Исследование зависимости сопротивления реальных проводников от их геометрических параметров и удельных сопротивлений материалов

Петрозаводский колледж железнодорожного транспорта - филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Петербургский государственный университет

путей сообщения»

РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ

ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА»

ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНОСТИ

СТРОИТЕЛЬСТВО ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ,

ПУТЬ И ПУТЕВОЕ ХОЗЯЙСТВО

(заочное отделение)

Выполнил(а) ______________________________________

Группа____________________________________________

Шифр ____________________________________________

Вариант __________________________________________

Проверила: преподаватель Агеева Н.В.

Петрозаводск

Лабораторная работа № 1

Исследование зависимости сопротивления реальных проводников от их геометрических параметров и удельных сопротивлений материалов

Цель:

Определить удельное сопротивление проводника и сравнить его с табличным значением.

Краткие сведения из теории:

Отношение напряжения U между концами металлического проводника, являющегося участком электрической цепи, к силе тока I в цепи есть величина постоянная:

R = = const.

Эту величину R называют электрическим сопротивлением проводника. Электрическое сопротивление измеряется в Омах. Электрическим сопротивлением 1 Ом обладает такой участок цепи, на котором при силе тока 1 А напряжение равно 1 В:

1 Ом =

Опыт показывает, что электрическое сопротивление проводника прямо пропорционально его длине L и обратно пропорционально площади S поперечного сечения проводника:

R = ρ .

Постоянный для данного вещества параметр ρ называется удельным электрическим сопротивлением вещества. Удельное сопротивление измеряется в Ом · мм²/м.

Порядок выполнения работы:

1. Соберите на монтажном столе электрическую схему, показанную на рисунке 1.

Рисунок 1

2. Выберите материал проводника согласно заданию преподавателя, установите значения длины и площади поперечного сечения.

Например: никель, L = 100м, S = 0, 1 мм².

Материал:

длина L =

площадь поперечного сечения S =

3. Определите экспериментально с помощью мультиметра напряжение на проводнике.

Для этого необходимо подключить параллельно проводнику мультиметр в режиме постоянного напряжения, соблюдая полярность.

Запишите показания мультиметра в таблицу 1.

Таблица 1

4. Определите экспериментально с помощью мультиметра силу тока в цепи.

Для этого необходимо включить мультиметр в режиме измерения постоянного тока последовательно в цепь, соблюдая полярность.

Запишите показания мультиметра в таблицу 1.

5. Рассчитайте сопротивление проводника по формуле:

R = = const.

6. Определите удельное сопротивление материала, выведя его из формулы:

R = ρ

где R – активное сопротивление реального проводника,

L - длина реального проводника,

S – площадь поперечного сечения реального проводника.

Результаты расчётов запишите в таблицу 1.

7. Проделайте пункты 3 – 6 изменяя длину, но, не изменяя площадь поперечного сечения и материал проводника.

Результаты измерений запишите в таблицу 1.

s_н

Р₂

8. По выполненной работе сделайте выводы и ответьте на вопросы.

Выводы:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы:

1. Как будет изменяться ток в обмотке ротора по мере раскручивания ротора? ________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Чем отличается двигатель с фазным ротором от двигателя с короткозамкнутым ротором? Почему? Отчет поясните.__________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Почему магнитопровод двигателя набирают из тонких листов электротехнической стали, изолированных лаком друг от друга? ________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________
4. Может ли ротор асинхронного двигателя раскрутиться до частоты вращения магнитного поля? ________________________________________________________
________________________________________________________________________

5. Как изменится ток в обмотке ротора при увеличении механической нагрузки на валу двигателя? Ответ поясните.__________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Каким образом осуществляют ступенчатое регулирование частоты вращения асинхронного двигателя? _________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8. Найдите среднее значение удельного сопротивления и сравните его с табличным значением.

