Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Бутиков Е.И. -> "Физика в примерах и задачах" -> 107

Физика в примерах и задачах - Бутиков Е.И.

Бутиков Е.И., Быков А.А., Кондратьев А.С. Физика в примерах и задачах — М.: Наука, 1989. — 463 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikavpremerahizadachah1989.pdf
Предыдущая << 1 .. 101 102 103 104 105 106 < 107 > 108 109 110 111 112 113 .. 169 >> Следующая


то искомое условие есть

<§2=-&i Г! ¦ (1)

Этому условию можно удовлетворить при d?2<d?i. Отметим, что при этом Rt может меняться в пределах от нуля до бесконечности. Однако (1) не есть единственно возможное условие. Например, если r2~^>R и r2^>rlt то ток в ответвлении, содержащем ?г и Rx, мал по сравнению с током через амперметр при любом значении Rt и поэтому практически не влияет на показания амперметра. Возможны и другие условия. Попробуйте найти их! ^

б. Еще одна цепь с реостатом. Собрана цепь, показанная на рис. 5.1. При каком условии изменение сопротивления Ri не влияет на показание амперметра? Rt меняется в любых пределах.

Рис. 5.1. Может ли показание амперметра не изменяться при изменении сопротивления Ri?

Д На первый взгляд может показаться, что этого вообще не может быть, так как Rt+R2 и R соединены параллельно и изменение обязательно приводит к изменению тока через амперметр. Однако это лишь на первый взгляд. Возможны случаи, когда это не так. Во-первых, если R2^> 3>R, то при любом Ri ответвлением тока в участок, содержащий Ri и R2, можно пренебречь по сравнению с током через амперметр. Если сопротивление R и внутреннее сопротивление амперметра равны нулю, весь ток, не разветвляясь, идет через амперметр и его значение не зависит от Rt. И, во-вторых, наиболее интересный случай: если внутреннее сопротивление батареи г=0, то участки цепи, содержащие реостат Ri и амперметр, вообще никак не влияют друг
290

VII. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

на друга. Этот случай соответствует параллельному включению нагрузок в сеть с постоянным напряжением. Практически равенство нулю внутреннего сопротивления источника означает, что оно должно быть мало по сравнению с сопротивлением каждой из параллельных ветвей. ^

6. Источник постоянного тока. Источник тока имеет ЭДС ? и внутреннее сопротивление г. Исследовать условия работы такого источника: найти зависимость напряжения на нагрузке U, полной мощности Р, полезной мощности Рп и КПД "П от создаваемого источником тока I.

Лг

U?TL-

Рис. 6.1. Условия работы источника тока определяются сопротивлением нагрузки R

R

А Электрическая цепь, содержащая источник тока и нагрузку, сопротивление R которой можно изменять, показана на рис. 6.1. Ток в цепи / определяется законом Ома

'--Лг- (1)

При изменении сопротивления нагрузки R от бесконечности (разомкнутая цепь) до нуля (короткое замыкание источника) сила тока изменяется от нуля до максимального значения /0, равного ?1г. Напряжение на зажимах источника U, равное ЭДС ? при разомкнутой цепи, при наличии тока в цепи I определяется выражением

U = ?—1г. (2)

Если в правой части вынести ЭДС ? за скобки и учесть, что отношение ?1т равно току короткого замыкания /0, то формула (2) принимает вид

t/ = rf(l-///,). (3)

Зависимость напряжения во внешней цепи от тока изображается прямой линией на рис. 6.2.

Полная мощность Р, развиваемая источником, равна произведению ЭДС ? на силу тока /:

Р=?1. (4)
6. ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО ТОКА

291

Полезная мощность Р„, выделяющаяся на нагрузке, равна произведению напряжения во внешней цепи U на силу тока /. Если для напряжения U воспользоваться формулой (2), то полезная мощность Рп получится как разность между полной мощностью Р и мощностью тепловых потерь на внутреннем сопротивлении источника:

-Рг.

¦¦UI —S1-

(5)

Если же для U воспользоваться формулой (3),то выражение для полезной мощности Рп можно записать и в таком виде:

Рп = ?/(1-///„). (6)

Как видно из формулы (4), полная развиваемая источником мощность Р пропорциональна току в цепи 1. Ее график изображается прямой линией на рис. 6.2. График полезной мощности Рп, как следует из формулы (5) или (6), представляет собой параболу, ветви которой направлены вниз (рис. 6.2). Эта парабола пересекает ось абсцисс в точках /=0 и /=/0: полезная мощность обращается в нуль как при отсутствии тока (разомкнутая цепь), так и при коротком замыкании, когда вся развиваемая источником мощность Р выделяется в виде теплоты на его внутреннем сопротивлении. Вершина параболы, соответствующая максимальной полезной мощности, расположена посредине между точками 7=0 и /=/0. Максимальное значение полезной мощности, достигаемое при 1=1 J2, как видно из формулы (6), равно <§7/2, т. е. половине полной мощности, развиваемой источником при данной силе тока. Вторая половина развиваемой мощности при этом бесполезно расходуется на нагревание источника. Легко видеть (например, из формулы (1)), что полезная мощность максимальна,

Рис. 6.2. Зависимость напряжения U, полной Р и полезной Рп мощностей и КПД ц от тока в цепи
292

VII. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

когда сопротивление нагрузки R равно внутреннему сопротивлению источника.

КПД источника, равный отношению полезной мощности Рп к полной Р, можно найти с помощью формул (4) и (6):
Предыдущая << 1 .. 101 102 103 104 105 106 < 107 > 108 109 110 111 112 113 .. 169 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed