Материал: Руководство по выполнению базовых экспериментов эцпет. 001 Рбэ (902) 2006

Катушка индуктивности в цепи переменного тока оказывает токоограничивающий эффект благодаря индуктируемой в ней противоЭДС. Этот токоограничивающий эффект принято выражать как индуктивное реактивное сопротивление (индуктивный реактанс) X_L.

Величина индуктивного реактанса X_L зависит от величины индуктивности катушки, измеряемой в Генри, и частоты приложенного напряжения переменного тока. В случае синусоидального напряжения имеем
X_L = L = 2fL ,
где X_L- реактивное индуктивное сопротивление, Ом,

L - индуктивность катушки, Гн.

Если активное сопротивление катушки мало и им можно пренебречь, то реактивное (индуктивное) сопротивление можно определить через действующие значения или амплитуды напряжения и тока:
X_L = U_L  I_Lили X_L = U_Lm  I_Lm.

5.2.2. Экспериментальная часть

Задание
Выведите на дисплей виртуального осциллографа кривые тока и напряжения различных катушек индуктивности при различных частотах и постройте зависимость X_L= f(f). Соответствующий индуктивный реактанс находится по амплитудным значениям тока и напряжения из осциллограмм и проверяется по формуле X_L = L.
Порядок выполнения эксперимента

Соберите цепь согласно схеме (рис. 5.2.1.), подсоедините к ее входу регулируемый источник синусоидального напряжения с параметрами U= 5 В, f = 1 кГц.

Рис. 5.2.1.

Включите виртуальные приборы V0, A1 и осциллограф.
«Подключите» два входа осциллографа к приборам V0 и A1, а остальные отключите.
Установите параметры развёртки осциллографа так, чтобы на экране было изображение примерно одного-двух периодов напряжения и тока.
Снимите с осциллограммы амплитудные значения U_m и I_mдля индуктивностей и частот, указанных в табл. 4.2.1, и занесите их в соответствующие ячейки таблицы.

Таблица 5.2.1

f, кГц

0,5

1,5

U_mL, В

100 мГн

U_mL, В

40 мГн

U_mL, В

10 мГн

I_mL, мА

100 мГн

I_mL, мА

40 мГн

I_mL, мА

10 мГн

X_L =

U_m I_m, кОм

100 мГн

40 мГн

10 мГн

X_L = L,

Ком

100 мГн

40 мГн

10 мГн

Вычислите величины X_L по формулам U_m I_m и L и занесите их в табл. 5.2.1.
Перенесите величины X_L на график (рис. 5.2.2) для построения кривой X_L= f(f).

Рис. 5.2.2
Вопрос 1: Как зависит индуктивное сопротивление от частоты?

Ответ: ........................
Вопрос 2: Чем объясняется различие значений X_L, вычисленных по формулам U_m I_m и L?

Ответ: ........................

5.3. Последовательное соединение катушек индуктивности

5.3.1. Общие сведения

Когда несколько катушек соединены последовательно (рис. 5.3.1), эквивалентная индуктивность цепи равна сумме индуктивностей отдельных катушек:
L_Э = L₁+ L₂+ L₃+ ...

Рис. 5.3.1

Падения напряжения на отдельных катушках пропорциональны соответствующим индуктивным сопротивлениям и их сумма равна приложенному напряжению U . Ток в любой точке последовательной цепи с катушками один и тот же.

5.3.2. Экспериментальная часть

Задание
Докажите путем измерения тока и напряжения в предположении X_L = L, что при последовательном соединении катушек эквивалентная индуктивность цепи равна сумме индуктивностей отдельных катушек.
Порядок выполнения эксперимента

Соберите цепь согласно схеме (рис. 5.3.2) и подсоедините регулируемый источник синусоидального напряжения с параметрами U = 5 В и f = 1 кГц.

Рис. 5.3.2.

Измерьте с помощью мультиметров или виртуальных приборов А1 и V1 действующие значения тока в цепи, приложенного напряжения и напряжения на каждой катушке. Результаты измерений занесите в табл. 5.3.1.

Таблица 5.3.1

I, мА	U, В	U_L₁, B	U_L2, B	U_L3, B

Рассчитайте реактивные сопротивления и индуктивности катушек, эквивалентную индуктивность цепи по данным измерений.

Вычисление индуктивных реактансов:
X_L₁= U_L₁ I_L=
X_L2= U_L2 I_L=
X_L3= U_L3 I_L=
X_Э= U I=
Вычисление угловой частоты:

 = 2f =
Вычисление индуктивностей:

L₁= X_L₁   =
L₂= X_L₂   =
L₃= X_L₃   =
L_Э= X_L_Э   =

5.4. Параллельное соединение катушек индуктивности

5.4.1. Общие сведения

При параллельном соединении катушек (рис. 5.4.1) эквивалентная индуктивность цепи меньше индуктивности наименьшей катушки. Вычисляется она по формуле:
1/L_Э = 1  (1  L₁ + 1  L₂+ 1  L₃+...).

Рис. 5.4.1
Если последовательно соединены только 2 катушки, общая индуктивность равна
L_Э = L₁  L₂ (L₁ + L₂).
Токи в отдельных катушках обратно пропорциональны соответствующим индуктивностям и их сумма равна общему току цепи. Напряжение, приложенное к каждой катушке, одинаково и равно U_.

5.4.2. Экспериментальная часть

Задание
Докажите путем измерения токов и напряжений, что эквивалентная индуктивность цепи с параллельным соединением катушек меньше индуктивности наименьшей катушки и что измеренные индуктивные реактансы и индуктивности связаны соотношением:

X_L= L
Порядок выполнения эксперимента

Соберите цепь согласно схеме (рис. 5.4.2), подсоедините регулируемый источник синусоидального напряжения с параметрами U = 5 В и f = 1 кГц.
Измерьте с помощью мультиметра или виртуальных приборов общий ток цепи I,

Рис. 5.4.2
токи параллельных ветвей I_1,I₂, I₃ и падения напряжение U на катушках, занесите данные измерений в табл. 5.4.1

Таблица 5.4.1

U, В	I, мА	I₁, мА	I₂, мА	I₃, мА

Вычислите индуктивные реактансы X_L_Э,X_L_1,X_L_2,X_L₃по формуле X_L=U I_L.
Определите индуктивности отдельных катушек и общую индуктивность цепи по формуле L= X_L .

Проверьте вычислениями величину индуктивности L_Э, найденную экспериментально.

Вычисление индуктивных реактансов:
X_L₁= U_L₁ I_L₁=

X_L2= U_L2 I_L2=

X_L3= U_L3 I_L3=

X_L_Э= U I=
Вычисление индуктивностей:

L₁= X_L₁   =

L₂= X_L₂   =

L₃= X_L₃   =

L_Э= X_L_Э   =
Проверка общей индуктивности расчетом:
L_Э = 1  (1  L₁ + 1  L₂+ 1  L₃) =.

Источник: https://files.student-it.ru/previewfile/273546

Смотрите также:







Изложение содержания дела, по которому приняты судебные постановления
_-___-~1
_1-тема-СтрМетал
_10_Эмиль Золя для эл версии