11430

ЗАКОН ОМА В ЦЕПЯХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Лабораторная работа

Физика

Лабораторная работа №18 Часть I ЗАКОН ОМА В ЦЕПЯХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ЦЕЛЬ: 1. Овладеть методикой измерения L и С убедиться в выполнимости закона Ома для цепи переменного тока. ПРИБОРЫ: 1. Регулятор напряжения школьный РНШ 55. 2. Вольтметр Э 515 75 600 B. 3. Ампермет...

Русский

2013-04-07

329.5 KB

16 чел.

Лабораторная работа №18

Часть I

ЗАКОН ОМА В ЦЕПЯХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

ЦЕЛЬ:

1. Овладеть методикой измерения L и С, убедиться в выполнимости закона Ома для цепи переменного тока.

ПРИБОРЫ:

1. Регулятор напряжения школьный РНШ - 55.

2. Вольтметр Э - 515 (75 - 600 B).

3. Амперметр Э - 514 (1 - 2 A).

4. Батарея конденсаторов 8 - 16 мкФ.

5. Катушка индуктивности 1200 и 2400 витков.

6. Ключ и соединительные провода.

7. Омметр М371.

ТЕОРИЯ РАБОТЫ

Если включить последовательно в цепь переменного тока активное сопротивление R, катушку индуктивности L и конденсатор С, то в такой цепи, кроме активного сопротивления, возникнут еще два, так называемых реактивных, сопротивления – индуктивное и ёмкостное. Величины реактивных сопротивлений зависят от частоты переменного тока индуктивности катушки и емкости конденсатора. Сила тока в такой цепи, как известно, определяется по закону Ома для переменного тока:

 (1),

где   R  - активное сопротивление катушки,

ХL - индуктивное сопротивление,

Хс - емкостное сопротивление.

Знаменатель выражения (1) представляет собой так называемое кажущееся сопротивление переменному току Z:

 (2).

Индуктивное и емкостное сопротивления определяются из соотношений:

 (3),

 (4),

где  f - частота переменного тока,

L - индуктивность,

= 2f - круговая частота.

С - емкость.

Тогда формулу (2) можно переписать

  (2а).

Поскольку сама катушка индуктивности оказывает переменному току не только индуктивное сопротивление, но и активное, то для цепи, содержащей конденсатор и катушку, применимо соотношение (1), где R – активное сопротивление самой катушки индуктивности.

1. Если в цепь переменного тока включить только катушку, обладающую и активным сопротивлением, то по показаниям вольтметра и амперметра можно определить кажущееся сопротивление переменному току ZL как

             (5).

Но с другой стороны это же сопротивление можно выразить через частоту переменного тока, активное сопротивление и индуктивность катушки:

(6).

Из соотношения (6) можно определить индуктивность катушки:

   (7).

2.При наличии в цепи переменного тока только конденсатора С можно определить его кажущееся сопротивление переменному току как

   (8),

которое в этом  случае равно емкостному сопротивлению конденсатора. Зная частоту переменного тока, легко вычислить емкость конденсатора:

  (9).

Тогда

МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ

1.Собрать схему (Рис. 1) для измерения с помощью амперметра и вольтметра полного (кажущегося) сопротивления ZL цепи, содержащей катушку индуктивности.

2. Для определения ZL необходимо взять не менее 3-х значений напряжения и соответствующих значений тока. По формуле (5) определить ZL. Найти среднее значение ZL. Определить ZL. среднюю арифметическую погрешность.

3.По формуле (7), используя . ZLсредн., определить величину индуктивности катушки. Результаты прямых и косвенных измерений и расчетов внести в табл.1. Частоту колебаний «f» переменного тока в сети взять равной 50 Гц. Активное сопротивление катушки измерить омметром М371, погрешность R взять равной цене деления омметра. Получить из рабочей формулы(7) формулу для расчета L, рассчитать L, используя ZL.

Таблица 1

IL

L

U

UL

R

R

f

f

ZL

ZL

L

L

А

А

В

В

Ом

Ом

Гц

Гц

Ом

Ом

Гн

Гн

%

1

2

3

4

Ср

50,0

0,5

Затененные клетки не заполняются.

Примечание: во избежание перегревания катушки и изменения в связи с этим ее активного сопротивления, пропускать через катушку ток не свыше 1 А.

4.Собрать схему (рис. 2) для измерения с помощью амперметра и вольтметра емкостного сопротивления конденсатора.

5.Произвести не менее 3-х измерений тока и напряжения. По формуле (8) определить ХС. Найти среднее значение ХС. Определить ХС как среднюю арифметическую погрешность.

  1.  Определить величину емкости конденсатора С по формуле (10), используя значение ХС среднее. Результаты измерений и расчетов внести в табл.2. Из рабочей формулы (10) получить формулу для расчета С, рассчитать С, используя ХС.

Таблица 2

№пп

IC

C

UC

UC

f

f

XC

XC

С

C

А

А

В

В

Гц

Гц

Ом

Ом

Ф

Ф

%

1

2

3

4

ср.

50,0

0,5

.

ВНИМАНИЕ! Напряжение на конденсаторе не должно превышать 30В, т.к. магазин емкости предназначен для напряжения 42В в школьном физическом кабинете.

