Opracowanie ćwiczenia nr 5

• Tabelka z wynikami pomiarów i obliczeniami:

1. Opór obciążenia liczymy bezpośrednio z prawa Ohma wykorzystując wzór R=U/I.

Moc obliczamy z wzoru P_u=UI.
Wyniki obliczeń umieszczone są w tabelce.

2. Wykres zależności U=f(I).
   

3. Wykres zależności U(I) jest liniowy i ma równanie U=ε-I⋅r
   Korzystając z metody graficznej odczytuje nieznane współczynniki, które wynoszą
   ε=3,1126[V] natomiast r=0.2337[mΩ]=233,7[Ω] (r=0,2337[mΩ] bo prąd dany był w mA)
   

4. Do wyznaczenia błędu pomiaru Δε i Δr skorzystam z metody najmniejszych kwadratów.

W tym celu należy policzyć

(gdzie a=-0,2337 b=3,1126) następnie

Błąd Δε wynosi

natomiast Δr

5. Moc całkowitą obliczam z wzoru P=εI=ε²/(r+R)

natomiast sprawność η z zależności η=P_u/P
Wyniki umieszczone są w tabelce.

6. Z wykresu zależności P_u(R/r) wynika, że moc użyteczna osiąga wartość maksymalną dla oporu zewnętrznego równego oporowi wewnętrznemu źródła zasilania i wynosi P_u=ε²/4r,
   natomiast moc całkowita P=ε²/2r. Dla powyższej wartości oporu odbiornika sprawność η=P_u/P=0,5.

• Wnioski:
  
  Siła elektromotoryczna badanego źródła zasilania wynosi ε=3,1126 ± 0,2248[V]
  natomiast opór wewnętrzny r=233,7 ± 0,0018[Ω]

Z ćwiczenia wynika, że największą moc użyteczną można otrzymać dla odbiornika o oporze wewnętrznym równym oporowi wewnętrznemu źródła zasilania.
Ponadto można zauważyć, że największa sprawność jest osiągana dla małych natężeń prądy w obwodzie i spada ona wraz ze wzrostem prądu.
Duży spadek sprawności przy większym natężeniu wynika ze strat energii na oporze wewnętrznym źródła zasilania. Aby unikać takich strat należy budować źródła zasilania o małym oporze wewnętrznym jednak wiąże się z tym niebezpieczeństwo, że podczas zwarcia w obwodzie popłynie bardzo duży prąd.