Vooluallika kasutegur (1)

Vooluallika kasutegur KATSEANDMETE TABEL
Tabel 1: Vooluallika kasutegur ja võimsus
Jrk. I I U U N1 -U r R % R/r nr. xmA mA xV V mW V 1 100 50 0 0 0 0,00 2,80 56, 00000 0, 00000 0,00000 2 95 47,5 1 0,1 4,75 3,57 2,70 56,84211 2,10526 0,03704 3 90 45 2,5 0,25 11,25 8,93 2,55 56,66667 5,55556 0,09804 4 85 42,5 4 0,4 17 14,29 2,40 56,47059 9,41176 0,16667 5 80 40 5 0,5 20 17,86 2,30 57, 50000 12,50000 0,21739 6 75 37,5 7 0,7 26,25 25,00 2,10 56,00000 18,66667 0,33333 7 70 35 8 0,8 28 28,57 2,00 57,14286 22,85714 0, 40000 8 65 32,5 9,5 0,95 30,875 33,93 1,85 56,92308 29,23077 0,51351 9 60 30 11 1,1 33 39,29 1,70 56,66667 36,66667 0,64706 10 55 27,5 12 1,2 33 42,86 1,60 58,18182 43,63636 0,75000 11 50 25 13,5 1,35 33,75 48,21 1,45 58,00000 54,00000 0,93103 12 45 22,5 15 1,5 33,75 53,57 1,30 57,77778 66,66667 1,15385 13 40 20 16,5 1,65 33 58,93 1,15 57,50000 82,50000 1,43478 14 35 17,5 18 1,8 31,5 64,29 1,00 57,14286 102,85714 1,80000 15 30 15 19,5 1,95 29,25 69,64 0,85 56,66667 130,00000 2,29412 16 25 12,5 21 2,1 26,25 75,00 0,70 56,00000 168,00000 3,00000 17 20 10 22,5 2,25 22,5 80,36 0,55 55,00000 225,00000 4,09091 18 15 7,5 24 2,4 18 85,71 0,40 53,33333 320,00000 6,00000 19 10 5 25 2,5 12,5 89,29 0,30 60,00000 500,00000 8,33333 20 5 2,5 26,5 2,65 6,625 94,64 0,15 60,00000 1060,00000 17,66667 =2,8 V Ampermeeter : 0,5 xmA Voltmeeter : 0,1 xV
Kasutatud mõõteriistad Ampermeeter Mõõdetav suurus: Voolutugevus I; *Amper+. Mõõteriista tüüp: numbriline mõõteriist. Kasutatavad mõõtepiirkonnad: 0xmA ­ 100xmA Täpsusklass: 1,0 Jaotiste arv skaalal: 100
Voltmeeter Mõõdetav suurus: Pinge U; *Volt+ Mõõteriista tüüp: numbriline mõõteriist Kasutatavad mõõtepiirkonnad: 0xV ­ 28xV Täpsusklass: 1,5 Jaotiste arv skaalal: 50. Vooluallika kasutegur ARVUTUSED
Iga mõõtmise jaoks on leitud kasulik võimsus:
Iga mõõtmise jaoks on leitud kasutegur:
100,00 98,00 96,00 94,00 94,64 92,00 90,00 89,29 Kasuliku võimsuse ja kasuteguri sõltuvus 88,00 86,00 84,00 85,71 voolutugevusest 82,00 80,00 80,36 78,00 76,00 75,00 74,00 72,00 70,00 69,64 68,00 66,00 64,00 64,29 N=N(I) 62,00 60,00 58,93 58,00 56,00 n=n(I) 54,00 53,57 52,00 50,00 48,00 48,21 46,00 44,00 42,00 42,86 40,00 39,29 38,00 36,00 33,75 33,75 33,00 34,00 33,93 32,00 33,00 30,00 31,50 28,00 29,25 30,88 28,57 26,00 26,25 26,25 24,00 28,00 25,00 22,00 22,50 20,00 20,00 18,00 18,00 17,8617,00 16,00 14,00 14,29 12,00 12,50 10,00 11,25 8,00 8,93 6,00 6,63 4,75 4,00 3,57 2,00 0,00 0,00 2,5 5 7,5 10 12,5 15 17,5 20 22,5 25 27,5 30 32,5 35 37,5 40 42,5 45 47,5 50 Voolutugevus I, mA
Iga mõõtmistulemuse jaoks arvutati Ohmi seadusest vooluringi sisetakistus r ja välistakistus ja R. Vooluallika kasutegur
94,00 94,64 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 18,00 18,00 16,00 14,00 12,00 12,50 10,00 8,00 6,63 6,00 4,00 2,00 0,00 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00 13,00 14,00 15,00 16,00 17,00 Välistakistuse ja sisetakistuse suhe R/r Vooluallika kasutegur Määramatused valitud mõõtmistele (2., 10., 18.)