7.По формуле (2а) рассчитать кажущееся сопротивление Zтеорет. переменному току для цепи, содержащей активное сопротивление R, катушку индуктивности L и конденсатор С. Все данные взять из табл.1 и 2. В табл.3 внести Zтеорет.. Получить формулу для расчета Zтеорет. из формулы (2а). Значения R, L, C, f взять из таблиц 1 и 2.

8.Проверить опытным путем рассчитанный результат. Для этого собрать цепь по схеме (рис.3).      

        Табл.3

I

I

U

U

Zэксп

Zэксп

Zтеор

Zтеор

А

А

В

В

Ом

Ом

%

Ом

Ом

%

1

2

3

4

cp.

9.Измерить U и I не менее 3-х раз и вычислить Zэкспер. по формуле

По трем опытам найти Zср.экспер..    Zэксп. определить как среднюю арифметическую погрешность.

10. Построить для каждой из схем (рис. 1, 2, 3) векторные диаграммы. Рассчитать для каждой схемы угол сдвига фаз между током и напряжением.

11. Рассчитать, какую емкость нужно включить в схеме 3, чтобы при имеющейся катушке индуктивности наблюдать резонанс напряжений.

Примечание: Выводы формул погрешностей, расчеты к заданиям №10 и №11 обязательно иметь в тетради.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Какова физическая природа индуктивного сопротивления?

2.Какими единицами измеряется индуктивность? Определение единицы.

3.Какова физическая природа емкостного сопротивления?

4.Единицы измерения емкости, определение единицы.

5.Какова физическая природа сдвига фаз в цепях переменного тока, содержащих емкостные и индуктивные сопротивления?

6.Уметь строить векторные диаграммы для последовательного и параллельного соединения R, C, L.

7.Можно ли считать показания вольтметра в схеме 1 равным UL, а в схеме 2 равным UC?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

15738. Крышка подшипника ва-ла привода к переднему мос- ту раздаточной коробки № 63-1802118-Б 1.32 MB
  Введение Ремонт процесс восстановления и поддержания работоспособности автомобиля путем устранения отказов и неисправностей возникающих в работе или выявленных при техническом обслуживании. Ремонтные работы выполняют по потребности т. е. после появления отказа ил...
15739. Дефекты сварных соединений и методы их выявления, особенности сварки чугуна 351.3 KB
  Реферат на тему: Дефекты сварных соединений и методы их выявления особенности сварки чугуна В процессе сварки в металле шва и зоне термического влияния могут возникать дефекты которые снижают прочность соединения приводят к негерметичности швов снижают э...
15740. Организация производственно–сбытовой деятельности КХ «Луч» 161 KB
  Курсовая работа на тему: Организация производственно–сбытовой деятельности КХ Луч. Содержание. Введение. Краткая характеристика хозяйства. Организация коммерческой деятельности хозяйства. Управление в сбытовой сфере...
15741. Научная статья в педагогике 201 KB
  Научная статья в педагогике Дискурс проблемного стиля Статью которую мы вам предлагаем адресована прежде всего аспирантам и молодым учёным а также работникам образования пишущим на профессиональные темы. На первый взгляд тема публикации довольно известна: люб...
15742. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АУДИТОРНОЙ СИСТЕМЫ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ В ЛЕКЦИОННОЙ РАБОТЕ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ 86 KB
  использование Аудиторной системы обратной связи в лекционной работе преподавателя Стариченко Б.Е. д.п.н. профессор УрГПУ Егоров А.Н. аспирант УрГПУ Аннотация Статья посвящена изучению дидактических возможностей аудиторных систем обратной связи АСОС и услов...
15743. Интернет-зависимость как педагогическая проблема 63 KB
  Интернетзависимость как педагогическая проблема Кузнецов Константин Валерьевич Компьютерные сети как вид телекоммуникации – принципиально новый пласт социальной реальности. Наиболее широкое распространение в наше время получила компьютерная сеть Интернет так ж...
15744. УПРАВЛЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ СТУДЕНТОВ НА ОСНОВЕ СЕТЕВЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 171 KB
  Управление учебной деятельностью студентов на основе сетевых информационных технологий Б.Е. Стариченко Р.П. Явич Л.В. Сардак Н. Давидович Статья посвящена построению системы удаленного взаимодействия преподавателя со студентами очной фор...
15745. Панорамный подход к проектированию педагогического исследования 104.5 KB
  Панорамный подход к проектированию педагогического исследования Владимир ЗАГВЯЗИНСКИЙ Статья которую мы вам предлагаем носит сугубо методологический теоретический характер. Но в то же время вдумчивому исследователю она раскрывает чёткий алгоритм действий в пои...
15746. СЛОВЕСНЫЙ ОБРАЗ В ЭПОХУ СИНКРЕТИЗМА 374 KB
  ЛЕКЦИЯ ПЕРВАЯ. СЛОВЕСНЫЙ ОБРАЗ В ЭПОХУ СИНКРЕТИЗМА Слово в эпоху синкретизма. Проблема генезиса и исходной формы образа. Эволюция образного сознания в эпоху синкретизма. Кумуляция как наиболее архаическая форма образа ее историческая семантика. Параллелизм его фо