seda saab arvutada hõiveseisundis) ja liini takistuse Rtel = U2hõives / I = 7,0 / 0,05 = 140 Rpingeallikas = (U1 rahus - U1 hõives.)/ I = (55,2 12,0) / 0,05 = 864 Meie olukorras pingeallika takistus koosneb telefonijaama sisetakistusest ning telefoniliini sisetakistusest, mis jääb meie mõõtmispunkti ning telefonijaama vahele. Kuna meil puudub info nimetatud suuruste kohta, eeldame edasistes arvutustes, et tegemist on ainult liini
Leiame iga mõõtmise korral tarbija takistuse R: Ohmi seadusest saame: 𝑈 𝑅= 𝐼 Esimese mõõtmise korral: 0.4 𝑅= = 5.71428571 Ω 0.07 Sarnaselt leiame ka teised väärtused. Leiame vooluallika sisetakistuse r: 𝜀−𝑈 𝑟= 𝐼 2.9 − 0.4 𝑟= = 35.7142857 Ω 0.07 Graafikud: Kasuliku võimsuse ja kasuteguri sõltuvus voolutugevusest
sain sama tulemuse. Katsest järeldub, et kasulik võimsus on maksimaalne, kui sise- ja välistakistused on võrdsed. Viimast on ilmutatult näha ka teisel graafikul. Samuti oli ootuspärane, et kasuteguri lähenemisel maksimaalsele, kasulik võimsus hakkas vähenema. Kuna avatud ahelal on suurim kasutegur, ei saa tal samal ajal olla kasulikku võimsust, kuna voolu ei teki. Seega kinnitasid katse tulemused olemasolevat teooriat. Tõenäoliselt oleks sisetakistuse vähendamisel kasutegur ja kasulik võimsus ootuspäraselt kasvanud. Lisa: Mõõdetud ja arvutatud tulemuste seoseid kujutatavad graafikud:
I, mA U, V Nl, mW n, % emj-U 96 0 0.00 0.00 2.80 b 0.95 1 86 0.40 34.40 14.29 2.40 t 2.0 2 80 0.60 48.00 21.43 2.20 xn 50 3 74 0.79 58.46 28.21 2.01 l(U) 0.05 4 68 0.91 61.88 32.50 1.89 täpsklass U 1.5 5 62 1.10 68.20 39.29 1.70 täpsklass I 1 6 56 1.25 70.00 44.64 1.55 l(I) 1 7 50 1.41 70.50 50.36 1.39 ep(U) 0.75 8 44 1.52 66.88 54...
Tühijooksul on vooluallikas, siis kui seda ei kasutata. Mida väiksemvool läbib mõõteriista ja vooluallikat, seda väiksem on erinevus klemmipinge ja elektromotoorjõu vahel. Lühisega on tegemist siis, kui välistakistus on lähedane nulliga. Ohmi seadus kogu vooluringi kohta Voolutugevus ahelas on võrdeline elektromootrjõuga ja pöördvõrdeline ahela kogutakistusega. Sisetakistuse r all mõistame seejuures suurust, mis võimaldab esitada pinge Us samuti Ohmi seaduse abil. Vedelikes on laengukandijateks ioonid. Metallides elektronid Gaasides nii elektronid kui ka ioonid. normaaltingimustel mittejuhid Elektrolüüdiks nimetatakse keemilist ühendit, mille lagunemisel saavad tekkida erimärgiliselt laetud ioonid või keemilised rühmad(happed, alused, soolad)
