Тема: «Определение индуктивности катушки»

Цель работы: научиться опытным путем определять индуктивность дросселя на основе измерения его сопротивления в цепи переменного тока;

Средства обучения:

· оборудование: источник тока, ключ, мультиметр, катушка индуктивности (дроссель), резистор 68 Ом, резистор 360 Ом;

· методические указания к выполнению лабораторной работы, калькулятор.

Ход выполнения лабораторной работы

Теоретическая часть

Полное сопротивление катушки индуктивности переменному току Z определяется формулой: (1), где R — активное сопротивление, X_L – индуктивное сопротивление катушки. Активное сопротивление — это сопротивление проводника, из которого сделана катушка. Оно зависит от геометрических размеров, материала и температуры проводника. Наличие активного сопротивления приводит к потерям энергии при протекании тока по проводнику.

Индуктивное сопротивление обусловлено взаимодействием протекающего по катушке тока с магнитным полем, созданным этим током внутри катушки. Индуктивное сопротивление Х_L зависит от частоты изменения внешнего напряжения и индуктивности катушки L: (2).

В сети переменного тока с частотой 50 Гц индуктивное сопротивление катушки, содержащей несколько сотен витков медного провода большого сечения, значительно превосходит ее активное сопротивление. В этом случае активным сопротивлением катушки можно пренебречь и считать, что ее полное сопротивление совпадает с индуктивным: (3). На этом основан метод определения индуктивности, применяемый в данной работе.

Согласно закону Ома ток в цепи равен: → (4).

Следовательно, для измерения индуктивности катушки ее необходимо подключить к источнику переменного тока известной частоты и измерить напряжение на катушке и силу тока в ней.

Схема электрической цепи, применяемой для определения индуктивного сопротивления, приведена на рис.1. Кроме дросселя, индуктивность которого надо определить, в цепь включен резистор R₁. Величина его известна, поэтому измерив напряжение на нем, можно рассчитать силу тока в цепи. Эксперимент проводится при двух значениях силы тока, что достигается за счет использования в качестве R₁ двух различных резисторов.

Вычисления и измерения

1. Соберите электрическую цепь по схеме, представленной на рис.1.

В качестве сопротивления R₁ в первом опыте используйте резистор 360 Ом.

2. Переключите мультиметр в режим измерения переменного напряжения в диапазоне 20 В.

3. Замкните ключ и измерьте напряжение U на катушке и напряжение U₁ на резисторе R₁.

 

4. Проведите необходимые расчеты и вычислите индуктивность катушки:

U= ___________; U₁= __________; R₁= __________; _____________= ________; = _______________________=____________;

5.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Лабораторная работа № 12

Повторите опыт, используя в качестве сопротивления R₁ резисторы 360 Ом и 68 Ом, соединенные последовательно.

U= ________; U₁=________; R₁=___________=_______; ___________= ______; = _______________________=____________;

6. Переключите мультиметр в режим измерения сопротивления (диапазон 200 Ом) и измерьте активное сопротивление катушки: R_к=___________=_______;

7. Вычислите индуктивное сопротивление катушки и сравните его с величиной ее активного сопротивления: X _L=____________________=_______;

8. Сделайте вывод о правомерности применения в работе упрощенной формулы для определения полного сопротивления катушки переменному току: _______________________________________

_______________________________________________________________________________________

 

Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу 1.

3. Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений

№	U, В	U1, В	R1, Ом	I, А	L, Гн

Сделайте вывод по проделанной работе:

Вывод: _____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы

1. От чего зависит сила тока в катушке, если подключить ее к источнику: а) переменного напряжения; б) постоянного напряжения?

2. От чего зависит индуктивность катушки?

Ответы:

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Лабораторная работа № 13

Лабораторная работа №13