Лабораторная работа № 6. Индуктивный элемент в цепи синусоидального тока

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Ознакомление с основными свойствами индуктивного элемента в цепи синусоидального тока.

2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ

2.1. При протекании тока i по индуктивному элементу цепи (катушке) возникает магнитный поток Ф.

Пусть число витков катушки равно w, тогда величина называется потокосцеплением, а отношение называется индуктивностью катушки.

По закону электромагнитной индукции на зажимах катушки выделяется напряжение .

Пусть по катушке протекает синусоидальный ток , тогда на ней будет существовать напряжение

. (1)

Амплитуда этого напряжения по фазе опережает ток на 90 градусов.

Величина

(2)

называется индуктивным сопротивлением. Как видно из (2), это сопротивление пропорционально частоте.

В комплексной форме соотношение (1) можно записать следующим образом:

,

где множитель j показывает, что напряжение опережает ток по фазе на 90 градусов.

2.2. В последовательной цепи R, L (рис. 1) напряжение совпадает по фазе с током, а напряжение опережает его на 90 . Это показано на векторной диаграмме (рис. 2), из которой видно, что напряжения и складываются векторно , а действующее значение суммарного напряжения равно .

Рис. 1. Схема последовательного Рис. 2. Векторная

cоединения R и L диаграмма

Для определения разности фаз двух кривых на экране осциллографа следует воспользоваться тем, что период колебаний соответствует рад, или 360 . Отсчитав величины p и q в делениях шкалы, на экране осциллографа (рис. 3), можно определить разность фаз из пропорции

или

Рис. 3. Определение разности фаз двух величин

3. ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ И ПРОГРАММА ЕЕ ВЫПОЛНЕНИЯ

3.1. Изучить описание работы.

3.2. Подготовить бланк отчета и миллиметровую бумагу для снятия осциллограмм.

3.3. Собрать схему по рис.4.

3.4. Подключить приборы.

3.5. Установить частоту соответственно 50 Гц.

3.6. Измерить и записать в таблицу значения напряжений .

3.7. Присоединить осциллограф к цепи и одновременно пронаблюдать изменения напряжений . Зарисовать осциллограмму.

3.8. Присоединить осциллограф к цепи для одновременного наблюдения напряжений . Измерить (в делениях шкалы осциллографа) отрезки . Записать их в таблицу.

3.9. Увеличить частоту сигнала в 10 раз и при напряжении 10 В повторить все измерения (п.п.3.6.-3.8).

3.10. Вычислить значения тока , индуктивного сопротивления , индуктивности и угла для обоих значений частоты.

3.11. Построить векторные диаграммы (в масштабе) для обеих частот.

Наименование величин	Частота 50Гц	Частота 500 Гц
1. Напряжение источника , В
2. Напряжение на индукт. ,В
3. Напряжение на резисторе ,В
4. Угловая частота ,
5. , дел
6. , дел
7. Ток , А
8. Индукт. сопротивление , Ом
9. Индуктивность , мГн
10.
11.

Рис. 4. Экспериментальная схема

Исходные данные к экспериментальной схеме:

4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

4.1. Что называется индуктивным сопротивлением?

4.2. Как индуктивное сопротивление зависит от частоты?

4.3. Зависит ли от частоты индуктивность?

4.4. Что такое угол j и как определить его экспериментально?

4.5. По катушке протекает ток . Напишите выражения для мгновенного значения напряжения на катушке.