10. Сделайте выводы по результатам работы.

Лабораторная работа №28

Определение индуктивности катушки и магнитной проницаемости ферромагнитного тела

Методика эксперимента

При прохождении электрического тока по катушке, содержащей N витков, возникает полный магнитный поток (потокосцепление) через витки катушки. Если витки пронизываются одним и тем же потоком, то

NФ, (1)

где Ф – магнитный поток, пронизывающий плоскость одного витка. Т.к. магнитный поток пропорционален силе тока I в контуре, то и потокосцепление пропорционально силе тока I. Величину, связывающую и I, называют индуктивностью контура L, т.е.

=LI. (2)

Если контур жёсткий и вблизи него нет ферромагнитных тел, то индуктивность L=const и зависит только от формы и размеров контура. Если контур находится в ферромагнитной среде, то индуктивность будет ещё зависеть от магнитной проницаемости ферромагнетика.

Рассмотрим цепь, содержащую катушку с активным сопротивлением R и индуктивностью L (рис.28.1).

Рис.28.1

Если по цепи протекает переменный ток

, (3)

где – циклическая частота переменного тока, то в цепи кроме сторонней э.д.с.

, (4)

где – сдвиг фаз между током и сторонней э.д.с., действующей в цепи, появляется э.д.с. самоиндукции

( при L=const) (5). Подставив (3) в (5) получим

(6)

Закон Кирхгофа для данной цепи будет иметь вид:

(7).

Подставив (3), (4) и (6), в (7) получим

(8).

На рис. 28.2 показана векторная диаграмма напряжений,

соответствующая выражению (8).

Из рис. 28.2 следует, что . Величина

(9)

называется полным сопротивлением цепи, содержащей активное R и индуктивное L сопротивления.

Из формулы (9) следует, что зная полное и активное сопротивления контура, можно определить его индуктивность по формуле:

(10)

Изменяя свойства контура, можно проследить, как будет изменяться индуктивность.

Задание 1. Определение индуктивности контура.

Схема электрической цепи.

Рис.28.3

Порядок выполнения задания

1. Соберите электрическую цепь по схеме рис.28.3 включив между точками f и e катушку без сердечника – элемент а.

2. Определите для электроизмерительных приборов, используемых в данном задании, их систему, класс точности, цену деления, ошибку измерения. Данные занесите в таблицу 1 рабочей тетради.

3. Подключите собранную схему к источнику постоянного напряжения.

4. Снимите показания амперметра и вольтметра при трёх различных положениях движка реостата. Результаты занесите в таблицу 2 рабочей тетради.

5. Рассчитайте активное сопротивление по формуле и среднее значение R. Результаты занесите в таблицу 3 рабочей тетради.

6. Подключите собранную схему к источнику переменного напряжения. Проследите, чтобы все электроизмерительные приборы были рассчитаны на переменный ток и повторите пункт 4.

7. Рассчитайте полное сопротивление по формуле и среднее значение Z. Результаты занесите в таблицу 3 рабочей тетради.

8. Наденьте катушку на сердечник (электрическая схема рис.28.3 – между точками f и e подключен элемент б). Снимите показания амперметра и вольтметра.

9. Результаты занесите в таблицу 2 рабочей тетради.

10. Рассчитайте Z и результаты занесите в таблицу 3 рабочей тетради.

11. Замкните сердечник (электрическая схема рис.3 – между точками f и e подключен элемент в). Снимите показания амперметра и вольтметра.

12. Рассчитайте Z и результаты занесите в таблицу 3 рабочей тетради.

13. Рассчитайте индуктивность по формуле (10) для разных режимов и результаты занесите в таблицу 3 рабочей тетради.