Загальна інформація
Застосування
Вольт-амперна характеристика і потужність
вітряка
Вольт-амперні характеристики описують поведінку генераторів під навантаженням. За меншої швидкості вітру потужність спадає, проте характерний хід кривої зберігається.
За вольт-амперною характеристикою можна оцінити, якою буде потужність приєднаного споживача, тобто чи світитиме лампочка розжарювання і наскільки яскраво.
У цьому досліді вольт-амперну характеристику знімають за допомогою декади опорів.
Інша інформація (1/2)
Попередні знання
Основи вимірювання сили струму й напруги, а також визначення енергії та потужності за цими вимірюваними величинами мають бути відомі.
Вольт-амперна характеристика вітрогенератора (вітряка) описує його поведінку під навантаженням, наприклад при під'єднанні різних ламп розжарювання.
Принцип
Щоб зняти характеристику, до вітрогенератора під'єднують декаду опорів із 12 положень перемикача з різними опорами.
У цьому досліді характеристику унаочнюють у вигляді знятих результатів вимірювань.
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
Учні усвідомлюють характерний хід кривої характеристики.
Вказівка
Повітродувку дозволено живити напругою щонайбільше 12 В, бо інакше двигун може вийти з ладу.
Обережно поводься з генератором. Не можна братися руками за лопаті ротора, що обертаються.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Щодо H- і P-формулювань звертайся до паспорта безпеки відповідної хімічної речовини.
Теорія
Вольт-амперна характеристика
Різні електричні елементи можна описати їхньою вольт-амперною характеристикою. Як показано праворуч, за характеристикою можна визначити, наприклад, значення опору або поведінку діода при вмиканні.
Навантажуючи джерело напруги - у цьому досліді вітряк - різними навантажувальними опорами, можна визначити відповідні робочі точки й побудувати за ними вольт-амперну характеристику.
Обладнання
Складання та виконання
Складання (1/3)
- З лівого боку дошки закріпити повітродувку з тримачем (див. рисунок).
- Спрямувати повітродувку так, щоб вона створювала горизонтальний струмінь повітря вздовж дошки.
- Для вітряка скласти штативну лаву. Насунути ковзун на обидва штативні стрижні й провести стрижні крізь обидва отвори в затискних тримачах.
Складання (2/3)
- Приставити штативну лаву до дошки і вирівняти горизонтально.
- Закріпити 6 лопатей ротора на вітрогенераторі. Для доброго результату матову сторону лопатей спрямувати на бік, відвернений від вітру.
- Вставити вітрогенератор в отвір ковзуна.
- Відстань між вітрогенератором і повітродувкою має становити приблизно 5 см.
Складання (3/3)
- На правій половині дошки скласти за рисунком електричне коло з декадою опорів.
- Спрямувати повітродувку так, щоб вона створювала горизонтальний струмінь повітря вздовж дошки.
- З'єднати повітродувку з виходом постійної напруги блока живлення.
- Блок живлення вимкнено.
Виконання (1/2)
Виконання з декадою опорів
- Повернути ручку декади опорів у положення 0 Ω (коротке замикання).
- Увімкнути блок живлення й установити напругу 12 В.
- У решті положень перемикача до включно виконати одне за одним подальші окремі вимірювання, щоразу зачекавши перед цим щонайменше 5 с.
- Усі вимірювання записати в таблицю в опрацюванні результатів.
Виконання (2/2)
Вітряк на відстані 10 см
- Повернути ручку декади опорів у положення 0 Ω (коротке замикання).
- Установити вітряк на відстань 10 см і повторити вимірювання.
- Результати вимірювань знову записати в таблицю.
- Установити на блоці живлення 0 В і вимкнути його.
Опрацювання результатів (1/4)
Частина 1 досліду: відстань 5 см:
Опір 0 0,1 0,33 1 2,2 3,3 10 22 33 100 330
Сила струму
Напруга
Потужність
0 0,1 0,33 1 2,2 3,3 10 22 33 100 330
R=0, I=
R=0,1, I=
R=1, I=
R=2,2, I=
R=33, I=
R=100, I=
R=330, I=
R=нескінченність, I=
R=0,33, I=
R=3,3, I=
R=10, I=
R=22, I=
R=0, U=
R=0,1, U=
R=0,33, U=
R=1, U=
R=2,2, U=
R=3,3, U=
R=10, U=
R=22, U=
R=33, U=
R=100, U=
R=330, U=
R=нескінченність, U=
R=0, P=
R=0,1, P=
R=0,33, P=
R=1, P=
R=2,2, P=
R=3,3, P=
R=10, P=
R=22, P=
R=33, P=
R=100, P=
R=330, P=
R=нескінченність, P=
Опрацювання результатів (2/4)
Частина 2 досліду: відстань 10 см:
Опір 0 0,1 0,33 1 2,2 3,3 10 22 33 100 330
Сила струму
Напруга
Потужність
0 0,1 0,33 1 2,2 3,3 10 22 33 100 330
R=0,1, I=
R=1, I=
R=2,2, I=
R=3,3, I=
R=0, I=
R=0,33, I=
R=33, I=
R=100, I=
R=330, I=
R=нескінченність, I=
R=10, I=
R=22, I=
R=0, U=
R=0,1, U=
R=0,33, U=
R=1, U=
R=2,2, U=
R=3,3, U=
R=10, U=
R=22, U=
R=33, U=
R=100, U=
R=330, U=
R=нескінченність, U=
R=0, P=
R=0,1, P=
R=0,33, P=
R=1, P=
R=2,2, P=
R=3,3, P=
R=10, P=
R=22, P=
R=33, P=
R=100, P=
R=330, P=
R=нескінченність, P=
Опрацювання результатів (3/4)
За виміряними й обчисленими значеннями можна побудувати характеристики. Характеристики мають характерний хід: сила струму за напруги 0 В ____ і ____ спадає до 0 мА. Крива потужності проходить ____, починається з 0 мВт, має виразний максимум і знову ____ до 0 мВт.
Опрацювання результатів (4/4)
За характеристикою потужності джерела напруги можна визначити його внутрішній опір : він такий самий, як зовнішній опір у максимумі кривої. Якщо якийсь результат вимірювання припадає точно на максимум характеристики потужності, опір можна зчитати просто з положення перемикача.
Далі за вольт-амперною характеристикою для цієї напруги зчитують відповідну силу струму і наближено обчислюють внутрішній опір .
- у точці максимуму зчитують такі значення і :
Вимірювання 1: Вимірювання 2
Вимірювання 1, P=
Вимірювання 1, U=
Вимірювання 2, P=
Вимірювання 2, U=
Вимірювання 1, I=
Вимірювання 1, Ri=
Вимірювання 2, I=
Вимірювання 2, Ri=