Удельное электрическое сопротивление среднее ρ _ср =

Удельное электрическое сопротивление табличное ρ _табл =

______________________________________________________________________________________________________________________________

 

9. Измерьте сопротивление проводника непосредственно с помощью омметра. Для этого необходимо подключить параллельно проводнику мультиметр в режиме сопротивления, соблюдая полярность.

Запишите показания мультиметра в таблицу 1.

Сравните полученные результаты:

______________________________________________________________________________________________________________________________

 

10. Сформулируйте выводы о проделанной работе и ответьте на контрольные вопросы.

 

Выводы:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________

 

Контрольные вопросы:

1. Что называют удельным сопротивлением проводника? _____________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Как зависит сопротивление проводника от его длины? _____________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

3. По какой формуле можно рассчитать удельное сопротивление проводника?

________________________________________________________________________________________________________________________________

4. В каких единицах измеряется удельное сопротивление проводника?

___________________________________________________________

5. Выведите зависимость удельного сопротивления проводника от удельной проводимости.

________________________________________________________________________________________________________________________________

 

6. От чего зависит электрическое сопротивление? ____________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

7. Какие устройства называются резисторами и реостатами? _________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

 

КАРТОЧКА – ЗАДАНИЕ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 1

 

№ варианта	Материал	Сечение S, мм2	Длины L, м
1.	Алюминий	0, 1	10, 20, 30, 50, 60
2.	Висмут	0, 3	15, 25, 40, 60, 80
3.	Вольфрам	0, 5	13, 22, 30, 50, 100
4.	Железо	0, 7	10, 20, 30, 50, 60
5.	Золото		15, 25, 40, 60, 80
6.	Константан	0, 1	13, 22, 30, 50, 100
7.	Латунь	0, 3	10, 20, 30, 50, 60
8.	Манганин	0, 5	15, 25, 40, 60, 80
9.	Медь	0, 7	13, 22, 30, 50, 100
10.	Молибден		10, 20, 30, 50, 60
11.	Никель	0, 1	15, 25, 40, 60, 80
12.	Нихром	0, 3	13, 22, 30, 50, 100
13.	Олово	0, 5	10, 20, 30, 50, 60
14.	Платина	0, 7	15, 25, 40, 60, 80
15.	Свинец		13, 22, 30, 50, 100
16.	Серебро	0, 1	10, 20, 30, 50, 60
17.	Цинк	0, 3	15, 25, 40, 60, 80

 

6. Рассчитайте по формулам:

· полезную механическую мощность на валу двигателя:

Р₂ = ;

где М_н – момент на валу (по шкале тормоза) в кгм;

n₂ – скорость вращения ротора.

· коэффициент мощности:

сos φ = ;

· коэффициент полезного действия (КПД):

η = · 100 %;

· относительное скольжение:

s = · 100 %,

где n₁ = - скорость вращения магнитного поля статора (n₁ = 1500 ),

р = 2 – число пар полюсов статора.

Результаты расчетов занесите в таблицу 2.

 

7. По результатам работы постройте графики зависимости:

 

сos φ η

 

Р₂ Р₂

n₂ М_н

 

Р₂ Р₂

Рисунок 2

 

2. Данные всех приборов и машин занесите в таблицу 1.

 

3. После проверки схемы преподавателем, включите схему. Плавно нагружая двигатель с помощью реостата до номинального значения Р₁ = 2000 Вт снять характеристики двигателя. Данные опыта занести в таблицу 2.

Таблица 2

№ опыта	Измерено	Рассчитано
U, В	I, А	Р1, Вт	n2, об/мин	Мn, кг/м	Р2, Вт	S, %	cos φ	η, %
1. х.х.

 

4. Разгрузить двигатель, приведя реостат в начальное положение. После чего выключить его.

 

5. Выполнить реверсирование электродвигателя, для чего следует изменить направление вращения магнитного поля статора. Для этого надо поменять местами два провода, подходящих к обмотке статора двигателя от сети: С₁ и С₂. Убедиться, что направление вращения ротора изменилось на противоположное.