Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ. 1. Собрать электрическую цепь (рис



1. Собрать электрическую цепь (рис. 5)

2. Включить ЭО и, подождав 2-3 мин., ручку «яркость» перевести в крайнее положение, вращая ее по часовой стрелке.

3. При отсутствии луча (точки) на экране ЭО ручками «↔» и «↕»
добиться его появления и затем переместить луч в центр экрана. Вращением ручки «фокус» добиться четкого изображения луча (точки), а ручку «яркость» перевести в среднее положение.

4. Включить питание моста. Ручку «усиление X» повернуть против часовой стрелки в крайнее положение: ручку «усиление У» - в такое положение, при котором на экране будет полностью умещаться развертка по оси У.

5. С помощью магазина сопротивления уравновесить мост, при этом вели­чина развертки по оси будет минимальна. Занести в таблицу 1 значения R, М, Сn. Расчет измеряемой емкости произвести по формуле (21).

 

Таблица 1.

 

N = конден N = измер. М Сn R Сх СХ ср± DСх
i          
j          
параллельное          
последовательное          

 

6. Проверить пункт 5 при других значениях Сn.

7. Провести измерения для других конденсаторов, а затем их последовательного и параллельного соединения.

8. Вычислить погрешности измеряемых емкостей. Окончательный резуль­тат записать с учетом погрешности.

 

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

1. К выполнению работы необходимо приступить после ознакомления с инструкцией к работе.

2. Включить цепь следует только после проверки ее преподавателем или инженером.

3. После окончания измерений отключить источники питания.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Некоторое количество электричества сообщили проводнику и диэлек­трику. Какова особенности распределения заряда в этих телах?

2. Что Вы знаете об электроемкости?

3. Выведите формулу электроемкости:

а) шара,

б) плоского конденсатора,

в) параллельного соединения

г) последовательного соединения конденсаторов.

4. Укажите равные и взаимосвязанные параметры при параллельном и последовательном соединении конденсаторов.

5. Каковы устройство и принцип действия моста Сотти.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА САМОИНДУКЦИИ КАТУШКИ

ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: исследуемая катушка, сердечник,

вольтметр, амперметр, звуковой генератор.

 

ВВЕДЕНИЕ

Если в проводнике изменяется сила тока, то в нем возникает электродвижущая сила (э.д.с.) самоиндукции, препятствующая этому изменению , э.д.с, самоиндукции - пропорциональна изменению силы тока в единицу времени:

(1)

Коэффициент пропорциональности L называется коэффициентом самоиндукции и зависит от формы и размеров проводника и от магнитной

проницаемости окружающей среды. Если = 1В, а = 1 А/с, то L = 1 Гн. Таким образом, самоиндукцией в I Гн обладает такой проводник, в котором изменение силы тока со скоростью 1 А/с вызывает э.д.с. самоиндукции в 1 В. У линейных проводников коэффициент самоиндукции мал. Большими коэффициентами самоиндукции обладает так называемые катушки индуктивности, состоящие из большого числа витков. Пусть сопротивление постоянного тока проволоки которой намотана катушка, равно R.. Это сопротивление часто называется активным. Если включить такую катушку в цепь переменного тока, то вследствие периодического изменения силы тока возникает э.д.с. индукции, препятствующая приложенному напряжению. Это приводит к тому, что сопротивление катушки становится больше, чем активное. Иначе говоря, катушка индуктивности будет обладать не только активным, но и индуктивным (реактивным) сопротивлением XL. Если в цепь переменного тока включен конденсатор С, то вследствие периодического изменения направления тока происходит его перезарядка, что приводит к появлению емкостного сопротивления. Рассмотрим цепь, состоящую из последовательно соединенных сопротивлений R, индуктивности L и конденсатора (рис. I). По второму закону Кирхгофа для замкнутого контура сумма падений напряжений равна сумме электродвижущих сил.

 

IR+ sin t- L (2)

где IR - падение напряжения на активном сопротивлении,

 

-падение напряжения на конденсаторе.


 

Рис.1

 

Производя дифференцирование уравнения (2) по времени после элементарных преобразований имеем:

 

L (3)

 

Будем искать решение о того уравнения в виде:

 

I=I0 ∙sin( ∙t- ) (4)

где - разность фаз между приложенной э.д.с. и силой тока.

