Порядок проведения экспериментов

Измерение реактивного сопротивления катушки индуктивности в цепи переменного тока

Цель работы:

1. Отработка практических навыков проведения эксперимента.

2. Отработка практических навыков определения параметров цепей переменного тока.

3. Закрепление теоретических сведения о методах анализа электрических цепей переменного тока.

ОБЪЕКТ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ

 

Объектом исследования является электрическая цепь переменного тока с одним источником и катушкой индуктивности L.

Средством исследования служит программа моделирования Electronics Workbench (EWB).

Общие сведения

Реактивное сопротивление

При прохождении переменного тока через реактивные элементы возникает реактивное сопротивление. Оно обусловлено в первую очередь ёмкостями и индуктивностями.

Индуктивностью в цепи переменного тока обладает катушка индуктивности, причём в идеальном случае, активным сопротивлением её обмотки пренебрегают. Реактивное сопротивление катушки переменному току создаётся благодаря её ЭДС самоиндукции. Причем с ростом частоты тока, сопротивление также растёт.

Реактивное сопротивление катушки зависит от частоты тока и индуктивности катушки

               (1)

 

Непосредственно измерить сопротивление индуктивности в цепи переменного тока невозможно. Для этого нужно сделать следующее: собрать делитель напряжения в верхнем плече которого будет индуктивность, а в нижнем резистор и измерять падение напряжения на резисторе. С увеличением частоты сопротивление индуктивности будет увеличиваться, а падение напряжения на резисторе уменьшаться.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

 

Эксперимент №1

Для измерения реактивного сопротивления катушки индуктивности потребуются два прибора - функциональный генератор и мультиметр.

1. Собрать исследуемую цепь, схема которой представлена на рис.1, установить амплитуду синусоидального напряжения Um=10в.

2. Частоту генератора следует установить 1 кГц и напряжение - 10 В. При проведении эксперимента следует записывать показания мультиметра. Частоту следует увеличивать с шагом в 10 кГц. Мультиметр должен быть установлен на измерение переменного напряжения.

Значение индуктивности L = порядковому № обучающегося (мГн)

3. Включить цепь и для различных значений частоты переменного тока провести измерение напряжения на сопротивлении и катушке индуктивности. Результаты записать в табл.1

4. По результатам измерения определить реактивное сопротивление катушки индуктивности Х_L. Результаты записать в табл.2.

5. Для каждого значения частоты рассчитать реактивное сопротивление катушки индуктивности Х_L по формуле (1). Результаты записать в табл.2.

6. Определить относительную действительную погрешность, если считать теоретическое расчётное значение Х_L расч - истинным.

7. Построить график зависимости реактивного сопротивления катушки индуктивности Х_L от напряжения U_L.

8.  Сделать выводы.

Таблица 1

№	f  к Гц	UR В	UL В
1	1
2	10
3	20
4	30
5	40
6	50
7	60
8	70
9	80
10	90
11	100

 

 

Таблица 2

f кГц	ХL измер	ХL расч
1
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100

 

 

Эксперимент №2

1. Собрать исследуемую цепь, схема которой представлена на рис.1, установить амплитуду синусоидального напряжения Um=10в,частоту генератора f =1000 Гц.

2. Включить цепь и для различных значений индуктивности провести измерение напряжения на сопротивлении и катушке индуктивности. Результаты записать в табл.3

3. По результатам измерения определить реактивное сопротивление катушки индуктивности Х_L. Результаты записать в табл.4.

4. Для каждого значения индуктивности рассчитать реактивное сопротивление катушки индуктивности Х_L по формуле (1). Результаты записать в табл.4.

5. Определить относительную действительную погрешность, если считать теоретическое расчётное значение Х_Lрасч - истинным.

6. Сделать выводы.

Таблица 3

№	L мГн	UR В	UL В
1	1
2	10
3	100
4	1000

 

 

Таблица 4

L мГн	ХLизмер	ХLрасч
1
10
100
1000

 

 

Эксперимент №3

1. Определить реактивное сопротивление цепи (Х_Lпарал) двух параллельно соединённых катушек индуктивности L = 10 мГн, если частота f=1кГц, амплитуда синусоидального напряжения Um=10в.

2. Определить реактивное сопротивление цепи (Х_Lпосл) двух последовательно соединённых катушек индуктивности L = 10 мГн, если частота f=1кГц, амплитуда синусоидального напряжения Um=10в.

Сделать выводы