Мкость конденсатора C

Эксперимент:

 

Расчет:

 

Мгновенное значение напряжения u_C спустя 0,5 мс после включения

Эксперимент

:

Расчет:

Процессы включения под напряжение и короткого замыкания катушки индуктивности

 

Общие сведения

Катушки индуктивности выполняются медным, как правило, проводом, причем число витков и размеры проводника меняются в очень широких пределах.

Основным параметром катушки является индуктивность L, которая характеризует величину противоЭДС, наводимой (индуктируемой) в катушке при заданном изменении тока в ней. Индуктивность пропорциональна числу витков катушки в квадрате и обратно пропорциональна магнитному сопротивлению пути, по которому замыкается магнитный поток, создаваемый током катушки.

После подключения к цепи с катушкой постоянного напряжения ток в ней нарастает по экспоненциальному закону. Так, за время, равное значению постоянной времени tцепи, ток увеличится до 63% своего установившегося значения.

Постоянная времени t, измеряемая в секундах, зависит от индуктивности катушки L, измеряемой в Генри (Гн), и эквивалентного омического сопротивления цепи Rв Омах:

t = L ¤ R.

 

После приложения постоянного напряжения к цепи с катушкой спустя времяt падение напряжения на катушке уменьшается до 37 % его максимальной величины и после примерно 3…4tдостигает своего наименьшего значения, зависящего от омического сопротивления катушки.

При коротком замыкании катушки в ней наводится (индуктируется) ЭДС самоиндукции, которая имеет полярность, противоположную внешнему напряжению и почти полностью затухает за время, равное (3…4)t.

Мгновенные значения тока i_Lи падения напряжения u_Lкатушки при включении и при коротком замыкании катушки можно рассчитать, используя следующие формулы:

 

Ток включения катушки под напряжение U:

 

i_L = U ¤ R ×(1 - e^{-t ¤ t} ).

Падение напряжения на катушке при ее включении под напряжение U:

u_L = U × e^{-t ¤ t}.

Ток короткого замыкания катушки:

 

i_L = U ¤ R × e^{-t ¤ t} .

Падение напряжения на катушке при ее коротком замыкании:

 

u_L = - U ×e^{-t ¤ t}.

Экспериментальная часть

Задание

Выведите на дисплей виртуального осциллографа кривые тока и напряжения при подключении катушки индуктивности к постоянному напряжению и ее коротком замыкании, определите следующие величины:

· постоянную времени t цепи с катушкой,

· индуктивность катушки L,

· мгновенное значение тока катушки i_L спустя 0,02 мс после включения под напряжение.