Подстановка уравнения (4) в (3) дает:

 

-X∙I0∙sin( ∙t- ) +R∙I0 ∙cos(t∙ - )= ∙cos ∙t

где X= ∙L-

Очевидно

-X∙I0sin ∙t∙ cos +X∙I0∙ cos ∙t ∙sin +R∙I0 ∙cos ∙t ∙cos +

+ R∙I0∙ sin ∙tsin = ∙cos ∙t

Последнее выражение тождественно выполняется в любой момент времени,

в частности, при ∙t= и ∙t=2∙

Тогда

-X∙I0∙ cos +R∙I0∙ sin =0 (5)

R۬۬۬∙I0 ∙cos +X∙I0∙ sin =

 

Из первого выражения найдем тангенс сдвига фаз, поскольку

 

cos = sin = ∙cos =

 

то, подставляя эти значения в выражение (5), находим амплитуду силы тока

 

I0= (6)

Величина называется полным сопротивлением. Если цепь состоит из источника э.д.с. и емкости (R = 0, L = 0), то Z = Хс = . Таким образом емкостное сопротивление обратно пропорционально круговой частоте электрического тока и электрической емкости. Если активное и емкостное сопротивление равны нулю, то Z = XL = ∙L. Заметим, что полученное решение совпадает с решением уравнения для механических колебаний. Сравнение ре­шений дает возможность заключить, что величина L является аналогом массы и характеризует инерцию электрической цепи. Емкость конденсатора С является аналогом гибкости, активное сопротивление R. подобно трениям, обуславливает необратимые превращения электрической анергии в теплоту. В выражении (6) фигурирует амплитудное значение тока I0 и э.д.с. . На практике обычно вольтметры и амперметры показывают не максимальные (амплитудные), а так называемые эффективные значения Iэф и Еэф. Мощность, выделенная в цепи переменного тока за один период равна.

(7)

,

т.е. Iэф ; (7а)

УПРАЖНЕНИЕ 1.Определение коэффициента самоиндукции катушки.

Рассмотрим схему, состоящую из активного и индуктивного сопротивления.

 

 

Как следует из выражения (6) и (7а)

Откуда L= (8)

Таким образом, для определения коэффициента самоиндукции катушки необходимо знать ее полное сопротивление Z, омическое сопротивление R и круговую частоту переменного тока = 2∙ , где - частота, выдаваемая звуковым генератором.

 

ИЗМЕРЕНИЯ. Задача заключается в определении коэффициента самоиндукции катушки без сердечника и с железным сердечником.

1. Собирают схему (см, рис. 2), где А и V - амперметр и вольтметр электродинамической системы. L — исследуемая катушка. К клеммам а, в приложено переменное напряжение с частотой по шкале звукового генератора.

2. Замыкают цепь и определяют силу тока Iэф - идущего через шкалу звукового генератора.

3. Замыкают цепь и определяет силу тока Iэф - идущего через катушку для трех различных значений напряжения на ее концах. Напряжение на зажимах катушки регулируют звуковым генератором и определяют три соответствующих значения Z по формуле:

Z=

Из трех полученных значений находим среднее значение Zсри абсолютную погрешность .

4. Измеряют мостом постоянного тока Р316 омическое сопротивление катушки.

5. Найденные значения Zср , R, w подставляют в формулу (8) и определяют искомый коэффициент самоиндукции L. Определяют L при другой частоте переменного тока.

 

УПРАЖНЕНИЕ 2. Определение емкости конденсатора.

По закону Ома сила переменного тока через конденсатор с напряжением на нем связаны следующим соотношением:

Iэф= , откуда

В схеме упражнения 1 катушку индуктивности заменяют конденсатором. Меняют ток в цепи регулятором и определяют среднее значение по трем измерениям.

 

 

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

1. Не включить звуковой генератор в сеть без проверки схемы преподавателем или лаборантом.

2. Перед включением повернуть ручку регулятора напряжения звукового генератора против часовой стрелки до упора.

3. Плавно подавать напряжение в пределах допустимого значения, т.е. такого, при котором стрелки измерительных приборов не выходили бы за верхние пределы шкалы.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. В чем заключается явление самоиндукции?

2. Что такое коэффициент самоиндукции?

3. Как определить энергию магнитного поля катушки с током?

4. Запишите закон Ома для последовательного соединения конденсаторов, катушек индуктивности, омических сопротивлений. Чему равно полное сопротивление такой цепи?

5. Почему емкостное и индуктивное сопротивления называют реактивными, а омическое - активным?

6. Получить эффективное значение напряжения переменного тока.

7. Запишите зависимость от времени для напряжения и силы тока на отдельных участках цепи, изображенной на рис.1.

 

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.