Порядок виконання роботи. Теоретичні відомості

Теоретичні відомості

Опір провідника (наприклад котушки трансформатора) R при постійному струмі зветься активним і його можна визначити за законом Ома для ділянки кола, як частку від ділення напруги U на кінцях провідника на силу струму, що протікає в провіднику:

R=U/I.

Надавши до кінців котушки зміннунапругу, ефективне значення якої U_еф, можна переконатися, що при ефективній силі струму I_еф, опір ланцюга змінного струму Zбуде більше, ніж активний опір цієї котушки: Z= U_еф/I_еф. Це явище пояснюється так: протікання змінного струму в котушці супроводжується явищем самоіндукції - змінний струм створює змінне магнітне поле, що індукує в цій котушці електрорушійну силу ( е.р.с) само-індукції:

З цієї формули видно, що е.р.с. самоіндукції пропорційна швидкості зміни сили струму (ΔΙ/Δt) і залежить від коефіцієнта самоіндукції (індуктивності) провідника L. Індуктивність провідника (наприклад, котушки) залежить від його розмірів і форми, а також від магнітної проникності середовища, яке оточує цей провідник. Одиниця виміру індуктивності в системі СІ є генрі. 1 Гн - це індуктивність такого провідни-ка, в якому виникає е.р.с. самоіндукції величиною 1 В при швидкості зміни струму в ньому 1 А/с.

Е.р.с. самоіндукції завжди напрямлена протилежно напрямку наданої змінної напруги, а це призводить до зменшення струму в колі і появи додаткового опоруХ_L., якийназивають індуктивним. Значення індуктивного опору:

(1)

де - частота змінного струму ( в даній лабораторній роботі 50 Гц),

ώ- циклічна частота змінного струму

Повний опір котушки при змінному струмі можливо визначити двома способами:

- або за законом Ома для змінного струму як відношення ефективної напруги до ефективної сили струму

;

- або, користуючись методом векторних діаграм (Рис.1), як векторну суму активного R та індуктивного X_L опору котушки.

Рис.1

(2)

Скориставшись рівняннями (1) та (2) можливо обчислити індуктивність котушки (коефіцієнт самоіндукції) L за формулою:

Порядок виконання роботи

1.Зібрати ланцюг за схемою, зображеною на рис. 2.

2.Для визначення величини активного опору R котушки замкнути ключ К і подати постійну напругу не більше 5 В на котушку індуктивно-сті. Записати показники амперметра І та вольтметра U в таблицю №1.

3.Розімкнути ключ К, вимкнути живлення.

5.Переключити на амперметрі і вольтметрі клавіші струму в положення '~'.

6.Замкнути ключ. Записати в таблицю №1 ефективне значення сили струму І_еф і напруги U_еф по показанням амперметра і вольтметра для котушки без феромагнітного осердя. Розімкнути ключ.

7.Вставити в котушку феромагнітне осердя і замкнути ключ. Після спостереження показників приладів при необхідності встановити перемикач меж амперметра в положення «0,3 А» або «30 мА». Записати ефективні значення сили струму, і напруги по показанням амперметра та вольтметра в таблицю №1 для котушки з осердям.

8.Обчислити активний опір котушки при постійному струмі за формулою , дані занести в таблицю 1.

9.Обчислити повний опір котушки Z без осердя і з феромагнітним осердям за формулою: , дані занести в таблицю 1..

10.Обчислити індуктивність котушки без осердя та з феромагнітним осердям за формулою:

Результати обчислень занести в таблицю №1.

11. Порівняти результати вимірів індуктивності котушки з феромагнітним осердям і без нього. Зробити висновок.

Таблиця 1.

Контрольні питання

1.Поясніть, що є причиною виникнення індуктивного опору котушки в колі змінного струму?

2.Запишіть та поясніть закон Фарадея для електромагнітної індукції.

3.Запишіть формулу е.р.с. самоіндукції. Чому в формулі для е.р.с. самоіндукції поставлений знак «мінус»?

4.Сформулюйте правило Лєнца для визначення напрямку індукційного струму.

5.Від чого залежить індуктивний опір котушки? Доведіть, що одиницею його вимірювання в системі СІ є Ом.

6.Що таке індуктивність провідника? Від чого вона залежить? Назвіть одиницю вимірювання індуктивності провідника в системі СІ.

7.Виведіть формулу для обчислення індуктивності котушки в даній роботі.

8.За якою формулою визначається повний опір ланцюга змінного струму, в якому діє активний та індуктивний опір?

9.Що таке «ефективне значення сили струму»? Як воно визначається?

10.Прилади змінного струму вказують амплітудне чи ефективне значення сили струму та напруги?

11.Намалюйте векторну діаграму напруг в колі, що містить активний та індуктивний опір.

12.Намалюйте векторну діаграму напруг в колі, що містить активний , індуктивний та ємнісний опір.

13.Наведіть приклади використання індуктивності в електронних схемах.

Література

1.Лопатинський І.Є., Зачек І.Р., Кравчук І.М., Романишин Б.М., Габа В.М., Гончар Ф.М. Курс фізики (для інженерів).Підручник.- Львів : Афіша, 2003.- 376с.

2.Трофимова Т.И. Курс физики : Учебное пособие для вузов .- 5-е изд. стер. М.:Высш.шк.,1998.-542с.: илл.

Поиск по сайту: