Хід роботи

1. Зібрати схему (на платі №1), представлену на рисунку нижче:

Рисунок 5.7 – Схема паралельного з‘єднання опорів.

2. На блоці живлення встановити перемикач «~ 6.3 B –» в положення «–».

3. Після подачі напруги на схему встановити значення живлячої ЕРС Е = 5 В за допомогою потенціометра на лицьовий панелі блоку живлення. Значення напруги контролювати вольтметром V1.

4. Записати значення струмів і напруг в схемі в таблицю 5.1.

Таблиця 5.6 – Таблиця вимірювань та розрахунків.

Е, В	I1, А	I2, мА	I3, мА	U2, B	U3, B	U4 = U5, B
Рдж, Вт	Р2, Вт	Р3, Вт	Р4, Вт	Р5, Вт	Адж, Дж	Адж, кВт∙г

5. Розрахувати та занести в таблицю 4.1 значення потужності джерела живлення.

.

6. Розрахувати значення потужностей всіх споживачів схеми.

, , , .

7. Перевірити баланс потужності.

.

8. Розрахувати роботу джерела живлення за 1 годину.

9. Протокол повинен містити назву, мету роботи, перелік та метрологічні параметри приладів, схему на рис. 5.2, таблицю 5.1, розрахункові формули та результати, висновок про виконання балансу потужності.

6. Лабораторна робота № Дослідження електричного кола змінного струму з активним та індуктивним опорами.

Мета роботи: навчитися вимірювати активний опір та індуктивність котушки індуктивності, перевірити дію закону Ома та другого закону Кирхгофа в колах змінного струму.

Прилади та обладнання, що використовується:

• V1 вольтметр змінного струму 250 В;

• А1 міліамперметр змінного струму 300 мА;

• W1 ватметр змінного струму 60 Вт;

• Плата №2.

Необхідна кількість провідників – 9 (2 довгих провідника та 5 коротких з вилками на обох кінцях, 2 провідника з вилкою на одному кінці та штепселем на другому).

Стислі теоретичні відомості

Будь–яка зміна струму і в колі з котушкою індуктивності викликає зміну магнітного потоку Ф, створеного цим струмом. Змінний магнітний потік пронизує всі витки котушки індуктивності і в свою чергу викликає в ній появу ЕРС відповідно закону електромагнітної індукції.

.

ЕРС, обумовлену зміною власного магнітного потоку, називають ЕРС самоіндукції і позначають е_L.

Добуток wФ, позначений , прийнято називати потокозчепленням.

При відсутності феромагнітних матеріалів (наприклад, сталевого осердя) потокозчеплення пропорційне протікаючому струму і:  = Li . Коефіцієнт L, значення якого залежить від числа витків, а також від розмірів і конфігурації електричного кола, називають індуктивністю. Одиниця виміру індуктивності – Генрі (Гн).

Враховуючи визначення потокозчеплення через індуктивність, вираз для ЕРС самоіндукції можна записати у вигляді: .

Цей вираз свідчить, що при збільшенні струму е_L направлена протилежно струму, а при зменшенні струму ЕРС е_L співпадає за напрямком із струмом. Отже ЕРС самоіндукції протидіє як збільшенню, так і зменшенню струму. Ця протидія тим більше, чим більша індуктивність L кола.

Таким чином, індуктивність L характеризує здатність кола протидіяти змінам електричного струму, що протікає в колі.

При проходженні змінного синусоїдального струму ЕРС самоіндукції повинна повністю урівноважувати прикладену напругу, тобто

звідки

де .

Зсув фаз (–90), що з’явився, показує, що струм в котушці індуктивності відстає від прикладеної напруги і зсунутий на –90 або –/2 відносно напруги.

Добуток L має розмірність опору (Ом) і має назву реактивним опором індуктивності, або індуктивним опором (позначається Х_L), а вираз є закон Ома для індуктивності. Х_L = L = 2fL.

Векторні діаграми ідеальних котушок можуть мати вид:

Миттєва потужність:

p_L = ui = U_m·sin t  I_m sin (t – 90) =

О тже потужність змінюється за синусоїдальним законом з подвійною частотою 2. Амплітудне значення миттєвої потужності:

В додатний півперіод індуктивність споживає енергію від мережі і накопичує її у вигляді енергії магнітного поля.

У від’ємний півперіод індуктивність стає джерелом електричної енергії і віддає в мережу накопичену енергію магнітного поля.

Отже в ідеальній котушці здійснюється періодичний обмін енергією між зовнішнім джерелом і магнітним полем. Середня (активна) потужність дорівнює нулю.

Для кількісної оцінки інтенсивності обміну електричною енергією між джерелом і індуктивним навантаженням введене поняття реактивної потужності Q_L = UI = I ² X_L.