Лабораторный комплекс ЛКЭ-2П

Лабораторный комплекс ЛКЭ-2П является универсальным стендом, представляющим собой плитовой каркас с размещенными на нем электроэлементами, узлами и измерительными приборами
(рис. 5). Комплект соединительных проводов позволяет собирать из деталей и узлов комплекса лабораторные установки, ориентированные на проведение конкретных исследований цепей постоянного
тока.

Рис. 5 Лабораторный комплекс ЛКЭ-2П

При выполнении данной лабораторной работы используется лишь часть электроэлементов стенда: щелочной аккумулятор, являющийся источником тока; портативный мультиметр в качестве амперметра и магазин сопротивлений. С помощью комплекта соединительных проводов из этих элементов собирается исследуемая электрическая цепь.

Аккумулятор подключается через клеммы « », «+12В». Магазин сопротивлений состоит из четырех рядов резисторов. В каждом ряду также четыре резистора, которые внутренним монтажом соединены последовательно, а сами ряды между собой не соединены.

Мультиметр подключается через гнезда «com» и «10А» или «com» и «200mA», а поворотным переключателем мультиметра включается соответствующий диапазон измерений. Измерительная схема мультиметра, включающая гнездо «200mA», защищена плавким предохранителем, сгорающим, если измеряемый ток превышает 200mA даже на 10%. Поэтому если величина измеряемого тока неизвестна или предположительно может превышать 200 мА, то при сборке схемы используют гнездо «10А». И только убедившись, что реальный ток в цепи меньше 200 мА, можно произвести соответствующие переключения. Это обеспечит высокую точность измерений во всем диапазоне значений тока в исследуемой цепи.

На рис. 6 приведен пример соединения элементов в замкнутую цепь с сопротивлением нагрузки, составленным из нескольких последовательно соединенных резисторов. Сплошными линиями показаны стационарные внутренние соединения, а штриховыми линиями - соединения, выполняемые с помощью соединительных проводов.

Рис. 6. Схема соединения элементов в замкнутую цепь.
Нагрузкой являются последовательно соединенные резисторы и

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

В ходе эксперимента получают значения тока в замкнутой электрической цепи для ряда конкретных значений сопротивления нагрузки, т.е. экспериментальную зависимость силы тока от сопротивления нагрузки получают в табулированном (табличном) виде. При этом необходимо помнить, что экспериментально полученные значения силы тока включают систематические и случайные погрешности. Точные значения ЭДС источника и его внутреннего сопротивления экспериментатору неизвестны. Знать же эти величины необходимо для вычисления мощности и КПД. Их можно получить, если найти аналитический вид функции , которая бы наилучшим образом аппроксимировала экспериментальную зависимость силы тока от сопротивления нагрузки. Такую аппроксимацию целесообразно выполнить методом наименьших квадратов, минимизируя сумму квадратов отклонений экспериментально полученных значений силы тока для ряда значений сопротивления нагрузки от значений аппроксимирующей функции, вычисленных при тех же значениях . Очевидно, что аппроксимирующую функцию в данном случае целесообразно выбрать исходя из закона Ома для замкнутой цепи [см. формулу (6)]. В результате задача сводится к минимизации следующей суммы:

. (19)

Частные производные от по и , приравненные нулю, образуют систему двух уравнений, решение которой дает значения ЭДС и сопротивления нагрузки, обеспечивающие минимизацию суммы (19). Эти значения и максимально приближены к истинным значениям и могут быть использованы для построения графиков аппроксимирующей функции тока, мощностей и КПД.