ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΦΥΣΙΚΗΣ Β' ΛΥΚΕΙΟΥ
ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΤΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΑΠΛΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ
ΜΕ ΠΗΓΗ, ΩΜΙΚΟ ΚΑΤΑΝΑΛΩΤΗ ΚΑΙ ΚΙΝΗΤΗΡΑ
Αφού έχουμε μελετήσει όσα αναφέρονται στον εργαστηριακό οδηγό (σελ. 13-15), συναρμολογούμε το κύκλωμα του σχήματος και διαβάζουμε με προσοχή τις παρατηρήσεις για τα στοιχεία του κυκλώματος.
Όργανα
Μπαταρία 4,5V - Διακόπτης μπουτόν - Αντίσταση 10Ω
Πολύμετρα 2 - Κινητήρας - Καλώδια συνδέσεων
Κομπιουτεράκι
Παρατηρήσεις για τα στοιχεία του κυκλώματος
1. Για τη μέτρηση της έντασης του ρεύματος θα χρησιμοποιηθεί ένα πολύμετρο με τον επιλογέα στη θέση μέτρησης συνεχών εντάσεων 2Α. Ο ακροδέκτης COM αντιστοιχεί στο πλην (–) του οργάνου και ο ακροδέκτης Α στο συν (+).
Αν το όργανο δεν χρησιμοποιείται για κάποιο διάστημα (περίπου 15min) σβήνει αυτόματα. Για να το επαναφέρουμε σε λειτουργία μετακινούμε τον επιλογέα σε μια διπλανή θέση.
2. Για την μέτρηση των τάσεων θα χρησιμοποιηθεί ένα ίδιο πολύμετρο με τον επιλογέα στη θέση μέτρησης συνεχών τάσεων 20V. Ο ακροδέκτης COM αντιστοιχεί στο πλην (–) του οργάνου και ο ακροδέκτης V/Ω στο συν (+).
3. Ως ηλεκτρική πηγή θα χρησιμοποιηθεί θα χρησιμοποιηθεί (καινούργια) μπαταρία 4,5V. Η σύνδεσή της στο κύκλωμα γίνεται με καλώδια που στο ένα άκρο έχουν «κροκοδειλάκι».
4. Ο διακόπτης πιέζεται μόνο όταν πρόκειται να ληφθούν μετρήσεις, διότι η μπαταρία εξαντλείται γρήγορα.
5. Το βολτόμετρο συνδέεται σταθερά στους πόλους της πηγής.
6. Όταν ολοκληρώσουμε τη συνδεσμολογία του κυκλώματος καλούμε τον καθηγητή να ελέγξει την ορθότητά του
Διαδικασία μετρήσεων και υπολογισμών
1. Γράφουμε την τιμή της αντίστασης του ωμικού καταναλωτή R = ……..
2. Μετράμε , με το βολτόμετρο, την ΗΕΔ της πηγής (ανοιχτό κύκλωμα) Ε =……..
3. Κλείνουμε το διακόπτη (πατάμε το μπουτόν) και μετράμε την ένταση του ρεύματος (στο αμπερόμετρο), ενώ περιστρέφεται ο κινητήρας Ι =……..
4.Μετράμε ,με το βολτόμετρο, την τάση στους πόλους της πηγής (πολική τάση) , όταν ο κινητήρας περιστρέφεται Vπ =……..
5. Σταματάμε , για λίγο, την περιστροφή του κινητήρα (κρατάμε τον άξονά του με τα δάκτυλά μας) και μετράμε την ένταση του ρεύματος Ιmax =…….. και την , νέα, πολική τάση της πηγής V΄π =……..
Υπολογίζουμε τα ηλεκτρικά μεγέθη του παρακάτω πίνακα, από τις αντίστοιχες σχέσεις
ΠΙΝΑΚΑΣ υπολογισμών και αποτελεσμάτων
|
1 |
Εσωτερική αντίσταση πηγής Ε = V΄π + Ιmax .r |
r = |
|
|
2 |
Ολική ωμική αντίσταση κυκλώματος Ε = Ιmax .Rολ |
Rολ = |
|
|
3 |
Εσωτερική αντίσταση κινητήρα Rολ = R + r + r΄ |
r΄ = |
|
|
4 |
Ισχύς που παρέχει η πηγή στο κύκλωμα Ρ = Ε . Ι |
Ρ = |
Ποσοστό 100.Ρχ/Ρ |
|
5 |
Ισχύς που καταναλώνεται στο εσωτερικό Ρr = I2.r της πηγής |
Ρr = |
|
|
6 |
Ισχύς που καταναλώνει ο αντιστάτης R ΡR = I2.R |
ΡR = |
|
|
7 |
Θερμική ισχύς που καταναλώνει Ρr΄ = I2.r΄ ο κινητήρας |
Ρr΄ = |
|
|
8 |
Θερμική ισχύς που καταναλώνουν Ρθ = ΡR + Ρr +Ρr΄όλες οι αντιστάσεις |
Ρθ = |
|
|
9 |
Ωφέλιμη (μηχανική) ισχύς του κινητήρα Ρκ = Ρ - Ρθ |
Ρκ = |
|
|
10 |
Συντελεστής απόδοσης κινητήρα n = Ρκ / (Ρκ + Ρr΄ ) |
n = |
|