S Ohm ainete eritakistustega ning suutis kindalaks määrata seosed juhi mõõtmte ja juhi elektritakistuse vahel. Tema järgi on saanud takistuse mõõtühik nime “oom”. See seadus on igati väga praktiline ja hea kasutada erinevate arvutuste puhul, mis toimivad vooluringi osas, kuid ta ei ole sobilik arvutusteks kogu vooluringi puhul, sest ei arvesta energiallika parameetreid. Kogu vooluringis toimiva elektromotoorjõu, voolutugevuse, tarbija takistuse ja elektromotoorjõu allika sisetakistuse vahelise sõltuvuse kohta käib aga teine Ohmi seadus. Ohmi seadus vooluahela osa kohta Vooluahela lõiku läbiva elektrivoolu tugevus on võrdeline selle lõigu otste vahelise pingega ja pöördvõrdeline lõigu takistusega : kus I on ahelaosa läbiva voolu tugevus, mida mõõdetakse amprites (A); U on pinge, mida mõõdetakse voltides (V); R on vooluahela lõigu takistus, mida mõõdetakse oomides (Ω). Ohmi seadus elektromotoorjõu (emj) allikaga vooluringi kohta Vooluringis, s
R.I Vooluallika kasutegur FÜÜSIKA LABORATOORSE TÖÖ aruanne Õppeaines: Füüsika II Transporditeaduskond Õpperühm: AT21 Juhendaja: Tallinn 2014 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
Füüsika laboratoorne töö nr 4 Vooluallika kasutegur Õppeaines: FÜÜSIKA II Mehaanikateaduskond Õpperühm: Kontrollis: Tallinn 2010 1. Töö eesmärk Vooluallika kasuliku võimsuse ja kasuteguri määramine sõltuvalt voolutugevusest ning välis- ja sisetakistuse suhtest. 2. Töövahendid Toiteallikas, voltmeeter, ampermeeter ja reostaadid. 3. Töö teoreetilised alused Igat vooluringi võib vaadata koosnevana kolmest osast: vooluallikast, ühendusjuhtmetest ja tarbijast (koormusest). Voolutugevus on vastavalt Ohmi seadusele määratud elektrimotoorjõu ja vooluringi kogutakistusega. Kuna ühendusjuhtmed valitakse tavaliselt nii, et nende takistus on
arvuga numbri järgi Tänapäevaste elektrooniliste elementide mitmekesisus lubab laialdaste võimalustega mõõteriistu, mis on võimelised mõõtma alalis- ja vahelduvvoolu, takistust, kondensaatorite mahtuvust, poolide induktiivsust jne. Mikroprotsessorite kasutamine mõõteriistades lihtsustab mõõtmise protsessi, võimaldab teostada automaatkalibreerimist, mõõtetulemuste statistilist analüüsi jne. Levinum mitmefunktsionaalne digitaalne mõõteriist on digitaalne multimeeter Suure sisetakistuse tõttu avaldavad digitaalmõõteriistad minimaalset mõju mõõdetavale suurusele. Nende tundlikkus sõltub eelkõige primaarmuunduri (anduri) tundlikkusest. Ülejäänud probleemid on lahendatavad konstruktsiooni ja skeemi valikuga: nt muundurite ebalineaarsus on programmiliselt kompenseeritav. Selliseid mõõteriistu on võimalik paigutada mõõtmiskoha vahetusse lähedusse ja mõõtetulemusi edastada andmekogumisseadmesse juba digitaalsel kujul kas
0,5 0,5 7,8 3,80 4,85 0,95 3,90 1,0 1,0 6,6 3,10 9,7 3,10 6,60 1,5 1,5 5,7 2,67 14,55 6,00 8,55 Rk=0 3,44 0,0 2,82 33,37 33,37 0,00 Graafik U-I karakteristikud Graafik Sisetakistuse sõltuvus voolutugevusest Graafik 3 Väljundvõimsuse sõltuvus voolutugevusest Graafik 4 Väljundvõimsuse sõltuvus koguvõimsusest 2. Ülekandeliinide/juhtmete takistuse mõju uurimine Töö eesmärk 1. Tutvuda erinevat tüüpi juhtmete ja kaablitega 2. Saada ülevaade juhtlem oleva pingelangu suurusest ning kadudest ülekandeahelates Katseskeem: Tabel Katseandmete ja arvutustabel R juh
