实验六研究电源的输出功率与电源外电路负载的关系高杨

实验六研究电源的输出功率与电源外电路负载的关系一．实验目的1.在研究分析的基础上熟悉实验并且能指导学生2.通过实验能指导学生如何处理数据分析实验的能力二．实验原理闭合电路及欧姆定律的应用三．实验器材学生电源、电阻箱、直流电压表、直流电流表、电阻器、导线、单刀开关。四．研究电源的输出功率用U~I曲线来求出电动势E和内阻r，然后计算出电源的最大输出功率，做出P~R和η~R之间的关系。五．实验方法如图的接好电路:1.安如图连接电路2.用学生电源12v或14v电源3.依次改变外电阻的阻值R根据测量的u与I的关系求出电源的电动势E和内阻r，根据E;r求出电源的最大输出功率p=E2/4r,4.根据数据求出p出—R的图像比较r和R0的关系5.求负载变化时求电源的输出功率和R的关系六．数据记录及处理(一)外接法：1.数据记录：R/Ω13581216I/A0.60.550.50.450.40.35U/V0.511.562.43.54.55.25P出/W0.260.811.151.531.691.72η/%0.0430.130.20.290.380.44R/Ω223145I/A0.30.250.2U/V6.257.258.25P出/W1.781.691.51η/%0.530.610.692.通过数据做出u~I曲线如下：3.图中知道内阻为9.04Ω，电动势为11.9V；4.电源最大输出功率：Pmax=1.86W5.作P出~R曲线如图:我们从功率电阻图中可以看出，当电阻为R0=22Ω时为最大，足以见得在误差范围内当外电阻等于内电阻时功率最大。证明：P出=I2R=(R/(R+R)2)ε2Pmax=E2/4r,所以：R=r6.η~R的图像曲线我们知道η=u外/E电源我们等到的曲线如图:我们看到随着R的增加效率是增加的。当η=50%时，在误差范围内R0=r;证明：η=u外/E电源=IR/(I(R+r))=1/2所以：R=r（二）内接法：1.数据记录：R/Ω13581116I/A0.60.550.50.450.40.35U/V1.012.02.753.754.65.5P出/W1.021.331.511.761.921.89η/%0.080.160.220.310.370.45R/Ω223044I/A0.30.250.2U/V6.57.258.25P出/W1.921.751.55η/%0.530.590.672.通过数据做出u~I曲线如下：3.图中知道内阻为9.22Ω，电动势为12.3V；4.电源最大输出功率：Pmax=1.97W5.作P出~R曲线如图:我们从功率电阻图中可以看出，当电阻为R0=23Ω时为最大，足以见得在误差范围内当外电阻等于内电阻时功率最大。证明：P出=I2R=(R/(R+R)2)ε2Pmax=E2/4r,所以：R=r6.η~R的图像曲线我们知道η=u外/E电源；我们等到的曲线如图:我们看到随着R的增加效率是增加的。当η=50%时，在误差范围内R0=r。证明：η=u外/E电源=IR/(I(R+r))=1/2所以：R=r七．实验分析由内接法、外接法分别测量得到的数据有一定的差异，主要是：内接法时电流变因为有内阻而分压，使电压表的值偏大，使所测电阻比实际电阻值大。外接法时，电流表的测量值比实际值大，因为有电压表的支流使测量电阻值小于实际电阻的值。所以电源内阻实际为19.04Ω~19.22Ω之间。