 |
|
Бібліографічний список
1. Трофимова Т. И. Курс физики. - М.: Высш. шк., 1985.-С.184-186, 219-224.
2. Грабовский Р. И. Курс физики. - М., Высш. шк.. 1980.-С. 382-408.
3. Савельев И. В. Курс общей курс физики. - М.: Наука, 1973. Т.2.-С. 201-207, 338-357.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 62
ВИЗНАЧЕННЯ ІНДУКТИВНОСТІ КОТУШКИ
Мета роботи: дослідження кола змінного струму та визначення індуктивності котушки.
Прилади та матеріали: 1) котушка індуктивності; 2) реостат; 3) амперметр; 4) вольтметр; 5) набір провідників.
Загальні відомості
Згідно із законом електромагнітної індукції в замкнутому контурі при зміні магнітного потоку через поверхню, обмежену цим контуром, виникає індукційний струм, а електрорушійна сила, яка виникає в цьому контурі:
. (6.1)
Явище електромагнітної індукції виникає і у випадку, коли магнітний потік створюється змінним струмом, який протікає через замкнутий контур.
Магнітний потік, який пронизує поверхню обмежену замкнутим контуром, буде пропорційний струму, який протікає через контур:
. (6.2)
Коефіцієнт пропорціональності 
називається індукцією, яка дорівнює відношенню магнітного потоку, який пронизує поверхню, обмежену цим контуром, до струму, який створює цей магнітний потік:
. (6.3)
Одиницею вимірювання індуктивності є 
.
Індуктивність контура залежить від його форми та розмірів, а також від магнітних властивостей середовища.
Для прямої котушки (соленоїда) індуктивність:
,
де 
- магнітна стала, 
- магнітна проникність середовища, 
- кількість витків котушки, 
- довжина котушки, 
- площа поперечного перерізу котушки.
Установка для вимірювання індуктивності котушки складається із послідовно з’єднаних: котушки індуктивності з омічним опором 
, реостата, амперметра і вольтметра, які підключені до мережі змінного струму через автотрансформатор. Схема установки подана на рис. 15.
За другим законом Кірхгофа спад напруги на котушці індуктивності буде дорівнювати:
, (6.4)
де
. (6.5)
Рис. 15.
Підставляючи (6.4) в (6.5), одержимо
. (6.6)
Якщо через котушку протікає змінний струм:
, (6.7)
то
. (6.8)
Величина 
- це напруга на активному опорі , порівнюючи цю величину з виразом (6.7), бачимо, що напруга і струм на активному опорі співпадають за фазою.
Величина 
- це напруга, яка розвивається на котушці 
, порівнюючи цю величину з виразом (6.7), бачимо, що коливання напруги на індуктивності випереджають за фазою коливання струму 
(рис. 16).
Рис. 16.
З формули (6.8) видно, що амплітуда напруги на котушці індуктивності рівна
.
Порівнюючи цей вираз з законом Ома, одержимо:
. (6.9)
відіграє роль опору і носить назву „індуктивний опір котушки”.
Розглянемо векторну діаграму напруг. Коливання напруг на активному опорі 
зображається на ній вектором 
довжиною 
, що направлений вздовж осі струмів (рис. 17), а коливання напруги на індуктивності – вектором, довжиною 
, що перпендикулярний осі струмів.
Рис. 17.
Тоді амплітуда напруги 
на котушці індуктивності буде дорівнювати:
. (6.10)
Вираз 
називається повним опором котушки. З останнього рівняння (6.7) легко знайти індуктивність котушки:
. (6.11)
Звідси
. (6.11)
Якщо через позначимо омічний опір котушки, тобто опір проводів котушки, а через 
, 
- ефективне значення струму і напруги, які вимірюємо вимірювальними приладами, то останню формулу можна записати у вигляді:
. (6.12)
З рис. 17 видно, що зсув фаз між струмом і напругою буде дорівнювати:
, де 
. (6.13)
Формули (6.11) і (6.12) є робочими в даній лабораторній роботі.
Хід роботи
1. Скласти електричне коло, схема якого подана на рис. 18.
 |
Рис. 18.
2. Підключити схему в мережу змінного струму і зробити виміри і при різних значеннях опору в реостаті.
3. Вирахувати індуктивність котушки і зсув фаз за формулами (6.11) і (6.12) і провести статистичну обробку результатів вимірювання. Результати вимірювання занести у табл. 6.
Таблиця 6.
| № п/п | , А
| , В
| , Гн
|  , Гн
|
| . . . |
Контрольні питання
1. Сформулювати основний закон електромагнітної індукції.
2. Що називається індуктивністю?
3. Що таке індуктивний опір?
4. Вивести формулу індуктивного опору в колі змінного струму.