Nr ćwiczenia:

5

Temat ćwiczenia:

Badanie zależności mocy użytecznej od

obciążenia

Ocena z teorii:

Nr zespołu:

1

Imię i Nazwisko:

Krzysztof Kawula

Ocena z zaliczenia
ćwiczenia:

Data:
27.03.2007

Wydział, Rok, Grupa:
EAiE I 3

Uwagi:

Wiadomości Teoretyczne:

Aby w obwodzie elektrycznym utrzymać prąd, potrzebujemy źródła energii

elektrycznej. Przykładami takich źródeł są: baterie, generatory elektryczne. Źródła te są
źródłami siły elektromotorycznej (SEM). Urządzenia takie przetwarzają inne energie
(chemiczna, mechaniczna) na energię elektryczną.

SEM określa energię elektryczną przekazywaną jednostkowemu ładunkowi w źródle

SEM. Miarą SEM jest napięcie (1[V]) na biegunach źródła prądu w warunkach, kiedy przez
ogniwo nie płynie prąd (ogniwo otwarte). Natomiast, gdy czerpiemy prąd ze źródła, napięcie
między jego elektrodami zwane też napięciem zasilania maleje wraz ze wzrostem
pobieranego z niego prądu. Wynika to z tego, że każde rzeczywiste źródło napięcia posiada
własny opór wewnętrzny. Napięcie zasilania jest, zatem mniejsze od SEM o spadek napięcia
na oprze wewnętrznym.

Schemat obwodu prądu stałego badanego w tym doświadczeniu jest pokazany na

rysunku poniżej:

Linią przerywaną zaznaczono rzeczywiste źródło prądu, czyli źródło SEM oraz opór
wewnętrzny źródła. Opornik R przedstawia odbiornik mocy nazywany obciążeniem (np.
żarówka, czajnik elektryczny, głośnik), a U jest napięciem zasilania. Przyjmujemy także, że
woltomierz ma bardzo duży opór, więc można pominąć prąd, który przez niego popłynie.
Podobnie postępujemy z amperomierzem, czyli przyjmujemy, że jego opór jest bardzo mały,
zatem nie będzie on miał wpływu na napięcie między zaciskami źródła. Przyjmujemy także,
że oba te elementy nie pobierają żadnej energii od źródła napięcia.

Prawami, z których będziemy korzystać są: II prawo Kirchoffa oraz prawo Ohma.

Pierwsze prawo mówi, że algebraiczna suma napięć na elementach w dowolnym obwodzie
zamkniętym jest równa zeru. Drugie prawo mówi, że stosunek napięcia przyłożonego do
końców przewodnika do natężenia prądu, który płynie przez ten przewodnik jest dla danego
przewodnika (w danej temperaturze) wielkością stałą równą oporności tego przewodnika.

Prawo Ohma dla prądu zmiennego:

Stosunek wskazu napięcia do wskazu natężenia jest wielkością stałą (w danej temperaturze,
ciśnieniu, itp.) równą, co do wartości reaktancji danego elementu obwodu: X=U/I, gdzie U
wskaz napięcia U=U

m

e

iωt+α

, I wskaz natężenia I=I

m

e

iωt+α

, X – w zależności od elementu:

rezystor X=R, kondensator X

C

=-i/ωC, indukcyjność X

L

=iωL.

Oporność źródła:

Na ogół chcemy, aby źródło miało jak najmniejszy opór, ponieważ będziemy mieli wtedy
małe straty energii. Niestety źródła takie są niebezpieczne w momencie wystąpienia zwarcia,
gdyż popłynie wtedy duży prąd (np. akumulator samochodowy). Oczywiście korzystamy ze
źródeł o dużym oporze wewnętrznym (np. baterie AA – R6, czyli tradycyjne „paluszki”). Są
one w miarę bezpieczne w przypadku zwarcia, a straty energii na ich oporze są niewielkie,
ponieważ pobierany z nich prąd jest mały.

Wyniki Pomiarów

Lp. I[mA]

U[V]

R[

¨

]

Pu[mW] P[mW]

η

R/r

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80