mõjuvad erinevatele kehadele. Keha kaal on olemuselt elastsusjõud. Pilet 6.2 Valguse laine ja kvantolemus. Laine 2 teooriat. Huygens'i lähtus sellest et valgus levib erilises keskonnas nn eetris levivate lainetena. Newton lähtus valguse korpuskolaar teoorias st: valgus levib aineosakestena. Need 2 teooriat eksisteerisid paraleelselt kuni 19. saj. Kus avastati interferents ja difraktsioon, mis seletub laineteooria järgi. Pilet 6.3 Laboratoorne töö: Vooluallika emj. Ja sisetakistuse määramine. E=IR+Ir IR=U I=E-U/I Pilet 7.1 Hõõrdejõud ja selle arvutamine, elastsusjõud. Hõõrdejõud on vastupanu vastassuunalisele liikumisele, mis tekib kahe pinna kokkupuutel. Kuna hõõrdumine aeglustab liikuvat objekti, kutsutakse seda ka takistusjõuks. See erineb aktiivjõududest, mis põhjustavad objektide liikumise aeglustumist või suunamuutust. Hõõrdejõud sõltub hõõrde tegurist ja raskus jõust. Fn = mg (F on hõõrdejõud, - vastav hõõrdetegur, m=keha
I, mA N, mW N, mW Kasuliku võimsuse ja kasuteguri sõltuvus välistakistuse ja sisetakistuse suhtet 80 100 90 R/r N, mW n, % 70
Tulemusena omandab elektrood lahuse suhtes kindla potentsiaali, mille suurus ligikaudu võrdub ühendi ZnCl keemilise seose potentsiaaliga. Kui nüüd laseme lahusesse teise, neutraalse Cu-elektroodi, saame vooluallika, mille elektromotoorjõud vastab keemiliselt kujunenud potentsiaalide vahele. Kui elektroodid ühendada, tekib vool, mille tugevus sõltub elektromotoorjõust, juhtme takistusest ja lahuses toimuva reaktsiooni kiirusest - viimane määrab meie vooluallika sisetakistuse. Kuivelement Kuivelement on galvaani- või Leclanché element, mille vedel elektrolüüdilahus on muudetud voolamise vältimiseks pastaks või geeliks. Selleks on elektrolüüdile lisatud kas tärklist, jahu, ligniini või muud sarnast. Galvaanielement ehk element on Luigi Galvani järgi nime saanud elektrivoolu allikas, mis muudab keemilise energia vahetult elektrienergiaks. Galvaanielement on ühekordse kasutusega, erinevalt akust ei saa seda uuesti laadida.
Ülijuhtivus on nähtus, kus ained madalal temperatuuril ei oma elektrilist takistust. Vooluallika elektromotoorjõud on võrdne kõrvaliste jõudude tööga ühikulise laengu ümberpaigutamisel kogu suletud vooluringi ulatuses. Voolutugevus suletud vooluringis on võrdne vooluallika elektromotoorjõu ja vooluringi kogutakistuse suhtega. Lühisvoolu tugevus on määratud vooluallika elektromotoorjõu ja sisetakistuse suhtega 2. ELEKTRIVOOL KESKKONDADES Elektrolüüt on aine, milles laengukandjateks on ioonid. Elektrolüütiliseks dissotsiatsiooniks nim protsessi kui näiteks vaskkloriidi lahustada vees, siis veemolekulide toimel laguneb sool ioonideks CuCl 2 = Cu2+ + 2Cl- Elektrolüüsiks nim elektrivoolu toimel kulgevaid redoksreaktsioone. Elektrivool elektrolüütides on ioonide suunatud liikumine. Vooluga elektrolüütides kaasneb ainete eraldumine elektroodidel.
