Краткое теоретическое описание

Отчёт

По лабораторной работе №5

По теме: Измерение параметров индуктивности в цепи переменного тока

По дисциплине: _________________ Физика_________________________

^{(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)}

 

Выполнил: студент ГМ – 09 – 1 ______________ Бузаев Д. Ю.

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

Дата: 27.09.10

Проверил: _ доцент__ ________________ Егорова Н.И.

^{(должность) (подпись) (Ф.И.О.)}

 

 

Цель работы: Определение импеданса, сдвига фаз и измерение индуктивности на разных частотах в резистивно-индуктивной цепи.

Краткое теоретическое описание.

Физические явления, исследуемые в работе:

В данной работе исследуются свойства переменного тока.

Переменный ток - электрический ток, который периодически изменяется по величине и направлению.

Физические величины:

Индуктивность (L) -физическая величина, характеризующая магнитные свойства электрической цепи. Является коэффициентом пропорциональности между магнитным потоком, создаваемым током какого-либо витка, и величиной этого тока. [Гн]

 

Сдвиг фаз (ф) - разность между начальными фазами двух переменных величин, изменяющихся во времени периодически с одинаковой частотой. [рад]

 

Импеданс (Х_L) - сопротивление переменному току, создаваемое в проводах, электрических машинах и трансформаторах самоиндукцией. [Ом]

 

Физические законы:

Закон Ома: Сила тока в однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к участку, и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению этого участка.

, где I – сила тока [A], U – напряжение [B], R – сопротивление [Ом].

Принципиальная электрическая схема:

Расчётные формулы:

, где ф – сдвиг фазы [рад], t – период нижней синусоиды [c], Т – период верхней синусоиды [c].

 

, где L – индуктивность [Гн], R – сопротивление [Ом], U – напряжение [B], U_R – напряжение переменного тока [B], R_L – сопротивление катушки [Ом], f – частота колебаний [Гц].

 

X_L = w L, где X_L – импеданс [Ом], w - угловая скорость [рад/с], L – индуктивность [Гн].

 

, где ф – рассчитанный сдвиг фазы [рад], U – напряжение [B], U_R – напряжение переменного тока [B].

 

, где I_m – сила тока [A], U – напряжение [B], R – сопротивление [Ом], w - угловая скорость [рад/с], L – индуктивность [Гн].

 

Формула для расчёта погрешностей косвенных измерений:

Результаты:

f, кГц
R,Ом
RL,Ом	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
U,B
UR,B	1,2	0,7	0,6	0,42	0,28	0,24	0,22	0,20
t,мс	0,04	0,02	0,016	0,01	0,009	0,007	0,006	0,005
Т,мс	0,18	0,092	0,068	0,048	0,04	0,031	0,03	0,024
ф эксп,рад	1,39	1,36	1,47	1,30	1,41	1,42	1,26	1,30
L,мГн	15,58	13,55	10,55	11,34	13,63	13,25	12,39	11,93
ХL,Ом	0,48	0,85	0,99	1,42	2,14	2,49	2,72	2,99
ф расч,рад	0,28	0,48	0,56	0,81	1,22	1,42	1,55	1,71
Im,A	0,599	0,597	0,597	0,594	0,586	0,582	0,578	0,574

;

;

;

 

Расчёт погрешностей:

 

;

 

 

Построение графиков:

1) График зависимости X_L(f):

 

 

2) График зависимости ф (f):

 

 

3) График зависимости I(f):

Вывод: на установке было измерено напряжение тока в цепи, сопротивление, а также период и частота колебаний. Пользуясь измерениями, определил импеданс, сдвиг фаз и индуктивность на разных частотах. Результаты отличаются погрешностью в 17%,что свидетельствует об их достоверности.