Лабораторна робота № 3. 8. 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, § 122, 123, 126; 3, § 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:

,                                     (3.8.1.)

де коефіцієнт пропорційності  називається індуктивністю контуру.

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

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

,                                 (3.8.2)

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 Е.Р.С. e_S. Виникнення Е.Р.С. індукції у контурі при зміні струму у ньому називається самоіндукцією.

За законом Фарадея:

.            (3.8.3)

Якщо до котушки індуктивністю L прикласти змінну напругу частоти :

,

то струм у колі:

,            (3.8.4)

де величину  називають індуктивним опором. З виразу (3.8.4) випливає, що для постійного струму () .

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

.                                (3.8.5)

Змінний струм з циклічною частотою w характеризують частотою , тому з формули (3.8.5) випливає, що

.                            (3.8.6)

За законом Ома можна визначити омічний опір R котушки або дроселя і повний опір Z:

 та ,                             (3.8.7)

де U₀, U - напруга на котушці відповідно при постійному та змінному струмах;

I₀, I - відповідно сила постійного та змінного струмів.

Для знаходження активного опору котушки  використовується постійний струм. Відповідні прилади вмикають у коло за схемою, поданою на рис.3.8.1. Джерелом постійного струму є випрямляч.

Для знаходження повного опору котушки без осердя Z та котушки з осердям (дроселя) Z₁ використовується змінний струм. Коло складають за схемою, поданою на рис.3.8.2.

Опори R, Z та Z₁ слід визначати не менше ніж три рази при різних силах струму, а потім розрахувати середні значення цих величин.

 

Хід роботи

1. Зібрати коло постійного струму, схему якого подано на рис. 3.8.1.

2. Виміряти напругу U₀  при трьох силах струму I₀. Результати занести до табл.3.8.1.

3. Зібрати коло змінного струму за схемою на рис.3.8.2.

4. Виміряти напругу U при трьох силах струму I. Результати вимірів занести до тієї самої таблиці.

5. Виконати виміри, передбачені п.4 для дроселя.

6. За формулою (3.8.7) розрахувати активний опір котушки R, повний опір котушки Z, та повний опір дроселя Z₁.

7. Розрахувати середні значення R, Z  та Z₁.

8. За формулою (3.8.6) знайти індуктивність котушки та дроселя .

9. Розрахувати магнітну проникність осердя μ.

 

Таблиця 3.8.1

№ пор.	I0,A	U0,B	R,Oм	I,A	U,B	Z,Oм	I1,A	U1,B	Z1,Oм

 

Контрольні запитання

1. Суть явищ електромагнітної індукції та самоіндукції.

2. Якими співвідношеннями характеризуються ці явища?

3. Що таке індуктивність провідника (контуру)?

4. Одиниці індуктивності в СІ.

5. Від яких величин залежить індуктивність котушки?

6. Яку дію створює котушка з більшою індуктивністю: в колі постійного чи змінного струму?

7. Особливості активного і індуктивного опорів.