• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

ВИЗНАЧЕННЯ ІНДУКТИВНОСТІ ТА ЄМНОСТІ НА ОСНОВІ ЗАКОНУ ОМА ДЛЯ ЗМІННОГО СТРУМУ

1. Теоретичні відомості.

Якщо струм, що йде по провіднику, змінюється, то в ньому, як відомо, виникає додатково індукційний струм. Відповідна йому електрорушійна сила (електрорушійна сила самоіндукції) пропорційна швидкості зміни сили струму:

. (1)

Коефіцієнт пропорційності , який залежить від форми та розмірів провідника і магнітної проникливості середовища, називається коефіцієнтом самоіндукції або індуктивністю провідника. Необхідно відзначити, що визначення індуктивності як коефіцієнта пропорціональності у співвідношенні (1) можливе лише при відсутності феромагнітного середовища (у цьому випадку = ). При наявності феромагнітного середовища буде функцією сили струму.

У відповідності з формулою (1) індуктивність провідника можна визначити як фізичну величину, чисельно рівну ЕРС самоіндукції, яка виникає у провіднику при зміні сили струму в ньому на 1А за 1с :

= . (2)

У системі СІ індуктивність вимірюється в Генрі (Гн).

Індуктивність лінійних провідників дуже мала. Більші коефіцієнти самоіндукції мають котушки індуктивності, які складаються з великої кількості витків провідника. Опір провідника (котушки), по якому йде постійний струм, називається активним або омічним. В колі змінного струму опір котушки стає більшим активного внаслідок виникнення ЕРС самоіндукції, яка протидіє прикладеній до котушки напрузі. Котушка індуктивності в колі змінного струму буде характеризуватись не тільки активним, але і реактивним (індуктивним) опором , де – циклічна частота змінного струму, яка зв’язана з лінійною частотою співвідношенням .

Якщо у коло змінного струму включено конденсатор, то його перерозрядка внаслідок періодичної зміни напрямку струму у колі призводить до виникнення ємнісного опору . Повний опір ділянки кола, яка складається з послідовно з’єднаних активного опору , котушки індуктивності та конденсатора ємністю С, дорівнює :

(3)

2. Опис схеми та методу вимірювань

На рис.1 подана схема для визначення індуктивності котушки.

Коло складається з котушки , паралельно до неї підключеного вольтметра , амперметра , потенціометра Р і джерела змінного струму. У схемі на рис.2, призначеної для визначення ємності конденсатора, котушка замінена конденсатором С. На рис.3 зображена схема, у якій котушка і конденсатор С з’єднані послідовно. Якщо ділянка кола складається тільки з індуктивного опору котушки та її активного опору (рис.1), то повний опір цієї ділянки згідно з формулою (3) дорівнює:

, (4)

звідки

= . (5)

За формулою (5) можна обчислити коефіцієнт самоіндукції котушки, якщо визначити її омічний опір і повний опір .

Відповідно до закону Ома

= , (6)

де – напруга на затискачах котушки, яку вимірюють вольтметром ; – сила струму у колі.

Ємність конденсатора , включеного у коло змінного струму, можна визначити, вимірюючи напругу на його обкладках і силу струму у колі. У цьому випадку, як видно з формули (3), повний опір співпадає з ємнісним опором, оскільки активний та індуктивний опори конденсатора дорівнюють нулю. Таким чином, для конденсатора

= , (7)

звідки

. (8)

3. Порядок виконання роботи

1. Зібрати схему згідно з рис.1.

2. Виміряти омметром активний опір котушки.

3. Виміряти силу струму через котушку для трьох значень напруги, змінюючи її за допомогою потенціометра.

4. За формулою (6) визначити відповідні значення і знайти середнє значення .

5. За формулою (5) обчислити коефіцієнт самоіндукції , підставивши середнє значення .

6. Замінити котушку конденсатором (див. рис.2) та провести аналогічні вимірювання і визначити середнє значення . За формулою (8) обчислити ємність конденсатора.

7. Обчислити похибки визначення і .

4. Додаткове завдання

1. Зібрати схему згідно з рисунком 3.

2. Виміряти для трьох різних значень сили струму відповідні їм напруги , обчислити за формулою (6) повні опори ділянки кола, на якій включені конденсатор і котушка. Знайти середнє значення .

3. Використовуючи знайдені раніше значення , та С, обчислити індуктивний опір , ємнісний опір і перевірити формулу (3).

Переглядів: 2820