Лабораторна робота № 3. 9. Визначення індуктивності котушки та дроселя

Мета роботи − вивчити явище самоіндукції, визначити індуктивність котушки та дроселя.

Вказівки до виконання роботи

Для виконання роботи необхідно вивчити такий теоретичний матеріал: явище електромагнітної індукції; правило Ленца; явище самоіндукції; індуктивність.

[ 1, т.2, §§ 10.1, 10.2, 10.4; 2, §§ 122, 123, 126; 3, §§ 9.8, 9.9; 4, т.2, §§ 60, 61, 64]

Якщо у провідному контурі протікає струм , то у просторі виникає магнітне поле, індукція якого у кожній точці за законом Біо-Савара – Лапласа пропорційна силі струму. В результаті контур пронизує магнітний потік (або з контуром зчеплений магнітний потік), величина якого пропорційна силі струму:

, (3.9.1.)

де коефіцієнт пропорційності називається індуктивністю контуру. За одиницю індуктивності приймається індуктивність такого контуру, у якого при силі струму 1 А виникає зчеплений з ним магнітний потік 1 Вб. Цю одиницю називають 1 генрі (Гн).

Котушка з N витками і довжиною , заповнена матеріалом з магнітною проникністю , має індуктивність:

, (3.9.2)

де S – площа перерізу котушки. Котушку, в яку вставлене осердя з матеріалом, магнітна проникність якого , називають дроселем.

При зміні у контурі сили струму змінюється магнітний потік і у контурі наводиться ЕРС e_S. Виникнення ЕРС індукції у контурі при зміні струму у ньому називається самоіндукцією.

За законом Фарадея:

. (3.9.3)

Якщо до котушки індуктивністю L прикласти змінну напругу частоти :

,

то струм у колі:

, (3.9.4)

де величину називають індуктивним опором. З виразу (3.9.4) випливає, що для постійного струму () .

Провідник, з якого виконано котушку, має омічний (активний) опір R. В результаті повний опір котушки індуктивності:

. (3.9.5)

Змінний струм з циклічною частотою w характеризують частотою , тому з формули (3.9.5) випливає, що

. (3.9.6)

Із закону Ома випливає, що омічний опір R та повний опір Z котушки індуктивності або дроселя будуть відповідно:

та , (3.9.7)

де U _о, U − напруга на котушці відповідно при постійному та змінному струмах; I _о, I − відповідно сила постійного та змінного струмів.

Для знаходження активного опору котушки використовується постійний струм. Відповідні прилади вмикають у коло за схемою, поданою на рисунку 3.9.1. Джерелом постійного струму є випрямляч.

Для знаходження повного опору котушки без осердя Z та котушки з осердям (дроселя) Z ₁ використовується змінний струм. Коло складають за схемою, поданою на рисунку 3.9.2.

Опори R, Z та Z ₁ слід визначати не менше ніж три рази при різних силах струму, а потім розрахувати середні значення цих величин.