100 Измерение сопротивлений в цепях переменного тока.

Сопротивления в цепи переменного тока

В цепях переменного тока выделяют следующие виды сопротивлений.

Активное. Активным называют сопротивление резистора. Условное обозначение

Единицей измерения сопротивления является Ом. Сопротивление резистора не зависит от частоты.

Реактивное. В разделе реактивные выделяют три вида сопротивлений: индуктивное xL и емкостное хс и собственно реактивное. Для индуктивного сопротивления выше была получена формула XL = ωL. Единицей измерения индуктивного сопротивления также является Ом. Величина xL линейно зависит от частоты.

Для емкостного сопротивления выше была получена формула XC = 1 / ωC. Единицей измерения емкостного сопротивления является Ом. Величина хс зависит от частоты по обратно-пропорциональному закону. Просто реактивным сопротивлением цепи называют величину X = XL - XC.

Полное сопротивление. Полным сопротивлением цепи называют величину

.

Из этого соотношения следует, что сопротивления Z, R и X образуют треугольник: Z – гипотенуза, R и X – катеты. Для удобства в этом треугольнике рассматривают угол φ, который определяют уравнением

φ = arctg((XL - XC) / R),

и называют углом сдвига фаз. С учетом него можно дать дополнительные связи

R = Z cos φ,

X = Z sin φ.

101. Измерение емкостей конденсаторов.

Есть разные способы измерения емкости: способ амперметра-вольтметра, мостовой способ, способ баллистического гальванометра, по времени разряда конденсатора через резистор известного сопротивления, резонансный способ и др. 

Одним из более обычных является способ амперметра-вольтметра.

Емкость конденсатора С0 обязана быть значимой (сопротивление его не достаточно), чтоб вольтметр V2 вносил незначимые конфигурации в электронную цепь. При С0 >> Сх выражение для расчета емкости можно упростить:

С0 - U2

Мостовой способ аналогичен соответственному способу измерения активного сопротивления. 

В качестве указателя равновесия (индикатора нуля И) могут употребляться осциллографы, вибрационные гальванометры и др.

Условие равновесия моста в данном случае записывается в всеохватывающей.

Если в 2-ух смежных плечах включены активные сопротивления, то в 2-ух остальных смежных плечах должны быть непременно сопротивления 1-го нрава - индуктивности, либо емкости. Если активные сопротивления включены в обратные плечи, то в два остальных обратных плеча нужно включить различные по нраву сопротивления: в одно плечо - индуктивность, в другое - емкость.

В качестве эталонного конденсатора Cj обычно употребляется воздушный конденсатор с малыми потерями.

Баллистическими именуют чувствительные гальванометры, у каких период собственных колебаний рамки чрезвычайно большенный. В баллистическом режиме может работать хоть какой устройство магнитоэлектрической системы, если ток в цепи устройства протекает в течение времени, во много раз наименьшего периода собственных колебаний его подвижной рамки. При разряде конденсатора через баллистический гальванометр отброс стрелки гальванометра пропорционален протекающему через него заряду.

Баллистическая неизменная гальванометра - это отношение заряда q, протекшего через рамку гальванометра, к числу делений n, на которое отклонилась стрелка: k = q/n. Для определения баллистической неизменной пару раз проводят опыт с конденсаторами известной емкости. Заряд конденсатора рассчитывается по формуле q = CU, где q - заряд на одной из обкладок конденсатора, C - емкость конденсатора, а U - напряжение меж обкладками конденсатора. Тогда k = CU/n. Из нескольких опытов при разных напряжениях меж обкладками конденсатора и разных значениях емкости определяют среднее значение баллистической неизменной гальванометра.

Обширно применяется метод измерения емкости конденсатора по величине среднего значения силы разрядного тока измеряемого конденсатора, временами перезаряжаемого с частотой f.

При замкнутых контактах ключа SA1 исследуемый конденсатор C заряжается по цепи: плюс источника питания, полупроводниковый диодик VD1, замкнутые контакты ключа, минус источника. При разомкнутом ключе ток разрядки конденсатора протекает по цепи: правая обкладка конденсатора, микроамперметр, резистор, R1, левая обкладка конденсатора. Диодик VD1 (германиевый) выбирают так, чтоб напряжение на нем в прямом направлении было как можно меньше, тогда ток зарядки, протекающий через микроамперметр, чрезвычайно мал. В неких устройствах для исключения тока зарядки конденсатора через микроамперметр поочередно с микроамперметром включают добавочно диодик, через который будет протекать ток разрядки конденсатора

Одним из способов измерения индуктивности является способ вольтметра-амперметра. При его использовании нужно выполнение условия: активное сопротивление катушки RL обязано быть существенно меньше ее индуктивного сопротивления XL.

102. Измерение индуктивности и взаимной индуктивности.

103 Измерение магнитного потока.

Магни́тный пото́к — поток   как интеграл вектора магнитной индукции   через конечную поверхность  . Определяется через интеграл по поверхности

при этом векторный элемент площади поверхности определяется как

где   — единичный вектор, нормальный к поверхности.

Также магнитный поток можно рассчитать как скалярное произведение вектора магнитной индукции на вектор площади:

где α — угол между вектором магнитной индукции и нормалью к плоскости площади.

Магнитный поток через контур также можно выразить через циркуляцию векторного потенциала магнитного поля по этому контуру:

104. Измерение магнитной индукции и напряженности магнитного поля.

Напряжённость магни́тного по́ля (стандартное обозначение Н) — векторная физическая величина, равная разности вектора магнитной индукции B и вектора намагниченности M.

В Международной системе единиц (СИ):   где   — магнитная постоянная.

В системе СГС: 

В простейшем случае изотропной (по магнитным свойствам) среды и в приближении достаточно низких частот изменения поля B и H просто пропорциональны друг другу, отличаясь просто числовым множителем (зависящим от среды) B = μ H в системе СГС или B = μ₀μ H в системе СИ (см. Магнитная проницаемость, также см. Магнитная восприимчивость).

В системе СГС напряжённость магнитного поля измеряется в эрстедах (Э), в системе СИ — в амперах на метр (А/м). В технике эрстед постепенно вытесняется единицей СИ — ампером на метр.

1 Э = 1000/(4π) А/м ≈ 79,5775 А/м.

1 А/м = 4π/1000 Э ≈ 0,01256637 Э.

Магни́тная инду́кция   — векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля (его действия на заряженные частицы) в данной точке пространства. Определяет, с какойсилой   магнитное поле действует на заряд  , движущийся со скоростью  .

Более конкретно,   — это такой вектор, что сила Лоренца  , действующая со стороны магнитного поля^[1] на заряд  , движущийся со скоростью  , равна

где косым крестом обозначено векторное произведение, α — угол между векторами скорости и магнитной индукции (направление вектора   перпендикулярно им обоим и направлено по правилу буравчика).

Также магнитная индукция может быть определена^[2] как отношение максимального механического момента сил, действующих на рамку с током, помещенную в однородное поле, к произведениюсилы тока в рамке на её площадь.

Является основной фундаментальной характеристикой магнитного поля, аналогичной вектору напряжённости электрического поля.

В системе СГС магнитная индукция поля измеряется в гауссах (Гс), в системе СИ — в теслах (Тл)

1 Тл = 10⁴ Гс

Магнитометры, применяемые для измерения магнитной индукции, называют тесламетрами.