Определение индуктивности катушки (Лабораторная работа № 11)

Лабораторная работа 11

Определение индуктивности катушки

Цель работы: изучение явления электромагнитной индукции.

Задание 1. Определить индуктивность катушки без сердечника.

Задание 2. Определить индуктивность катушки с железным сердечником.

Приборы и принадлежности: исследуемая катушка, сердечник из трансформаторной стали, вольтметр, амперметр, источник переменного тока –  (лабораторный автотрансформатор).

Теория метода

Закон Ома для квазистационарных токов (токи частотой до ) имеет вид

,                                                       (1)

где  – напряжение в цепи переменного тока;  – сопротивление в цепи переменного тока ;  – омическое или активное сопротивление;  – индуктивное сопротивление;  – емкостное сопротивление.

Для цепи с сосредоточенными и

.                                                   (2)

Из выражения (2) можно найти индуктивность катушки

,                                                   (3)

где  – круговая (циклическая) частота – число колебаний тока (или его изменений) в  секунд;  – промышленная частота переменного тока
(50 Гц).

Если катушку включить в цепь переменного тока, то в ней возникает ЭДС самоиндукции

ℰ,                                                      (4)

где  – коэффициент пропорциональности между ℰ и изменением тока во времени  или индуктивность катушки.

Так как по правилу Ленца индукционный ток  направлен против возрастания тока в цепи , то из-за уменьшения тока возникает кажущееся сопротивление индуктивности (реактивное сопротивление) (рис. 1)

.                                                        (5)

Рис. 1. Электрическая схема цепи

Выполнение работы

Задание 1. Определение индуктивности катушки без сердечника

1. Проверьте электрическую цепь по схеме рис. 1. ЛАТР (лабораторный автотрансформатор) должен быть выведен на «0» (вращением ручки ЛАТРа против часовой стрелки).

2. Катушка должна быть без сердечника. Замкните ключ  и, плавно вращая ручку ЛАТРа по часовой стрелке, подайте напряжение на катушку величиной 50 В. Снимите показания амперметра. Подавая затем 60 В и 70 В, снимите     показания амперметра и занесите все в табл. 1.

Таблица 1

Номер опыта	Наименование показателей
	,	,	,	,	,	,	,	, %
Катушка без сердечника
1
2
3
Сердечник в катушку введен
1
2
3

Задание 2. Определение индуктивности катушки с железным сердечником

1. Выведите  на «0». Введите сердечник в катушку и произведите измерения согласно п. 2 задания 1. Все данные занесите в табл. 1.

Данные одной из обмоток катушки индуктивности:  = 1200 витков,      = 14 Ом.

Zи L рассчитайте по (2) и (3). Результаты занесите в табл. 1.

Рассчитайте ошибки методом среднего арифметического для задания 1 и задания 2.

Сделайте выводы по результатам работы.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается явление электромагнитной индукции? Как читается правило Ленца? На основании какого закона возникает индуктивный ток?

2. Дайте понятие индуктивности. Единицы измерения.

3. В чем заключается явление самоиндукции?

4. Почему при включении катушки с  (омическое сопротивление)
в цепь переменного тока ее сопротивление возрастает и обозначается
буквой ?

5. Закон Ома для цепи переменного тока.

6. Векторная диаграмма напряжений. Что из нее можно извлечь?

7. Реактивные сопротивления ( и ) называют «кажущимися»
сопротивлениями. Причина такого названия.

8. Линейная частота  и как она связана с периодом колебаний и круговой или циклической частотой ?

9. Что значит омическое, или активное сопротивление?

Библиографический список

1. Савельев И. В. Курс общей физики / И. В. Савельев. – М. : Наука, 1982. – Т. 2. – Гл. XIII. – С. 181–15, 188–191. (Электромагнитная индукция.
§ 60. Явление электромагнитной индукции. § 61. Электродвижущая сила
индукции. § 64. Явление самоиндукции).

2. Грабовский Р. И. Курс физики / Р. И. Грабовский. – М. : Высш. шк., 2002. – Гл. XV. – С. 353-362. (Электрическая индукция и переменный
ток. §103. Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Правило Ленца.
§ 104. Взаимная индукция и самоиндукция).

3. Поцелуйко А. А. Общая физика : курс лекций для студентов торгово-экономических вузов / А. А. Поцелуйко; Краснояр. гос. торг.-экон. ин-т. – Красноярск, 2005. – Раздел 3.– С. 148–152. (Электромагнитная индукция.     Лекция 31).