Лабораторна робота № 5 в (Дата виконання) изначення індуктивності котушки.

Мета роботи: Навчитись вимірювати силу струму та падіння напруги в колі постійного та змінного струму, застосовувати закон Ома для кола постійного та змінного струму, визначати сумарний опір котушки із замкнутим та розімкнутим осердям, ознайомитися із методом визначення індуктивності котушки.

Обладнання:

1. L – первинна котушка розбірного трансформатора;

2. R1 – реостат на 1 кОм;

3. A – амперметр для постійного та змінного струму;

4. К – перекидний двохполюсний перемикач;

5. БЖ – джерело живлення;

6. V – вольтметр для постійного та змінного струму;

7. З’єднувальні проводи.

Теоретичні відомості

Повний магнітний потік Ф в котушці прямо пропорційний силі струму І в її обмотці: Ф ~ І, тобто

Ф = L І, (1)

де L – коефіцієнт пропорційності - індуктивність котушки.

Індуктивність котушки L можна визначити за зміною магнітного потоку Ф при зміні сили струму ΔІ в котушці:

. (2)

Індуктивність – це властивість електричного кола зі струмом створювати магнітний потік у цьому колі. Одиниця вимірювання індуктивності – генрі, Гн.

В провіднику з такою індуктивністю зміна струму на 1А за 1с створює е.р.с. самоіндукції в 1В.

Це означає , що миттєве вимикання великих котушок із осердями, що мають велику індуктивність, може на короткий час створити в них такі е.р.с. самоіндукції, що буде пробита ізоляція між витками дроту або виникнуть якісь інші пошкодження.

Індуктивність можна збільшувати введенням феромагнетиків ( в μ разів ), збільшенням кількості витків на одиницю довжини котушки (у n² разів), збільшенням площі перетину котушки, зменшенням в k разів довжини котушки ( L зросте у k разів).

(3)

Котушка індуктивності несе у собі й довкола магнітне поле.

Енергія, нагромаджена у магнітному полі котушки зі струмом визначається за формулою:

(4)

Густина енергії довільного магнітного поля:

(5)

Якщо в колі змінного струму знаходиться котушка, то вона, крім омічного опору R₀ , має ще індуктивний опір Х_L:

, (6)

де

- кутова (циклічна) частота, рад/с.

ν – частота змінного струму, Гц.

L - індуктивність котушки.

Опір котушки змінного струму Z дорівнює:

(7)

або

. (8)

Звідки:

(9)

, (10)

де ν - частота змінного струму.

Опори Z i R₀ визначаються за законом Ома для ділянки кола:

, (11)

де

І – ефективне дійсне значення змінного струму;

U - ефективне дійсне значення напруги.

(12)

де

І₀ – сила постійного струму;

U₀ – напруга постійного струму.

Схема електрична

Рис.1

На схемі (рис.1) зображено послідовне сполучення: котушка індуктивності L , амперметр А, змінний резистор R1; всі вони сполучені з середніми клемами перемикача. Паралельно котушці індуктивності L підключений вольтметр V. До крайніх клем перемикача приєднані джерело постійного струму (-36B) i джерело змінного струму (~27B).

Порядок виконання роботи.

1. Скласти схему згідно рис.1.

2. Перевірити та обговорити схему з викладачем.

3. Для вимірювання омічного опору котушки замкнути коло постійного струму, увімкнувши спочатку весь реостат, а потім частково його виводити. Виміряти струм І_о і напругу U_о.

Увага! Перемикач включати лише на проміжок часу, достатній для зняття показів амперметра та вольтметра, інакше котушка буде нагріва­тися і її опір зростатиме.

4. Для визначення сумарного опору котушки замкнути перемикач на джерело змін­ного струму і зняти покази амперметра І та вольтметра V.

5. Дослід повторити 3 рази.

6. Обчислити за формулами опори для кожного з вимірів.

Таблиця 1

№ досліду	Постійний струм		Змінний струм		Опори		Частота	Індуктивність котушки	Середнє значення індуктивності котушки	Енергія магнітного поля
	I0	U0	I	U	R0	Z		L	L сер	W
	А	В	А	В	Ом	Ом	Гц	Гн	Гн	Дж

7. Знайти індуктивність котушки.

8. Знайти середнє значення індуктивності котушки.

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

9. Результати дослідів і обчислень записати в табл. 1.