vahega (U) ja pöördvõrdeline lõigu takistusega (R) I=U/R I= Sõnastage Ohmi seadus suletud vooluringi kohta? R+r Voolutugevus suletud vooluringis on võrdeline elektromotoorjõuga ja pöördvõrdeline vooluring kogutakistusega. Vooluringi kogutakistuse alla mõeldakse vooluringi välisosa vooluallika sisetakistuse summat. = IR + Ir kus IR on U vooluallika klemmipinge U = - Ir Mis on vooluallika elektromotoorjõud? Suurust mis on võrdne positiivse ühiklaengu ümberpaigutamiseks tuleva kõrvaljõudude tööga nim. elektromotoorjõuks E. E=A/q (V)volt. On võrdne vooluallika maksimaalse klemmipingega. Millest sõltub juhi takistus? juhi takistus sõltub materjalieritakistusest, juhi pikkusest, ristlõikepindalast ja temperatuurist. Vooluga juhtmes eraldub alati soojust vastavalt juhi takistusele. Kuna
k k=0,664 S1=0,33*10-6(m2) =k*S=0,664*0,33*10-6=0,21912*10-6 k=0,4008 S2=1,86*10-6(m2) =k*S=0,4008*1,86*10-6=0,745488*10-6 8 3.Vooluallika kasutegur 1. Töö eesmärk- Vooluallika kasuliku võimsuse ja kasuteguri määramine sõltuvalt voolutugevuse ning välis-ja sisetakistuse suhtest. 2. Töövahendid- Toiteallikas, voltmeeter, ampermeeter ja reostaadid. 3. Töö teoreetilised alused- Igat vooluringi võib vaadata koosnevana kolmest osast: vooluallikast, ühendusjuhtmest ja tarbijast (koormusest). Voolutugevus on vastavalt Ohmi seadusele määratud elektromootorjõu (emj.) ja vooluringi kogutakistusega. Kuna ühendusjuhtmed valitakse tavaliselt nii, et nende takistus on tühiselt väike, võrreldes teiste vooluringi elementide takistusega, siis võib
Δ 308 |-54 17| ∆₂ = |24 153,79| = 241,9 I’₄ = I’₁₁ - I’₂₂ = 6,73 - 0,78 = 5,95 A |-10 -54| I’₅ = I’₁₁ = 6,73 A Joonis 7. Haru 2 ekvivalentse takistuse ja emj allikaga aseskeem. U₀ = I'₄R₄ + I’₅R₅ - E₂ - E₄ - E₅ = 5,95 • 4 + 6,73 • 6 - 50 - 40 - 50 = -63,92 V = Eg Passiivahela sisetakistuse Rg määramine. Esmalt eemaldan ahelast kõik EMJ ja vooluallikad ning lihtsustan skeemi. Tekkiv kolmnurkühendus tuleb teisendada tähtühenduseks. A B Joonis 9. Passiivahelaks teisendatud aseskeem Joonis 8. Katkestatud haru 2 olukorras kontuurvoolu skeem. R3 R4 4∙6 Ra = = = 1,41 Ω R3 + R4 + R6 4 + 6 + 7 R3 R6 4∙7 Rb = = = 1,65 Ω R3 + R4 + R6 4 + 6 + 7
siis ev potent. mingis punktis võrdub üksikute laengute poolt potentsiaalide algebralise summaga. f=f1+f2+..+fn (fii) 27.Ohmiseadus vooluringi osa kohta: voolutugevus antud vooluringi osas on võrdeline pingega vooluringi osa otstel ja pöördvõrdeline vooluringi osa takistusega I=U/R 28. Ohmiseadus suletud ahela kohta: voolutugevus suletud vooluahelas on võrdeline vooluallika elektromotoorjõuga ja pöördvõrdeline välis ja sisetakistuse summaga I=E/R+r 29.Ohmiseadus vahelduvvoolu ahelakohta: voolutugevus, vahelduvvoolu ahelas on võrdeline pingega vooluahela osa otstel ja pöördvõrdeline vooluahela osa näivtakistusega. J=U/ R²+(Xl-Xc)² 30.Faraday seadus e elektrolüüsi I: elektrolüüsil eraldunud aine mass on võrdeline elektrolüüti läbinud laengu suurusega. Elektrolüüsil eraldunud aine mass on võrdeline voolutugevuse ja el.lüüsi keskmisega m=kq, q=lt, m=klt 31.Faradays