Kõikide määramatuste juures kehtivad antud konstandid: l(I)=0,5 mA; l(U)=0,5 V; Ampermeetri täpsusklass: 1,0; Voltmeetri täpsusklass: 1,5; =0,95.
Arvutan mõõteriistade lubatud põhivead vastavalt juhendis esitatud valemile.
kus on mõõteriista täpsusklass ja xn jaotiste arv skaalal.
( ) ( ) Mõõteriistast tingitud määramatus:
( ) Voolutugevuse mõõtmisel:
( ) Pinge mõõtmisel:
Mõõtjast tingitud määramatus: ( ) ( ) Voolutugevuse mõõtmisel: ( ) Pinge mõõtmisel: ( )
Liitmääramatused:
( ) ( ( ) ) ( ( )) Voolutugevusele: ( ) ( ) ( ) Pingele: ( )
Määramatus kasulikule võimsusele:
( ) ( ( )) ( ( ))
Võttes osatuletised , saan:
( ) ( ( )) ( ( ))
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Vooluallika kasutegur Määramatus kasutegurile:
( ) ( ( )) ( ( ))
Võttes osatuletised, saan:
( ) ( ( )) ( ( ))
( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )
Määramatus vooluvõrgu sisetakistusele:
( ) ( ( )) ( ( )) ( ( ))
Võttes osatuletised, saan:
( ) ( ( )) ( ( )) ( ( ))
( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( )
Määramatus vooluvõrgu sisetakistusele:
( ) ( ( )) ( ( ))
Võttes osatuletised, saan:
( ) ( ( )) ( ( ))
( ) ( ) ( ) Vooluallika kasutegur
( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )
JÄRELDUSED
TÖÖ TULEMUSED KOOS MÄÄRAMATUSTEGA
Kõik tulemused on usaldatavusega 0,95.
Vooluallika kasulik võimsus: Kui I = 47,5 mA: N1 = 4,8 ± 3,3 mW Kui I = 27,5 mA: N1 = 33,0 ± 2,0 mW Kui I = 7,5 mA: N1 = 18,0 ± 1,1 mW.
Vooluallika kasutegur: Kui I = 47,5 mA: % = 3,6 ± 2,6 (%) Kui I = 27,5 mA: % = 42,9 ± 2,7 (%) Kui I = 7,5 mA: % = 85,7 ± 3,2 (%)
Vooluvõrgu sisetakistus: Kui I = 47,5 mA: r = 56,8 ± 2,1 Kui I = 27,5 mA: r = 58,1 ± 3,7 Kui I = 7,5 mA: r = 53 ± 13 .
Vooluvõrgu välistakistus: Kui I = 47,5 mA: R = 2,1 ± 1,5 Kui I = 27,5 mA: R = 43,6 ± 2,6 Kui I = 7,5 mA: R = 320 ± 20 .
JÄRELDUSED
Vooluallika kasulik võimsus on voolutugevusega paraboolses sõltuvuses. See tähendab, et kasulik võimsus on kõige suurem keskmiste voolutugevuse väärtuste juures ja madala vähimate ja suurimate amprite juures. Vooluallika kasutegur on aga voolutugevusega lineaarses sõltuvuses: kasutegur on seda suurem, mida väiksem on voolutugevus. Seda seepärast, et suuremate voolutugevuste juures läheb seda rohkem energiat soojuseks. Kasutegur on ka selges logaritmilises suhtes vooluvõrgu sisetakistuse ja välistakistuse suhtes. Sisetakistus ise on voolutugevusega sarnases paraboolses sõltuvuses nagu vooluallika võimsusgi. Ning välistakistus on seda suurem, mida väiksem on voolutugevus.