Здавалка
Главная | Обратная связь

Основні теоретичні відомості



 

Опір, який має провідник, коли по ньому проходить постійний струм, називається омічним, або активним. Виходячи із закону Ома для однорідної ділянки кола цей опір можна визначити за формулою

, (1)

де U – значення напруги на даній ділянці; I – сила струму.

Якщо по провіднику проходить змінний струм, у ньому виникає явище самоіндукції, Е.Р.С. самоіндукції залежить від розмірів, форми провідника, а також від швидкості зміни струму:

, (2)

де L – індуктивність контура (провідника), або коефіцієнт індуктивності; – швидкість зміни струму.

Індуктивність контура – це фізична величина, яка числово дорівнює Е.Р.С. самоіндукції, що виникає у контурі при зміні в ньому сили струму на одиницю за одиницю часу. Вона залежить від розмірів, форми контура і магнітної проникності середовища, що заповнює цей контур. В СІ за одиницю індуктивності береться 1 генрі (Гн). 1 генрі – це індуктивність такого провідника (контура), в якому при зміні струму на 1 А за 1 с виникає Е.Р.С. самоіндукції 1 В.

Індуктивність лінійних провідників дуже незначна. Більшу індуктивність мають котушки (соленоїди) із феромагнітними осердями.

Індуктивність соленоїда можна визначити за формулою

, (3)

де – магнітна проникність середовища, що заповнює порожнину соленоїда; – магнітна стала (в СІ = 4p × 107 Гн/м); N – кількість витків соленоїда; S – площа поперечного перерізу соленоїда; – довжина соленоїда.

Оскільки для феромагнетиків залежить від значення сили струму, що проходить по витках соленоїда, індуктивність соленоїдів (котушок) із феромагнітним осердям є змінною величиною. При проходженні змінного струму по соленоїду в ньому виникає Е.Р.С. самоіндукції і відповідно струм самоіндукції, напрямок якого визначається за правилом Ленца. Внаслідок явища самоіндукції опір провідника при проходженні змінного струму більший, ніж при проходженні постійного. В цьому випадку вважають, що провідник окрім омічного має ще індуктивний опір:

, (4)

де w – циклічна частота змінного струму; w = 2pn; n = 50 Гц.

Кількість теплоти, що виділяється при проходженні по провіднику струму, визначається тільки омічним опором, тому його називають ще активним опором. Індуктивний опір називається реактивним.

Якщо прикладена до кінців провідника напруга змінюється за гармонічним законом

, (5)

у ньому виникає змінний електричний струм

, (6)

де U, I і U0, I0 – відповідно миттєві та амплітудні (максимальні) значення напруги та сили струму; – циклічна частота; – зсув фаз між силою струму і напруги.

Для змінного струму використовують поняття діючих (ефективних) значень сили струму і напруги.

Діюче, або ефективне, значення змінного струму – це сила такого постійного струму, який при проходженні через активний опір спричиняє виділення такої самої кількості теплоти, як і при проходженні розглядуваного змінного струму за той самий час.

Аналогічно дається визначення діючого (ефективного) значення напруги змінного струму. Їх значення відповідно становлять:

, . (7)

Амперметри і вольтметри в колі змінного струму показують діючі значення відповідно сили струму і напруги.

Аналітичний вираз закону Ома для кола змінного струму

, (8)

де Z – повний опір у колі змінного струму,

. (9)

Зсув фаз між силою струму і напругою в колі змінного струму за відсутності електроємності визначається за формулою

. (10)

 

Хід роботи

 

Прилади і обладнання: котушка індуктивності L, амперметр А, вольтметр V, перемикач К, джерело постійного та змінного струмів, провідники.

1. Скласти електричне коло за схемою (рисунок).

 

2. Визначити омічний опір соленоїда. Для цього складене електричне коло слід приєднати до джерела постійного струму. При різних значеннях (не менше п’яти) напруги виміряти значення струмів. За формулою (1) обчислити значення R.

3. Визначити повний опір соленоїда при проходженні по ньому змінного струму. Для цього складене електричне коло слід приєднати до джерела змінного струму. За п’ятьма різними (але такими, що не дуже відрізняються) значеннями напруги Uд виміряти значення ефективних (діючих) струмів. За формулою Z = Uд / Iд обчислити повний опір соленоїда Z.

4. Використавши експериментальні значення активного R та повного Z опорів, визначити значення індуктивності соленоїда (котушки):

. (11)

5. Визначити середнє значення .

Результати вимірювань і обчислень записати в таблицю.

Номер Струм  
досліду постійний змінний L, Гн
  U, В I, А R, Ом U, В I, А Z, Ом  
               

 

6. Провести статистичне опрацювання результатів визначення L.

7. Значення індуктивності котушки записати в інтервальній формі.

 

Контрольні запитання

 

1. Чому при проходженні змінного струму опір соленоїда більший, ніж при проходженні постійного струму такої самої сили?

2. У чому полягає явище самоіндукції?

3. Запишіть закон самоіндукції.

4. Який фізичний зміст коефіцієнта самоіндукції?

5. Від чого залежить індуктивність соленоїда?

6. Коли індуктивність соленоїда буде залежати від сили струму в ньому?

7. Який опір називається активним, а який реактивним?

8. Дайте визначення діючих (ефективних) значень напруги, сили змінного струму.

9. Запишіть закон Ома для змінного струму.

10. Що показують вимірювальні прилади (амперметр, вольтметр) – діючі чи амплітудні значення вимірюваних величин?

 

Література:[1, с. 369–372; 2, с. 282–286, 293–298; 4, с. 3–18].

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № ЕМ 7







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.