mõõdetava suuruse muutuse tendentsi ja on seetõttu väga näitlikud. Puuduseks on see, et mõõtetulemuse täpsus sõltub mõõtja võimalusest ja kogemusest määrata kindlaks osuti asend skaala suhtes. Seetõttu võivad kaks mõõtjat saada sama suuruse fikseerimisel erinevad tulemused. Digitaalmõõteriista indikatsioonisüsteem väljastab väärtuse numbrilisel kujul, mis välistab mitmeti mõistmise. Suure sisetakistuse tõttu avaldavad digitaalmõõteriistad minimaalset mõju mõõdetavale suurusele. Nende tundlikkus sõltub eelkõige primaarmuunduri (anduri) tundlikkusest. Ülejäänud probleemid on lahendatavad konstruktsiooni ja skeemi valikuga: nt muundurite ebalineaarsus on programmiliselt kompenseeritav. Selliseid mõõteriistu on võimalik paigutada mõõtmiskoha vahetusse lähedusse ja mõõtetulemusi edastada andmekogumisseadmesse juba digitaalsel
Ωm ρ2= 0,3722 x 7,39 ×10 -8 m2 = 2,75* 10 -8 Ωm Järeldus: Ühe suuruse voolutugevuse juures muutes traadi pikkusi, muutuvad traadi pikkuste suurenedes ka pinge ning takistus suuremaks. 3. VOOLUALLIKA KASUTEGUR. 1. Töö eesmärk. Vooluallika kasuliku vōimsuse ja kasuteguri määramine sōltuvalt voolutugevusest ning välis-ja sisetakistuse suhtest. 2.Töövahendid. Vooluallikas, voltmeeter, ampermeeter ja reostaat. 3.Töö teoreetilised alused. Igat vooluringi vōib vaadata koosnevana kolmest osast: - vooluallikast - ühendusjuhtmetest - tarbijast (koormusest). Voolutugevus on vastavalt Ohmi seadusele määratud elektromotoorjōu (emj.) ja vooluringi kogutakistusega.Kuna ühendusjuhtmed valitakse tavaliselt nii,et nende
U U t s is R U v älj 5 moonutav lüli ti *Dif. ahel koos sisetakistuse Rs ja t parasiitmahtuvusega Cp U 1 moonutav lüli U s is ti t U
Kui takisti on välja lülitatud ja voolu vooluringis pole, siis pinge tema klemmidel võrdub elektrimotoorse jõuga. Kui me aga sulgeme lüliti ja vooluahelasse tekib vool, siis näitab voltmeeter generaatori klemmipinget, mis on väiksem elektromotoorsest jõust. Elektromotoorne jõud on võrdne välisahela pingelangu ja generaatori sisemise pingelangu summaga Ohmi seadus kogu vooluringile vool vooluahelas on võrdeline elektromotoorse jõuga ja pöördõrdeline vooluallika sisetakistuse ja vooluahela välisringi takistuse summaga Jrk Nimetused Tüüp Vahejaotus Süsteem Mõõtepiirkon d 1. Voltmeeter R172 2 volti magnetelektri ~ 0 60V line 2. Ampermeeter R172 0.2 amprit magnetelektri ~ 0 5A
- rohkem kui 30%-ga tavalistel nikkel metallhüdriid (NiMH) akudel, - umbes 10%-ga tavalistel nikkel-kaadium akudel. Puudub peaaegu üldse iseeneselik tühjenemine - pigem on tegu jäädava mahutavuse vähenemisega (vaata puuduste alt). Komponendid on keskkonnasäästlikud - puudub metalliline Li. LIITIUM-IOON AKU PUUDUSED - 1 Laadimine moodustab hoiuseid elektrolüüdi sisse, mis pärsib ioonide transporti. Aja jooksul elemendi mahutavus väheneb. Sisetakistuse suurenemise tõttu väheneb elemendi võime kanda edasi laengut. See probleem on ilmsem suure voolutarbega seadeldistes. Mahutavuse langemisega väheneb ka laadimiseks vajaminev aeg. Liitium-ioon akud ei ole nii stabiilsed, kui nikkel metall hübriid või nikkel kaadium akud ja võivad olla ohtlikud vale kasutamise juures, Ülekuumenemisel võivad Li-ioon akud plahvatada, Vajavad ülekuumenemise kaitset, suurematel ka survevabastusseadeldist. Liitium-ioon
