- •Лабораторна робота № 53 вивчення роботи релаксаційного генератора
- •1. Поняття про релаксаційні коливання.
- •2. Струм в газах. Види газових розрядів.
- •3. Релаксаційний генератор на неоновій лампі.
- •4. Принцип експериментального методу.
- •5. Оцінка похибок експерименту.
- •6. Послідовність виконання роботи.
- •7. Додаткове завдання 1.
- •8. Додаткове завдання 2.
- •Лабораторна робота № 54 визначення індуктивності соленоїда та ємності конденсатора методом вимірювання їх реактивних опорів у колі змінного струму
- •1. Змінний електричний струм
- •2. Активний опір в колі змінного струму
- •3. Ємність у колі змінного струму
- •4. Індуктивність у колі змінного струму
- •5. Активний опір, індуктивність та ємність у колі змінного струму
- •6. Принцип експериментального визначення ємності конденсатора методом вимірювання його реактивного опору.
- •7. Визначення індуктивності соленоїда
- •8. Похибки методу
- •9. Послідовність виконання роботи
- •9. Приклади технічного застосування індуктивного та ємнісного опорів.
- •10. Контрольні питання
- •Лабораторна робота № 55 вивчення резонансу в електричному коливальному контурі
- •1. Електричний коливальний контур. Вільні незатухаючі коливання
- •2. Вільні затухаючі коливання в контурі
- •3. Вимушені коливання в контурі. Явище резонансу
- •4. Послідовність виконання роботи
- •Контрольні питання
- •Лабораторна робота № 60 визначення довжини електромагнітної хвилі за допомогою двопровідної лінії
- •1. Основи теорії максвелла
- •2. Електромагнітні хвилі.
- •3. Стояча електромагнітна хвиля.
- •4. Експериментальне дослідження стоячих електромагнітних хвиль.
- •5. Послідовність виконання лабораторної роботи.
- •6 .Випромінювання і прийом електромагнітних хвиль. Передача інформації за допомогою електромагнітних хвиль.
- •Контрольні питання.
- •Перелік використаних джерел
4. Індуктивність у колі змінного струму
Якщо в провідному контурі тече струм силою І, то такий струм створює магнітне поле і площу контуру пронизує магнітний потік Ф, який пропорційний силі струму в цьому контурі
, (54.13)
де коефіцієнтом пропорційності є величина L, яка називається індуктивністю і вимірюється в Гн (генрі1), так, що 1 Гн = 1 Вб/А.
При зміні струму на dI магнітний потік змінюється на dФ
, (54.14)
тоді згідно закону електромагнітної індукції
, (54.15)
в цьому контурі виникає ЕРС, яка отримала назву ЕРС самоіндукції
. (54.16)
З (54.16) випливає, що , тобто 1 Гн індуктивність такого контуру в якому при зміні сили струму з швидкістю 1 А/с виникає ЕРС самоіндукції 1 В.
Якщо в колі змінного струму знаходиться індуктивність L, наприклад, соленоїд (рис.54.5), то внаслідок явища самоіндукції коливання сили струму не будуть співпадати по фазі з коливаннями напруги. Дійсно, збільшенню струму в соленоїді перешкоджає ЕРС самоіндукції, внаслідок чого сила струму досягає максимального значення пізніше в порівнянні з максимальним значенням напруги.
Таким чином струм в колі з індуктивністю зумовлений дією прикладеної змінної напруги U та ЕРС самоіндукції і закон Ома для такого кола прийме вигляд:
. (54.17)
Розглянемо коло, де активний опір відсутній (R=0), тоді
, (54.18)
враховуючи (54.16) отримаємо
. (54.19)
Нехай струм в колі змінюється за законом
, (54.20)
Взявши похідну згідно (54.14) будемо мати
, (54.21)
і порівнюючи з (54.20) бачимо, що коливання сили струму відстають за фазою на /2, що можна зобразити векторною діаграмою
В (54.21) величина визначає максимальне (амплітудне) значення напруги
. (54.22)
Порівнюючи цей вираз із законом Ома U=IR легко бачити, що величина L грає роль опору, який називається індуктивним реактивним опором
. (54.23)
5. Активний опір, індуктивність та ємність у колі змінного струму
В електричних колах можуть бути одночасно активні та реактивні опори. На рис.54.7 наведена схема послідовного з’єднання активного опору R, індуктивності L та ємності (конденсатора) С.
В раховуючи фазові співвідношення між коливаннями сили струму і напруги на кожному елементі такого кола, векторна діаграма кола буде мати вигляд (54.8), де UR – максимальна напруга на активному опорі, UL – на індуктивності, UC – на ємності, Io – максимальне значення струму, однакове для всіх ділянок. Виконавши векторне додавання напруг, будемо мати, що модуль результуючої напруги дорівнює
, (54.24)
враховуючи (54.11) та (54.22) одержимо
, (54.25)
або
, (54.26)
Отриманий вираз називають законом Ома для кола змінного струму, а величину
, (54.27)
називають повним опором, або імпедансом (від грецького – „повний”).
6. Принцип експериментального визначення ємності конденсатора методом вимірювання його реактивного опору.
Якщо в колі змінного струму знаходиться тільки ємнісний опір (конденсатор), то з (54.26) отримаємо (54.28). Виміривши ефективні значення напруги та струму в колі, яке містить конденсатор, за формулою (54.28) можна підрахувати ємнісний опір конденсатора, а виміривши частоту змінного струму ν і враховуючи, що ω=2πν, отримаємо вираз (54.29) для розрахунку ємності конденсатора.
(54.28)
(54.29)
Таким чином, принцип даного експериментального методу визначення ємності конденсатора базується на вимірюванні його реактивного опору в колі змінного струму.