Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Теоретическая часть. Методические указания к лабораторной работе №19Стр 1 из 7Следующая ⇒
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНДУКТИВНОСТИ КАТУШКИ
Методические указания к лабораторной работе №19 по физике (Раздел «Электричество и магнетизм»)
Ростов-на-Дону УДК 530.1
Составители: В.С. Ковалева, Н.Н. Фролова
Определение индуктивности катушки: метод. указания к лабораторной работе №19 по физике. – Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2012. – 11 с.
Указания содержат краткую теорию переменного тока в цепи, содержащую катушку индуктивности, и методику определения индуктивности катушки методом вольтамперметра. Методические указания предназначены для студентов инженерных специальностей всех форм обучения, в программу учебного курса которых входит выполнение лабораторных работ по физике (раздел «Электричество и магнетизм»).
Печатается по решению методической комиссии факультета «Нанотехнологии и композиционные материалы»
Рецензент д-р. техн. наук, проф. В.С. Кунаков
©Издательский центр ДГТУ, 2012 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНДУКТИВНОСТИ КАТУШКИ
Цель работы: 1) определить индуктивность катушки; 2) исследовать зависимость индуктивности катушки от силы тока при наличии в катушке стального сердечника. Оборудование: источники постоянного и переменного тока, амперметр, вольтметр, реостат, ключ, катушка индуктивности, соединительные провода, стальной сердечник.
Теоретическая часть Явление возникновения электродвижущей силы (ЭДС) в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока в нем называется электромагнитной индукцией. Электрический ток, появляющийся в этом случае, называется индукционным. Направление индукционного тока определяется по правилу Ленца: Индукционный ток всегда направлен так, что его магнитное поле противодействует изменению магнитного потока, вызвавшего появление данного тока. Возникновение ЭДС индукции в электрической цепи вследствие изменения в ней силы тока называется самоиндукцией. ЭДС самоиндукции пропорциональна скорости изменения силы тока в контуре . (1) Коэффициент пропорциональности называется индуктивностью и измеряется в генри (Гн). Индуктивность контура является мерой его " инертности" по отношению к изменению силы тока в нем и зависит от размеров и формы контура, а также от магнитной проницаемости окружающей среды. Реальная катушка, обладающая активным сопротивлением и индуктивностью , в цепи переменного тока соответствует последовательно включенным и . Рассмотрим цепь переменного тока, содержащую последовательно соединенные активное сопротивление и катушку индуктивности (рис. 1). Пусть ток в цепи изменяется по гармоническому закону , (2)
где - амплитудное значение силы тока, циклическая частота переменного тока. Напряжение на резисторе определяется законом Ома
, (3) где – амплитудное значение напряжения на резисторе. Сравнивая (2) и (3), заключаем, что напряжение и сила тока на резисторе изменяются в одинаковой фазе (синфазно). При протекании переменного тока через катушку индуктивности в ней возникнет ЭДС самоиндукции, определяемая выражением (1). Тогда закон Ома для участка цепи, содержащего катушку , будет иметь вид: , где – напряжение на катушке индуктивности. Отсюда имеем
и, учитывая (2), получаем , (4) где – амплитудное значение напряжения на катушке, а называют реактивным индуктивным сопротивлением. Сравнивая (2) и (4), заключаем, что напряжение на катушке индуктивности опережает ток на . Общее напряжение на участке - цепи имеет вид: . Соотношения между переменными токами и напряжениями делаются особенно наглядными, если изображать их с помощью векторов. Выберем ось токов и отложим на ней амплитудное значение силы тока. Тогда амплитудные значения напряжений и расположатся так, как показано на рис.2. Из диаграммы следует, что:
, или , где - амплитудное значение результирующего напряжения.
Откуда амплитуда силы тока имеет значение . Величина (5) называется полным сопротивлением цепи катушки и активного сопротивления. Угол дает разность фаз между напряжением и силой тока .
Из выражения (5) получаем индуктивность катушки , (6)
где =50 Гц – частота переменного тока.
|