ÜLESANNE: R=87,5 d=0,4mm=0,0004m l=? S=r2=3,14*(2*10aste-4)2=3,14 *4*10aste-8(m2) R=*l/S = l=R*S / l= 87,5*12,6*10aste-8 /1,1*10aste-6=10m 7.1 ohmi seadus kogu vooluringi kohta Vooluring koosneb välisosast: kõik juhtmed ja seadmed, mis on ühendatud toiteallika klemmide külge väljastpoolt, ja siseosast, mille moodustab toiteallikas ehk vooluallikas. Välisosas võib olla mitu takistit, kuid nende takistusi võib taandada üheks välistakistuseks R. Toiteallika sisetakistuse tähis on R0. Toiteallika kogupinget nim. elektromotoorjõuks ja tähistatakse tähega E. I=E /R0+R Vool vooluringis on võrdeline toiteallika elektromotoorjõuga ja pöördvõrdeline vooluringi kogutakstusega. See ongi Ohmi seadus kogu vooluringi kohta. 2. Eneseinduktsioon Eneseinduktsiooniks nim. nähtust, mille puhul magnetvoo muutumine mingis poolis indutseerib elektromotoorjõu selles samas poolis. Eneseinduktsiooni emj. väärtus on
q E elektromotoorjõud (1V), Av väliste jõudude töö, q - laeng Ohmi seadus E I voolutugevus, E elektromotoorjõud, vooluringi kohta IR + Ir = E I= R +r R vooluringi kogutakistus, r vooluallika sisetakistus U = IR vooluallika klemmipinge, U s = Ir sisetakistuse pinge E Lühisvool: R = 0 U = 0 I = Avatud vooluring: I = 0 U = E r Keerulised n n Iga suletud vooluringi jaoks on elektromotoorjõudude algebraline vooluringid = I ( R + r) i i summa võrdne pingelangude algebralise summaga selle osa
elektromotoorjõuks E. E=A/q (V)volt. On võrdne vooluallika maksimaalse klemmipingega. Ohmi seadus- Vooluahelat läbiva elektrivoolu tugevus on võrdelin lõigu otste potentsiaalide vahega ja pöördvõrdeline lõigu takistusega. I=U/R Kogu vooluringi I= kohta: R + r Voolutugevus suletud vooluringis on võrdne vooluallika elektromotoorjõu ja vooluringi kogutakistuse suhtega. Vooluringi kogutakistuse alla mõeldakse vooluringi välisosa vooluallika sisetakistuse summat. = IR + Ir kus IR on U vooluallika klemmipinge U = - Ir Lühis- olukord, kus välisosa takistus muutub nulliks. Voolu töö-El voolu tooks nim olukorda, kus voolu liikumisel juhis teeb elektrijoud laengukandjate liikumist pidurdavate osakeste vastu tood. A=I*U*t Joulei- Lenzi seadus-Juhis eralduva soojuse hulk on võrdeline tema takistusega, voolutugevuse ruudu ja ajaga. Q=RI2t, kus A=Q1+Q2... Voolu võimsus- võrdub pinge ja voolutugevuse korrutisega, iseloomustad elektrivoolu
q E elektromotoorjõud (1V), Av väliste jõudude töö, q - laeng Ohmi seadus E I voolutugevus, E elektromotoorjõud, vooluringi kohta IR + Ir = E I= R +r R vooluringi kogutakistus, r vooluallika sisetakistus U = IR vooluallika klemmipinge, U s = Ir sisetakistuse pinge E Lühisvool: R = 0 U = 0 I = Avatud vooluring: I = 0 U = E r Keerulised n n Iga suletud vooluringi jaoks on elektromotoorjõudude algebraline vooluringid = I ( R + r) i i summa võrdne pingelangude algebralise summaga selle osa
....................6 Elektritakistuse mõõtmine............................................................................................6 3. Laboritöö nr. 2................................................................................. 7 Ohmi seaduse katseline kontrollimine (ahela osa kohta...............................................7 3. Laboritöö nr. 3...................................................................................8 Vooluallika emj. (allikapinge) ja sisetakistuse määramine..........................................8 5. Laboritöö nr. 4...................................................................................9 Kirchoffi II seaduse katseline kontrollimine................................................................9 6. Laboritöö nr. 5..................................................................................10 Kirchoffi I seaduse katseline kontrollimine.................................................................10 7
