Экспериментальное определение мощности

Для исследования зависимости полезной мощности и коэффициента полезного действия источника от сопротивления нагрузки используется схема, изображенная на рис.2.

Рис. 2. Cхема экспериментальной установки

При таком расположении электроизмерительных приборов (амперметра А и вольтметра V, с внутренними сопротивлениями r_A и r_V cоответственно), мощность, выделяемую на внешнем сопротивлении R удобно рассчитывать по формуле

, (8)

где U - разность потенциалов между точками а и d схемы, измеряемая вольтметром.

Величину сопротивления R можно найти косвенным образом по показаниям приборов, воспользовавшись законами Кирхгофа. Записав первый закон Кирхгофа для узла а ,

второй для контура авсd

и учитывая, что , получаем:

. (9)

Как правило, сопротивление вольтметра , существенно больше величины измеряемого сопротивления и током протекающим через вольтметр пренебрегают, рассчитывая величину внешнего сопротивления по упрощенной формуле

. (10)

Можно показать (предлагается студентам это сделать самостоятельно), что величина относительной погрешности, возникающая при таком упрощении, определится выражением

. (11)

С другой стороны, проводя измерения тока I и напряжения U с помощью амперметра и вольтметра и находя косвенным образом величину сопротивления R, мы допускаем приборную погрешность

, (12)

где DI и DU - систематические погрешности электроизмерительных приборов, определяемые их классом точности. Вполне очевидно, что если определяющей является погрешность приборов (а не метод), то пренебрежение током, текущим через вольтметр является оправданным и расчет сопротивления R можно проводить по упрощенно формуле (10).