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 Rt по 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 тока I
через лампу от приложенного к ней напряжения U
I = f (U);
-зависимость сопротивления нити лампы Rt от напряжения U
Rt =f (U)
-зависимость мощности Р, рассеиваемой на лампе, от напряжения U
P = f (U)
|
|
Рис. 3
|
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)
|
|
|
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?
