ВСТУП

В цей збірник включені методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з основ теорії електромагнітного поля, які вивчаються студентами за напрямом 6.050702 “Електромеханіка”.

Виконання лабораторних робіт дозволить студентам більш глибоко вивчити теоретичний матеріал з найскладнішої частини курсу теоретичних основ електротехніки, навчитися досліджувати електричні та магнітні поля. Студенти отримають навички моделювання електричного поля в електричній машині, вивчать методи визначення електричного поля в системі зарядних тіл та експериментального визначення взаємного впливу магнітних полів індуктивно-зв’язаних контурів та навчаться визначати механічні сили взаємодії таких контурів. Ці лабораторні роботи поглиблюють інтерес студентів до теоретичної електромеханіки як базової дисципліни до вивчення дисциплін: “Електричні машини та апарати”, “Електричні вимірювання” та ін.

Міністерство освіти і науки України

Національно технічний університет України

«Київський політехнічний інститут»

Лабораторна робота №61

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТІВ ЕЛЕКТРОСТАТИЧНОЇ ІНДУКЦІЇ,

ЧАСТКОВИХ ЄМНОСТЕЙ І ПОТЕНЦІАЛЬНИХ КОЕФІЦІЄНТІВ

Виконав:_________

_________________

Перевірив:________

_________________

Київ-2009

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 61

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТІВ ЕЛЕКТРОСТАТИЧНОЇ ІНДУКЦІЇ,

ЧАСТКОВИХ ЄМНОСТЕЙ І ПОТЕНЦІАЛЬНИХ КОЕФІЦІЄНТІВ

61.1. Короткий зміст роботи

У процесі виконання роботи студент знайомиться:

1. з основними співвідношеннями, що виражають зв'язок між зарядами і потенціалами системи провідників;

2. з дослідним визначенням коефіцієнтів електростатичної індукції, потенційних коефіцієнтів і часткових ємностей трьохжильного кабелю зі свинцевою оболонкою;

3. з перевіркою існуючих зв'язків між зазначеними коефіцієнтами.

61.2. Підготовка до роботи

При підготовці до роботи необхідно:

1. Скласти протокол звіту по лабораторній роботі.

2. Ознайомитися з робочим завданням і методичними вказівками.

3. Відповісти на наступні питання:

а) як записуються рівняння, що виражають зв'язок між зарядами та потенціалами системи провідників?

б) у чому виявляється принцип взаємності стосовно до системи

заряджених провідних тіл?

в) сутність методу виміру електричного заряду за допомогою

балістичного гальванометра;

г) яким чином проводиться градуювання балістичного гальванометра?

д) який зміст мають власні і взаємні потенційні коефіцієнти,

коефіцієнти електростатичної індукції і часткові ємності?

е) чому взаємні коефіцієнти електростатичної індукції

негативні?

61.3. Опис лабораторної установки

Лабораторна установка (мал.61.1) містить джерело постійної

напруги U (випрямляч, що живиться від мережі промислової частоти), триконтактний регулювальний реостат R , вольтметр V магнітоелектричної системи, балістичний дзеркальний гальванометр G , зразковий конденсатор Со ємністю 0,01 мкф, двухполюсний двохпозиційний перемикач К1, ключ К2 і досліджуваний трьохжильний кабель зі свинцевою оболонкою. Жили кабелю підключені до затискачів, які позначені цифрами 1, 2, 3 на мал.61.1, а оболонка з'єднана з негативним полюсом джерела і заземлена. Через обмежену довжину досліджуваного кабелю його часткові ємності збільшені підпайкою конденсаторів на кінцях.

61.4. Робоче завдання

1. Зібрати схему згідно мал.61.1. Частина схеми, зображена на мал.61.1 суцільними лініями, залишається незмінною під час усієї роботи. Для виконання описаних далі досвідів потрібно лише приєднувати до контактів перемикача К1 і затиску з нульовим потенціалом зразковий конденсатор або відповідні жили досліджуваного кабелю .

2. Визначити балістичну постійну Sq гальванометра, підключивши зразковий конденсатор Со , як показано пунктиром на риc.61.1.

3. Визначити власні коефіцієнти електростатичної індукції за схемою, яка зображена на мал.61.2, де підключення жил кабелю відповідає вимірові коефіцієнта β₃₃. Аналогічно виміряти власні коефіцієнти електростатичної індукції всіх жил кабелю.

4. Визначити взаємні коефіцієнти електростатичної індукції за схемою, яка зображена на мал.61.3, де підключення жил кабелю відповідає вимірові коефіцієнта β₃₂. Виміряти всі шість взаємних коефіцієнтів електростатичної індукції, належним чином змінюючи підключення жил, і переконатися в справедливості співвідношення β_кр = β_рк , яке виражає принцип взаємності стосовно до електричного поля системи заряджених провідників. Звернути увагу на те, що при вимірі взаємних коефіцієнтів електростатичної індукції відхилення гальванометра протилежні по напрямку тим, що мали місце при вимірі власних коефіцієнтів. Отже, знаки у власних і взаємних коефіцієнтів електростатичної індукції протилежн

5. Визначити власні часткові ємності за схемою, яка зображена на мал.61.4, де підключення жил кабелю відповідає вимірові власної часткової ємності С₃₃. Необхідно вимірити всі три власні часткові ємності. Вимірювати взаємні часткові ємності не потрібно, тому що завжди виконується співвідношення С_кр= -β_кр і схема для виміру С_кр така ж, як і для виміру β_кр(див.мал.61.3).

6. Визначити власні потенційні коефіцієнти за схемою, яка зображена на мал.61.5, де підключення жив кабелю відповідає вимірові коефіцієнта α₃₃ . Необхідно вимірити всі три власних потенційних коефіцієнти. Вимір взаємних потенційних коефіцієнтів не проводиться через складність виміру потенціалу незарядженої К -ї жили, що знаходиться в електричному полі зарядженої Р–ї жили кабелю.

7. Результати вимірів занести в табл.. 61.1 – 61.4

Таблиця 61.1 Таблиця 61.2

Таблиця 61.3 Таблиця 61.4

8. Перевірити співвідношення:

9. Перевірити зв'язок між коефіцієнтами α і β, що виражається

у вигляді α_{кр =Δкр /Δ} , де:

М_кр - мінор визначника Δ, який утворюється при викреслюванні у цьому визначнику К -го рядка і Р-го стовпця.

10. Зробити і записати до протоколу звіту висновки по роботі.