Мощность электрического тока

Работа №Э-6

Цель работы - измерение мощности электрического тока в цепи с нелинейным элементом, снятие вольтамперных характеристик лампы накаливания и светодиода.

 

В работе используются:

 

§ резистор R1 = 51 Oм; R2 = 150 Ом (потенциометр);

§ светодиод VD;

§ лампа накаливания HL;

§ соединительные провода.

 

1Соберите схему, приведенную на рис.1

 

 
 

 

 


 

 

Включите стенд. Плавно увеличивая выходное напряжение источника питания ИП1,установите ряд токов I через лампу в соответствии с табл.9

Измерьте и занесите в ту же таблицу напряжение U на лампе. Убедитесь, что по мере увеличения напряжения на лампе увеличивается яркость ее свечения.

Рассчитайте мощность Р, рассеиваемую на лампе, и сопротивление ее
нити Rtпо формулам:

P = U I; (1) Rt = U / I/ (2)

Результаты расчетов занесите в табл. 1

 


 

Таблица 1

Ток лампы I, мА
Напряжение на лампе U, В            
Мощность P, Вт            
Сопротивление Rt ,Ом            

 

В координатных осях, приведенных на рис. 2, 3, и 4 постройте:

-вольтамперную характеристику лампы накаливания – зависимость токаI

через лампу от приложенного к ней напряжения U

I = f (U);

-зависимость сопротивления нити лампы Rtот напряжения U

Rt =f (U)

-зависимость мощности Р, рассеиваемой на лампе, от напряжения U

P = f (U)

Рис. 2

 


 

Рис.3

Рис. 3

 
 
Рис.4

 


2Соберите схему, приведенную на рис.5

 
 

 


Вместо лампы включите светодиод VD (рис 2) последовательно с потенциометром R2 сопротивлением 150 Ом. С целью повышения точности отсчета малых величин тока I ,вместо амперметра PA подключить к его гнездам (+) и (-) предела измерения «0,025А» мультиметр М-832в режиме измерения постоянного тока (DCA) на пределах «2000µ» и затем «20 m».

Ручку регулятора выходного напряжения источника питания ИП1поверните против часовой стрелки до упора. Включите стенд. Плавно увеличивая выходное напряжение источника питания ИП1, установите ряд прямых токов Iпр через светодиод в соответствии с табл. 2, измеряя прямое напряжение Uпр на диоде.

Убедитесь, что яркость свечения светодиода увеличивается с увеличением протекающего через него тока. Рассчитайте по формулам (1) и (2) мощность Р, рассеиваемую на светодиоде, и его сопротивление R в зависимости от приложенного напряжения. Результаты измерений и расчетов занесите в табл. 2

 

Таблица 2

 

Ток диода I,мА 0,1 0,2 0,3 0,4 1,5 5,0 10,0 20,0
Напряжение U, В                
Мощность Р, мВт                
Сопротивление R, Ом                

 

В координатных осях, приведенных на рис. 6, 7 и 8 постройте:

- прямую ветвь вольтамперной характеристики светодиода, т. е. зависимость прямого тока I, через него от прямого напряжения U

I = f (U)

 

-зависимость сопротивления светодиода Rот прямого напряжения U/

R = f (U)

 

-зависимость мощности Р,рассеиваемой на светодиоде, от прямого напряжения U

P =f (U)

 


 

Рис.6

 


       
 
Рис. 7
 
Рис. 8

 


Выводы:мощность, рассеиваемая на участке электрической цепи, вычисляется как произведение тока Iв цепи на напряжение U, действующее на этом участке;

-вольтамперная характеристика лампы накаливания существенно нелинейна, так как сопротивление ее нити зависит от температуры;

-с увеличением мощности, рассеиваемой на лампе накаливания, сопротивление ее нити увеличивается – так ведут себя металлы при увеличении температуры;

-вольтамперная характеристика светодиода также существенно нелинейна;

-с увеличением мощности, рассеиваемой на светодиоде, его сопротивление уменьшается – так ведут себя полупроводники.

Контрольные вопросы

1. Как выглядит вольтамперная характеристика резистора?

2. Почему с увеличением напряжения на лампе накаливания или светодиода яркость их свечения увеличивается?

3. В какие виды энергии преобразуется энергия электрического тока в лампе накаливания и в светодиоде?