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 R_t по формулам:

P = U I; (1) R_t = 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 тока I

через лампу от приложенного к ней напряжения U

I = f (U);

-зависимость сопротивления нити лампы R_t от напряжения U

R_t =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-832 в режиме измерения постоянного тока (DCA) на пределах «2000µ» и затем «20 m».

Ручку регулятора выходного напряжения источника питания ИП1 поверните против часовой стрелки до упора. Включите стенд. Плавно увеличивая выходное напряжение источника питания ИП1, установите ряд прямых токов I _пр через светодиод в соответствии с табл. 2, измеряя прямое напряжение U _пр 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 R от 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 I в 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?