Лабораторная установка и проведение эксперимента

Экспериментальная установка (рис.14.4) представляет собой катушку индуктивности, которая может подключаться к источнику либо постоянного, либо переменного тока промышленной частоты (f = 50 Гц), регулировка напряжения которых осуществляется потенциометром ”R”. Измерение токов иосуществляется амперметром“А”, а напряжении ина катушке индуктивности - вольтметром“V”. В установке предусмотрены не показанные на схеме элементы, позволяющие измерять одним и тем же прибором характеристики и переменного, и постоянного тока.

Измерения осуществляются в следующей последовательности:

1. В положении переключателя “R” осуществить проверку закона Ома для цепи постоянного тока, для чего измерить ток и напряжениена активном сопротивлении катушки при различных положениях ручки потенциометра.

Рис. 14.3: Схема цепи, состоящей из катушки индуктивности L,с активным сопротивлением и источника переменного напряженияU

Рис.14.4: Блок-схема экспериментальной установки

2. В положении “Z” переключателя снять зависимость тока в цепи переменного тока от напряжения на катушке.

3. Те же измерения, что и в пункте 2, осуществить для катушки с сердечником, который ввинчивается в катушку ручкой на правой панели прибора.

Обработка результатов

1. На основании результатов измерений построить зависимости ,и определить величины активного сопротивленияи полного сопротивления катушки по наклону прямыхи.

2. Вычислить индуктивность катушки без сердечника по формуле

. (14.17)

3. Вычисления п.п.2 и 3 повторить для катушки с сердечником и найти .

4. Определить магнитную проницаемость сердечника по формуле:

. (14.18)

5. Рассчитать теоретически индуктивность по формуле (14.11) по известным геометрическим размерам катушки. Сравнить расчетные и экспериментальные результаты .

Порядок расчета погрешностей

1. При анализе погрешностей экспериментальных результатов сначала оценить систематические погрешности измерительных приборов.

2. Погрешности определения активного и реактивного сопротивлений находятся по методике расчета погрешностей линеаризации.

3. Погрешность величины L оценивается по методике определения погрешности косвенных измерений.

Контрольные вопросы

1. Сформулировать основной закон электромагнитной индукции.

2. Что называется явлением самоиндукции?

3. Что называется индуктивностью контура?

4. Сформулировать закон Био-Савара-Лапласа и получить из него формулу (14.4) для индуктивности.

5. Получить формулу индуктивности для длинного соленоида.

6. Вывести закон Ома для цепи переменного тока, состоящего из последовательно включенных L и r.

7. Нарисовать эквивалентную схему катушки индуктивности.

8. Нарисовать электрическую схему измерительной установки и объяснить процедуру измерения индуктивности и сопротивления катушки.

Литература

1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. т.3 Электричество. М. Наука.1990 г.

2. А.Н. Матвеев. Электричество и магнетизм. М.: Высшая школа, 1983.

3. Э. Парселл. Электричество и магнетизм. М.:Наука, 1972.

4. С.Г. Калашников. Электричество. М.: Наука, 1985.