Измерение коэффициента самоиндукции, ёмкости и проверка закона Ома для цепи переменного тока

Приборы и принадлежности: вольтметры (2 шт.), амперметры (2 шт.), выпрямитель ВС-24, автотрансформатор – РНШ, катушка индуктивности, батарея конденсаторов, соединительные провода.

Теоретическое введение

Пусть к конденсатору С, (рис. 1) приложено напряжение U = U₀ sint. Ток в цепи ,

– закон Ома для данной цепи (для амплитудных значений I₀, U₀). Величина , называется реактивным ёмкостным сопротивлением.

Рис. 1 Рис. 2

Под действием переменного напряжения в цепи с катушкой L (рис. 2) индуктивности в ней возникает ток , создающий в катушке ЭДС самоиндукции . Пренебрегая сопротивлением проводов катушки, считаем U = –e_L, тогда ; , где – закон Ома для данной цепи (для амплитудных значений I₀, U₀). Величина – называется реактивным индукционным сопротивлением.

Следует отметить, что в реальных условиях пренебречь сопротивлением проводов катушки нельзя.

Для цепи, состоящей из последовательно соединённых R, L, C (рис. 3), полное сопротивление цепи , где R – активное сопротивление цепи, представляющее собой активное сопротивление проводов катушки.

Эффективное напряжение , где U₀ – амплитудное значение напряжения. Эффективное значение тока , где I₀ – амплитуда тока.

Рис. 3 Рис.4

Выполнение работы

Упражнение 1. Определение индуктивного сопротивления и индуктивности катушки.

Для измерения X_L собирают схему по рис .4.

1. Подключают эту цепь к источнику постоянного напряжения, найдем – активное сопротивление катушки.

2. Подключив цепь к источнику переменного напряжения находим , где откуда найдем X_L и .

Примечание:

1) В цепи постоянного тока напряжение устанавливается не более 30 В; в цепи переменного тока при помощи автотрансформатора напряжение устанавливается не более 220 В.

2) При измерениях в цепи постоянного и переменного напряжений используются приборы с соответствующими пределами измерений.

3) В цепях постоянного тока рекомендуется использовать приборы магнитоэлектрической системы, а в цепях переменного тока – электродинамической или электромагнитной систем.

3. Результаты всех измерений и вычислений заносят в таблицу 1.

Таблица 1

№ п.п.	При постоянном токе				При переменном токе				Вычислено L, Гн
	Измерено		Вычислено		Измерено		Вычислено
	U, В	I, A	R, Ом	Rср, Ом	Uэф, В	Iэф, A	XL, Ом	XLср, Ом
1. 2. 3. 4.

5.При вычислении погрешности воспользоваться формулой . Погрешности вычисляются по классу точности измерительных приборов.

Упражнение 2. Определение ёмкостного сопротивления и ёмкости конденсатора.

Для измерения ёмкостного сопротивления конденсатора собирается цепь по схеме рис. 5.

Подключив данную цепь к источнику переменного напряжения, измеряют так как , то .

Результаты измерений и вычислений заносят в таблицу 2.

Рис. 5 Рис. 6

Таблица 2

№№ п/п	Измерено			Вычислено
	, с–1	Iэф, A	Uэф, В	XC, Ом	XCср, Ом	С, Ф
1. 2. 3. 4.

Упражнение 3. Проверка закона Ома для полной цепи переменного тока.

1. Собрать цепь по рис. 6.

2. Подключить цепь к источнику переменного напряжения и произвести измерения I_эф при различных значениях U_эф.

3. Вычислить .

4. Сравнить полученное значение Z со значением Z вычисленным по формуле

5. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 3.

Таблица 3

№№ п/п	Измерено		Вычислено
	Iэф, A	Uэф, В	, Ом	, Ом
1. 2. 3. 4.