203. 1. Ülekantava momendi väärtus on suurtes piirides muudetav; 204. 2. Ülekantava momendi väärtus on täpselt reguleeritav; 205. 3. Võimaldab pehmet starti ja pidurdust; 206. 4. Rakendub vajadusel väga kiiresti; 207. 5. Hõõrdumine ja kulumine praktiliselt puuduvad. 208. Nimetage millised on viskoosse siduri omadused. 209. VISKOOSNE SIDUR = seade, mis tagab lülitatava ühenduse vedeliku või puisteaine sisetakistuse poolt tekitatud jõudude toimel. 210. Vedeliksiduri (viskoosne sidur) üldised omadused: 211. 1. Rakendub automaatselt sisendvõlli pöörlemissageduse suurenedes; 212. 2. Tagab ajami eriti pehme stardi; 213. 3. Summutab hästi lööke ja pöördmomendi ebaühtlusi; 214. 4. Võllid ei pöörle KUNAGI sünkroonselt alati esineb mingi väärtusega läbilibisemine; 215. 5. Vajab jahutust vedeliku sisehõõrdumine muundub soojuseks; 216
vooluallika maksimaalse klemmipingega. Ohmi seadus- Vooluahelat läbiva elektrivoolu tugevus on võrdelin lõigu otste potentsiaalide vahega ja pöördvõrdeline lõigu takistusega. I=U/R Kogu vooluringi kohta: Voolutugevus suletud vooluringis on võrdne vooluallika elektromotoorjõu ja vooluringi kogutakistuse suhtega. Vooluringi kogutakistuse alla mõeldakse vooluringi välisosa vooluallika sisetakistuse summat. kus IR on U vooluallika klemmipinge Lühis- olukord, kus välisosa takistus muutub nulliks. Voolu töö-El voolu tooks nim olukorda, kus voolu liikumisel juhis teeb elektrijoud laengukandjate liikumist pidurdavate osakeste vastu tood. A=I*U*t Joulei- Lenzi seadus-Juhis eralduva soojuse hulk on võrdeline tema takistusega, voolutugevuse ruudu ja ajaga.
Üldistatud Ohmi seadus e Ohmi seadus vooluahela lõigul 1-2, kus toimib elektromotoorjõud 12 (e mittehomogeensel ahelalõigul). või 1 ja 2=potensiaalid lõigu otstel I=voolutugvus R ja r =välis-ja sisetakistus 12=elektromotoorjõud Ohmi seadus kogu vooluringi kohta: Voolutugevus I kogu vooluringis on võrdeline selles vooluringis mõjuva elektromotoorjõuga E ja pöördvõrdeline tarbija takistuse R ja elektromotoorjõu allika sisetakistuse r summaga. Mõõtühikud: voolutugevus amper (A); elektromotoorjõud volt (V); takistus ja elektromotoorjõu allika sisetakistus oom (). · Kirchoff'I reeglid (+ valemid ja joonised) 1 Reegel(voolude reegel): Ahela hargnemispunktis on voolude algebraline summa null, st. punkti tulevate ja sealt väljuvate voolude summad on võrdsed(kusjuures sisenevad voolud loetakse positiivseteks, väljuvad voolud negatiivseteks). Voolude summahargnemis punktis on 0.
Kui väli on väga tugev (potentsiaalide vahe molekuli piires ületab molekulaarjõud), võib molekul ka puruneda, tekitades vabu laenguid ja muutes seega keskkonna elektrit juhtivaks. Seda nähtust nimetatakse läbilöögiks, vastavat potentsiaalide vahet läbilöögipingeks. Elektrotehnikas isolaatoritena kasutatavate ainete jaoks on läbilöögipinge kõige olulisem näitaja. Kuiva õhu jaoks normaalrõhul on läbilöögipinge 106 volti meetri kohta. Loeng 12. · Vooluallika sisetakistuse mõju: seos kasuteguri ja maksimaalse võimsusega. Kui "pump" oleks lõpmata võimas, võiks siin lõpetada. Tegelikkuses hakkab vooluahela takistuse vähenemisel mõju avaldama kõrvaljõudude võimsuse piiratus: ka nullilähedase takistuse korral ei saa voolutugevus lõpmata suureks, vaid läheneb mingile piirile . Et Ohmi seadus oleks rakendatav ka väikeste takistuste puhul, tuuakse sisse vooluallika sisetakistuse mõiste. Vooluallika sisetakistuseks nim
annaabi.ee 
