ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10.

Тема: Определение индуктивного сопротивления катушки.

Цель: Определить индуктивное сопротивление катушки экспериментально, с помощью компьютерной программы «Electronics Workbench».

Оборудование: компьютерной программы «Electronics Workbench».

 

ТЕОРИЯ.

Проволочная катушка, включенная в цепь переменного тока, кроме активного сопротивления R, определяемого материалом, размерами и температурой проволоки, создает дополнительное сопротивление Х_L, называемое индуктивным. Величина этого сопротивления пропорциональна индуктивности L и циклической частоте переменного тока ω, то есть

 

Х_L = ωL.

При этом полное сопротивление катушки переменному току Z определяется по формуле:

Z = √R² + Х_L² .

 

Таким образом, из этих двух уравнений можно найти индуктивное сопротивление катушки двумя способами, если учесть, что ω =2πν:

Х_L = √ Z² - R² (1)

Х_L = 2πνL. (2)

Следовательно, чтобы определить индуктивное сопротивление катушки, необходимо знать частоту переменного тока, полное и активное сопротивление катушки и ее индуктивность. Активное сопротивление и индуктивность катушки подбираем сами. Полное сопротивление находим, пользуясь законом Ома для цепи переменного тока:

Z =U/I. (3)

Частота переменного тока ν =50Гц, равна частоте сети переменного тока.

 

ХОД РАБОТЫ.

 

1. Для выполнения работы, нам понадобится схема:

 

 

 

Рис.1..

В компьютерной программе «Electronics Workbench». эта схема выглядит так:

Рис. 2.

2. Соберите электрическую схему (см. Рис.2).

3. Выберите индуктивность катушки порядка 10 -100мГн.

4. Выберите ее активное сопротивление порядка нескольких Ом.

5. Подберите режим работы вольтметра и амперметра, соответствующий режиму переменного тока (см. Рис3). Для этого в схеме кликните левой кнопкой мышки на вольтметре (амперметре) два раза и выберите режим переменного тока то есть Mоde: АС

Рис.3.

6. Теперь мы будем измерять ток, идущий через катушку, при разных напряжениях переменного тока. Для этого мы будем менять напряжение источника. Чтобы изменить напряжение источника, надо два раза кликнуть левой кнопкой мышки на источнике в схеме. Появится окошко см. рис. 4. Не забудьте выставить частоту тока 50 Гц.

Рис.4.

Последовательно меняем напряжение от 25В до 5В шагом в 5В.

Внимание! Не забудьте включать схему в верхнем правом углу окна, после любого ее изменения!

При каждом новом значении напряжения фиксируем показание амперметра и вольтметра. Записать полученные значения напряжения и тока в таблицу.

7. Определите полное сопротивление цепи по формуле (3) для каждого из измеренных параметров и убедитесь в том, что полное сопротивление не зависит от напряжения. Не забудьте перевести mА в систему СИ!

8. По первой формуле (1) вычислите индуктивное сопротивление катушки катушки Х_L.

9. Вычислите индуктивное сопротивление катушки Х_L, по второй формуле (2).

Х_L =2πνL

Внесите полученные результаты в таблицу.

10. Сделайте вывод о проделанной работе.

Таблица.

R, Ом
L, Гн
U, В
I, А
Z, Ом
ХL , Ом
ХL1, Ом

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Почему, для постоянного тока, катушка имеет малое сопротивление, а для переменного – большое?

2. Почему индуктивное сопротивление катушки возрастает при внесении в нее сердечника?

3. Почему при размыкании цепи с индуктивностью в месте размыкания возникает дуга?

4. Как изменится индуктивное сопротивление катушки, если увеличится частота переменного тока?

5. От чего зависит индуктивность проводника?