Temat07

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Ćwiczenie 7
Samoindukcja cewki
Cel ćwiczenia
Wyznaczenie współczynnika samoindukcji cewki (indukcyjności
L
) poprzez porównanie
impedancji dla prądu zmiennego i rezystancji dla prądu stałego.
Wymagane wiadomości teoretyczne
Prawo Ohma, prawo indukcji Faradaya, samoindukcja cewki, rezystancja, reaktancja,
impedancja, konduktancja, susceptancja, admitancja, częstość, częstotliwość, przesunięcie
fazowe między zmiennym napięciem i prądem, krzywa namagnesowania ferromagnetyka.
Aparatura
W ćwiczeniu badamy dwie różne cewki, mierząc przepływający przez nie prąd w funkcji
przyłożonego napięcia stałego lub zmiennego:
Napięcie na cewce regulowane jest za pośrednictwem ślizgacza „S” drutowego
potencjometru suwakowego. Woltomierz i amperomierz cyfrowy posiadają przełączniki
zakresu oraz rodzaju wielkości mierzonej.
Do dyspozycji są dwa alternatywne źródła zasilania: zasilacz napięcia stałego 12 V = oraz
transformator napięcia zmiennego 220/12 V 50 Hz ~.
Badane cewki nawinięte są na wspólnym rdzeniu (podłącza się dwa z czterech zacisków).
Wykonanie ćwiczenia
1. Zestawić układ według podanego schematu – podłączyć pierwszą cewkę, ustawić
mierniki na właściwy tryb pracy (pomiar prądu i napięcia stałego na zakresie 2 A i 20 V).
2. Podłączyć źródło napięcia stałego, sprawdzić czy zakresy przyrządów są optymalnie
dobrane.
3.
Zmieniając napięcie potencjometrem zmierzyć zależność prądu od napięcia
I
=
(
U
=
)
(kilkanaście par punktów pomiarowych z zakresu 0÷12 V).
4.
Wyłączyć zasilanie, podłączyć drugą cewkę i powtórzyć dla niej pomiar charakterystyki
I
=
(
U
=
) dla prądu stałego.
5. Odłączyć zasilanie prądem stałym, podłączyć transformator.
6. Skorygować ustawienie amperomierza (mniejsze prądy spowodowane reaktancją cewki
wymagają być może zmniejszenia zakresu pomiarowego).
7.
Zmierzyć zależność prądu zmiennego od napięcia
I
~
(
U
~
) podobnie jak w punkcie 3.
8. Wyłączyć transformator i przekonfigurować układ w celu pomiaru pierwszej cewki.
Opracowanie wyników
1. Dla każdej cewki należy narysować zmierzone charakterystyki prądu w funkcji napięcia.
O ile prowadzący ćwiczenia nie zaleci inaczej, wskazane jest wykonanie dwóch
wykresów – po jednym dla każdej cewki, aby porównać zależności dla prądu stałego i
zmiennego.
2.
Posługując się metodą najmniejszych kwadratów dopasować dane doświadczalne do
funkcji liniowej
I
(
U
)=
G
*
U
, gdzie
G
jest konduktancją (w przypadku prądu stałego) lub
admitancją (w przypadku prądu zmiennego). Dopasowane proste nanieść na wykresy.
3. Na podstawie wyznaczonej konduktancji i admitancji obliczyć rezystancję zwojów cewki
oraz jej reaktancję.
4.
Znając częstość zmian napięcia w sieci energetycznej oraz obliczoną reaktancję
wyznaczyć współczynnik samoindukcji cewki
L
oraz błąd jego wyznaczenia 
L
.
5.
Na podstawie uzyskanych wyników można obliczyć tangens kąta przesunięcia fazowego:
tg=
L
/
R
.
Wyliczyć kąt przesunięcia fazowego prądu względem napięcia) w stopniach.
Literatura
1. D. Halliday, R. Resnick,
Fizyka
, tom II. PWN, Warszawa 1984.
2.
Pracownia Fizyczna Wydziału Fizyki i Techniki Jądrowej AGH
. Część I, wydanie trzecie,
pod redakcją Andrzeja Zięby, Kraków 2002. Skrypty uczelniane SU 1642, str. 137.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]